Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada.

Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1), para la generación de energía,

que dispone de varias piezas tales como una voluta (3) que es atravesada por varios inyectores venturi (8), además de un rodete (5), que incorpora unos vaciados, todo ello proporciona un mayor rendimiento energético.

Así, el flujo de aire o líquido, penetra en la turbina, a través de una toma (2), siendo captado por el rodete (5), que desagua el líquido o gas a presión. En la voluta (3) se disponen inyectores venturi (8), que inyectan aire a presión atmosférica originando micro burbujas que proporcionan un mayor rendimiento en la turbina. En el eje central (6), del rodete (5), se puede incorporar varios aparatos: generadores, volantes de inercia, o desmultiplicadores de potencia.

Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada.

Objeto de la invención

La presente invención, de acuerdo como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a una turbina gasohidraúlica de cavitación controlada, que esta específicamente diseñada para una instalación interpuesta en serie en tuberías presurizadas de suministro, tanto hidráulico como neumático, y que mediante la incorporación de un generador eléctrico, es capaz de producir energía eléctrica.

La referida invención por la acción conjunta de una serie de componentes, que serán descritos convenientemente, transforma la energía hidráulica o neumática, inherente a una tubería a presión a través de la cual circula un fluido o gas, en energía eléctrica La innovación de la presente invención viene dada en la geometría, de la propela o rodete desarrollado para trabajar en una combinación de distintas densidades del fluido, y la gasificación del flujo circundante en el interior de la voluta mediante la inserción en la voluta de micro inyectores venturi con válvula antirretomo realizándose de esta manera la producción de micro burbujas de aire y la mezcla de éste con el líquido de su interior al producir un desequilibrio de presiones entre dos fluidos exterior e interior de la voluta por depresión esta singular combinación de acción reacción entre dos densidades, gas, líquido aumenta considerablemente el rendimiento del flujo interior con la creación de micro burbujas en sus paredes aumentando su velocidad y disminuyendo su rozamiento que se traduciría en pérdidas de carga por rozamiento, todo lo cual, configura una turbina de ideales características para trabajar con presión, tanto delantera como trasera al crear empuje en su salida permitiendo a la turbina un especial rendimiento y funcionamiento en tuberías presurizadas.

La incorporación de unos inyectores gasificados tipo venturi atravesando equidistantemente la voluta, permite inyectar aire a presión atmosférica procedente del exterior, originando en el interior de la voluta una cavitación controlada de micro burbujas, las cuales, proporcionan un mayor rendimiento a la turbina objeto de la presente invención.

El especial diseño de su rodete le permite trabajar en condiciones de dos fluidos de distinta densidad, ya que su diseño describe una semiparábola concentradora con forma simétrica biconvexa con diseño para distintos flujos. Esto implica un excelente rendimiento y empuje a la salida del mismo y una ausencia total de ruido. En suma, se trata de aplicar al campo de las turbinas los avances realizados por la aeronáutica. La serie de perfiles NACA fue desarrollada para proveer una familia estandarizada de geometrías de perfiles para desarrollo aeronáutico y análisis de ingeniería. Las palas del rotor de una turbina de viento o hidráulica son semejantes a las alas de un avión. De hecho, los diseñadores de palas de rotor usan a menudo perfiles clásicos empleados en el diseño de ala de avión, como sección transversal en la parte exterior de la pala. Sin embargo, los perfiles gruesos de la parte interior de la pala suelen estar específicamente diseñados para turbinas de viento.

Así la referenciada turbina está integrada principalmente por varios componentes, tales como una voluta, en cuyo interior existe una canalización dispuesta en espiral, y unos micro inyectores gasificados tipo venturi antirretomo, insertados y comunicando el exterior de la voluta con su interior a la vez que rodean de manera y número según diseño que puede presentarse en diversas geometrías.

De este modo, se permite el paso del fluido o gas directamente desde la voluta a la propela o rodete, el cual, recibe el flujo previamente micro gasificado de la voluta; un eje que gira solidario a la propela y a un difusor cónico, que minimiza las turbulencias en la salida de la turbina.

El conjunto formado por el eje central, la propela y el difusor forman el rotor de la turbina. El rotor es el encargado de transmitir el movimiento giratorio de la propela al generador eléctrico. De igual modo, la turbina objeto de la presente invención, dispone de dos toberas, una de entrada por donde es introducido el fluido procedente de cualquier turbina de suministro, y otra tobera de salida, por donde es devuelto el fluido a la tubería. La voluta, así como las distintas piezas que componen la turbina, podrán ser fabricadas en diferentes metales, así como en materiales polímeros, siempre que sean apropiados a las características técnicas y condiciones requeridas en su instalación. La referenciada voluta estará sellada en todo su contorno o perímetro, con la finalidad de impedir filtraciones o fugas del fluido.

