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Title:
WIND TURBINES SUPPORTED ON CIRCULAR BODIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/129899
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wind device represented by figures 8, 9, 10 and 11, which describes a body having a circular horizontal cross section that develops vertically, and at least two vertical axis wind turbines (VAWT) (1) disposed and selectively movable along a side (8) of the central body (2), rotating in the geometric centre of the cross section of the central body (2), the turbines (1) being rotatably connected to shafts by structures (3), orienting the turbines in an optimal manner in the vicinity of the maximum cross section of the body, where wind flow is at maximum speed. Each structure supporting the upstream turbines supports respective fairings that conceal an area of the turbines that advances in the opposite direction with respect to the direction of the wind, and lateral plates that visually and acoustically conceal the turbines and are able to accelerate the flow in said area of the turbines by means of the Venturi effect.

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Inventors:
BLANCO, Roberto Horacio (Avda. Angel T. de Alvear 1555, Don Torcuato - Prov. De Buenos Aires, AR)
CIANNI, Luciano Enrique (Ing. Marconi 653 -, Beccar * Prov. Bs. As., AR)
Application Number:
ES2018/000002
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 28, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BOSIO BLANCO, Carlos Conrado (Calle Atlanta, 92 * 2° 2a, Sabadell, 08206, ES)
BLANCO, Roberto Horacio (Avda. Angel T. de Alvear 1555, Don Torcuato - Prov. De Buenos Aires, AR)
KLARENBERG, Alejandro José (Gral. Richieri n° 1265, Don Torcuato * Prov de Buenos Aires, AR)
PIZARRO, Juan Pablo (Avda. Angel T. de Alvear 1555, Don Torcuato - Prov. De Buenos Aires, AR)
CIANNI, Luciano Enrique (Ing. Marconi 653 -, Beccar * Prov. Bs. As., AR)
International Classes:
F03D3/00; F03D3/04; F03D9/34; F03D9/43
Domestic Patent References:
WO2017149389A12017-09-08
WO2008001080A12008-01-03
Foreign References:
US20120080884A12012-04-05
Attorney, Agent or Firm:
BOSIO BLANCO, Carlos Conrado (Calle Atlanta, 92 * 2° 2a, Sabadell, 08206, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES;

1- TURBINAS EÓLICAS SUSTENTADAS SOBRE CUERPOS CIRCULARES,

que incluye un volumen central de sección circular y eje central vertical (Y-Y), sumergido en una corriente de viento de dirección variable Incidente según el eje (X-X); dicha corriente de viento acelera al rodear al volumen central alcanzando su máxima velocidad en las cercanías de su sección diametral según el eje (Z-Z) perpendicular al eje (X-X) colncldente sustancialmente con la dirección del viento circunstancia!; caracterizado oomue el lateral (8) del dicho volumen (2) poses por lo menos dos turbinas (1) de eje vertical (VAWT) girando libremente sobre sus ejes, entregando la energía a través de sus ejes que accionan medios adecuados para transformar dicha energía en energía utilizabte; desplazándose dichas dos turbinas tangentes al lateral (Θ) del citado volumen central (2) retenidas por respectivas estructuras (3) selectivamente desplazabies respecto del lateral del referido volumen central (2) en función de la dirección del viento incidente (6); el diámetro de dichas turbinas es menor al radio de dicho volumen central y con sus ejes sustancialmente paralelos a las paredes laterales del volumen central, posicionando la estructura selectivamente desplazable a dichas turbinas en cercanías de la sección máxima de dicho volumen central perpen-diculares a la dirección del viento reinante coincidente con el eje (X-X) y en la zona del caudal de aire acelerado por dicho volumen central; dichas estructuras selectivamente desplazabies (3) sostiene detectores (12) vinculados a la misma sustancialmente a lo largo de cada turbina (VAWT), siendo dichos deflectores (12) Instalados aguas arriba de cada turbina y de un ancho no mayor a dos diámetros de la turbina (1), constituyendo cada deflector (12) superficies capaces de ocultar aerodinámicamente el caudal eólico dirigido al sector de las turbinas (1b) que avanza en sentido contrario respecto de la dirección de dicho caudal de aire; una arista (12a) de dichos defiectores (12) dispuesta sustancialmente paralela al eje de giro de la turbina, es posicbnada sustancialmente en cercanías del diámetro de la respectiva turbina en adyacencia del plano que contiene ai eje de la turbina y la dirección (X-X) del viento; la otra arista (12b) de dicho deflector, también sustancialmente páratela al eje de giro de dicha turbina (1), se posiciona aguas arriba de la primera arista (12a) de manera que dicho deflector evite que el caudal incida de forma franca en el sector (1b) no generador de las turbinas; el plano que contiene ambas aristas está vlnvulado en un ángulo no mayor de 45° respecto del plano <X-Y>; vinculada también a la estructura portante (3) de cada turbina se sitúa una placa (13) que define una superficie de altura sustancialmente equivalente a la altura de la turbina (1), y con sus aristas sustancialmenet paralelas al eje de giro de la turbina y de ancho no menor que el radio de la misma; dichas placas (13) se encuentran a una distancia del eje de las turbinas algo mayor que el radio de dichas turbinas y dispuestas en ángulo respecto del eje longitudinal (X-X) estando la arista (13a) aguas arriba de cada placa a una distancia no menor que et radio de la turbina respecto del eje de dicha turbina y no menor al radio de dicha turbina respecto del piano que forma el eje de la turbina y la dirección X-X; mientras que su arista posterior (13b) quedan posicionadas aguas debajo de la finalización de la turbina según la dirección (X-X); el plano que contiene a dichas aristas está dispuesto en un ángulo (a) divergente aguas abajo respecto del eje (X-X) con un rango entre 0º y 30º; dichas placas determinan medios de ocultamiento visual y auditivo de la zona de las turbinas, creando la separación entre dichas placas y el lateral del volumen un medio de aceleración adicional del caudal de aire en la zona de las turbinas por efecto Venturi; dichas placas (13) configuran sumadas a los deflectores (12) y la propia superficie lateral (Θ) contigua a la turbinas., sendas canalizaciones (17) en donde se suman múltiplos efectos de aceleración del caudal incidente en el volumen central (2) que se concentran en el sector de las turbinas que gira en sentido coincldente a la dirección del caudal cólico permitiéndole extraer a dichas turbinas un elevado porcentaje de la energía que porta ese caudal incidente sobre dicho volumen central.

2 - TURBINAS EÓLICAS , según lo reivindicado en 1, caracterizado porque los sectores (1b) de las turbinas (1) que se desplazan en el sentido opuesto respecto de la dirección de dicho caudal eólico (6) están posicíonados contiguos a la superficie (6) del volumen central (2) (Figura 11); en los sendos deflectores (12) cada una de sus aristas (12a) está posicionada sustancialmente en las cercanías del diámetro de dichas turbinas (1) a una distancia del plano de simetría <X-Y> sustancialmente igual a la distancia del eje de tas turbinas respecta de dicho plano <X-Y>; las otras aristas (12b) de dichos deflectores (12) se ubican a una mínima distancia del lateral (8) aguas arriba de las aristas (12a) de manera que los planos que contienen a dichas sendas aristas quedan dispuestos en un ángulo no mayor a 45º respecto del plano <X-Y>; a continuación de las aristas (12a) de los deflectores (12) aguas abajo continúan superficies sustancialmente semlcillndricas o rehundidos (19) con sus convexidades hacia el volumen central; dichos rehundidos tienen un diámetro algo mayor que el diámetro de las turbinas y son concéntricos de dichas turbinas, tapando el recorrido de la turbinas en la zona no expuesta al caudal eólico; al finalizar dichos rehundidos aguas abajo en las aristas (20) continúan superficies (21) sustancialmente planas de un ancho no menor da un radio de las turbinas en un ángulo no mayor a 45° respecto del plano <X-Y>; entre la superficie de los detectores (12), los rehundidos (10) y las superficies hacia popa (21) del iado del volumen central y las placas laterales (13) se produce una respectiva canalización (17) en la que el caudal logra su máxima aceleración y propulsa a la turbina aprovechando la aceleración del caudal que fluye preferentemente por la porción de dichas turbinas que coadyuva a la geno ración,

3 - TURBINAS EÓLICAS, según (o reivindicado en 1, caracterizado porque el sector de las turbinas (1) que se desplaza en el mismo sentido de la dirección da dicho caudal está poslclonado adyacente a la superficie (8) del volumen oentral amurado (2) (Flg. 16 y 17); los sendos deflectores (12) tienen una de sus aristas (12a) posiclonada sustancialmente en cercanías del diámetro de dichas turbinas a una distancia del plano de simetría <X-Y> sustancialmente igual a distancia del eje de las turbinas respecto de dicho plano <X-Y> y sus superficies se proyectan aguas arriba y alejándose del plano *X-Y> hasta las aristas (12b) que están a una distancia del plano <X-Y> no mayor a )a distancia del diámetro exterior de cada turbina respecto del dicho plano <X~Y>; el plano que contiene en las respectivas placas (13) a la aristas (12a) y (12b) forman un ángulo no mayor a 45º con el plano <X~Y>; a partir de dichas aristas (12b) se proyectan las placas laterales (13) hacia popa y alejándose del plano <X-Y> hasta las aristas (13b) posiclonadas aguas debajo de la finailacion de las urbinas aguas abajo según la dirección (X-X); los planos que contienen a las aristas (12b, 13b) forman ángulos no mayores a 30º respecto del plano <X-Y>, a continuación de las aretes (12a) de los detectores (12) aguas abajo continúan sendas superficies sustancialmente semicilíndrlcas o rehundidos (19) con sus concavidades hacia un volumen central; dichos rehundidos tienen un diámetro algo mayor queel diámetro de las turbinas y son concéntricos de dichas turbinas, tapando el recorrido de las turbinas en la zona no expuesta al caudal cólico; aJ finalizar dichos rehundidos aguas abajo, continúan superficies sustancialmente pianas(21) de un ancho no menor de un radio de las turbinas en un ángulo no mayor de 45º respecto del plano <X-Y> hasta encontrarse con la superficie de las placas laterales en las aristas (13b);

entre las superficies de los deflectores (12, los rehundidos (19) y la superficie hacia popa (21) y la superficie (8) del volumen central (2) se producen canalizaciones (17) en las que, ayudados a su vez por el efecto Venturi que generan las placas (13) logran que el caudal ya acelerado por el volumen central (2) obtenga la máxima aceleración propulsando la porción eficiente de las turbinas allí situadas obteniendo una gran porción de la energía que porta el caudal que rodea dicho volumen central amurado (2).

4- TURBINAS EÓLICAS, según lo reivindicado en una cuaquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el sector de proa de la superficie expuesta del volumen estructural cilindrico amurado (2) se dispone una superficie de forma ahusada (23), aguas arriba de ambos deflectores (12) y solidarla a la estructura portante giratoria (3), simétrica respecto del plano de simetría <X-Y>, comenzando dicha superficie de plano de simetría <X-Y> aguas arriba en ia intersección de dicho plano de simetría y una paralela a la superficie (8) del volumen central (2) no mayor a un radio del volumen central; a partir de esta intersección y hacia ambos lados se proyecta dicha superficie con concavidad hacia el volumen central (2), de diámetro inciailmento menor que el del volumen estructural cilindrico, luego disminu-yendo dicha concavidad simétricamente a cada lado del plano de simetría <X-Y> hacia popa hasta acercarse a la mínima distancia posible de la superficie (8) del volumen central (2) que permite su movimiento relativo o hasta hacer contacto con ambos defiectores.

