Turbina hidráulica.

Turbina hidráulica, que comprende unos medios para la proyección de agua a presión contra una superficie de impacto,

estando ambos dispuestos con posibilidad de giro relativo, comprendiendo los medios para la proyección del agua: al menos un tubo helicoidal (1) orientado verticalmente, fijado en el interior de una carcasa (2), y cuyo extremo superior remata en un tramo de tubo axial (3), centrado respecto a la carcasa (2) y que conforma una boca de entrada de agua; presentando cada tubo helicoidal (1) en su extremo inferior una boca de salida (4) para la proyección del agua en dirección oblicua contra una superficie de impacto (5).

TURBINA HIDRÁULICA.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una turbina hidráulica del tipo de las empleadas para el aprovechamiento de energía generada por saltos de agua de ríos, canales, embalses u otros para la generación de una fuerza motriz, utilizable en el accionamiento de generadores eléctricos, bombas, u otros dispositivos y que comprenden unos medios para la proyección de agua a presión contra una superficie de impacto, estando dispuestos dichos medios de proyección y dicha superficie de impacto con posibilidad de giro relativo, para la obtención de una fuerza motriz.,

Antecedentes de la invención.

Actualmente son ampliamente conocidas las turbinas empleadas en centrales hidroeléctricas que comprenden un tubo de descarga de agua desde un embalse o similar y que proyectan el agua contra los alabes o cucharas de un rodete, cuyo movimiento de giro es utilizado para accionar un alternador.

La energía generada en centrales mini-hidráulicas, a pesar de ser considerada una energía renovable, plantea un inconveniente medioambiental muy importante, teniendo en cuenta que ¡a principal causa de mortandad de peces durante la migración río abajo es el paso por las turbinas de las centrales hidroeléctricas. La colisión y el contacto con los componentes de la turbina producen daños en los huesos, pérdida de ojos, abrasiones y cortes en diferentes partes del cuerpo,

Otro problema al que se enfrenta el sector de energía minihidráulica es la rentabilidad de los saltos de poca potencia de 50kw/h a 200kw/h. La obra civil necesaria para realizar un salto de 150Kw/h o de 300Kw/h es prácticamente la misma y el coste de las turbinas existentes en el mercado dista

muy poco de una turbina de 150Kw/h a 300Kw/h. Esto implica que la rentabilidad de los saltos de poca potencia es muy inferior. Otro punto que afecta de forma importante a la rentabilidad de la instalación es el mantenimiento, una turbina cuenta con numerosas partes mecánicas sometidas a un desgaste importante y el coste de mantenimiento entre turbinas pequeñas y medianas es muy similar.

Por tanto el problema técnico que se plantea es el desarrollo de una turbina que tenga el mínimo impacto sobre la fauna y que, aunque proporcione un menor rendimiento energético que las turbinas convencionales, este menor rendimiento quede compensado por la reducción de los costes de mantenimiento.

Descripción de la invención

La turbina hidráulica objeto de la invención presenta unas particularidades constructivas orientadas fundamentalmente a conseguir una reducción significativa de la mortandad de peces producida por las turbinas convencionales y de sus costes de mantenimiento, lo que permite convertir en rentables saltos de agua limpia o de aguas residuales que actualmente se encuentran en desuso por encontrarse por debajo del limite de la rentabilidad.

Para ello y de acuerdo con la invención, la turbina comprende: al menos un tubo helicoidal orientado verticalmente, fijado en el interior de una carcasa tubular y cuyo extremo superior remata en un tramo de tubo axial, centrado respecto a la carcasa exterior y que conforma una boca de entrada de agua al mencionado tubo helicoidal, presentando cada tubo helicoidal en su extremo inferior una boca de salida para la proyección del agua en dirección oblicua contra una superficie de impacto, encontrándose la superficie de impacto y el conjunto formado por el tubo helicoidal y la carcasa posibilitados de giro relativo y fijados a un elemento estático y otro giratorio, por ejemplo al estator y al rotor de un generador eléctrico.

