Turbina eólica.

Dispositivo de turbina eólica que comprende un bastidor (1) de base que soporta un rotor de eje vertical,

estandoasociado el eje del rotor a un dispositivo de usuario, en el que el rotor está contenido de manera ajustada en elinterior de una carcasa (15) cilíndrica que presenta dos aberturas (151A, 152A), equipadas respectivamente con unconducto convergente de entrada (153A) y un conducto divergente de salida (154A), estando accionada la carcasa(15) en rotación alrededor de su eje mediante unos medios sensibles a la dirección del viento, de manera que elconducto convergente de entrada (153A) está situado siempre orientado hacia el viento, caracterizado porque laproyección sobre el diámetro de la abertura de entrada (151A) es mayor que el radio de la carcasa (15) cilíndrica,estando comprendido el conducto convergente (153A) entre dos paredes convergentes (153B, 153C) que seencuentran en los lados opuestos del eje de la carcasa (15), que presentan un ángulo entre las mismascomprendido entre 30º y 45º, siendo una (153C) de dichas paredes laterales (153B, 153C) sustancialmente tangentea la carcasa (15) y el plano bisecado de las paredes convergentes (153B, 153C) del conducto convergente (153A)se encuentra entre el eje de la carcasa (15) y la pared (153C) tangente a la carcasa (15).

Turbina eólica.

Campo técnico La presente invención es una turbina eólica diseñada para transformar energía eólica en energía mecánica.

Antecedentes de la técnica La utilización de turbinas diseñadas para transformar energía eólica en energía mecánica se conoce bien, estando dispuestos tales dispositivos generalmente en series que comprenden un número significativo de turbinas erguidas en ubicaciones particularmente ventosas.

Los generadores de tipo conocido comprenden habitualmente un bastidor diseñado para soportar de manera rotativa medios fluidomecánicos destinados a captar el viento, estando conectados los medios fluidomecánicos mediante una transmisión mecánica a un dispositivo de usuario, por ejemplo un generador de corriente eléctrica.

La energía cinética del aire se convierte generalmente en energía mecánica y posteriormente en energía eléctrica 20 utilizando aerogeneradores.

La gama de instalaciones comprende desde turbinas eólicas a escala mini y micro que ofrecen una salida de desde unos cientos de vatios hasta decenas de kW de potencia, hasta instalaciones de tamaño medio que entregan hasta aproximadamente cien kW, y finalmente hasta sistemas a gran escala que pueden producir una salida medida en MW. Máquinas de eje horizontal de tipo conocido muestran un eje de rotor paralelo a la dirección del viento y un rotor que rota en un plano perpendicular a la dirección del viento.

Dichos dispositivos pueden subclasificarse adicionalmente según las características del rotor.

Aunque existen numerosas variantes, el rotor típico está caracterizado normalmente por palas radiales en forma de ala.

Las características especiales de la máquina son velocidad rotacional alta y salida de potencia alta como consecuencia del alto coeficiente de sustentación de las palas.

También se conocen máquinas de eje vertical que presenta un eje de rotor que está situado en perpendicular a la dirección del viento.

De nuevo, pueden subclasificarse basándose en el tipo de rotor utilizado.

En esta configuración específica la turbina presenta la ventaja considerable de que no tiene que orientarse por sí misma en relación con la dirección del viento, que por tanto puede aprovecharse alrededor de 360º de rotación sin movimientos auxiliares. En contraste, el rotor de las máquinas de eje horizontal debe guiarse para orientarse hacia la dirección del viento utilizando un álabe.

Las máquinas de eje vertical son de dimensiones limitadas y son más adecuadas para patrones de viento urbanos que normalmente son turbulentos, sumamente variables en dirección y fuerza, y por consiguiente mal adecuados para turbinas de eje horizontal.

Las turbinas de eje vertical también son adecuadas para su utilización en ubicaciones muy remotas caracterizadas por condiciones climáticas extremas que incluyen la formación de hielo y patrones de viento intenso y variable.

Los generadores de tipo conocido muestran varias desventajas que a la fecha no se han resuelto de manera satisfactoria.