5- TURBINAS EÓLICAS, como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada parque luego de las extremos longitudi nales de las turbinas dicha canalización (17) tiene placas sustanciaimente planas de bóveda (37) y de piso (38) que interceptan la proyección de las superficies de las placas laterales (13), los detectores (12), los rehundidos (19) y las superficies hacia popa (21); dichas placas (37 y 38) están sustanciaimente perpendiculares al eje de las turbinas (1) y definen bancadas de sosten de las turbinas a la vez que aislan la zona de caudal acelerado en la canalización (17) respecto de la corriente de aire situada afuera de dicha canalización y que, por las dlferecias de velocidad relativa se encuentra a un presión superior a la corriente dentro de la canalización (17).

6- TURBINAS EÓLICAS, como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque en el extremo superior del sistema generador abarcando la totalidad de las proyecciones verticales de las partes de dicho sistema generador y con perímetro colncldente con dichas proyecciones se poslciona una superficie que hace las veces de techo (46) del sistema de generación; dicho techo es una superficie eustancialmente horizontal en el sentido perpendicular al plano <X-Y> y tiene una superficie ascendente en el sentido del eje (X-X) desde su posición más baja a proa del sistema generador, ascendiendo iniclalmente con un ángulo de inclinación de no más de 35º y disminuyendo progresivamente dicho ángulo de Inclinación hasta un mínimo a popa del sistema generador; dicha superficie determina la disminución de la turbulencia del caudal cólico que recorre dispositivo por su sector superior postergando la aparición de dicha turbulencia hasta después de la finalización a popa del dispositivo eolico contribuyendo a la aceleración de dicho caudal en la canalización (17),

7- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque (Figura 24) en la sección superior del volumen de sección circular central se dispone una turbina VAWT (1h) paralela a dicha sección superior soportada por un puente diametral (10) pivotante que orienta a dicha turbina de manera sustancialmente perpendicular a la dirección del viento reinante; dicho pórtico sostiene también deflectores (50) que ocultan la sección no generadora de dicha turbina VAWT, un rehundido (53) que rodea el lado de la turbina que enfrenta el volumen central (2) y una placa terminal (61) que tapa visual y auditivamente la zona de generación y coadyuva a la aceleración del caudal en la canalización (55) a la manera de las ya descriptas para las paredes laterales (8) del volumen central (2); dicho conjunto generador aprovecha el caudal que rodea el volumen por sobre su sección superior.

8- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

caracterizada porque (Figuras 26 y 27) sobre la super-ficie del volumen central (2) soportado las estructuras portantes adicionales se disponen dos turbinas VAWT adicionales (31); dichas sendas turbinas están posiclonadas sustancialmente paralelas a las paredes (8) del volumen central (2) y sustancialmente perpendiculares al eje (X-X) aguas arriba de dichas sendas turbinas (1) las que están dispuestas simétricamente opuestas respecto del plano de simetría <X-Y>; dichas sendas turbinas presentan la misma disposición de sistema do aumento de su eficiencia reivindicado en la reivindicación 2 o en la reivindicación 3; dichas sendas turbinas adicionales (31) coadyuvan al aumento de la conversión de la energía del caudal cólico que enfronta al volumen central (2) cuando este tiene un diámetro de dimensiones mucho mayores al de las turbinas (1); el primer par de turbinas (31) aprovecha parcialmente el caudal que enfrenta el volumen y el siguiente par de turbinas (1) extrae energía del resto del caudal Incidente; ambos pares de turbinas y sus sistemas de efictentlzaclón estás soportados por el pórtico orientándose de manera apropiada respecto de la dirección del caudal de viento incidente soportadas por su respectivas estructuras portantes,

9- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque (Figura 2) dichos medios de sujeción pivotante adecuados de la estructura portante (3) respecto del volumen central (2) se componen de rodamientos (5) que se desplazan por rieles (4) dispuestos concéntricamente alrededor y solidarios al volumen central y/o porque en la zona superior del volumen central (2) y en coincidencia con el eje de simetría (Y-Y) de dicha estructura cilindrica centra) se dispone un rulemán o buje como elemento de sujeción y eje de rotación de dicha estructura portante giratoria; esta estructura portante orientaba (3) permite que ambas turbinas se sitúen simétricamente a cada lado del eje de simetría del volumen central (X-X), eje que también es, en cada situación, sustancialmente paralelo a la dirección del viento reinante. 10- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 0, caracterizada porque dicha estructura portante orientable (3) tiene medios que ejercen la fuerza necesaria para generar el movimiento de giro de dicha estructura portante orientable que se eligen de entre (Figura 2) una veleta (32) o motores asociados a cremalleras o similares; dicha veleta (32) está posicionada sustencialmente coincidente con el eje (X-X) de la estructura portante y ejerce la fuerza obtenida del caudal que logra que dicho eje (X-X) coincida sustancialmente con la dirección eventual del caudal de viento reinante; dichos motores se accionan dependiendo de sensores que evalúan la dirección de! viento reinante; dichos motores accionan engranajes que se desplazan a través de cremalleras solidarlas al volumen central (2) logrando la posición Ideal de dicha estructura portante orientable.

11 - TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque dicho volumen central de sección circular es un depósito del elemento destinatario de la energía como un tanque de agua destinatario de calor a través de resistencias eléctricas, un tanque de gases comprimidos a través de compresores accionados directa o Indirecta-mente por las turbinas, un set de baterías como destinatario de reserva de energía, cumpliendo de dicho modo dicho recinto central, no sólo la función de acelerar el caudal eóllco sino de depósito del sistema de recepción y o conservación de (a energía producida.

12- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque dicho volumen estructural central de sección circular (Figura 26) es una edificación habitacional, comercial o Industrial que recibe, utiliza y o exporta excesos de energía producida por su sistema de generación.

13- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque desde el borde aguas arriba (12a) de cada deflector (12) proyecta selectivamente pivotante contra el lateral (6) del lateral una superficie (120) que define un registro del volumen del aire ingresante a ia canalización (17) desde una posfelón que despeja la totalidad de ia entrada a dicha canalización, hasta selectivamente su reducción y hasta la obturación de dicha canalización.-

14- TURBINAS EÓLICAS como una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque dicho volumen central cilindrico (2) es un volumen vacio o carenado (39) en el que se disponen los elementos necesarios para que ta estructura se oriente, girando sobre una estructura de apoyo (40) con un centro de giro (41), rodeando esta estructura de sostén y giro se encuentra dicha estructura sustancialmente cilindrica (39) la cual tiene por única misión brindar el carenado que acelere y oriente el caudal hacia las turbinas, funcionando como bancada de las turbinas (1) propiamente dichas y de las placas laterales (13) y deflectores (12) necesarios en ausencia del volumen central amurado de las otras variantes del ingenio.

Description:
TURBINAS EÓLICAS SUSTENTADAS SOBRE CUERPOS CIRCULARES

Campo de aplicacion del invento:

El presente invento halla su campo de aplicación en un dispositivo accionado por energía eólica capaz de transformar dicha energía recibida en trabajo, alendo dicho dispositivo selectivamente oríentable, enfrentado la dirección del viento incidente.

En modo particular, en algunas de las construcclones del presente invento, y sin que esto se lo considere como un factor limitante del mismo, la energía obtenida por la acción del viento sobre dicho dispositivo es directamente entregada a un recinto preferentemente cilindrico incorporado dentro del mismo dispositivo eólico, que es utilizado a su vez como bancada de sendas turbinas VAWT con una acometida de la menor longitud posible.

Antecedentes y estado anterior del arte y ou derivacion hacia el presente invento:

El empleo de la energía eólica para accionar las palas giratorias de un molino de viento es un recurso conocido desde hace siglos. En la actualidad, existe la tendencia a emplear a dichos dispositivos cólicos para transformar trabajo en energía, bajo el concepto del aprovechamiento de la energía renovable, particularmente, aun cuando no sea excluyente, en energía eléctrica.

Los dispositivos eólicos son básicamente de dos tipos: los que posesn a la turbina y/o palas girando sobre un eje horizontal y los que hacen que dicha turbina gire alrededor de un eje vertical. Los de eje horizontal, más conocidos por las siglas en idioma Inglés HAWT, (Horizontal Axis Wind Turblne) constituyen hoy en día a nivel mundial la mayor cantidad instalada de dispositivos eólicos generadores de energía, tanto en cantidad como en Mega Watt entregados, pero tienen una serle de Inconvenientes muy conocidos:

a) Por ejemplo, en el rango de la baja generación, un HAWT marca "Gala Wind®", cuyas aspas cubren un área vertical de 120m 2 , promete una potencia nominal de 10 kw/h y genera aproximadamente 3 Kw/hora promedio, y tiene una altura de mástil de más de 20 metros, y cuya instalación tiene costo promedio de U$SD 90.000 dólares, por lo que genera 1 kw/hora promedio cada 30.000 U$S Invertidos que es un costo muy elevado para esa prestación. Usando como ejemplo de los grandes generadores cólicos HAWT a un "VESTAS®" o un "SIEMENS", con una altura que supera los 100 metros, con una potencia nominal de 1 mega watt /hora puede generar unos 350 Kw/hora promedio , pero con un costo de hasta U$SD 1.700.000, a razón de 1 kw/h promedio por cada 5,000 U$S Invertido, que es un costo competitivo pero en general estos dispositivos eóllcos debe ser instalados a gran distancia del lugar de consumo por lo motivos indicados más abajo.

b) Existe abundante literatura en la web que ensena los problemas ambientales de ruido y contaminación visual generados por los parques eóllcos de estos HAWT, que impiden BU instalación y empleo cerca de los centros urbanos o dentro del área próxima de aprovechamiento de la energía desarrollada a partir del trabajo eóllco. Cabe hacer una mención especial al riesgo que Implicarla que hubiera habitantes cerca de las palas de estas turbinas que pueden tener más de cincuenta metros de envergadura y cuyos extremos se mueven a cientos de quilómetros por hora, con antecedentes conocidos de desperfectos atemorizantes.

c) Los generadores eóllcos de eje horizontal (HAWT) de uso domiciliarlo, es decir, que puedan ser empleados para generar energía eléctrica para una construcción domiciliaria o un edifico en propiedad horizontal, pueden ser de reducido tamaño, no generan tantos ruidos molestos y por ende son compatibles para ser Instalados en dichas edificaciones, pero su entrega de energía es sumamente limitada, sin poder alimentar en forma adecuada al edificio; cuando su tamaño se incrementa, producen un ruido de un volumen y naturaleza considerado contaminante y por lo tanto no pueden ser instalados directamente en o sobre dichos edificios como fue mencionado. d) Por consiguiente, el empleo de los HAWT lleva a un tercer problema: la Imprescindible y necesaria instalación de una red de transmisión eléctrica a relativa distancia, con sus equipos transformadores de alta o media tensión a la tensión domiciliarla y/o industrial, lo cual implica que el consumidor termina pagando el doble del costo de la energía generada.

e) En cambio, los generadores eólicos de eje vertical, mas conocidos por sus siglas en inglés VAWT (Vertical Axis Wind Turblne) son más aptos para su uso cerca de la zona de consumo de la energía generada, aunque por ahora no logran popularizarse porque su relación costo beneficio no es todavía suficientemente competitiva como para imponerse claramente a otras alternativas de generación sustentablo como la solar. Por ejemplo, un generador VAWT "Wlndspire"® con una potencia nominal de 1,2 Kw/hora, generará 350 W/hora promedio con un costo de 8000 USS, a razón de 24.000 U$S por la por la capacidad de generar 1 KWYh promedio, cuando la alternativa solar como la de "Off Grid Solar"® cuesta alrededor de 16,000 USS para producir 1 kw/hora promedio,

f) Uno de los Inconvenientes de las turbinas VAWT actuales es que dejan expuesto al caudal cólico la sección de sus turbinas que avanza respecto de la dirección del viento. Cuando se fusela o se oculta del caudal de aire Incidente a esa sección de las turbinas, el rendimiento puede llegar hasta duplicarse. Un ejemplo relativamente conocido es el "Cal-E-Power"® (que corresponde a la patente US-A 7,744,339 B2). Para lograr la mejora en el rendimiento dispone de un gran mast.il al cual está adosado al elemento fuselado y la turbina propiamente dicha, ambos orientadles respecto de la dirección del viento pivotando alrededor de dicho mástil. Este conjunto de elementos complejos resulta oneroso y desvirtúa la mejora aerodinámica y de rendimiento por el costo que implica lograrlo. Como consecuencia no logra tampoco ser competitivo en la ecuación costo/ generación de energía. Pero lo que es importante de este Ingenio en particular es que la relación entre caudal incidente en la turbina y energía generada es varias veces superior a la que logran los generadores HAWT sin fuaelar y como dijimos es del doble respecto de generadores VAWT convencionales,

g) Utilizando este mismo recurso del "Cal-E-Power" de montar estructuras para sostener turbinas verticales y ocultar su zona no generadora se pueden citar a titulo de ejemplo cinco patentes precedentes.

