IB présense invención se refiere a v turbina o mm eófe© de eje horizontal ortogonal al viento ton palas adheridas al eje, que en sus extremes laterales a solidadas ta as circulares, que se instala a nivel de suelo, y que captura ia energía cinética d l viento, transformándola en energía mecánica o eléctrica si se aco l un generador al y que incluye tíos o más toberas, provista de una tornamesa (plataforma giratoria} y l mina de ectoras.

MEMORIA DESC IPTI A

La presente invención se refere a una turbina o motor eófíc© de eje teníante! ortogonal ai viento- m palas adheridas al eje _f que en sus extremos laterales van solidarias tapas circulares, qué se instáis a nivel dé suelo, y q captura la energía cinética del viento, r¾s¾rmindóla én energía mecánica o eléctrica si se acopla un generador al eje y que incluya dos o més toberas, provista de una .tornamesa (plataforma giratoria) y láminas delectaras.

tas turbinas gólíps, son turbinas accionadas por la energía cinética del viento convírtlé¼ola en energía .mecánica, naciendo girar un rotor. Puede ser aprovechada par diversas aplicaciones^ como moler, en el caso de los molinos de yiénto ombear g a, en el caso é ^¬ las aera sm as; o para ia generación de eneróla eléctrica, en los aerogeneradorm Las turbinas eolícas se clasifica según la oríeotaclén del eje del rotor, en verticales y horizontales. Turbinas eolícas de eje rróonti En las turbinas solfeas de eje horizontal se dispone el eje paralelo al accionar del viento. Algunas de sus desventajas son:

- la m as tior&ontales tienen problemas para funcionar cerca del suelo, deoido a las turbulencias.

- tas torres altas y las palas largas son difíciles é transportar, & transporte puede costar un 20% m costo de equ!pamtenm.

_* tas turbinas altas son dllfdles de instalar y necesitar! grúas ooderosas y operadores hábiles,

- Por estar instaladas n ün$ torre, los equipos necesarios debén ser de bajo peso, lo que aumenta el costo total de los equipos,

- Las turbinas l as pueden afectar tos radares de los aeropuertos.

- Presentan impacto mml m el .entorno, y con Se ue cia suscitan redamaciones por afeamiento del paisaje.

- Exigen un control cuidadoso, le lo contrario, son propensas a la fatiga de material y los daños estryctarales,

- llenen que orientarse hacia ei viento,

Turbinas eólicas de eje vertical:

- L mayoría de las turbinas vérteles producen energía al 50% de la eficiencia de las turbinas horizontales,

~ Por estar a m nivel bajo, no toman veníala de los vientos fuertes de mayor altura. - El peso de las estructuras es considerable. $e -reató la búsqueda de patentes en l "mr&®micmPL PAimr OÁmiFlC non (WQ Green Jm&tim (patent !rfermattori relating te so*caiíed Envlm msn a^y Smná Teo¾ole§ e$ (ESTs). B código encontrado fue: Wlnd energy / Structura! aspects oí wind turtánes / FG3D 11/04.

& consultó además en él fes palabras y códigos "RJ3D 3/06, horkontaf.

In la bús ueda de lo cwm&ks en la materia, mc é la pateóte US 2QG90ilG554Al, otorgada e! 30 de .abril de 2¾ , que describe una turbina de eje horizontal en la qu el viento incide ^' ortogorMImefste en el rotor, pero esta ño Incluyé las toberas c e pérrriitén aumentar la velocidad de! viera» epe Incide en las palas.

En la patente USQQ7S7S ^Q 0681, otorgada 16 de abrfi de 2010, se describe yne turbina de aje horizontal en la cual ¾l vierto incide Drt)Gg almef al rotor, que Incluye en la tase de ésta una sección eénlca gue busca aumentar la velocidad del viento Incidiendo en las palas de la turbina en la m delantera Menor, Se diferencia,, pues fe Invención presente dos o más toberas fermadas or pantallas deiectoras, una c*ue Incide en la a a delantera superior de las palas deia turbina -y otra cjue Incide en la zona posterior Inferior de las palas.

• Breve descripción de los dibujos

En la figura í se mu s an las curvas de potencia generada y/s carga,

£ la figur 2 s muestra la curva de otsr fa máxima generada v s velocidad del vlérsts y la curva de Impedanda d mékima transferencia de potencia v/s velocidad del viento.