Una primera desventaja es estética, puesto que para proporcionar un nivel aceptable de potencia, las turbinas eólicas deben estar dispuestas en series o “granjas” que comprenden un número considerable de turbinas.

Las granjas eólicas deben ubicarse en áreas ventosas e inevitablemente comprometen el paisaje que es a menudo 60 de relevancia ambiental considerable, y las autoridades locales se oponen comprensiblemente a su construcción.

El impacto ambiental empeora por el hecho de que las corrientes de aire requeridas para girar los medios fluidomecánicos de las turbinas se encuentran generalmente a una altura significativa por encima del suelo, lo que hace necesario construir las turbinas de una altura considerable.

Se piensa que una altura eficaz es al menos 6 metros por encima del nivel del suelo para conseguir resultados aceptables.

Una segunda desventaja, de naturaleza técnica, es el rendimiento limitado de los medios fluidomecánicos conocidos que son eficientes sólo si la velocidad del viento está por encima de aproximadamente 6 m/s, una velocidad que pocas veces se encuentra en las proximidades de las áreas urbanas, y por consiguiente cualquier electricidad generada está sujeta a costes de transporte significativos.

Por consiguiente, existe una necesidad obvia de una turbina eólica, de tamaño limitado tanto en los perfiles 10 horizontal como vertical, que pueda funcionar con viento a una velocidad inferior a la requerida para accionar generadores de tipo conocido mientras se proporciona un rendimiento energético más alto comparativamente.

Se dan a conocer dispositivos de turbina eólica de eje horizontal por el documento US 993120, que comprende una carcasa que presenta un bastidor de base que soporta un rotor de eje vertical, estando asociado el eje del rotor a un dispositivo de usuario, estando contenido el rotor en el interior de una carcasa cilíndrica que presenta dos aberturas, equipadas respectivamente con un conducto convergente de entrada y uno divergente de salida, estando accionada la carcasa en rotación alrededor de su eje mediante medios sensibles a la dirección del viento, de manera que el conducto convergente de entrada está situado siempre orientado hacia el viento.

Dichos dispositivos de turbina presentan una eficiencia muy pobre debido a una disposición no conveniente del conducto convergente de entrada y el conducto divergente de salida.

Otros ejemplos de un dispositivo de turbina eólica de este tipo conocido se dan a conocer por los documentos DE 20 2007 004034 y US 2003/133782. 25

Descripción de la invención El objetivo de la presente invención es proporcionar una turbina eólica que satisfaga estos requisitos, presente una forma sencilla, presente dimensiones globales limitadas y produzca un rendimiento fluidomecánico alto.

Este objetivo se logra mediante un generador que presenta las características mencionadas en la reivindicación independiente.

Las reivindicaciones dependientes describen características que mejoran el resultado de la invención. 35

Breve descripción de los dibujos Las ventajas y características constructivas y funcionales de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada realizada en la presente memoria, que en las figuras adjuntas de los dibujos 40 describe una realización preferida de la invención, proporcionada a modo de ejemplos no limitativos.

La figura 1 es una vista frontal de una primera disposición que no forma parte de la invención reivindicada, desde el lado contra el viento.

La figura 2 es una vista lateral del dispositivo de la figura 1;

la figura 3 es una vista en planta del dispositivo;

la figura 4 es una sección transversal IV-IV de la figura 3; 50 la figura 5 es una sección transversal V-V de la figura 4;

la figura 6 es un detalle ampliado VI de la figura 4;

la figura 7 es un detalle ampliado VII de la figura 4.

La figura 8 es la vista lateral de una realización de la invención.

La figura 9 es la vista en planta desde IX del dispositivo de la figura 8; 60 la figura 10 es la sección transversal X-X de la figura 8;

la figura 11 es la sección transversal XI-XI de la figura 9.

Mejor modo de poner en práctica la invención La disposición de las figuras 1 a 7 comprende un bastidor 1 de base que soporta por encima una placa 10 desde la que se extienden hacia arriba una serie de ménsulas periféricas 11.