En todos los casos se trata de generadores que montan dos turbinas VAWT en forma paralela, girando en sentido contrario una de la otra con un defledor aguas arriba de las turbinas que oculta la zona que avanza respecto de la dirección del viento incidente sobre ambas turbinas.

Las referidas patentes son: USB042454b2; US20090146432A1; WO2012/ 028893(A2): US4156580 A, y US20130170986 A1. En todos los casos son diversas formas de ocultar el sector no generador de las turbinas con un fuselado dispuesto solamente con ese fin. En ningún caso se lo asocia con un volumen central, estructural o no, que sirva en sí mismo para acelerar el caudal como es el caso de la presente patente.

Existe otra patente, la US2010029628 que usa un cilindro central con una serie de turbinas HAWT dispuestas fijas en su diámetro mayor. Es el cilindro completo el que gire respecto de una estructura central tubular.

No se emplea esa estructura central como bancada amurada que use sus propias virtudes estructurales para soportar el conjunto y dispone generadores HAWT que gozan, como ya comentamos, de una relación entre caudal involucrada en la generación y energía generada muy inferior al de los generadores VAWT como los que nuestra invención utiliza. Tampoco se ve factible una correcta utilización del volumen central para otras funciones como se verá en más detalle el la descripción del presente invento.

Como comentamos para el caso del "Cal- E-Power", el hecho de montar una estructura especifica con el único fin de servir de bancada y ocultar a la corriente de aire la zona no generadora de las turbinas, duplica el costo del dispositivo y lo convierte económicamente ineficiente,

h) El presente invento logra superar estas desventajas montando generadores VAWT alrededor de un volumen cilindrico útil de diámetro adecuado, que cómo se verá más adelante, no solo aumenta de manera gravitante la velocidad del caudal del aire Incidente en la zona generadora de las turbinas sino que al usar como bancada un volumen estructuralmente eficiente por su gran momento de inercia y que paralelamente se puede utilizar en otra función, se logra un simultáneo aumento de eficiencia aerodinámico y reducción de costos de fabricación, cuestión que se explicará a continuación. i) Los volúmenes expuestos al caudal eóllco exhiben un comportamiento conocido por el que, dependiendo de su forma, generan sobre su superficie exterior aceleraciones y desaceleraciones prededbles. El caudal del aire se acelera en la cercanía de la sección mayor de dicho volumen, perpendicular a la dirección del viento reinante. Esto se observa con mayor eficiencia en los volúmenes cuya sección sea diseñada aerodinámicamente para optimizar ese objetivo. Como ejemplo, podemos citar un volumen cilindrico o un volumen cuya sección que enfrenta a la dirección del viento sea fusiforme. (FIGURA 1). j) Retomando el problema del dispositivo "Cal-E-Power" del punto f) y de las patentes precedentes en el punto g), mencionamos el costo de disponer una estructura específicamente para fuselar la zona perjudicial de la turbina. Pero si uno dispone de volúmenes expuestos al caudal eólico (como se menciona en el punto h) cuya presencia es Inevitable, como es el caso de los tanques de agua, un silo o una edificación cilindrica, estos pueden aprovecharse para funcionar asociados a turbinas "VAWT dispuestas de manera que ese volumen les sirva de bancada, acelere el caudal en la zona en que están dispuestas y facilite el ocultamiento de la zona no generadora de la turbina sin generar un costo adicional, con el agregado de que cuanto mayor sea el volumen, mayor será ta velocidad a la que será expuesta la zona generadora de las turbinas, aumentando sustancialmente su rendimiento.

k) Por otro lado, un problema adicional tanto de las turbinas HAWT como VAWT existentes es que se montan en el extremo de un mástil para lograr una cierta altura para mejorar las condiciones de viento al que se expongan. Esto hace que sea dificultoso aplicarlas en lugares que, dada su altura respecto de la superficie del terreno, gozan de una velocidad de viento adecuada para que estas operen. Este es el caso de los techos o superficies laterales de edificaciones domiciliarios industriales o comerciales.. Para estos casos, la asociación de las turbinas verticales a volúmenes adecuados que propone está presente patente de Invención mencionado en los puntos (h), (i) y (j) ofrece la posibilidad de repartir las cargas generadas por la exposición al caudal eólico del conjunto generador de manera repartida en una superficie extendida, lo que lo convierte en más eficiente y dúctil para adaptarse a situaciones como las arriba mencionadas.

I) A su vez, tanto ios VAWT como los HAWT conocidos se hallan Instalados con independencia del sitio y/o recinto al cual se suministra la energía desarroliada. En efecto, no pueden alimentar directamente el trabaja producido a un recinto asociado con el dispositivo eólico en donde el trabajo es convertido a otro tipo de energía utílizable dentro del referido recinto. Esto encarece la energía e impide que esta pueda ser utilizada directamente desde el movimiento mecánico del eje de la turbina, como podría ser un compresor asociado a ase eje y sin la Intermediación de motores y generadores eléctricos.

m) El presente invento admite esa posibilidad, como en el caso mencionado en el punto h). Esos volúmenes pueden contener los elementos destinatarios de la energía que se genera. Para citar algunos ejemplos, en un tanque, el calentamiento de agua con resistencias, sin necesidad de inverters, o un depósito de gases a presión comprimidos directamente por un compresor solidario al eje de las turbinas, sin necesidad de convertirlo a energía eléctrica, o en el caso de una edificación, la energía aplicada a sus necesidades), reduciendo de manera determinante la dificultad de la transmisión y la conservación de la energía.

n) Desde el punto de vista económico, la forma de evaluar la eficiencia de un sistema de generación eólloo es cotejar su costo referido a su capacidad de generar energía utllízable ya que una vez Instalado, el cálculo del costo del KW/H que se proyecta generar es equivalente a la amortización del costo inicial instalado, fraccionado en las horas de funcionamiento durante su periodo de amortización que se considera alrededor de los 25 años, prácticamente libre de mantenimiento.

o) En este aspecto en nuestro ingenio tiene especial importancia las cuestiones mencionadas en los puntos precedentes a paitir del (h) y (m) ya que el uso directo de la energía mecánica directamente aplicada a, por ejemplo, compresores o a cualquier acclonador, como la ausencia de necesidad de inverters para algunos casos, puede reducir el costo del sistema en alrededor de un 30% sólo por esa cuestión y por ende de la energía producida. El conjunto de herramientas que esta patente provee resulta una plataforma única para lograr esa ventaja.

p) Es oportuno mencionar que una ventaja adicional de que las turbinas funcionen asociadas a un volumen central que pueda contener carga útil pesada, como en el caso del tanque de agua, gases comprimidos o por ejemplo baterías, es que ese volumen central amurado y las turbinas asociadas a él gozan de la ventaja inherente de que por su peso, estructura compacta y la forma repartida en que su carga se distribuye sobre la superficie de fijación es Inherentemente más resistente a loe vientos de gran intensidad a diferencia de lo que sucede con cualquiera de los generadores existentes en la actualidad. q) Por último, es de notar que no se conoce en el arte previo un generador eólíco orientable con Inducción Incremental del flujo de aire Incidente que tenga la posibilidad de aplicar un registro en la entrada del aire a la turbina capaz de selectivamente limitar hatta lograr el cierre total de dicha entrada de aire.

Objetos del presente Invento:

Con la finalidad de solucionar los problemas arriba citados que presenta las realizaciones del arte previo, es objeto del presente invento proveer un sistema de generación eólica equipado con turbinas VAWT las que son capaces de orientarse adecuadamente en la dirección dd caudal de aire Incidente, al tiempo que oculta a dicho caudal de aire la porción contraproducente de las turbinas, y lo acelera hacía la zona eficiente de dichas turbinas, evitando el frenado parcial de las mismas;

Es objeto del presente invento que las turbinas funcionen asociadas a un volumen central que acelere y permita encausar la mayor parte posible del caudal de viento que rodea dicho volumen hacia dichas turbinas resultando un conjunto generador conformado por el volumen central como acelerador, orientador del caudal y las turbinas como el elemento extractor de la energía.

Es también objeto del presente invento que el caudal de viento que rodea el volumen central se oriente hacia a la zona útil de las turbinas VAWT y tenga un flujo sustancialmente laminar.

Es objeto del invento que en el lateral de las turbinas se puedan disponer detectores o placas laterales para aumentar el rendimiento mediante el efecto Venturi por la canalización del viento y para reducir drásticamente la contaminación visual y auditiva que puedan generar las mismas.

Es objeto del presente invento que aguas abajo del conjunto que representan el volumen central, las turbinas y los detectores, se genere una depresión respecto de la presión reinante aguas arriba, capaz de inducir una aceleración del caudal que tienda a equilibrar dicha diferencia de presión y que dicho cauda) acelerado tienda a circular preferentemente a través de la canalización asi formada en ta que se encuentran las turbinas.

Es aun otro objeto del presente Invento que en el interior del volumen central al que están asociadas las turbinas se ubique un recinto en el que se disponga el elemento receptor de dicha energía (baterías, líquidos, gases, o una edificación habitocional con sus necesidades de energía integrales) y por medio de una conexión de la menor longitud posible entre el eje de las turbinas y el interior a dicho recinto, se produzca la transformación del trabajo a la salida de las turbinas en energía que es directamente alimentada a dicho recinto, actuando de forma Integrada el recinto junto con el dispositivo eóllco de manera mancomunada, es decir, actuando como una única unidad operativa.

Es también objeto de este diseño que dicha unidad operativa ofrezca la posibilidad de obtener y consumir dicha energía sin la necesidad de transformarla necesariamente en energía eléctrica compatible con la red eléctrica, reduciendo drásticamente los costos de obtención y consumo de la energía.

Es también objeto del invento que la entrada de aire a las turbinas cuente con medios selectivamente poslcionables desde una posición totalmente abierta hasta una posición totalmente cerrada, actuando como un registro del caudal de aire.