La presente invención presenta varias características destacadas, como ser capaz de producir energía eléctrica en tuberías presurizadas estableciendo un diferencial de presión al ser intercalada en serie con las tuberías con un rendimiento mecánico del 75% con una pérdida de carga muy pequeña permitiendo el paso del fluido con normalidad por las redes malladas de agua potable, por ejemplo de nuestras ciudades.

La especial configuración de la voluta, que dispone de una canalización interior comunicada con el exterior por unos micro venturi que rodean la misma para la producción y mezcla de micro burbujas de aire en el fluido del interior de la voluta, más el especial diseño de la propela o rodete con su especial geometría en sus álabes para trabajar entre dos densidades de fluido y presión diferencial, proporciona un mayor rendimiento, y consiguiendo ser la única turbina hidráulica o de gas que trabaje en presión diferencial.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención es el de la industria productora de energías limpias o alternativas, transformando la energía hidráulica o neumática procedente de unas tuberías presurizadas, en energía eléctrica, por ejemplo para su aplicación en redes de agua potable en las ciudades y regadíos.

Antecedentes de la invención

Las turbinas hidráulicas y de gas actuales se diseñaron para aprovechar toda la energía cinética de un fluido, líquido o gaseoso. Por consiguiente, a su salida o escape las presiones de los líquidos y los gases es cero por lo cual no pueden utilizarse en tuberías presurizadas de ninguna clase puesto que a su salida los fluidos no contendrían energía para llegar a su destino (redes de agua potable, regadío o gaseoductos) perdiendo toda su efectividad las turbinas actuales, Francis, Caplan, Peltón, flujo cruzado o turbinas de gas varias.

Así, todos los intentos llevados a cabo para recuperar energía en las tuberías presurizadas o redes de agua potable en ciudades, gaseoductos, etc, han resultado un fracaso por el especial diseño de las maquinas hidráulicas y gas actuales y por la enorme pérdida de carga provocada en las tuberías presurizadas por este tipo de maquinas, en estas redes malladas existe una energía potencial muy importante que se traduce en millones de metros cúbicos circulando por las tuberías de todas las ciudades del mundo y sistemas de regadío entubado.

En la actualidad, no existe en el mercado ninguna turbina trabajando en estas condiciones para la producción de energía eléctrica en tuberías ni gaseoductos presurizados, todas las actuales turbinas trabajan con cámara de descarga a presión cero delante o a su salida, presas, embalses, etc.

Descripción de la invención

Con la finalidad de resolver los inconvenientes que han sido planteados en los párrafos anteriores, es decir, la baja producción de energía, y por tanto el desaprovechamiento en los sistemas de tuberías actuales, ha sido ideada la turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1) , objeto de la presente invención, es decir, principalmente para obtener un mayor rendimiento energético. Así, la turbina objeto de la presente invención, obedece a la siguiente dinámica de funcionamiento.

El flujo de aire o líquido, con una determinada presión, Penetra en el interior de la turbina, objeto de la presente invención, a través de una tobera de entrada (2) De este modo, el especial diseño de la voluta (3) , rodeada de inyectores gasificados venturi (8) los cuales tienen por finalidad la gasificación del fluido interno mediante el aprovechamiento del desequilibrio de presión atmosférica del exterior, respecto a su interior, con ello se provoca la generación de una serie de micro burbujas en el interior de la voluta, cuyo número varía en función del régimen de trabajo aplicado. Así, una vez utilizado este flujo se canaliza hacia el exterior por medio de una tobera de salida (4) . El eje central (6) , que atraviesa el rodete (5) , puede incorporar, uno o varios...

1. Turbina gasohidraúlica de cavitación controlada (1) , esencialmente caracterizada porque consta de las siguientes partes o elementos: una toma o entrada (2) , y una toma 5 de salida (4) , un cono concentrador (9) , unos inyectores gasificadores venturi antirretomo (8) que atraviesan la voluta (3) . La invención incorpora además un rodete (5) , el cual es atravesado por un eje central (6) , que en su parte exterior, puede incorporar, varios elementos tales como generadores (7) , volantes de inercia, o desmultiplicadores de potencia etc, los cuales pueden ser colocados en el eje central (6) del rodete (2) , de forma indistinta.