MEMORIA DESCRIPTIVA

La presente invención está relacionada con un dispositivo generador de electricidad a través de una hidroturbina de flujo transversal, a partir del aprovechamiento de la energía cinética del movimiento de mareas y olas del mar (energía unidmotriz), el que es capaz de capturar la energía de los flujos de una manera óptima redirigiendo y acelerando los flujos internos hacia un rodete de la hidroturbina. y una planta generadora de electricidad que ocupa dicho dispositivo de hidroturbina.

DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO

Por generaciones se ha buscado formas de aprovechar la energía cinética de los recursos naturales para satisfacer la demanda de energía eléctrica; la implementación de plantas en tierra a gran escala ha sido ampliamente desarrollada en centrales hidroeléctricas que aprovechan la energía cinética de ríos y lagos o a través de la construcción de represas, sin embargo no se encuentran ampliamente desarrollados o implementados sistemas para aprovechamiento de la energía cinética contenida en los océanos, ya sea a través de sus mareas o de las olas. Llevar a cabo la extracción de la energía cinética desde los flujos de las mareas significa un gran desafío pues la dirección de las mareas está dictada en gran medida por la posición de la Tierra respecto de otros cuerpos celestes. Así como la Tierra gira en su propio eje, también la Luna la circunda y ambas giran a su vez al rededor del sol, la fuerza gravitacional mueve las mareas oceánicas hacia las costas dos veces al día y las aleja de las cosas dos veces al día.

Por diferentes razones, la mayoría de los métodos y sistemas innovadores para extraer la energía cinética desde flujos naturales de agua no han sido implementados exitosamente costa afuera, principalmente a causa de la falta de un flujo unidireccional. Para ser eficiente en la generación de energía eléctrica, las hidroturbinas deben ser colocadas en flujos que poseen un solo sentido, como sucede en las centrales hidroeléctricas. Hasta la actualidad se han desarrollado diferentes tipos de sistemas para extraer la energía cinética desde flujos causados por movimiento del agua en forma de corrientes submarinas u olas y los conceptos en los que se basan se pueden clasificar en unos pocos tipos básicos: Columna oscilante de agua que consiste en la oscilación del agua dentro de una cámara semisumergida y abierta por debajo del nivel del mar. Se produce un cambio de presión del aire por encima del agua. También están los Sistemas totalizadores que pueden ser flotantes o fijos a la orilla. Atrapan la ola incidente, almacenando el agua en una presa elevada. Esta agua se hace pasar por unas turbinas al liberarla. Otros medios son los sistemas basculantes que pueden ser tanto flotantes como sumergidos. El movimiento de balanceo se convierte a través de un sistema hidráulico o mecánico en movimiento lineal o rotacional para el generador eléctrico. También están los sistemas hidráulicos que son sistemas de flotadores conectados entre sí. El movimiento relativo de los flotadores entre sí se emplea para bombear aceites a alta presión a través de motores hidráulicos, que mueven unos generadores eléctricos y finalmente, están los sistemas de bombeo que aprovechan el movimiento vertical de las partículas del agua. Genera un sistema de bombeo mediante un flotador en una manguera elástica.

En el caso de sistemas que buscan extraer la energía de las olas se encuentra el llamado "atenuador" que es un dispositivo flotante que opera en paralelo a la dirección de las olas y eficazmente cabalga las olas. Estos dispositivos de captación de energía lo hacen a partir del movimiento relativo de los dos brazos cuando la onda pasa a ellos.

También están los llamados "de punto de absorción", que es una estructura flotante que absorbe la energía de todas las direcciones a través de sus movimientos en / cerca de la superficie del agua. Convierte el movimiento de la parte superior flotante respecto a la base en energía eléctrica.

Otro de los sistemas que aprovecha la energía de las olas son los son los llamados "Convertidores de olas oscilante" los que operan extrayendo la energía de onda de las sobretensiones y el movimiento de las partículas de agua en su interior. Un brazo oscila como un péndulo montado en una articulación y pivota en respuesta al movimiento del agua en las olas.

También está el sistema llamado "columna oscilante" que es una columna de agua oscilante parcialmente sumergido y es una estructura hueca. Es abierta al mar por debajo de la línea de agua, que encierra una columna de aire en la parte superior de una columna de agua. La columna de agua sube y baja, y a su vez comprime y descomprime la columna de aire. Este aire atrapado fluye hacia y desde la atmósfera a través de una turbina, que por lo general tiene la capacidad de girar independientemente de la dirección del flujo de aire. La rotación de la turbina se utiliza para generar electricidad.

Otros son los dispositivos de captura de desbordamiento de agua a medida que las olas rompen en un depósito de almacenamiento. El agua es entonces devuelta al mar, pasa a través de una turbina convencional que genera energía. Un dispositivo de desbordamiento puede usar recolectores para concentrar la energía de las olas.

