Central hidroeléctrica.

Central hidroeléctrica para generar energía eléctrica transformando la energía de circulación de una masa de agua circulante (1) por medio de una turbomáquina (3,

4, 5, 6, 7) con al menos

- un rotor (3),

- un generador (4) accionado por el rotor (3),

- un cuerpo flotante (6) y

- una unidad de tobera (5) para aumentar la velocidad de circulación en la zona del rotor (3),

en donde la unidad de tobera (5) presenta al menos una pared regulable (5a1; 5b1; 5b2),

caracterizada por que

- el rotor (3) está diseñado como tridimensionalmente regulable con respecto a la unidad de tobera (5) para así,

- por un lado, disponer el rotor (3) siempre por debajo de una superficie de agua (11) y, por otro lado, dejarlo aproximadamente centrado en comparación con la unidad de tobera (5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068441.

Solicitante: Stein HT GmbH Spezialtiefbau.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Schnittstrasse 6 44653 Herne ALEMANIA.

Inventor/es: STEIN, WILFRIED.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03B17/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03B MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores de líquidos y fluidos compresibles F01; motores de líquidos, de desplazamiento positivo F03C; máquinas de líquidos de desplazamiento positivo F04). › F03B 17/00 Otras máquinas o motores. › utilizando un flujo de líquido, p. ej. del tipo de aletas oscilantes.

PDF original: ES-2549492_T3.pdf

 

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Central hidroeléctrica.
Central hidroeléctrica.

Fragmento de la descripción:

Central hidroeléctrica.

La invención concierne a una central hidroeléctrica para generar energía eléctrica transformando la energía de circulación de una masa de agua circulante por medio de una turbomáquina con al menos un rotor, un generador accionado por el rotor, un cuerpo flotante y una unidad de tobera para aumentar la velocidad de circulación en la zona del rotor, presentando la unidad de tobera al menos una pared regulable.

En una central hidroeléctrica de la construcción descrita al principio, como la que se describe en el documento US 2007/0020097 A1, está materializada en conjunto una carcasa a modo de turbina. Como efecto final, ésta hace uso del efecto Venturi y dispone, en el interior, de paredes regulables individuales. Ciertamente, está previsto un diseño flotante. Sin embargo no son posibles adaptaciones más amplias, especialmente del rotor.

Se presenta también una central hidroeléctrica en el documento US 4 868 408. Se trata aquí en conjunto de una turbomáquina portátil que se fija, por ejemplo, con ayuda de un ancla en el lecho de un río. El rotor allí empleado lleva asociada una unidad de tobera semejante a la de un avión para generar un flujo convergente y divergente aprovechando el efecto Venturi en la zona del rotor.

Como es sabido, el efecto Venturi describe el fenómeno de que la velocidad de flujo de una masa de agua circulante por un tubo o, en el presente caso, por el lecho de un río o por la unidad de tobera se comporta de manera inversamente proporcional a una sección transversal variable. Es decir que la velocidad de circulación es máxima allí donde la sección transversal de circulación es mínima. La unidad de tobera aprovecha esto colocando usualmente el rotor en la zona de la sección transversal más pequeña de la unidad de tobera para aumentar en esta zona la velocidad de circulación (sección transversal de estrechamiento) . De hecho, la masa de agua circulante tiene que pasar por un estrechamiento formado de esta manera con el mismo caudal que en el resto de la unidad de tobera. Eso se consigue usualmente haciendo que la unidad de tobera converja delante del estrechamiento en la dirección de circulación y luego diverja.

Prescindiendo enteramente de esto, el documento WO 2004/051079 A1 describe una central hidroeléctrica en la que la turbomáquina se mantiene por debajo de la superficie de las masas de agua en estado de suspensión. A este fin, el cuerpo flotante puede ser solicitado discrecionalmente con una medio gaseoso y eventualmente puede ser inundado con agua.

En el marco del documento EP 2 136 072 A1 se aborda una central hidroeléctrica que está equipada con una carcasa cerrada con un canal formado en ella. En el canal se sumergen unos rotores con un gran número de palas de rotor.