La figura 3 s observ .una vista Isométrica de la turbina.

la figura se. muestra la vista fronte! de la turttfm.

l&-ñ®m S muestra la vlsbs de corte en planta C - C.

La figura 6 maestra la vist corte elevadán A -

La figura 7 muestra la vista corfe eievádoo S™ B ⁸ .

La figura 8 ^: muestra la vista c sta elevación A - A'..

i®: figura 9 sé rn un corté de la. toma csa.

La ¾yra 10 muestra una pla ta de la tor amesa _*

La figura 11 se obser a láminas derlect ras.

La figura ll.muesfra corte plant

La figura 13 muesca corte planta fe eras frontal Inferior y laterales.

la %ora 14 corte elevación tobera frontal superior media con láminas defted&ras, e Inferior posterior y laterales. «Oescripcádrs detallada de la Invención,

i¾ t s Invención trata dé ana tartana dé sjs horizontal (4), n I® que ei víerato Incide ortoo¾nalnienta al eje (4) y que se Instala a nivel de suelo, adaptándose a distintas tipologías de sudo-. La turbina Incluye seis o más pantallas detectores por mm (2a, 2b, 2 c, 2á _t 2e, 2f o mis} y posee dos o más toberas (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f o mas), Inddlendo en l zona superior tata! y en la zona posterior Inferior de las palas (I) de la turbina, La zon media Inferior del ntera se mm∞ uñé pantalla {2á _f 2é) qué Impide él pasó del viento y Id direcaóna & la zona superior e inferior, Arofcss toberas hacen girar la turbina en sentido horario» La pantalla cilindrica 2f fm una tobera de Inyección del viento a la pala de posición inferior en- sentido nüfarlé.

La presente Invenció trat de una turbina o motor ©ótico de eje horizontal (4) ortogonal al viento con palas (1) adheridas al eje que en sus extremos laterales van solidarlas tapas circulares (7), qué se Instala á nivel dé suélo adaptándos á disertas topografías., qué capta á ta energía dnéica del viento $}, transformándola en ne gía mecánica o eléctrica sí se acopla un generador al ej . La turbina Incluye dos o más toberas (2a, 2b, 2c, 2tí, 2e, 2f o. más) y cada tobera está f¾rr¾ada por cuatro o mis pantalias défféd¾ras ( , 2 , 2c ₍ . -TÚ, 2é, 2f ó mas), qué orientan y aume tan la velocidad del vlents^ Inds endo en la zona saperlor frontal y en la zona posterior inferio de las palas (I) de la t r bina, la zo Inferior delantera se cubre con una pantalla (2a, 2e) ue impide el pso «leí vienta y lo diroedona a la iooa ps « ít (8), Amba toberas hacen girar ta tu ia en sentido oraro. Las toberas ncluyen una rejilla (5>.y disponen de un compuerta {3} egulador del flujo. La p rtala (2e) se complementa con la t _* m O: la mm que dlreeWa el flujo la pala (i en im Iwmm,

SI la turbina se i sola lija en un suelo plano, las pantallas que direcdonan el viento had la zona Inferior trasera, se ubican po los co tados . 4); si la: turbina se Instala f¾ en la ladera de un cerro, la pantall que dlrecclona el viento hada la zona Interior tras ra se ubica por debajo de ésta, el conjunto Um éo ue g ^' poseer las late les. L teblna tam ién puede ser instalada en una plataforma qu giré según la dirección del viento (aiotee de on ediffdo,, sobre una balsa m un lago o roar, ote orientados por una veleta. La Instalación de l turbina a nivel de suelo permite prescindir de to r s, lo que redunda en menores costes de M sladon, por mane de obra equipos especializados

Se sabe que ei víanlo ajando encuentra un obstácu que posee data pendiente, aumenta su velocidad a medida que sertea el i mo. Éste- efecto se debe a que el obstáculo actúe de tobera, creando un diferenci de presi n antes y después de este, que cñu aceleramiento de ^" la masa de airé en cuestión.

E la presente Invención, las toberas 2a, 2b, 2c, 2 2e _f 2f o más está formadas por pantallas y presentan un geome ía cónica que disminuye su sección desde la captación del aire hasta la salida de este, capturando una masa de aire que aumenta su velocidad conforme se acerca ® la salida. La conicidad o¾ las pantallas permite que a vientos de baja velocidad se capture una §ran masa de aire p áuzca una aceleración en el Huid que incide en las pelas (i) de la turbina y éstas del rotor.