También están los sistemas sumergidos de presión diferencial que se encuentra normalmente cerca de la costa y unida al fondo del mar. El movimiento de las olas hace que el nivel del mar suba y baje por encima del dispositivo, induciendo un diferencial de presión en el dispositivo. La presión alternando bombea fluido a través de un sistema para generar electricidad. Está el sistema de "Tecnología Bulge" que consiste en un tubo de goma lleno de agua, amarrado al lecho marino. El agua entra a través de la popa y la ola que pasa provoca variaciones de la presión a lo largo de la longitud del tubo, creando un "bulto". Como la protuberancia viaja a través del tubo aumenta la energía que se puede utilizar en una turbina situada en la proa, donde el agua a continuación, vuelve al mar.

Los de "masa rotatoria" donde dos formas de rotación son usadas para captar energía por el movimiento del dispositivo levantándose y balanceándose en las olas. Este movimiento conduce ya sea un peso excéntrico o un giroscopio. En ambos casos, el movimiento está unido a un generador eléctrico en el interior del dispositivo.

Hasta aquí se han mencionado los sistemas existentes que basan su funcionamiento en el aprovechamiento del movimiento de las olas, pero también hay un grupo de soluciones que se basan en el movimiento de las mareas, dentro de las que se encuentran las del tipo de "turbina de eje horizontal" que extraen la energía del agua en movimiento en la misma manera como las turbinas eólicas extraen energía del aire en movimiento. La corriente de marea provoca que los rotores giren alrededor del eje horizontal y generar energía. Así mismo están las "turbinas de eje vertical" que extraen energía de las mareas en una manera similar a la anterior, sin embargo, la turbina está montada en un eje vertical. La corriente de marea provoca que los rotores giren alrededor del eje vertical y generar energía.

Otro sistema es el llamado "hidro-ala oscilante", donde una hidro-ala está unida a un brazo oscilante. La corriente de marea que fluye a cada lado de una de las alas provoca movimientos de ascensor. Este movimiento conduce entonces fluido en un sistema hidráulico para ser convertida en electricidad.

También existen dispositivos del tipo "efecto Venturi" que es un conducto donde se concentra el flujo de marea y pasa por una turbina interna. El dispositivo posee forma de embudo, se dispone sumergido en la corriente de marea. El flujo de agua puede conducir directamente una turbina o el diferencial de presión inducida en el sistema puede manejar una turbina de aire.

Así también se conoce el dispositivo "tornillo de Arquímedes" que es un tornillo helicoidal (una superficie helicoidal que rodea un eje cilindrico central). El dispositivo se alimenta de la corriente de marea ya que el agua se mueve hacia arriba a través de la espiral girando unas turbinas. Otro conocido es el tipo "cometa de marea" donde un dispositivo está atado al fondo del mar y lleva una turbina por debajo del ala. 'Vuela' la cometa en el flujo de las mareas en forma de ocho para aumentar la velocidad del agua que fluye a través de la turbina.

La presente invención es del tipo que opera con una turbina dentro de un dispositivo que capta, controla y acelera los flujos de agua en su interior; en su mayoría los aparatos desarrollados con la misma finalidad y que operan con turbinas se refieren a turbinas convencionales dispuestas en un tubo de aceleración por donde pasan las corrientes marinas en una dirección o se refieren a estructuras tipo aspas que giran al paso de la corriente libre sin que existan medios que dirijan las corrientes o flujos hacia la turbina, tal como lo que se aprecia en los documentos FR2882109, US4748808 y US4843249.

En el estado de la técnica se aprecian varios sistemas captadores de la energía de las olas o de las mareas para su transformación en energía eléctrica, entre otros es posible citar sistemas que aprovechan las diferencias de los flujos ascendentes y descendentes de las mareas a través de dispositivos flotadores asociados a pistones generadores, tal como lo que se ve en los documentos CA2438041 y WO2008/0267712.

También se encuentran sistemas que aprovechan el flujo de las mareas o las olas a través de tubos de captación y aceleración con una o varias turbinas centrales que operan con flujos unidireccionales, tal como las patentes FR244545 1 , US2006192387 y US2009243300.

Hay otro grupo de documentos que enseñan soluciones que ponen varios captadores juntos para cubrir todos los flancos de captación, tal como US4079264, US2005074322, US200600835 1 , US2004250537, US2009179425 y WO2012059697.

La presente invención que es motivo de esta solicitud, busca la generación de electricidad aprovechando la energía cinética del movimiento de las mareas y de las olas antes de reventar, por lo que su uso es más bien submarino o bajo el nivel del agua, captando dicha energía cinética a través de una o unas turbinas de flujo transversal.