Por último, el documento JP 2003 106 247 A se ocupa de una turbina hidráulica que puede instalarse a ambos lados de un estrecho río en la montaña o similar. A este fin, se ha materializado un rotor con un gran número de palas de rotor semicilíndricas. El rotor en cuestión puede regularse verticalmente con respecto a la superficie del agua. Está prevista para ello una disposición de chigre.

El estado de la técnica conocido ha dado en principio buenos resultados, pero no tiene suficientemente en cuenta las condiciones geográficas o la superficie del agua. Así, por ejemplo, niveles de agua y/o velocidades de circulación diferentes pueden conducir a que la energía eléctrica generada esté sometida a fuertes fluctuaciones. Ciertamente, en el estado de la técnica se comentan posibilidades de mantener fiablemente el rotor o toda la turbomáquina en estado de suspensión por debajo de la superficie de una masa de agua. Se conocen también rotores regulables. No obstante, solamente en grado muy limitado se pueden tener así en cuenta las velocidades de circulación variables a, por ejemplo, niveles de agua diferentes. La invención pretende crear remedios para todo esto.

La invención se basa en el problema técnico de desarrollar adicionalmente una central hidroeléctrica de esta clase para generar energía eléctrica transformado la energía de circulación de una masa de agua circulante por medio de una turbomáquina de modo que la energía eléctrica generada se homogeneice en el lado de salida y especialmente se puedan controlar de manera sencilla las fluctuaciones del nivel del agua y/o la velocidad de flujo de la masa de agua.

Para resolver esta problemática técnica, la invención propone en una central hidroeléctrica de la clase genérica expuesta que el rotor esté diseñado como tridimensionalmente regulable con respecto a la unidad de tobera para así, por un lado, disponer el rotor siempre por debajo de una superficie de agua y, por otro lado, colocarlo aproximadamente centrado en comparación con la unidad de tobera. De este modo, la central hidroeléctrica según la invención puede tener suficientemente en cuenta, por ejemplo, niveles de agua y/o velocidades de circulación diferentes de la masa de agua.

En efecto, con ayuda de esta pared regulable se puede variar realmente, por ejemplo, una sección transversal de entrada de la unidad de tobera. Si disminuye la cantidad de agua de la masa de agua circulante, se agrandará

entonces regularmente la sección transversal de entrada para mantener lo más constante posible el flujo a través de la unidad de tobera, es decir, la cantidad de agua que circula por unidad de tiempo a través de la unidad de tobera.

Independientemente de esto, existe también con ayuda de la pared regulable la opción de variar la sección transversal de estrechamiento de la unidad de tobera, es decir, el sitio más estrecho. Esto quiere decir que, según la velocidad de circulación de la masa de agua y/o la cantidad de agua que fluye por la unidad de tobera se puede variar la sección transversal del estrechamiento de modo que se mantenga sustancialmente constante la velocidad de circulación en la zona de la sección transversal del estrechamiento y, en consecuencia, en la zona del rotor. En este caso, es incluso imaginable variar la sección transversal de entrada y/o la sección transversal del estrechamiento en el sentido de una regulación de modo que se mantenga casi constante la velocidad de circulación en la zona del rotor. Como consecuencia de esto, hay que contar entonces también con una entrega igual relativamente continua de energía eléctrica por parte del rotor. Es necesario para ello únicamente medir la velocidad de circulación en la zona del rotor y, al presentarse una variación, adaptar de manera correspondiente la sección transversal de entrada y/o la sección transversal del estrechamiento de la unidad de tobera.

Para conseguir esto en detalle, la unidad de tobera está equipada con al menos una pared regulable. La mayoría de las veces, la unidad de tobera dispone de una configuración a manera de artesa que está equipada con un fondo y paredes laterales. Esto quiere decir que la unidad de tobera no está cerrada, sino que está abierta hacia arriba y dispone regularmente de una sección transversal de forma de U.