Las toberas (2¾ 2b, 2c _? 2d, 2¾ Zf o más) f n-nad s por la pantallas, ca tura la energía cinética del viento (6) e Inciden en la 2ooa superior frontal y en la zona posterior Inferior de las palas {!) produciendo un par de fue zas que provoca un momento mecánico en el eje de la turbina, que puede ser a energía mecánica o energía eléctrica: si se acopla u generador. La plataforma giratoria consiste en una tornamesa (11) que sí se requiere ganar altura se monta sofsrs im pilar (8) debidamente cc^trawenfcado (9), ya que no malestar? o entorpscén como en las sálicas de remolinos.

La pantalla (2a) inferior se uede reemplazar como m

para desviar el flujo de viento a la pala frontal superior,

Es Importante destacar que es pesióle construir este meter eélico con materiales orgánicos en turbinas me ores,

Las tapas circulares {?} ueden ser diafmgmas esfe¾cp rsle§ de pl nos Peñ s o d diferente ^■ geometrfe.

Para gue la tor ina pyeda seguir 3¾nclenando Incluso si el viento es muy tete, las toberas poseen compuertas (3) que regulan el volumen de! Huido que Incide en las palas (1) de la asegurando el correcto funcionamiento de la unidad.

β ^η la seona de la entrada del vi to, las te era poseen una rafia (5) para evitar e! Ingreso de aves o aní ate que puedan .dañar la tur ina y a sí mism s.

i la ctualid d por MW .generado por energía eéifc% las Inversione van esde ^' $|)S2mi ¾ $liS¾Sm de lare en el caso, ¾os c t assdados a est $ ^¾ m s ra IP mi dólares por mega generado. La tecnología empleada permite su constrmcién con materiales de bajo cesto y dé fácil disposici n.

Dependiendo de la n rgía que se preterele obtener, derivan las dimensiones da la estructura de la m Y puede o star con diferentes materiales, por ejemplo madera o atón para epen s diménsfor és. o acero para las más gtwé , B eje será de acero é afguri materia! Similar en resistencia, montad sobre rodamientos para qm se acople a un generador.

Se eonstniyé un prototipo del la tiroina m el L bMor s de Ene gías y Accionamientos del edificio de ale Smtecnotegfas perteneciente al Separtamenfe Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Gille. Θ Laboratorio ojenta con un túnel de viento, en el cu l se realizaron las ueb s dé rigor'. B objetivo d las pruebas fu ooté r la urva o¾ potencia máxima v/s velocidad del viento, Para ello f necesanó obtener curvas d patínela generada v/s carga, a velocidad del viento constante, de donde se obtienen por cada una de estas curvas, un par ordenado (potencia rné m, velocidad del vie to),.

£ experimento consistió en montar la turtina en el Inferio del túnel de viento y acoplarla a un generador DC, situado fuera del túnel £1 generador a so vez es conectado a un banco resistivo compuesto por micrones de 46 fOJ ada y , Meddor s dé voltaje y comenté fueron situados e paralel y serte con la carpa para obtener las mediciones respectivas. Adiaonafmente se Instaló un anemómetro Interior del tunal para registrar la velocidad del viento,

¾ registraron también las MP alca za as en el eje de Ja turbin pm cada medlcién co l ayuda de un tacómetro. La velocidad del viento se regula a través del controíador del variador ^• de frecuencia, el cual controla la velocidad del motor de tndue án oe genera el viento. Defeco a s características de túnel de. viento, la velocidad máxima del viento que es posible efe afcsrsar ámr® ml es-Máda, por lo qu se: matizaren 3 pruebas con velocidades de hasta 25 ¾ /h (6 _f 9 m/s). A vefogdatfes del viento inferiores a 13,5 K ¡h (3,75 m/s) la turbina m detiene.

La tabla I muestra un resumen ele los resultados de interés para graficar la curva de potencia máxima en fundón de la velocidad de viento.

los sesutBdss del gráfica de poteads máxima en fundón d la w oddad del vi io san .uttedes. par® esárapolar l potencia máx ma que se yede obtener de la turbin uilfe do m modele acorde con ¡a ecy¾aéii 1.

- s-

« Deserción ele fe dibujos, Fl§ur i, Grife 1

Sé i¾üés¾ra las ci vás dé pofe a generada v/s carga, ra vefc Jdades de 15, 20 y 25 m/h,

Rgura a. Gráfico 2

Se muestra ta curva de petsneta máxima generad v/s velocidad del viento (osn ^< psrtdfer$e asi a); y ta curva de impedarscla de máxim transferencia de pot nza v/s velocidad de! vierte (p&v $é negativa). ¾um3, Vista ísesmétriea

Se osserva él éjé con dos dé m mm p¡ (!) y iá é» (2a).