Es otro objeto del presente invento que en dicho volumen central se disponga la estructura necesaria (de ia que puede formar parte el mismo recinto contenedor) que funciona solidaria al terreno, edificación etc. se dispongan los medios de sujeción y retención pivotante del generador eóllco orientable. Es objeto del presente Invento que el diseño de dicha estructura permita distribuir las carga de manera repartida sobre la estructura o superficie a la que es solidarla.

Consideraciones teoricas de la aerodinamia de los volumenes expuestos al caudal aéreo, su aplicacion al invento.

Para ayudar a entender cómo funciona el presente Invento desde el punto de vista aerodinámico comentaremos, acompañando con las imágenes pertinentes, la teoría en la que se basa el invento, asi como una secuencia de ensayos aerodinámicos realizados, y cómo esos ensayos desembocan en las distintas realizaciones del presente invento.

Las imágenes en cuyo margen se encuentra la sigla CPD son reproducciones de los análisis realizados en programas de dinámica de los fluidos computacional (Computacional Fluid Dynamics) considerados fidedignos para estudios aerodinámicos de este tipo.

En primer lugar mostramos una vista de tres volúmenes de sección circular de alargamiento teórico infinito de 2 metros, 5 metros y 10 y 20 metros de diámetro vistos en planta sometidos los tres a un caudal eóllco de una velocidad de 10 metros por segundo. (FIGURA 1). Se eligió esta velocidad por ser un valor a partir del que se pueden calcular fácilmente porcentajes de aceleración y desaceleración y por ser una velocidad promedio típica de (os sitios Ideales para aplicar esta tecnología.

Se observa a simple vista quo ol flujo tiende a acelerarse en la zona de la máxima sección de dichos volúmenes, perpendicular a la dirección del caudal Incidente. También se observa que al aumentar el diámetro del volumen central aumenta la velocidad en esa zona de manera determinante. Para los volúmenes de 2, 5, 10 y 20 mts. de diámetro se corresponden aumentos de velocidad de 40%, 60%, 75% y 80% respectivamente.

Entonces, empleando loe cuatro gráficos del CFD, podemos confeccionar la siguiente tabla de aceleración del viento en el máximo diámetro perpendicular al viento Incidente para una misma velocidad de viento de 10 m/s, en función del diámetro cilindrico:

Queda en consecuencia demostrado que a mayor diámetro de un volumen cilindrico sumergido en la misma corriente de aire, corresponde en su máximo diámetro un Incremento porcentual que aumenta con el diámetro hasta llegar para los 20 metros de diámetro prácticamente a duplicarse.

Este es uno de los factores que consideramos clave del presente invento desde el punto de vista aerodinámico, ya que es ol volumen central el que nos va a proveer el caudal acelerado que debemos luego resolver cómo aprovechar en su máxima medida, a diferencia de varios de los Ingenios mencionados en los arriba citados antecedentes que se limitan a solo tapar la sección no generadora de las turbinas, sin crear los medios para incrementar dicha velocidad del viento, o maxlmizar su aprovechamiento.

Como fue comentado brevemente en los antecedentes y en el capitulo de los objetos del presente Invento, si se sitúan en esa zona de caudal acelerado sendas turbinas estas operarán con una eficiencia mayor en cuanto a la entrega de potencia ya que, ateniéndose a curvas de entrega de potencia de turbinas verticales tipicas, estas triplican la potencia ante una duplicación de la velocidad del caudal. En los ensayos de CFD no se representó a las turbina», Sólo se muestra la velocidad del caudal en la zona en la que éstas estarán dispuestas.

Es oportuno recordar que las turblnae verticales VAWT, tanto del tipo Savonlus como Daerríus, son más eficientes en cuanto a la conversión en energía del caudal de viento Involucrado (swept área) que las de tipo horizontal HAWT. Esta ventaja relativa respecto de las turbinas HAWT es mayor cuanto mayor es la velocidad del viento ya que la curva de aumento de potencia ea mejor en las VAWT para elevadas velocidades. Por otro lado el limite máximo de velocidad al que las turbinas VAWT pueden funcionar se produce a una velocidad de viento mucho mayor que en el caso dé las HAWT,

Las HAWT tienen la ventaja de que involucran mayor caudal por el largo de sus aspas que "banen" o involucran una superficie o "swept área" mucho mayor.

Pero para el caso que nos ocupa on que se debe aprovechar una zona acotada de caudal acelerado que rodea un volumen determinado resulla evidente la ventaja de la utilización de las turbinas VAWT.

El empleo del volumen central como bancada de turbinas VAWT y acelerador del caudal para optimizar el rendimiento de dichas turbinas, sumado a una multiplicidad de factores de aumento de eficiencia y practicidad que se pueden desarrollar a partir de esta disposición básica configuran el sustento de esta Invención.

Reseña del Invento:

SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA QUE CONVIERTE PARTE DE LA ENERGIA CINÉTICA DEL VIENTO QUE RODEA UN VOLUMEN DE SECCIÓN CIRCULAR EN ENERGÍA MECÁNICA, que incluye un volumen central de sección circular y eje central vertical (Y- Y), sumergido en una corriente de viento da dirección variable Incidente según el eje (X-X); dicha corriente de viento acelera al rodear el volumen central alcanzando su máxima velocidad en cercanías de su sección diametral perpendicular al eje (X-X) según el eje (Z-Z) perpendicular al eje (X-X) colncldente sustancialmente con la dirección del viento circunstancial, caracterizado porque el lateral del dicho volumen posee por lo menos dos turbinas de eje vertical VAWT girando libremente sobre sus ejes, entregando la energía a través de sus ejes que accionan medios adecuados para transformar dicha energía en energía utilizable; desplazándose dichas dos turbinas tangentes ai lateral del citado volumen central retenidas por respectivas estructuras selectivamente desplazables respecto del lateral del referido volumen central en función de la dirección del viento Incidente; el diámetro de dichas turbinas es menor al radio de dicho volumen central y con sus ejes substancialmente paralelos a las paredes laterales del volumen central, poeicionando las estructuras selectivamente desplazables a dichas turbinas en cercanías de la sección máxima de dicho volumen central y perpendiculares a la dirección del viento reinante colncldente con el eje (X-X) y en la zona del caudal de aire acelerado por dicho volumen central; cada una de dichas estructuras selectivamente desplazables sostiene un doflector vinculado a la misma sustancialmente a lo largo de la cada turbinas VAWT, siendo dichos detectores instalados aguas arriba de cada turbina y de un ancho no mayor a dos diámetros de las turbinas, constituyendo cada deflector superficies capaces de ocultar aerodinámicamente el caudal eólico dirigido al sector de las turbinas que avanza en sentido contrario respecto de la dirección de dicho caudal de aire; una arista de dichos deflectores dispuesta sustancialmente paralela al e|e de giro de las turbinas se posición» sustancialmente en cercanías del diámetro de la respectiva turbina y en cercanía del piano que contiene al eje de la respectiva turbina y la paralela a la dirección (X-X) del viento; la otra arista de dicho deflector se posiciona de manera que dicho deflector también sustancialmenfe paralela al eje de Giro cíe dicha turbina se posiciona aguaa arriba de la primera arista de manera que dicho deflector evite que el caudal incida de forma franca en el sector no generador de las turbinas; el plano que contiene ambas aristas está en un ángulo no mayor a 45º respecto al plano <X~Y>, y vinculada también a la estructura portante de cada turbina se sitúa una placa que define una superficie de una altura sustancialmente igual a la altura de la turbina con sus aristas sustancialmente paralelas al eje de giro de las turbinas y de ancho no menor que el radio de las mismas; dichas placas se encuentran a una distancia del eje de las turbinas algo mayor que el radio de dichae turbinas, estando las aristas agua arriba de cada placa a una distancia no menor que el radio de las turbinas respecto del eje de dichas turbinas y no menor al radio de dichas turbinas respecto del plano que forma el eje de cada turbina y la dirección (X-X); mientras que las aristas posteriores quedan peticionadas aguas debajo de la finalización de la turbina según la dirección (X-X); el plano que contiene a dichas aristas está dispuesto en un ángulo (a) divergente aguas abajo respecto del eje (X- X) con un rango entre 0º hasta 30º; dichas placas determinan medios de ocultamíento visual y auditivo de la zona de las turbinas, creando la separación entre dichas placas, los referidos deflectores y el lateral del volumen central un medio de aceleración adicional del caudal de aire en la zona de las turbinas por efecto Venturí; dichas placas configuran sumadas a los deflectores y la propia superficie lateral del volumen central contigua a la turbinas respectivas canalizaciones del paso del aire en donde se suman múltiples efectos adicionales de aceleración del caudal ya previamente acelerado por el volumen central aguas arriba que se concentran en el sector de las turbinas que giran en sentido coincidente a la dirección del caudal eóllco permitiéndole extraer a dichas turbinas un elevado porcentaje de la energía que porta ese caudal incidente sobre dicho volumen central.

DESCRIPCION DE LAS CONSTRUCCIONES PREFERIDAS DEL INVENTO:

A efectos de lograr ejemplificar las variantes de realización preferidas del presente Invento, se adjuntan los siguientes dibujos que lo ilustran, con el apoyo de la descripción de los mismos dada a continuación, debiendo interpretarse estos ejemplos de realización como una de las tantas posibles construcciones del Invento, por lo que no corresponde asignarles ningún valor limitativo al mismo, Incluyéndose dentro del ámbito de la protección los posibles medios equivalentes a ios ilustrados; siendo la amplitud del presente invento determinado por la primer reivindicación adjuntada en el capitulo de Reivindicaciones correspondiente.

Asimismo, en estas Figuras, las mismas referencias identifican medios iguales o equivalentes.

o Las Figuras 1a. 1b, 1c y 1d muestran la respectiva representación fidedigna de una imagen de CFD (Computational Fluid Dinámica) de la vista en planta de cuatro volúmenes cilindricos de 1, 5, 10 y 20 metros de diámetro sumergidos en una misma corriente de viento de 10 metros por segundo de velocidad.

o La Figura 2 muestra una vista en perspectiva de la construcción de una estructura conocida y que define un volumen cilindrico (por ejemplo un silo) asociado a dos turbinas VAWT.

o La Figura 2a es un detalle ampliado de la Figura 2, mostrando la incidencia de los vectores del aire acelerada, sobre dichas turblnae de eje vertical cuando las mismas carecen de protección de un fuselado que tape la zona no productiva de los álabes de dicha turbina. o La Figura 3 muestra la vista en planta del mismo volumen cilindrico de la Figura 2 y asociado a dos turbinas VAWT, inmerso en un caudal eólico.

o La Figura 4 muestra una vista en perspectiva de un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT medíante respectivas estructuras portantes Individuales de las mismas y que también sostiene deflectores dispuestos desde el volumen central para dichas sendas turbinas.

o La Figura 5 muestra una vista en planta de la Figura 4, ilustrando el flujo de una corriente de aire actuante sobre un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT con deflectores dispuestos desde el volumen central para dichas sendas turbinas sumergido en un caudal eólico.

o La Figura 6 muestra una vista en perspectiva de un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT mediante una estructura portante que también sostiene deflectores dispuestos desde el lado de las turbinas VAWT mas distante del volumen central.

o La Figura 7 muestra una vista en planta de la Figura 6 mostrando el comportamiento de una corriente de aire actuante sobre un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT con deflectores dispuestos desde el lado de las turbinas VAWT más distante del volumen central.