Las ménsulas 11 soportan un anillo 12 circular, en el que discurren pares de ruedas 13 libres, soportadas por unas ménsulas 14 que se extienden desde un borde circular inferior de una carcasa 15 cilíndrica, pudiendo por tanto la carcasa 15 rotar libremente alrededor de un eje de la misma.

Ajustada en la parte inferior de la carcasa hay una cremallera 16 circular que presenta dientes internos engranados con un piñón 17 de un motor eléctrico 18 ajustado firmemente a la placa 10.

Por tanto, la rotación de la carcasa 15 está controlada por el motor 18 de una manera que se explicará a continuación en la presente memoria.

La placa 10 está equipada con un cubo 19 central (figuras 4 y 6) que soporta un árbol 22 por medio de cojinetes 20 y 21 adecuados.

El árbol 22 soporta, por encima de la placa 10, una jaula 23 reforzada con placas 230, de la que se forman tres palas perfiladas 24 de concavidad coincidente.

En particular, cada pala 24 está soportada por tres ménsulas curvadas 25 asociadas a la jaula 23.

La extremidad inferior del árbol 22 está enchavetada al rotor, no ilustrado,... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de turbina eólica que comprende un bastidor (1) de base que soporta un rotor de eje vertical, estando asociado el eje del rotor a un dispositivo de usuario, en el que el rotor está contenido de manera ajustada en el interior de una carcasa (15) cilíndrica que presenta dos aberturas (151A, 152A) , equipadas respectivamente con un conducto convergente de entrada (153A) y un conducto divergente de salida (154A) , estando accionada la carcasa (15) en rotación alrededor de su eje mediante unos medios sensibles a la dirección del viento, de manera que el conducto convergente de entrada (153A) está situado siempre orientado hacia el viento, caracterizado porque la proyección sobre el diámetro de la abertura de entrada (151A) es mayor que el radio de la carcasa (15) cilíndrica, estando comprendido el conducto convergente (153A) entre dos paredes convergentes (153B, 153C) que se encuentran en los lados opuestos del eje de la carcasa (15) , que presentan un ángulo entre las mismas comprendido entre 30º y 45º, siendo una (153C) de dichas paredes laterales (153B, 153C) sustancialmente tangente a la carcasa (15) y el plano bisecado de las paredes convergentes (153B, 153C) del conducto convergente (153A) se encuentra entre el eje de la carcasa (15) y la pared (153C) tangente a la carcasa (15) .

2. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared convergente (153C) tangente a la carcasa (15) cilíndrica está inclinada hacia la dirección del viento en un ángulo α comprendido entre 7º y 13º, preferentemente 10, 5º.

3. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia entre la abertura de entrada (151A) del conducto convergente (153A) y el eje de rotor es de desde 1, 5 veces el diámetro de la carcasa

(15) hasta 1, 75 veces el diámetro de la carcasa (15) .

4. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizado porque el conducto divergente (154A) de la abertura de salida (152A) está comprendido entre dos paredes divergentes que presentan un ángulo entre las mismas comprendido entre 11º y 15º.

5. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 4, caracterizado porque las paredes divergentes están dispuestas simétricamente con respecto al eje de rotor, siendo cada una sustancialmente tangente a la carcasa (15) y estando el ángulo entre las mismas comprendido entre 11º y 15º, preferentemente 13º.

6. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 4, caracterizado porque la distancia entre la abertura de salida (152A) del conducto divergente (154A) y el eje de carcasa es de desde 1, 0 veces el diámetro de la carcasa

(15) hasta 1, 30 veces el diámetro de la carcasa (15) .

7. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios sensibles a la dirección del viento son un álabe (27) plano que rota libremente alrededor de un eje vertical solidario a la carcasa (15) .

8. Dispositivo de turbina eólica según la reivindicación 7, caracterizado porque el álabe (27) plano está conectado a una parte móvil de un codificador (29) , estando conectada la otra parte del mismo a la carcasa (15) , controlando el codificador un motor (18) eléctrico que realiza las rotaciones de la carcasa (15) .