Un grupo de documentos del arte previo muestra sistemas de generación de electricidad aprovechando la energía cinética de las mareas, olas u otro tipo de flujos corrientes como ríos, descargas de diques, etc. Este grupo de soluciones utilizan un tipo de turbinas conocidas como Darrieus, las que en base a un eje central que posee álabes longitudinales es girado por el impulso de las mareas o corrientes de fluidos, tal como se ve en un ejemplo básico de un molino de agua o los documentos US2002/0197148 y US2008/085056, donde se describen una plantas de generación de energía con la utilización de turbinas de flujo transversal del tipo Darrieus. Este tipo de turbinas suele ser poco eficiente cuando se aplica sumergida, mientras que mejora su eficiencia cuando es aplicada a nivel de agua, justo donde se producen las olas. La presente invención viene a superar lo conocido por cuanto propone un dispositivo que opera con una hidroturbina de flujo transversal del tipo Banki, es decir, que posee un rodete convencional del tipo conformado por álabes longitudinales de perfil curvo, dispuestos concéntricos a un eje longitudinal y que dejan un espacio vacío en su centro para que el agua entre y salga impulsando a dichos álabes en las dos ocasiones, al entrar y al salir.

La presente invención posee la ventaja de permitir una mejor captación, dirección y aceleración de los flujos que entran y salen del dispositivo, al contar con medios direccionadores de los flujos, mejorando la eficiencia en la generación de energía.

La invención permite extraer energía del océano en formato de olas o corrientes marinas, de forma tal que su uso puede ser de forma industrial (una red de hidroturbinas) o bien para casos particulares donde una sola hidroturbina sea suficiente para generar electricidad para alguna operación (como por ejemplo suministrar un hogar) con una inversión y mantención muy económica. Esto lo hace con una buena eficiencia y un buen aprovechamiento del recurso.

El dispositivo propuesto por esta invención utiliza tecnología de turbinas Banki para el aprovechamiento del recurso, además de un sistema de guiado y aceleración de flujo para aprovecharlo aún más. Puede funcionar en ambas direcciones y se puede usar tanto en las profundidades para el aprovechamiento de las corrientes marinas, como en el sector anterior al rompimiento de olas. Su tecnología de direccionamiento in situ del flujo logra que las dimensiones de la turbina misma sean menores, reduciendo así el costo de inversión por concepto de materiales.

Las turbinas del arte previo utilizan turbinas axiales, Banki o modificadas. Para el caso de las axiales la capacidad de turbinar flujo es media-buena (-20%) lo que supone un regular aprovechamiento del recurso, mientras que turbinas como la Banki tienen una mejor (-40%) que aprovecha aún más la energía de las aguas. En el caso de las turbinas modificadas se sabe que tienen distintas especialidades (como poder funcionar en ambas direcciones de flujo, de entrada y de salida) pero pierden en otras cosas como la capacidad de turbinado. En cuánto a las potencias nominales, las axiales muestran ser levemente superiores porque no se han desarrollado grandes turbinas Banki.

Las ventajas más claras que puede ofrecer la presente invención tienen que ver con un mayor aprovechamiento de recurso en cuánto a lo turbinado: el área transversal utilizada por la hidroturbina presentada es mínima en comparación con las grandes turbinas axiales de última generación, lo que es una ventaja muy prodigiosa si existe un sector reducido en donde el recurso sea excelente ya que se puede aprovechar al máximo. Ofrece una multifuncionalidad, ya que la turbina se puede utilizar en modalidad undimotriz y para corrientes marinas; incluso no hay problemas si el flujo tiene distinto sentido, ya que está diseñada para que lo aproveche de la misma forma. Es económica, dado que el costo de inversión es pequeño comparado con otras turbinas para corrientes marinas. Es sustentable y amigable con el medio ambiente, pues la contaminación visual es nula, ya que se encuentra totalmente sumergida para el caso de las turbinas para corrientes marinas y la energía obtenida es totalmente limpia y constante. Es de fabricación simple ya que no necesita de manufactura de última generación para materializar la turbina. No necesita complejos y costosos métodos de arranque, ya que funciona de manera inmediata al ingresarlo en el flujo.

El dispositivo de la presente invención es versátil en cuánto a instalación, puede ser emplazado en sector de oleaje, en ciertas profundidades del mar, canales o ríos; en zonas de descarga de diques y en general cualquier lugar en dónde exista un flujo caudaloso para la extracción de energía.