a La Figura 8 muestra una vista en perspectiva de un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT que sostiene deflectores dispuestos desde el volumen central y con respectivas placas laterales.

o La Figura 9 muestra una vista en planta de la Figura 6 de un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT que sostiene deflectores dispuestos desde el lado de las turbinas VAWT más distante del volumen central y placas laterales. o La Figura 10 muestra una vista en perspectiva de un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT que sostiene deflectores dispuestos desde el lado de las turbinas VAWT más distante del volumen oentral y placas laterales.

o La Figura 11 muestra una vista en planta de la Figura 10, en la cual se observa al volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT que sostienen deflectores dispuestos desde el lado de las turbinas VAWT más distante del volumen central y placas laterales.

o Las Figuras 12a, 12b, 12c, y 12d muestran respectivamente una representación fidedigna de una imagen de CFD (Computatlonal Fluid Dinamics) de la vista en planta de cuatro volúmenes cilindricos de 1, 5, 10 y 20 metros de diámetro sumergidos en una misma corriente de viento de 10 metros por segundo de velocidad, con el agregado que cada volumen es flanqueado por sendas placas laterales en la zona cercana a su diámetro, perpendicular a la dirección del viento. o La Figura 13 ilustra esquemáticamente y en perspectiva otra construcción del presente Invento ilustrando un puente diametral que vincula a ambas estructuras portadoras de las turbinas configurando un pórtico a regularmente pivoteóte sobre el eje Y-Y.

o La Figura 14 muestra una vista en planta superior de una representación del CDF de un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT que sostiene cada una en sus estructuras portantes, deflectores dispuestos desde el volumen central con las turbinas parcialmente dentro de un rehundido carenado vinculado a dichas estructuras portantes.

o La Figura 15 Ilustra una pefspectiva del carenado de la Figura 14.

o La figura 16 muestra una vista en planta del CDF de otra construcción del presente invento, en la cual el carenado con el rehundido parcial que aloja las turbinas de halla separado del lateral del volumen central, definiendo una canalización del aire entre dicho carenado y el lateral del volumen central.

o La Figura 17 muestra una vista esquemática en perspectiva de la realización de la Figura 16.

o La Figura 18 muestra esquemáticamente en perspectiva otra construcción del Invento, en la cual el carenado de las Figuras 14 y 15 ha sido completado con placas eustancialmente horizontales de piso y de bóveda delimitando la dispersión del flujo de aire en dicha canalización.

o Las Figuras 19a y 19b, respectivamente, muestran una vista en planta superior y una vista en perspectiva de otra construcción del Invento en la cual el volumen central es un tanque de agua y un termo tanque, el cual por su diámetro reducido, presenta en su extremo que enfrenta la corriente de aire incidente una pieza aerodinámicamente perfilada y vinculada a la estructura giratoria sobre su eje que sostiene a las turbinas.

o Las Figura 20a muestra otra construcción del Invento en la cual, en la perspectiva de la Figura 20a, se muestra una estructura de apoyo sobre la cual asienta la estructura cilindrica que funciona como carenado aerodinámico que gira sobre su eje y es portante de las turbinas, y la Figura 20b lo muestra en planta superior.

o La Figura 21 muestra un CFD en elevación lateral de una construcción genérica del Invento, ilustrando la acción de la comente de aire Incidente sobre volúmenes cilindricos de corta altura, con la acción negativa del flujo de aire actuante sobre la bóveda o extremo superior del referido volumen central.

o 1.a Figura 22 muestra un CFD de la misma Figura 21. con el aditamento de una placa perfilada de techo, mostrando la ventajosa modificación de la comente de aire a los efectos del presente invento. o La figura 23 muestra una vista en planta en la que las turbinas se disponen aguas debajo de la posición de diámetro máximo del volumen central (2)

o La Figura 24 muestra una vista en perspectiva una versión del Invento en la que se dispone una turbina adicional en el sector del techo y vinculada al puente do la Figura 13. que complementa las turbinas laterales.

o La Figura 25 es la elevación lateral de la Figura 24

o La Figura 26 muestra una vista en perspectiva de una edificación con generación eólica en la que se disponen 4 turbinas en distintas zonas de su superficie expuesta al caudal eóllco.

o La Figura 27 muestra en planta la realización de la Figura 26.

o La Figura 28 es una vista en perspectiva de un silo de granos con las turbinas cólicas de acuerdo al presente invento.

o La figura 29 muestra distintos sistemas de registro de cierre y apertura de la canalización .

Como se observa en la Figura 2 para que dichas turbinas (1) operen siempre en ia posición ideal respecto del volumen central cilindrico (2) amurado al terreno o a la edificación al que se encuentra asociado, se las debe montar en una estructura portante (3). Cada una de estas estructuras portantes (3) según el presente invento es capaz de desplazarse tangente al lateral (8) del volumen central (2) tomando como centro de giro el eje de simetría vertical Y- Y de dicho volumen, deslizándose para este caso, por los rleles( 9a, 9b y 9c) mediante (as ruedas (5). Estas estructuras portantes (3) pueden estar unidas a un puente (10) conformando un pórtico orlentabie que gira respecto del eje Y- Y, permitiendo que ambas turbinas se sitúen simétricamente a cada lado del eje de simetría del volumen central (X-X), e Idealmente perpendicular al mismo, eje que también es, en cada situación, paralelo a la dirección de! viento reinante (6). La fuerza necesaria para orientar este conjunto puede provenir de una veleta (32) que se orienta en coincidencia con la dirección del viento que funciona solidarla al puente (10), o bien puede provenir de medios motores (no Ilustrados), que desplazan ai puente diametral (10) o bien que desplacen Individualmente a cada una de las estructuras portantes (3).

Cada estructura portante (3) sostiene libremente giratorio sobre su eje a una respectiva turbina (1) de eje vertical (tipo Vawt) que accionan sendos generadores (7).

La Figura 2a muestra en planta en forma esquemática los álabes de una turbina expuesto a la corriente de aire (8). Se observa en la figura que este tipo de turbinas gira gracias a la diferencia de resistencia aerodinámica entre el sector activo de la turbina (1a) y el sector resistente (1b), ambos expuestos al caudal eόΙicο(6).

La Figura 3 es una vista en planta del volumen flanqueado por las turbinas VAWT tipo Savonius expuestas al caudal acelerado. Ambas zonas de la turbina Savonius (1), tanto la que avanza en la misma dirección del viento (1a) por mayor resistencia aerodinámica, como la que avanza en sentido contrario a la dirección del viento reinante (1b), quedan expuestas al caudal acelerado (6b) gracias al volumen central arovechando esta disposición solamente el hecho de que las turbina» están expuestas a dicho caudal acelerado por el volumen central (2).

Como ya fuera comentado, hecho ya verificado por creaciones anteriores, tapando aerodinámicamente con fuseladores (12) la zona de las turbinas que avanza en sentido contrario respecto de la dirección del viento (Figuras 4 ,5, 6 y 7 ) la capacidad de generación de las turbinas puede hasta duplicarse.

De acuerdo al presente Invento, el hecho de que la turbina (1) esté sostenida por una correspondiente estructura portante (3) dispuesta tangente al lateral (8) del volumen central (2), facilite ia ejecución de esta misión ya que los fuseladores (12) a diferencia del arte previo, pueden montarse fácilmente a partir de estas estructuras y por lo tanto acompañan en todo momento al posiclonamiento relativo de las turbinas.

El presente invento comienza parcialmente a perfilarse a partir de las Figuras 4, 5, 6 y 7, las que le sirven de sustento, siendo este invento en sus varias construcciones definido a partir de la Figura 8 en adelante.

En estas Imágenes se observan dos formas de fueelar o tapar la zona no generadora. Una de las posibles construcciones se logra con placas que definen superficies dispuestas desde el volumen central (Figura 4 y 5) posiclonando la turbina VAWT de manera que su sector eficiente (1a) funcione alejado del volumen central (2), mientras que en la construcción de las Figuras (6, 7) la parte activa de las turbinas queda adyacente al volumen central ocultando el sector de las turbinas más alejado del volumen central, liln cualquiera de los casos, el fuselado debe funcionar también solidario a la mencionada estructura portante (3) moviéndose junto con su turbina correspondiente,

Volviendo a la Figura 4, se observa una de las diversas formas de fuselar ia zona no generadora de las turbinas de eje vertical aplicadas al lateral de un cuerpo cilindrico. En dicha figura se muestra la perspectiva superior/lateral de un silo cilindrico (2) el cual posee vinculado a su superficie lateral (8) en sus extremos superior, inferior e Intermedio, rieles anularas (9a, 9b, y fie) que rodean a dicha superficie lateral y sobre la cual se vinculan las estructuras portantes(3) de una respectiva turbina VAWT (1), que en este caso resulta subdivida en una serie de turbinas VAWT verticalmente alineadas a un mismo eje vertical, cada una de ellas accionando por ejemplo un generador (7). En la figura se observa que cada estructura es selectivamente desplazable respecto del lateral del referido volumen central en función de la dirección del vienta incidente posldonando la estructura selectivamente desplazable a dichas turbinas (1) en cercanías de ta sección máxima de dicho volumen central perpendiculares a la dirección del viento reinante (X-X) y en la zona del caudal de aire acelerado (6b)por dicho volumen central.

Dicha estructura selectivamente desplazable sostiene deflectores (12) vinculados a la misma sustancialmente a lo largo de la cada turbina (VAWT), siendo dichos deflectores (12) instalados aguas arriba de cada turbina según la dirección del viento X X. Cada deflector tiene un ancho no mayor al doble del diámetro de las turbinas, constituyendo cada deflector superficies oblicuas capaces de ocultar aerodinámicamente el caudal eólico dirigido al sector de las turbinas que avanza en sentido contrario respecto de la dirección de dicho caudal de aire. Se observa que en esta realización la arista Interna (12b) del deflector (12) se halla adyacente al lateral (8) del cuerpo cilindrico (2), y la arista extoma (12a) se dispone en cercanías del diámetro de la respectiva turbina en el plano que contiene al eje de la respectiva turbina y la paralela a la dirección (X-X) del viento. La forma y ubicación de estos deflectores evita que el caudal incida de forma franca en el sector no generador de las turbinas y al estar cada deflector vinculado a la estructura portante de cada turbina, se desplaza junto a dicha estructura.

La Figura 5 muestra el comportamiento del flujo de la corriente de aire en la construcción de la Figura 4, al pasar por la estructura cilindrica con (as turbinas y el deflector (12). SI se compara este diagrama de la Figura 5 con el de la Figura 3, notaremos que el flujo laminar acelerado (6b) del aire es desplazado por los deflectores oblicuos (12) al enfrentar las turbinas directamente sobre su sector eficiente (1a), y las palas "no activas" (1b) de cada turbina se hallan protegidas por dicho deflector (12). Se suman entonces dos ventajas aerodinámicas ai funcionamiento de la turbina (1): funciona eri un caudal acelerado (6b) por el volumen central (2) y se oculta aerodinámicamente la zona contraproducente (1b) de las turbinas vawt orientando dicho caudal sólo hacia la zona productiva (1a) de dicha turbina (1).