Las dos Hechas ndic n el H do dal viento (6) que acciona en la pite superior de las palas (1), Ut Hech ^: h©t¾©f curva (6) Indica el viente que a través de la tobera (Zb) acciona las palas (I) sobre la parte inferior trisra. Am&$ f yds de viento fo$mn Ü par de tiernas»

Figura -4, Vista fronte

Se disfngoen en la fne iwiiofssa! superior las «eras (2a a¾ 2c) aline das onssntam te. Además se drog e ta latea inferior {2d ajo la tobera central (2a) assne oas e í e iS,

m ®> ¾¾*a. cor¾ planía &G'

Sé. dengu en el centro el esp ció rectangular ttue amm. la turbina y las tote-as (2a, 2 y 2c) alineadas borlientaiments.

Figura 6. Ws mm éñ A-A

Se observa una Hech ás dirección del viento (6), la turbios can cuatro palas (1), las dos toberas verticales (2a, 2d), la compuert (3) y la: rejia (5).

Figura 7. Vista corte elevación W B'

Sé grafito la fób a -(2b) en corte cié élfvicloe, la c^ u ta (3) y la rejilla (5).

Figura S. a corte elevación A— A' con pantalla (2e) «pe forma tobera (id)

Sé ésserva una Hécüa dé clírécelón M viert (5) _f él corlé A-A' con otro Upó dé pantalla (2e) que forma la tobera Inferior (2d¾ la tofsera superior (2 )* la turbina con cuatro palas (I) y las compuertas (3),

Figura 9. Elevaci n corte D - ^■ 0 ^* . Muestra una veleta (12) ue es la sal den para la mejor orientación y eficiencia de la turbina respecta del viento.

puede ser efecromec nK» o pe a las t ññms de men r dimensi n una simple veleta (12),

Rgura 10, Tornamesa en planta

Figura 11, Bevadórs coste F~F

l s láminas det$ect»ras (10) tienen e prepósito de dirsccioner ©I viento (6) que ac iona en la parte Swtí Inferior al eje y desviarlo para que se sume a la acdófi del viento qué ¾¿túa en I® parte superior.

Si las láminas def&e&sras (10) se cofeeas* m forma baá tial servirán de freno en reemplazo de compuerta (3)

Figura 12. ante corte E E Muestra el paso de! flujo (§) por tobera (2d) y pantalla (2) _f desviando el flujo a las palas de postdcm Inferior pare su accionar al eje 4 en sentido horario.

Figura 13. Corte en planta E % muestra 8yjo (6) ® troves de la tobera (2d): y pantii® (2f con tobera (2b y 2c).

lg¾ra 14. iievaqqn de toberas fraatal syperior (2a) _f Inferior (2ά (2f) y media con láminas deltecor s ( , y latera! (2b) y (2c).

De los resoltados arfenores, pueden obtenerse los gráficos que se musi n (f¾ura$ 1 y 2), Se observa a partir de Jos gráficos (figura l).<¡ue el valor de ta carga a la oml se obtiene potenci máxima $ las 3 veleidades efe viéñtó elem ntada rió aser á vánlclóñés considérabm Se -observa un ^" gráfico más detallada (figura 2 tie esta situarán, ax& Mü a partir de la tabl 4, Impedsnaa vs. Velocidad del viento, el cual arroja una variación de 9, OJ en- la carga por una váriadén d 10 m¡ñ m lá velocidad del viérlo» Es¾a condición es favor¾o!é ües¾ qué dé necesitarse un dispositivo acoplador de impedandas, est podría escogerse con ímpedanda de encad o3ns¾anis, visto desde e! lado del generador, sin afectar de m ne a consIdera e le corea de máxima «nsf¾rém:lá cé eínela.

® .Solución a problema

Sé ha propuesto una nueva solución par capturar l energía cinéica ¿fué posee el viérttó. La cantidad de energía s s posee el vierto existente en el glofcp terráqueo, es capa¾ de satisfacer en gran parte las necesidades energéti as de la población mundial, La turbina qye se ¾ Ideado y su. éx ériméñtádófi n el láfeprat fio,. p deá ser lá solución del pro& émá énergéílcó de la humanidad.