Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical.

1. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical,

caracterizado porque comprende un sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación sin emplear elementos mecánicos.

2. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación comprende un conjunto de imanes o electroimanes, (25), (26), (27), (28), (29) y (30), posicionados radialmente en un plato (40) sobre cada lama, (4), (5), (6), (7) u (8), que al variar su posición o hacer circular corriente eléctrica a través de algunos de ellos generan unas fuerzas de atracción o repulsión magnética que inciden sobre discos ferro magnéticos o imanes permanentes, (9) y (10), que posee cada lama, permitiendo de esta manera rotar o pivotar la lama para orientarla y retenerla en la posición deseada en cada instante.

3. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación se activa únicamente durante medio giro completo (180°) del elemento de captación respecto al eje vertical del aerogenerador (41) para orientar las lamas, y se desactiva durante el resto del giro completo (otros 180°) del elemento de captación permitiendo que las lamas se reorienten libremente ofreciendo la mínima resistencia posible al paso del viento gracias al efecto velata.

4. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación ofrece la posibilidad de controlar de forma independiente cada lama con la finalidad de controlar la velocidad de giro del rotor del aerogenerador.

5. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque posee un sistema electrónico de control que emplea una veleta (48) para conocer la orientación idónea de las lamas en cada instante y que transmite los estímulos eléctricos de control al sistema de captación mediante un sistema del tipo catenaria.

6. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de captación se fijan al rotor en parejas de forma simétrica respecto al eje del rotor, cada par se sitúa encima del anterior variando el ángulo de orientación en 45 grados, (41), (42), (43), (44), (45), (46), y el conjunto forma una turbina con seis elementos de captación distribuidos en tres alturas, permitiendo así la captación de la fuerza del viento sin que ningún elemento de captación afecte al rendimiento de ningún otro.

7. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical, caracterizado porque independientemente de la posición de cualquiera de sus elementos móviles, (4), (5), (6), (7) y (8), el conjunto siempre presenta una forma de cavidad, ya sea para retener el viento en su interior disminuyendo su velocidad y aumentando la presión o para canalizarlo ofreciendo la mínima resistencia a su paso.

SISTEMA DE CAPTACIÓN DE VIENTO DE GEOMETRíA VARIABLE PARAARRQGENERADORES DE EJE VERTICAL

Objeto de la inveneión La invención se refiere a un sistema de captación de energia eólica, entendiendo como tal un artefacto que recibe la energla del viento para hacer rotar un eje con la finalidad de transformar la energia eólica en energia eléctrica, para aerogeneradores de eje vertical que pennite controlar su resistencia al paso del viento variando su geometría sin elementos de transmisión mecánicos con el objeto de maximizar su rendimiento en lOcada instante.

Anteeedentes de la invención En el aetuaI estado de la técnica existen múltiples sistemas de captación para aerogeneradores de eje vertical de geometria variable.

Pese a que el objetivo que se persigue es el mismo, todos los dispositivos presentes en el aetuaI estado de la técnica consisten en palas móviles accionadas por elementos mecánicos de accionamiento y transmisión. Es decir, todos ellos poseen algún tipo de unión fisica entre el sistema motriz y el elemento móvil de captación de viento.

Algunos ejemplos de esta tecnologla pueden observarse en documentos como el ES-2303490 o el U-200400049, que pennite voltear las palas mediante un accionamiento mecánico variando así la geometría del elemento de captación. No obstante, esta tecnologia únicamente permite un control todo o nada, es decir, las palas se voltean bruscamente entre la posición vertical y horizontal, lo que impide ningún control para fijarlas en posiciones intermedias.

Otro ejemplo es el que aparece en el doeumento U-200601576, donde se aprecia que las palas móviles se accionan mediante un motor eléctrico y un sistema de transmisión mecánico.

Es decir, ningún dispositivo actual permite reorientar el elemento de captación

de viento de forma progresiva y continua para optimizar el ángulo de incidencia frente

al viento en todo momento sin emplear elementos mecánicos para tal fin.

Por otro lado, se observa que todos los sistemas de captación de geometría

S variable actuales se basan en palas planas rectangulares o levemente curvadas. Todos los

sistemas actuales que se basan en turbinas tipo Pelton (sistema de captación de tipo

cuchara con forma de cavidad) no permiten variar la geometría del sistema de captación.