La Figura 6 nos permite observar otra silo cilindrico (2), dotado con las ya citadas turbinas (1) y con un deftector (12) asociado a cada estructura portante (no ilustrada) de cada turbina (1) . En esta construcción, cada deflector (12) se dispone enfrentando la corriente de aire incidente según el eje X-X con una arista vertical interna (12a) alineada con el eje de la respetiva turbina, y con su arista externa (12 b) dispuesta de manera que dicho deflector (12) cumpla la función do tapar aerodinámicamente las palas contra-producentes (1b) de la turbina (1) que en este caso son las más alejadas de ta superficie del lateral (8) de la estructura cilindrica (2), es decir, cada deflector según esta realización se dispone oblicuo y alejado del lateral (8) dejando como "palas activas" (1a) de la turbina (1) a la porción de turbina adyacente al lateral (8).

La Figura 7 nos permite observar el comportamiento de la corriente de aire al pasar por las turbinas según ta construcción de la Figura 8, Se nota como las patas activas (1a) de tas turbinas (1) que en este caso están dispuestas contiguas a ia superficie (8) del volumen central mayor sacan provecho del flujo acelerado (6b). Se suma en la construcción según esta figura, al Igual que en las construcciones de las Figuras 6 y 7, dos ventajas aerodinámicas al funcionamiento de la turbina (1), la cual funciona en un caudal acelerado (6b) por el volumen central (2) y se oculta aerodinámicamente la zona contraproducente (1b), orientando dicho caudal solo hacia la zona productiva (1a) de la respetiva turbina (1) que en este caso es la zona contigua a la superficie lateral (8) del referido volumen central (2)

Pero existen recurso aerodinámicos adicionales que son capaces de coadyuvar a producir una "succión" adicional del caudal aguas abajo que produce un aumento a la capacidad de generación de las turbinas, que combinado con la disposición ya descripta, logran rendimientos desconocidos hasta ahora en la técnica.

La Figura 6 nos ofrece esquemáticamente y en perspectiva una de las primeras construcciones del presente invento. En la misma se observa un cuerpo cilindrico (2), por ejemplo un silo que presenta dos turbinas VAWT (1) soportadas por respectivas estructuras portantes (no Ilustradas). Aguas arriba según la dirección del viento incidente (6) a cada estructura portante de las turbinas se vincula un deflector (12). Adicionalmente cada turbina poses asociada a la estructura portante una placa lateral (13). Cada placa lateral (13) define una superficie con sus aristas (13a, 13b) sustancialmente paralelas al eje de giro de las turbinas y con una longitud aproximadamente de la misma longitud que las palas o álabes de la turbina. Dichas placas laterales (13) en esta particular ejecución del invento son ligeramente curvadas determinando una superficie con su concavidad hacia el lateral (8) del volumen central (2), pero dichas superficies pueden ser planas o ligeramente convexas según las particularidades de cada diseño y conveniencia aerodinámica del caso. Estas placas se disponen a una distancia del eje de la respectiva turbina algo mayor que el radio de la misma y, teniendo en cuenta el plano que conforman sus aristas, están dispuestas en un ángulo oblicuo <a> (ver figura Θ) divergente hacia aguas abajo de la dirección de la corriente de aire, es decir, respecto del eje longitudinal (X-X), con un rango entre 0° y no mayor a 30º, estando la arista (13a) aguas arriba de cada placa a una distancia no menor que el radio de la turbina respecto del eje de dicha turbina y no menor al radio de dicha turbina respecto del plano que forma el eje de la turbina y la dirección X-X, mientras que su arista posterior (13b) se prolonga aguas abajo de dicha turbina y sustancialmente a una distancia no menor que el radio do la turbina respecto del eje de dicha turbina y no menor al radio de dicha turbina respecto del plano que forma el eje de la turbina y la dirección X-X.

Estas placas laterales (13) determinan medios de ocultamierrto visual y auditivo de la zona de las turbinas, creando la separación entre dichas placas y el lateral del volumen un medio de aceleración adicional del caudal de aire en la zona de las turbinas por efecto Venturi. Las placas (13) configuran, sumadas a los deflectores (12) una canalización (17) (Ver la Figura 9) en donde se suman múltiples efectos de aceleración del caudal incidente en el volumen central que se concentran en el sector de (as turbinas que gira en sentido coincidente a la dirección del caudal eólloo permitiéndole extraer a dichas turbinas un elevado porcentaje de la energía que porta ese caudal Incidente sobre dicho volumen central. Asimismo en esta Figura Θ se nota que la salida del aire desde cada turbina tiene una menor turbulencia, siendo este otro factora que permite la evacuación del aire a mayor velocidad, impulsando el giro incremental de la turbinas, Estas ventajas se ven incrementadas en ulteriores versiones aquí ilustradas del presente invento en las cuales se optimiza la canalización del aire incidente sobre las turbinas.

La Figura 10 nos muestra esquemáticamente y en perspectiva otra de las construcciones posibles del presente invento. En la misma se observa un cuerpo cilindrico (2) similar al do la Figura 8, que también presenta dos turbinas VAWT (1) soportadas por respectivas estructuras portantes (no Ilustradas) y deflectores (12) pero ocultando el lado de las turbinas contraproducente (1b) alejado del volumen central y por lo tanto con el lado eficiente de las turbinas (1a) posicionado contiguo a las paredes de dicho volumen y a su vez combinado con una placa lateral (13) similar a la de la versión de la Figura 6 en una posición sustancialmente similar respecto de la turbina. Esta placa también funciona solidarla a la estructura portante y cumplen la misma misión aerodinámica y de ocultamiento visual y sonoro.

La Figura 11 muestra en planta la construcción de la anterior figura. En esta Figura 11 se puede visualizar también la denominada canalización (17) del caudal que se genera entre la placa lateral y el volumen central. Tanto en la imagen del ejemplo de la Figura 11 como en el de la Figura 9 se puede visualizar también que a ροsteriοri de la canalización (17) e involucrando la zona de la superficie lateral (8) del volumen central (2) aguas abajo de las turbinas (1) se produce lo que denominamos un "vacio" (16) que el caudal busca ocupar, representado en las imágenes por la turbulencia que se genera a partir de la finalización de dicha canalización. Dicho "vacío" tiende a aspirar el caudal que pasa acelerado por la canalización en donde está la zona generadora de la turbina (1 ). Retomando específicamente la función aceleradora que pueden tener estas placas laterales (13) para las dos disposiciones graficadas en las figuras precedentes ( 8, 9, 10 y 11) y para probar esta cualidad, en la Figuras 12a, 12 b 12 c y 12d se muestra la representación de ensayos de CFD de los mismos volúmenes del mismo diámetro que los de la Figura 1 a los que se les Incorporaron las placas laterales (13) y se observa el aumento de la velocidad de 4% al 60 % dependiendo de) diámetro del volumen central (2) y de la calidad aerodinámica de las placas (13) en la zona en la que se ubicarán las turbinas comparado con la velocidad del viento en la misma posición vista en los CFD de los mismos volúmenes sin dichos deflectorea de las Figuras (1). También se observa la disminución de turbulencia (9) que se produce, aguas abajo (siempre dependiendo de la calidad del diseño de las placas) que es un síntoma aerodinámico muy Importante por lo menos por dos cuestiones: i) Por la reducción de la turbulencia del conjunto generador por lo que las velocidades del caudal a su alrededor son mayores lo que produce a la postre una mayor succión aguas abajo de dicho conjunto, siendo este aspecto explicado de manera más detallada más adelante en esta misma memoria, y

ii) La reducción de la turbulencia también demuestra que aguas abajo de cada conjunto generador se podrá disponer otros conjuntos generadores de similares características a relativa corta distancia sin que se vea perturbada su capacidad generadora de manera ostensible por la Incidencia negativa entre uno y otro.

La siguiente tabla comparativa entre las Figuras 1 y las Figuras 13 permite confirmar este resultado logrado por la combinación de la aceleración del caudal gracias al volumen central combinado con la acción aceleradora de las placas laterales 13 que forman parte Importante del presente Invento.

Resulta evidente la aceleración incremental que se logra en ta canalización en donde se ubica la turbina con respecto a la versión sin placas laterales (13) y a cualquier caso existente en el arte previo. La falta de proporcionalidad de los aumentos está dada porque dado el distinto tamaña, forma y posición de ias placas laterales en los ensayos no siempre se logró el mismo grado de aumento en las velocidades.

La Figura 13 muestra una vista en perspectiva de una versión del invento en el que se muestran varias de sus partes constitutivas. En esta figura se muestra un volumen central (2) de gran volumen, (por ejemplo un silo cerealero). En la zona de su sección máximo diámetro y a cada lado de su plano de simetría (X-X) se encuentran sendas turbinas VAWT (1) dispuestas paralelas a las paredes laterales (6) de dicho volumen central. Dichas turbinas están sostenidas por respectivas estructuras portantes (3) las que pueden ser desplazadas tangentes al lateral (8) gracias a un conjunto de rodamientos (5) que se desplazan por rieles (9a, 9b, 9c) dispuestos alrededor de dicho volumen central. Dichas estructuras portantes (3) están, en este caso, unidas entre sí a un puente diametral orientabfe (10) dispuesto sobre el volumen central que gira respecto de un buje o rodamiento (11) en la parte superior de dicho volumen central con eje (Y* Y). Dicho puente diametral orlentable (10) permite que las turbinas funcionen en posiciones coordinadamente opuestas respecto del plano que contiene al eje (X-X) y conforma con las estructuras portantes (3) un pórtico. Solidario a dicho pórtico por sobre el volumen central y en el plano <X-Y> se posiciona una veleta (32) que lo orienta según la dirección del viento.

El movimiento de orientación de la estructura portante (3) puede lograrse temblón gracias a motores eléctricos (no ilustrados) que accionan engranajes que se desplazan por cremalleras (no ilustradas) solidarias al volumen central. Ratos motores pueden mover al conjunto de estructura portante y pórtico como una unidad o a las estructuras portantes (3) de manera Individual en ausencia del puente diametral orlentable (10), colocando a cada turbina selectivamente en la posición ideal respecto del viento reinante. A loa efectos prácticos, el presente invento contempla la posibilidad de integrar un Indicador de viento, junto con un anemómetro y un ordenador con un programa diseñado a efectos de ordenar el posiciomiento individual de cada estructura portante, o bien del pórtico en su conjunto, según Ja dirección del viento y velocidad del viento reinante. En las variantes constructivas en las que cada estructura portante de las turbinas se desplaza individualmente respecto del lateral (8) del volumen central, no solo puede variar la posición de la turbina (1) para orientarla en forma individual adecuadamente respecto de la dirección del viento (X-X), sino que también acercará o alejará a las turbinas, desplazándolas sobre la superficie del lateral (8) con respecto al extremo del volumen central que enfrenta a la dirección del viento, o "proa" aerodinámica del dispositivo, para optimizar el rendimiento según la velocidad del viento reinante. Este desplazamiento deberá respetar el hecho de que el piano que contiene a los ejes de ambas turbinas VAWT (1) paralelo al eje diametral <Z-Z> deberá peticionarse siempre sustanciáronte perpendicular a la dirección del viento reinante, Esta "proa' aerodinámica (ver traza discontinua sobre la superficie 8 en ta figura 13) se define como la linea de Intersección entre el plano de simetría <X-Y> y la superficie (8) del volumen central (2) en la porción del lateral do oee volumen que se enfrenta circunstancialment» a la dirección del viento reinante. En varios de los esquemas de las variantes constructivas del presente invento no se Ilustrarán estos detalles arriba expuestos, los que se consideran por entendidos.