De esta manera, el rotor enganchado en la artesa abierta sigue siendo invariablemente accesible desde la superficie del agua, por ejemplo para adaptaciones, una reparación o, lisa y llanamente, para poder comprobar ópticamente su funcionamiento de una manera sencilla. En cualquier caso, toda la turbomáquina se mantiene en estado de suspensión por debajo de la superficie de la masa de agua.

La invención consigue esto debido a que el rotor y la unidad de tobera se montan ventajosamente colgando de un bastidor de soporte. Dado que el bastidor de soporte se mantiene aproximadamente en la superficie del agua por medio del uno o los varios cuerpos flotantes, se asegura que el rotor situado por debajo del bastidor de soporte y la unidad de tobera se sumerjan en todo caso en la masa de agua. En efecto, el bastidor de soporte se encuentra en la superficie del agua o en la superficie de la masa de agua.

A este fin, el cuerpo flotante está concebido como variable respecto de su fuerza ascensional generada. Para ello, el cuerpo flotante puede ser discrecionalmente solicitado con un medio gaseoso y eventualmente inundado con agua. El medio gaseoso puede consistir en aire comprimido. No obstante, esto no es forzoso.

En general, se materializan dos o más cuerpos flotantes que reciben el bastidor de soporte entre ellos a la manera de un pontón o un puente de pontones. Dado que la unidad de tobera está configurada usualmente a manera de artesa, los dos cuerpos flotantes se encuentran cada uno de ellos, según la extensión longitudinal, al lado de la unidad de tobera de forma de artesa.

En este contexto, el fondo y/o... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Central hidroeléctrica para generar energía eléctrica transformando la energía de circulación de una masa de agua circulante (1) por medio de una turbomáquina (3, 4, 5, 6, 7) con al menos -un rotor (3) , -un generador (4) accionado por el rotor (3) , -un cuerpo flotante (6) y -una unidad de tobera (5) para aumentar la velocidad de circulación en la zona del rotor (3) , en donde la unidad de tobera (5) presenta al menos una pared regulable (5a1; 5b1; 5b2) , caracterizada por que

- el rotor (3) está diseñado como tridimensionalmente regulable con respecto a la unidad de tobera (5) para así, -por un lado, disponer el rotor (3) siempre por debajo de una superficie de agua (11) y, por otro lado, dejarlo aproximadamente centrado en comparación con la unidad de tobera (5) .

2. Central hidroeléctrica según la reivindicación 1, caracterizada por que la unidad de tobera (5) está configurada a manera de artesa con un fondo (5a) y unas paredes laterales (5b) .

3. Central hidroeléctrica según la reivindicación 2, caracterizada por que el fondo (5a) y/o una pared lateral (5b) y/o ambas paredes laterales (5b) están concebidos como regulables.

4. Central hidroeléctrica según la reivindicación 3, caracterizada por que la pared regulable (5a1; 5b1, 5b2) de la unidad de tobera (5) está prevista en el lado de admisión.

5. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el rotor (3) y/o la unidad de tobera (5) están conectados a un bastidor de soporte (7) portado por el cuerpo flotante (6) .

6. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el rotor (3) y la unidad de tobera (5) están montados colgando del bastidor de soporte (7) .

7. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el bastidor de soporte

(7) se mantiene aproximadamente en una superficie de agua (11) por medio del cuerpo flotante (6) .

8. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el cuerpo flotante (6) está concebido como variable en cuanto a su fuerza ascensional generada.

9. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que están materializados dos o más cuerpos flotantes (6) que reciben el bastidor de soporte (7) entre ellos a la manera de un pontón.

10. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que el rotor (3) está conectado al bastidor de soporte (7) a través de una cámara hueca (12) .

11. Central hidroeléctrica según la reivindicación 10, caracterizada por que la cámara hueca (12) presenta en su interior una conducciones de evacuación (8) y unas conducciones de alimentación (9) desde o hacia el rotor (3) o el generador (4) .

12. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que el rotor (3) se sumerge aproximadamente centrado en la unidad de tobera (5) por el lado del extremo de circulación de ésta.

13. Central hidroeléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que la turbomáquina (3, 4, 5, 6, 7) es de construcción modular.

 

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