La utilización del mencionado tubo helicoidal, sin ningún obstáculo interior, para la conducción y proyección del agua descendente contra la superficie de impacto proporciona las ventajas deseadas de reducir la mortandad

de peces y las tareas de mantenimiento, ya que los objetos o peces que entran en dicho tubo son arrastrados sin impedimento alguno hacia la salida inferior, consiguiendo adicionalmente un menor nivel de filtro de residuos.

En una realización de la invención, la boca de salida del tubo helicoidal se encuentra orientada hacia la zona inferior en una dirección oblicua descendente determinada por la inclinación del propio tubo helicoidal. En esta realización la superficie de impacto del agua presenta una configuración a modo de anillo circular dispuesto en un plano horizontal.

En la mencionada realización la boca de salida de cada tubo helicoidal se encuentra enrasada con el extremo inferior de la carcasa.

La carcasa tubular y la superficie de impacto del agua, proyectada por el tubo o los tubos helicoidales, se encuentran alineados axialmente, encontrándose bien la carcasa tubular o bien la superficie de impacto asociada a unos medios de accionamiento para su desplazamiento en dirección axial y la regulación de la distancia existente entre los mismos entre unas posiciones extremas de apertura de la turbina, en la que la boca de salida del tubo helicoidal queda distanciada de la superficie de impacto del agua, permitiendo la salida de agua y el accionamiento giratorio de turbina, y una posición de cierre, en la que el extremo inferior de la carcasa contacta contra una zona perimetral de la superficie de impacto del agua, impidiendo la salida de agua y el giro relativo entre ambos elementos.

En una variante de realización la boca de salida de cada tubo helicoidal se encuentra orientada en dirección iaterai, oblicua descendente, presentando este caso la superficie de impacto del agua una configuración cilindrica o troncocónica.

En el caso de que la turbina disponga de varios tubos helicoidales conectados al tramo de tubo axial conformante de la boca superior de entrada de agua, dichos tubos helicoidales se encontrarán distribuidos regularmente en torno al mencionado tramo de tubo axial, evitando el desequilibrado de la parte giratoria, tanto si dicha parte giratoria es la carcasa como si es la superficie de impacto del agua.

Con independencia de la orientación de la boca de salida del tubo helicoidal y de la configuración de la superficie de impacto del agua, dicha superficie de impacto presenta unas estrías o concavidades adecuadas para conseguir un aprovechamiento optímo de la fuerza choque del agua e incrementar el rendimiento de la turbina.

Descripción de las figuras.

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

- La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización de la turbina, en este caso de apertura regulable, provista de un único tubo helicoidal y con la salida orientada hacia la zona inferior.

- La figura 2 muestra una vista en perspectiva de la turbina de la figura anterior en la posición de apertura.

- La figura 3 muestra una sección vertical de la turbina de las figuras anteriores en la misma posición de apertura representada en la figura 2.

- La figura 4 muestra una variante de realización de la turbina provista de un único tubo helicoidal con salida lateral.

- La figura 5 muestra una vista en planta superior de una vanante de realización en la que la turbina dispone de varios tubos helicoidales conectados al tramo de tubo axial conformante de la entrada de agua y distribuidos regularmente en torno a dicho tramo de tubo axial.

Realización preferente de la invención

En la realización mostrada en las figuras 1, 2 y 3 la turbina comprende un tubo helicoidal (1) fijado en el interior de una carcasa (2) y cuyo extremo superior se encuentra conectado con un tramo de tubo axial (3) centrado verticalmente respecto a ia carcasa (2) tubular y que conforma una boca para la entrada de agua procedente de un embalse, río o similar,

El mencionado tubo helicoidal (1) presenta en su extremo inferior una boca de salida (4) orientada hacia la zona inferior en una dirección oblicua, correspondiente con la pendiente o inclinación del mencionado tubo helicoidal, para la proyección del agua descendente contra una superficie (5) de impacto, que presenta una configuración a modo de anillo circular dispuesto en un plano horizontal y perpendicular al eje geométrico de la carcasa (2) contenedora del tubo helicoidal (1).