Aguas arriba de las turbinas y a lo largo del desarrollo de las mismas y de un ancho no mayor a dos diámetros de las turbinas se posicionan sendos deflectores (12) que son superficies, en este caso con una leve curvatura cóncava hacia el volumen central, dispuestas solidarías a las estructuras portantes (3). La arista (12b) de dicho deflector aguas arriba se dispone lo más cercana posible de lateral (8) del volumen central (2) y la otra (12a) aguas abajo lo más cercano posible al diámetro de las turbinas y a una distancia del plano <X-Y> sustancialmente equivalente a la distancia del eje de las turbinas (1) a dicho plano <X, Y>. De esta manera dichos deflectores impiden que el caudal eólíco acelerado por el volumen central impacte sobre la zona de las turbinas que avanza en sentido contrario a la dirección del viento y se dfreccione convenientemente hacia el sector eficiente de dichas turbinas (1a). El plano que contiene a ambas aristas verticales del deflector (12) deben estar en un ángulo no mayor a los 45º del plano aslntótlco al volumen central en el lugar de la Intersección del deflector (12) con la superficie lateral (8) para no generar una perturbación aerodinámica que obstaculice el caudal sino que la transición entre la superficie (8) del volumen central y los deflectores (12) se haga de modo progresivo de manera de orientar el caudal hacia la zona eficiente de la turbina (1a) sin pérdidas de energía,

A su vez se observan sendas placas laterales (13) que son superficies solidarias a las estructuras portantes (3), con una altura sustancialmente coincidente con el de las turbinas y un ancho por lo menos igual al diámetro de las mismas peticionadas sustancialmente paralelas a la dirección del caudal eólíco en esa zona.

Precisamente en esta zona el caudal se desplaza en un ángulo divergente (a) (ver figura 14) respecto de la dirección del viento reinante ya que tiende a seguir la forma o perfil del volumen y los deflectores que lo aceleran y orientan. Estas placas (13) a la vez que tapan visual y auditivamente las turbinas, cuando están bien diseñadas pueden aumentar la velocidad del caudal en la zona de las turbinas (1) creando una canalización inductora de la aceleración del caudal de aire por allí pasante, tal como lo muestra la Tabla de la página 29.

Las estructuras portantes (3) dan la oportunidad de ubicar las turbinas como una unidad de extremo a extremo del lado de la estructura en la que están dispuestas, o estar seccionadas como se ve en la imagen de la Figura (13), con bancadas para cada sección de turbina, con un generador eléctrico (7) para cada una de las secciones, transmitiendo la electricidad al volumen central a través de catenarias (no ilustradas) dispuestas en el radio correspondiente del volumen central o a través de cables (no Ilustrados) que Ingresen por la parte superior de dicho volumen en el eje longitudinal del volumen central.

Asi también, como se menciona en otras ocasiones a lo largo del texto, la transmisión de la energía mecánica puede realizarse sin Intermediación de generadores o motores eléctricos a, por ejemplo, compresores (30), dispuestos asociados directamente a los ejes de las turbinas o luego de una secuencia de cardanes (31) y/o reductores que trasladen la energía cinética a un eje central que ingrese al volumen central a través del eje longitudinal, para luego ser administrado a voluntad en el Interior del recinto amurado. Esta variante es importante por el hecho de que esta posibilidad de transformar la energía y entregarla directamente en el volumen central abarata para muchas situaciones el costo del sistema de generación y administración de la energía.

Aplicando diversas formas de detectores y de placas, a partir de este diseno básico de la Figura 13, se realizaron pruebas en túnel de viento virtual (CFD) con versiones en distintos tamaños y en toda la gama de velocidades a las que podría estar expuesto un sistema de generación eóllco de este tipo. De estos ensayos se deducen múltiples particularidades que logran optimizar las construcciones del presente invento. Estas optimizaciones se orientan a aumentar el caudal que pasa por las turbinas que funcionan inmersas en una canalización (17) aceleradora de la corriente de aire en las condiciones aerodinámicas generadas entre la superficie lateral (8) del volumen central (2), los citados deflectores (12) y las placas (13).

La Figura 14 muestra una vista en planta superior de una representación del Invento consistente en un volumen cilindrico asociado a dos turbinas VAWT que sostiene deflectores dispuestos desde el volumen central con las turbinas parcialmente situadas dentro de un rehundido carenado vinculado a las estructuras portantes, mostrando el funcionamiento aerodinámico de la misma.

Se observa que, como ya se mencionó en versiones precedentes, luego de que el caudal de aire (6b) rodea el volumen central (2) en sus secciones aguas arriba de lae turbinas y luego pasa la posición de las turbinas, se genera un "vacio" o baja de presión (16) aguas debajo del volumen central (2). Esta depresión tiende a "aspirar* ese caudal que se canaliza y acelera entre el pasaje (17) formado entre las placas (13) y los deflectores (12). En esta versión el lado na generador de las turbinas (1b), está flanqueado, a continuación del deflector (12), por una superficie con una concavidad de un diámetro algo mayor que el de las turbinas que denominamos rehundido (19), cubriéndolo aguas arriba desde la arista (i 2a) del deflector (12) hasta una arista aguas abajo (20) y continuando hacia atrás con una superficie (21) de manera de dejar liberado el paso del caudal por la zona electiva de la turbina y lograr que la succión por diferencia de presión mencionada se genere en el sentido efectivo para el accionamiento de las turbinas. Se debe notar que idealmente el plano virtual determinado entre la arista (12a) y la arista (20) contiene, o se halla muy cercano, al eje de ta turbina (1). Este plano define la división entre la zona generadora de la canalización en la que el lado eficiente de la turbina queda expuesto y la zona en la que se oculta la zona no generadora de la turbina para no restar eficiencia. Por otro lado se ha evaluado con buenos resultados la posibilidad de que el eje de la turbina sea de un damero mayor que el de las figuras, pudíendo alcanzar este diámetro hasta 1/3 del diámetro de la turbina. Para estos casos el plano virtual del rehundido (19) debe ser sustancialmente asintótlco con ta superficie de dicho eje aumentado, orientando de este modo al caudal acelerado hacia la porción eficiente de las palas.

La Figura 15 es una vista en perspectiva esquemática de ia versión de la Figura

14.

Las Figuras 16 y 17 muestran otra construcción en las que se optimizó la canalización con los mismos elementos utilizados en las versiones de las Figuras 14 y 15, con la diferencia que el sector generador de las turbinas (1a) está dispuesta adyacente a la superficie lateral (6) del cuerpo cilindrico (2). Para ello se ha dispuesto que el deflector (12), el rehundido (19), la superficie (21) y las placas laterales (13) pueden diseñarse como una unidad aerodinámica y estructural integral vinculada a la estructura portante de las turbinas. Esta estructura de vinculación es genérica y dentro del alcance del técnico versado en la materia, y no ilustrada en las figuras pues se considera que a efectos del Invento, alcanza con mostrar la posición de este carenado y la ubicación del pasaje acelerador (17).

El ángulo (a) mencionado en las figuras se refiere para esta versión a la dirección del plano preponderante de la placa lateral (13) de dicha unidad estructural y aerodinámica y la tangente (36) a la superficie lateral (8) del volumen central (2) a la altura del eje de la turbina (1 ). Este valor de alfa puede variar desde un rango 0°≤ α ≤30º.

Es importante que, tanto la placa lateral (13) con su ángulo (a), como la superficie (21) de la canalización (17) en la que operan las turbinas (1), finalice por detrás o aguas abajo de la posición de las turbinas, de manera que la succión desde ese centro de baja presión se genere claramente desde aguas abajo para crear aceleraciones del caudal en el sentida óptimo para la generación.

En la Figura 18 se observa que, para completar esa canalización (17) de manera efectiva, ambos extremos de bóveda y de piso de dicha canalización (17) pueden también funcionar aislados de la corriente de aire exterior con placas terminales respectivas (37 y 38) austancíolmente perpendiculares a ios ejes de giro de las turbinas puesto que la diferencia de velocidad del caudal dentro de la canalización (17) y afuera de éste es muy giande y, de no estar aisladas, se generarla una fuga del caudal de aire en una dirección no coincidente con la que coadyuva a la generación de energía de las turbinas. Estas placas (37 y 38) deben también finalizar aguas abajo de la posición de las turbinas por el mismo objetivo mencionado respecto del resto de las superficies que componen la canalización.

Estas placas (37 y 38) cumplen la misma misión aplicadas a las versiones del Invento en las que la zona generadora de la turbina funciona contigua a la superficie (6) del volumen central (2), como en la versión de las Figuras 16, 17 aunque no han sido graflcadas. En particular, la construcción de la Figura 18 con las placas (37, 38) es particularmente aplicable a los molinos eólicos cuyas turbinas tienen una altura relativamente corta.

Otro aspecto a tener en cuenta es que, referido al tamaño del volumen central fijo, cuando, a modo de ejemplo, este tiene algo más de 4 ms. de diámetro, la sección del cilindro central amurado que queda expuesto al caudal como aguas arriba de las turbinas respecto de la dirección del viento, funciona adecuadamente para acelerar y conducir el caudal hada la zona de las turbinas, pero cuando, al disminuir este diámetro, seguramente por número de Reynolds y/o por la relación entre los volúmenes y la velocidad del viento, en determinadas circunstancias el caudal acelerado tiende a pasar por fuera de la canalización que se genera entre este volumen y los deflectores. Una de las soluciones encontradas para resolver esta dificultad que se gráfica en la Figura 19a y 16b, consistente en la adopción de un borde de ataque ahusado (23), que combinado con una posición y apertura adecuada de los las placas laterales ( 13), reencausa el caudal acelerado a la zona de generación. Esta proa se logra adosando al pórtico un fuselado (23) que al ser solidario de las estructuras (3) soporte de las turbinas, acompaña el movimiento de orientación del conjunto generador respecto de la dirección del viento.

Paralelamente en la Figura 20 se observa que tampoco es indispensable que exista un volumen cilindrico (2) en el centro del ingenio aportando parte de su superficie cilindrica funcionando como proa del generador sino que puede simplemente ser un volumen vacio o carenado (39) en el que sólo se dispongan los elementos necesarios para que la estructura se oriente, girando sobre una estructure de apoyo (40) con un centro de giro (41) rodeando esta estructura de sostén y giro con una envuelta sustanciaimente cilindrica (38) la cual tiene por única misión brindar el carenado que acelere y oriente el caudal hacia las turbinas, funcionando como bancada de las turbinas propiamente dichas y de las placas laterales (13) y detectores (12) necesarios en ausencia del volumen central amurado de las otras variantes del ingenio.

En todas las construcciones hasta aquí visualizadas, lo que si es indispensable es que ese volumen, vacio o cumpliendo una misión propia, tal como un silo, o tanque de agua o una edificación, sea de una dimensión adecuada para, como dijimos, generar la aceleración del caudal, orientarlo hacia la zona generadora de las turbinas VAWT y permitir desarrollar una estructura adecuada y eficiente en su interior que distribuya correctamente las cargas sobre la superficie de apoyo. Esto se logra garantizando que dicho volumen central sea de un diámetro "D" que por lo menos duplique el diámetro "d" de las turbinas, este o no ocupado por una estructura amurada de sección circular de esas dimensiones (Figura 20).

Volviendo al análisis aerodinámico, otra condición de diseño necesaria para que el invento cumpla con sus objetivos es que en el volumen central (2) las secantes sucesivas en sentido aguas abajo sean crecientes hasta la posición del eje de tas turbinas y por lo tanto el caudal de viento incidente, fluya inevitablemente por su superficie desde la proa hasta por lo menos la posición de las turbinas con un flujo acelerado (6b) sustancialmente laminar.