Descripción de la invención

10 El objeto de la invención consiste en gobernar el movimiento de los elementos

móviles del sistema de captación, también conocidos como lamas, sin ningún contacto

fisico, es decir, sin ningún tipo de transmisión mecánica. Además se permite seleccionar

la posición exacta de las lamas en cada instante o desconectar selectivamente las que

sean necesarias para regular la velocidad de giro del rotor del aerogenerador de eje

IS vertical.

El mecanismo de orientación de las lamas se activa únicamente durante 180" de

una vuelta completa del rotor del aerogenerador (es decir, media vuelta) , tiempo durante

el que se selecciona la orientación de cada lama Durante el resto de un giro completo

del rotor, los 180" restantes, el mecanismo de posicionamiento se apaga y las lamas se

20 reorientan por sí solas perpendiculares a la dirección del viento aprovechando el efecto

veleta y ofreciendo la mínima resistencia al paso del viento, lo que supone una gran

ventaja en cuanto a optimización energética, aerodinámica (ya que no son necesarios

elementos de transmisión fisicos expuestos al viento) y velocidad de respuesta del

sistema.

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La invención se caracteriza fundamentalmente porque:

- Comprende una pareja de elementos aerodinámicos de geometría fija,

conocidos como palas, que componen la estructura del sistema de captación de

viento y lo dotan del efecto cuchara generando una cavidad donde alojar las

30 lamas.

- Comprende un conjunto de elementos aerodinámicos móviles, conocidos como

lamas, que componen el sistema de geometría variable de captación de viento.

- Comprende un sistema de orientación electromagnético de las lamas.

Deseripeión de los dibujos Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos del presente documento una forma preferente de reali71!ción práctica, susceptible a cualquier futura modificación que no desvirtúe su fundamento, a modo de ejemplo ilustrativo y no limitativo. La figura 1. -Muestra una representación general de realización práctica preferente del elemento de capt1!ción de geometría variable. La figura 2. -Muestra uno de los elementos móviles de capt1!Ción de viento, también conocido como 11!m8. La figura 3. -Muestra una vista lateral el sistema de capt1!Ción de viento. La figura 4. -Muestra la estructura interna de la invención, así como el sistema de transmisión electromagnético. La figura 5. -Muestra uno de los platos soporte para electroimanes. La figura 6. -Muestra una vista en planta de un ejemplo de aerogenerador de eje vertical con varios elementos de capt1!ción de viento de geometría variable. La figura 7. -Muestra un ejemplo de rotor de aerogenerador de eje vertical con el sistema de captación objeto de la presente invención.

Realización práctica preferente de la invención Como puede observarse en el diseño de realización práctica preferente reflejado en la figura 1, la invención consiste en un elemento de captación de viento de geometría variable que comprende una pareja de palas aerodinámicas horizontales, (2) y (3) , que alojan entre ellas una serie de aletas o lama.s, (4) , (5) , (6) , (7) y (8) , capaces de pivotar o rotar verticalmente. Toda la estructura puede fijarse por un extremo a un rotor de un aerogenerador de eje vertical gracias a una pieza soporte (1) con orificios para tornillos de fijación.

En la figura 2 se muestra una de las lama.s o aleteas móviles. Se trata de una aleta con perfil aerodinámico que posee un orificio (11) en su parte central que permite introducir un eje en su interior para que pueda rotar o pivotar sobre sí misma. En los extremos superiores, se encuentran dos discos, (9) y (10) , que pueden ser de un metal ferro magnético o imanes permanentes de neodimio. Se puede apreciar también que los filos de la lama, (37) Y (38) , están levemente curvados, hecho que permite que se comporte como una veleta cuando se desconecta el sistema de orientación y se le permite el giro libre gracias a la acción del viento, dado que la superficie de las dos mitades de la lama, con respecto a su eje, no son iguales.

En la figura 3 se observa una vista lateral del conjunto en el instante en que todas las lamas están orientadas perpendicularmente a la dirección del viento, es decir, ofreciendo la máxima resistencia posible al avance del viento. Puede observarse que gracias a la geometria de los elementos, el conjunto forma una cavidad similar a una tlU". Se aprecia que el flujo de aire incidente por la izquierda encuentra la obstrucción del conjunto lamas-paIas y se ve obligado a retroceder, disminuyendo notablemente la velocidad del viento y aumentando la presión que este ejerce sobre las lamas.