El conjunto de elementos alojados en la carcasa (2) tubular y la superficie (5) de impacto del agua se encuentran montados con posibilidad de giro relativo y conectados, en este de ejemplo de realización, al rotor (62) y al estator (61) de un generador eléctrico (6).

En las mencionadas figuras 1...

1. Turbina hidráulica, del tipo de las empleadas para el aprovechamiento de energía generada por saltos de agua de ríos, canales, embalses u otros para la generación de una fuerza motriz, utilizable en el accionamiento de generadores eléctricos, bombas, u otros dispositivos y que comprenden unos medios para la proyección de agua a presión contra una superficie de impacto, estando dispuestos dichos medios de proyección y dicha superficie de impacto con posibilidad de giro relativo, para el accionamiento de un generador eléctrico, turbina, bomba u otro dispositivo caracterizada porque los medios para la proyección del agua a presión contra la superficie de impacto (5) comprenden: al menos un tubo helicoidal (1) orientado verticalmente, fijado en el interior de una carcasa (2), y cuyo extremo superior remata en un tramo de tubo axial (3), centrado respecto a la carcasa (2) y que conforma una boca de entrada de agua; presentando cada tubo helicoidal (1) en su extremo inferior una boca de salida (4) para la proyección del agua en dirección oblicua contra una superficie de impacto (5), encontrándose la dicha superficie de impacto (5) y el conjunto formado por el tubo helicoidal (1) y la carcasa (2) posibilitados de giro relativo y fijados a un elemento estático o estator (61) y a un elemento giratorio o rotor (62).

2. Turbina, según la reivindicación 1, caracterizada porque la boca de salida (4) del tubo helicoidal (1) se encuentra orientada hacia la zona inferior en una dirección oblicua descendente determinada por la inclinación del propio tubo helicoidal.

3. Turbina, según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de impacto (5) del agua presenta una configuración a modo de anillo circular dispuesto en un plano horizontal y perpendicular al eje geométrico de la carcasa (2) contenedora del tubo helicoidal (1).

4. Turbina, según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizada porque la boca de salida (4) del tubo helicoidal se encuentra enrasada con el extremo inferior de la carcasa (2).

5. Turbina, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (2) y la superficie de impacto (5) del agua se encuentran alineados axialmente, encontrándose uno cualquiera de ellos asociado a unos medios de accionamiento (7) para su desplazamiento en dirección axial y la regulación de la distancia existente entre los mismos, entre unas posiciones extremas de apertura de la turbina en la que la boca de salida (4) queda distanciada de la superficie de impacto (5) permitiendo la salida de agua y el accionamiento giratorio de la turbina, y una posición de cierre, en la que el extremo inferior de la carcasa (2) contacta contra una zona perimetral de la superficie de impacto (5) del agua, impidiendo la salida de agua y el giro relativo entre ambos elementos.

6. Turbina, según la reivindicación 1, caracterizada porque la boca de salida (4) del tubo helicoidal (1) se encuentra orientada en dirección lateral, oblicua descendente.

7. Turbina, según la reivindicación 6, caracterizada porque la superficie de impacto del agua (5) presenta una configuración cilindrica.

8. Turbina, según la reivindicación 6, caracterizada porque la superficie de impacto (5) del agua presenta una configuración troncocónica.

9. Turbina, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de impacto (5) del agua presenta unas estrías o concavidades para optimizar el aprovechamiento de la fuerza de empuje del agua y el rendimiento de la turbina.

10. Turbina, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada, por comprende varios tubos helicoidales (1) que rematan superiormente en un único tramo de tubo axial (3).

11. Turbina, según la reivindicación 10, caracterizada porque los tubos

helicoidales (1) se encuentran distribuidos regularmente en torno al tramo de tubo axial (3).