También, como ya fuera comentado, se deben disponer las placas laterales (13) en un ángulo (a) que permita que sus planos se alejen del eje de simetría aguas abajo, en una dirección sustancialmente coincidente o algo divergente con respecto a la dirección del caudal del aire en el momento en que ingresa en la zona de influencia de las turbinas. Convenientemente a los fines del invento, el caudal de aire debe mantenerse en régimen laminar hasta detrás o aguas debajo de las turbinas, asi como sucede con las superficies laterales de las construcciones del presente invento.

Los mismo sucede con el diseño del techo o bóveda del volumen central (2) sobre todo en las versiones de altura relativamente baja, es decir, aquellas construcciones en la que la relación entre la altura del conjunto y de su ancho es baja, por cuanto un porcentaje elevado del caudal que lo envuelve pude pasar o fugarse por ese sector de bóveda y no ingresar a la zona de generación. El problema que se suscita en estos casos se observa en la Figura 21.

En la Figura 21 observamos un CFD de un volumen cilindrico con techo plano (42) visto en elevación lateral que representa el flujo del caudal en el corte vertical diametral de una construcción del Invento, de baja altura relativa. Se observa en dicha figura que la corriente de aire (6b) al llegar al extremo superior (42) del volumen (2) se eleva en (6c) creando una turbulencia ascendente (43) por sobre el techo (42) o bóveda en lugar de prolongarse hacia atinas y aguas debajo de las turbinas. Esta turbulencia ascendente es el síntoma de una pérdida de energía del caudal que rodea el volumen en una dirección que no coadyuva al rendimiento de las turbinas.

La solución propuesta para estos casos, se visualiza en la Figura 22, en la cual observamos la vista en elevación lateral de la misma construcción de la anterior figura, pero en esta Figura 22 se observa que la corriente de aire ascendente (6c) es comprimida por un techo abovedado ascendente (4Θ) que finaliza aguas debajo de las canalizaciones (17). Al finalizar el techo abovedado (4Θ) ascendente el caudal busca naturalmente cubrir el volumen a continuación de la construcción, postergando las posibles turbulencias aguas abajo de la canalización (17) de la turbinas, colaborado a que la succión del aire se produzca desde aguas abajo del Ingenio y aumentando el caudal que pasa a través de las canalizaciones (17).

La Figura 23 es una vista en planta de una versión constructiva en la cual la posición de las turbinas (1) se encuentra aguas abajo del diámetro máximo del volumen central (2), perpendicular a la dirección (Θ) del viento y aun asi la canalización se encuentra en el máximo diámetro dol volumen que enfrenta al caudal dado que los detectores (13) generan una continuación de las secantes crecientes del citado volumen hasta que el caudal enfronta a las turbinas respetando la condición de acelerar el caudal en su máxima expresión y manteniendo la laminación del caudal hasta esa posición. Es por eso que cuando se menciona en las diferentes construcciones que las turbinas están situadas en cercanías del diámetro mayor del volumen central (2), diámetro que es perpendicular a la dirección del viento (6), se incluyen las variantes constructivas en las cuales sin estar exactamente en ese volumen de "crecimiento" hasta la posición de las turbinas, forme o no parte del volumen central. Como se observa, esta versión constructiva es útil para los casos en los que los deflectores se poslclonan desde el volumen central.

Existen casos en que la solución aplicada en la Figura 22 no alcanza para aprovechar el caudal que indefectiblemente tiende a pasar por el techo o bóveda del Ingenio. Para estos casos el presente invento propone la variante de la construcción de la Figura 24 en la cual, por ejemplo, muestra un silo de grandes dimensiones, el cual ha sido dotado de un puente diametral (10) que se vincula a las estructuras laterales portantes (3) de las turbinas (1) sitas en los laterales del volumen central, como se ha visto en las precedentes construcciones, A su vez, en la construcción de esta Figura 24 se Instala una turbina VAWT (1h) similar a las de los laterales pero dispuesta horizontal. A su vez, se le coloca un deflector (50), vinculado al puente (10) aguas arriba del viento incidente, y un placa (51), capaz de establecer una canalización del viento entre ambas, completando el tota) aprovechamiento de la energía cólica en trabajo o energía. Los deflectores laterales oblicuos (52) coadyuvan a evitar la dispersión de la vena fluida Inclusive para las turbinas (1) a la vez que canaliza el aire hacia las turbinas (1) laterales y hacia la de techo (1h).

La Figura 25 nos permite ver la realización de la Figura 24, vista en elevación lateral en la que se logra visualizar que también se puede completar la canalización (55) con un rehundido (53) y a continuación una superficie aguas abajo (54) de manera similar a la disposición de la Figura 14 pero dispuesta sobre el techo del volumen central.

En los casos de volúmenes de gran diámetro en los que por alguna razón no se quieran disponer de turbinas de diámetro importante, una forma de aprovechar el caudal con turbinas de diámetro relativamente reducido es disponer más de un par de turbinas VAWT sobre la superficie expuesta al caudal eólico. Las Figuras 26 y 27 muestran esquemáticamente esta solución. En estas construcciones, un par de turbinas se disponen simétricamente en las antípodas del máximo diámetro donde Ja velocidad del caudal eólico está en su máxima expresión y otro par de turbinas se disponen aguas arriba en una posición más próxima a la dirección del viento incidente.

El primer par de generadores aprovecha parcialmente el caudal que enfrenta el volumen y el siguiente conjunto generador extrae energía del resto del caudal incidente. Todos los conjuntos trabajan solidarios sendas estructuras portantes orientándose de manera ideal en todo momento.

La Figura 28 muestra un silo granado con una de las disposiciones de turbinas en la que se puede deducir que este silo puede seguir cumpliendo con sus funciones originales de depósito do granos, secado, etc., y a la vez extraer energía eólica para efectuar las tareas del caso.

Por último en la Figura (29) se observa que en una o varias de las construcciones del invento es posible adaptar al deflector (12) o a la placa (13) para que gire pivotando el registro (120) sobre su eje según la arista (12b) o (13a) y selectivamente obture en forma total o parcial la entrada a la canalización (17), actuando como un verdadero registro del caudal que por allí Ingresa. Esto es particularmente Importante si el dispositivo del Invento se encuentra ante vientos huracanados pudiendo dañar las turbinas, o en caso de granizo con fuertes vientos, etc., o simplemente se desea evitar que genere energía por motivos particulares. Estas son dos opciones de sistemas de obturación posible. Existen otras formas de lograr este objetivo similares que consideramos como "medios" de obturación selectiva o de optimizadores de ta calidad del caudal que Ingresa en la canalización, no especificados que obtendrán la sencillez de su diserto a partir del hecho de que la boca de Ingreso del caudal de la canalización (17) está flanqueada por una arista de los deflectores (12) y por una arísta de la superficie lateral (13) o por parte de la estructura portante desde por lo que resulta sencillo lograr que esos distintos medios posibles pívoten y logren su objetivo, lo que consideramos distintivo de este invento.

Ventalas del invento y sus ambitos de aplicacion.

Como fue comentado en el capitulo de los antecedentes y arte previo al presente invento, uno de ios desafíos de los sistemas de generación de energía es poder generar cerca de la zona de consumo. Este es un desafio cada vez más importante paralelo a la tendencia mundial de promover la autogeneración y la libre comercialización de energía renovable entre particulares y de los particulares a la red eléctrica.

En el presente invento las turbinas (zona móvil del ingenio) son de dimensiones pequeñas respecto de la energía generada en comparación con los ingenios existentes ya que dichas turbinas funcionan en un lugar donde la velocidad aumentada del caudal eólico les permite entregar mucha mayor energía para una misma dimensión de turbina. Por otro lado en las construcciones del invento se observa que las turbinas funcionan prácticamente tapadas visual y auditivamente. Esto lo convierte en una opción Ideal para cumplir con el cometido mencionado de generar cerca del lugar de consumo de la energía sin alterar auditivamente o en forma visual, al medio ambiente.

El otro desafío es poder generar la energía suficiente para contribuir de manera gravitante en la provisión de energía necesaria para lograr ia independencia energética mediante la autogsneradón y eventualmente la venta de excedentes a terceros.

Es en este aspecto en que nuestra invención puede lucir todo su potencial. La cantidad de energía a generar depende en gran medida de la dimensión del volumen central acelerador al que están asociadas las turbinas y por supuesto del tamano y la cantidad de dichas turbinas.

El presente invento es aplicable a una amplia gama de variantes utilizando el mismo concepto. Sólo para dar algunos ejemplos, desde tanques de agua (50) eólicos que puede combinarse con un termotanque eléctrico (4β) (Figuras 19a y 19b) para viviendas, pasando por silos con su sistema de generación eólica (Figura 28) con, por ejemplo, una secadora de granos abastecida por la propia energía (Figura 27) o directamente edificaciones cilindricas alrededor de las cuales se disponen las turbinas orientables en la disposición sugerida (Figura 26). Para entender el potencial del ingenio, en el caso de las edificaciones emplazadas en lugares con vientos promedio adecuados, según nuestros cálculos, podrá generar más de tres veces la necesidad de energía de un edificio habitacional típico.

La clave es que la totalidad del caudal eólico que enfrenta el volumen que se elige como bancada es, o bien conducido hacia las turbinas o bien que rodea el volumen, colabora en generar la succión a popa del volumen que acelera el caudal que si pasa por las turbinas transformándose en energía utillzable.

En la industria, nuestro invento resulta Ideal para ser colocado en los techos de naves industriales o en silos cerealeros, los que se hallan por regla general expuestos a las corrientes de aire y que por su altura están expuestos muchas veces a velocidades de viento adecuadas. Nuestro Ingenio distribuye las cargas de manera repartida sobre la superficie de apoyo, resultando ideal para funcionar asociado a esas estructuras de tipo reticuladas de las naves industríales que no admiten cargas concentradas a diferencia de los generadores eólicos tradicionales y de las patentes mencionadas como antecedentes.

Las variantes de aplicación de esta nueva tecnología son tales que se puede pensar que, sobre todo para zonas cólicas, la totalidad de los volúmenes de un desarrollo inmobiliario- industrial-agrario podría desarrollarse con esta tecnología en mente, cuidando la aerodinamia del conjunto para que todos generadores involucrados actúen en su condición óptima, como dijimos, en perfecta convivencia con el entorno crtadino y generando para el conjunto un grado de independencia y de economía en el plano energético excepcionalmente conveniente.

Un logro importante es que gracias a aceleración que el sistema proves a la zona de canalización de las turbinas en nuestro invento la puesta en marcha de dichas turbinas se genere a menor velocidad de viento reinante lo que redunda en un ratio de velocidades de generación mayor con un aumento de eficiencia.

A su vez, el costo operativo de las construcciones del Invento disminuye drásticamente respecto a las realizaciones ya conocidas pues el diámetro de las turbinas, como fuera arriba explicado, es menor, por ende su peso es disminuido, lo que acarrea una mayor robustez estructural, y menores exigencias sobre los rodamientos al ser menores las masas en desplazamiento angular, lo que disminuye las solicitaciones de flexión compuesta sobre los ejes de las turbinas.

Todos estos factores unidos a un notable incremento en la energía generada, implica que en forma inédita el presente invento es capaz de proveer ingenios de generación a menor costo, con menores costos de instalación, con menores costos de ejercicio y una mayor vida útil al tener que resistir menores solicitaciones.