Pese a que la figura representa la situación de máxima resistencia al viento con las lamas orientadas a 90 grados respecto al viento, el "efecto cavidad" está presente durante el giro completo del captador de viento en todas sus posiciones intermedias.

En la figura 4 se representa la estructura interna. Destacan dos vigas, (12) Y (13) , que definen la estructura y que están empotradas en el soporte (1) . Sobre estas vigas, hay una serie de soportes, (20) , (21) , (22) , (23) y (24) , para alojar rodamientos para ejes, permitiendo así fijar las lamas con la posibilidad de que roten sobre sí mismas. El conjunto posee además una serie de platos, (15) , (16) , (17) , (18) , Y (19) , que tienen la función de alojar electroimanes para gobernar el giro de las lamas.

La figura 5 muestra en detalle uno de los platos para alojar electroimanes. Se aprecia que posee un orificio (39) en su parte central que sirve para alojar un rodamiento para el extremo superior del eje de una lama. En su periferia, se encuentran una serie de electroimanes, (25) , (26) , (27) , (28) , (29) Y (30) .

En la figura 6 se observa una vista en planta de un ejemplo de un aerogenerador de eje vertical con varios elementos de captación de viento como los anteriormente descritos. El ejemplo posee 6 elementos de captación, (31) , (32) , (33) , (34) , (35) Y (36) , con tres lamas cada uno, ubicados a distinta altura y fijados a un rotor. El viento incidente debe bifurcarse cuando se aproxima al aerogenerador: -Por el lado derecho, al encontrarse las lamas en posición aerodinámica de minima resistencia al avance del viento, puede continuar sin...

1. Sistema de captación de viento de geometria variable para aerogeneradores de eje vertical, caracterizado porque comprende un sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación sin emplear elementos mecánicos.

2. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación comprende un conjunto de imanes o electroimanes, (25) , (26) , (21) , (28) , (29) Y (30) , posicionados radialmente en un plato (40) sobre cada lama, (4) , (5) , (6) , (1) u (8) , que al variar su posición o hacer circular corriente eléctrica a través de algunos de ellos generan unas fuerzas de atracción o repulsión magnética que inciden sobre discos ferro magnéticos o imanes permanentes, (9) y (10) , que posee cada lama, permitiendo de esta manera rotar o pivotar la lama para orientarla y retenerla en la posición deseada en cada instante.

3. Sistema de captación de viento de geometria variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación se activa únicamente durante medio giro completo (180") del elemento de captación respecto al eje vertical del aerogenerador (41) para orientar las 1amas, y se desactiva durante el resto del giro completo (otros 180") del elemento de captación permitiendo que las 1amas se reorienten libremente ofreciendo la mínima resistencia posible al paso del viento gracias al efecto veleta.

4. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema magnético o electromagnético que permite modificar la geometría del elemento de captación ofrece la posibilidad de controlar de forma independiente cada lama con la finalidad de controlar la velocidad de giro del rotor del aerogenerador.

5. Sistema de captación de viento de geometria variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque posee un sistema electrónico de control que emplea una veleta (48) para conocer la orientación idónea de las lamas en cada instante y que transmite los estímulos eléctricos de control al sistema de captación mediante un sistema del tipo catenaria.

6. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical según reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de captación se fijan al rotor en parejas de forma simétrica respecto al eje del rotor, cada par se sitúa

encima del anterior variando el ángulo de orientación en 45 grados, (41) , (42) , (43) , (44) , (45) , (46) , Y el conjunto forma una turbina con seis elementos de captación distribuidos en tres alturas, permitiendo así la captación de la fuerza del viento sin que ningún elemento de captación afecte al rendimiento de ningún otro.

7. Sistema de captación de viento de geometría variable para aerogeneradores de eje vertical, caracterizado porque independientemente de la posición de cualquiera de sus elementos móviles, (4) , (5) , (6) , (7) Y (8) , el conjunto siempre presenta una forma de cavidad, ya sea para retener el viento en su interior disminuyendo su velocidad y aumentando la presión o para canalizarlo ofreciendo la minima resistencia a su paso.

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