Las dimensiones del dispositivo en cuánto a largo y alto son totalmente variables, manteniendo un carácter modular y posibilitando el aumento de capacidad instalada sin aumentar en demasía el costo de inversión. Por ejemplo si se diseña una turbina para 300 [ W] y tiene un costo asociado de inversión, se puede diseñar fácilmente una turbina para 1 [MW] y aumentando sólo en menos del doble dicho costo. Además el largo entre la entrada y la salida del dispositivo es minimizado para el ahorro de costo del material, sin perder en eficiencia por pérdidas de cambio brusco de sección, gracias a las guías y distribuidores dispuestos óptimamente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con un dispositivo convertidor de energía cinética del movimiento de mareas y olas en eléctrica, del tipo hidroturbina de flujo transversal, capaz de direccionar los flujos captados de una manera óptima redirigiendo y acelerándolos hacia un rodete interno de la hidroturbina y una planta generadora de electricidad que ocupa a dicho dispositivo.

La presente invención es capaz de captar y dirigir el flujo de agua de entrada y salida de una manera optimizada para mejorar la eficiencia de la turbina, la que opera con un rodete unido a un generador eléctrico convencional.

El rodete es del tipo conformado por una pluralidad de álabes longitudinales de perfil curvo, dispuestos en ángulo inclinado respecto del eje central longitudinal del rodete y unidos cada cierto tramo por aros estructurantes, generando un espacio longitudinal hueco central en el rodete con extremos, los que se hayan cubiertos por tapas desde las que sobresale hacia afuera un eje de rodamiento que se conecta a un generador convencional, es el elemento motriz que se encarga de incorporar la energía cinética del flujo y direccionarla para ejecutar el giro de su propio eje a través del torque, el que es entregado al eje del generador para transformar finalmente la energía cinética en electricidad. Dependiendo de las condiciones del recurso, las cantidades y el ángulo de deflexión de los álabes varían; es de acero inoxidable, y los álabes se recubren con un protector especial contra la abrasión salina y los ejes se soportan en los discos soporte a través de rodamientos de alta resistencia.

Este dispositivo de hidroturbina, además del rodete y el generador, comprende una carcasa envolvente y estructurante que cumple la función de proteger al rodete, de sostener y ordenar los otros elementos componentes, de dirigir y direccionar los flujos que ingresan hacia el rodete; presenta un cuerpo central cilindrico donde se aloja el rodete y dos ductos direccionadores diametralmente opuestos con bocas de entrada/salida de flujos hacia y desde el rodete. Tal como se mencionó, dicha carcasa se conforma por un cuerpo central cilindrico hueco con extremos y cada uno de los ductos direccionadores comprende una primera porción del ducto que nace curva tangente desde el cuerpo cilindrico, posee paredes laterales y una pared tangencial curva que actúa dirigiendo el flujo hacia el rodete central o dirigiendo el flujo hacia fuera de la carcasa en el caso en que el ducto actúa como ducto de evacuación, mientras que una segunda porción del ducto que es continuación hacia fuera de la primera, es de forma troncopiramidal con paredes laterales divergentes hacia fuera, una pared horizontal inclinada elevándose hacia afuera, una pared horizontal curvo cóncava opuesta a la anterior y una boca de entrada/salida de los ductos direccionadores. Esta forma troncopiramidal permite que la boca de entrada de flujos disminuya hacia adentro de la carcasa, provocando la aceleración de los flujos en camino al rodete.

La carcasa presenta también placas estructurantes verticales perpendiculares al cuerpo cilindrico, se extienden desde la boca de los ductos direccionadores hasta el cuerpo cilindrico y se distribuyen verticales y paralelas entre ellas a lo largo de la boca de entrada de los ductos; estas placas estructuran la carcasa especialmente en la zona de la boca de los ductos, de modo que evita deformaciones de las paredes horizontales de los ductos. La cantidad de ellas va a depender del tamaño de la hidroturbina, de modo que en una hidroturbina pequeña podría necesitarse solo una de dichas placas estructurantes situada en la mitad del ancho de las bocas de los ductos.

La carcasa posee tapas de cierre colocadas en los extremos del cuerpo cilindrico donde se aloja el rodete, las que actúan además como soporte de los ejes de giro del rodete y soporte interno de otros elementos que van por dentro del rodete pero que no giran con él, donde dichos elementos son unos medios de guía de los flujos internos del rodete que comprenden tres placas guías y unos inhibidores de vórtices que van dispuestos en el interior y a lo largo del rodete. Dichas tres placas guías que son parte de los medios de guía de los flujos internos del rodete, comprenden una placa guía central y dos placas guía laterales, donde la placa guía central es una placa longitudinal al rodete, de perfil recto que se dispone en el centro del espacio hueco del rodete y cuyo ancho es menor al diámetro interno de dicho rodete. Las placas guía laterales se disponen paralelas una a cada lado de la placa guía central y donde cada una de ellas es una placa longitudinal al rodete, de perfil recto de extremos que se curvan levemente hacia un mismo lado, donde el ancho de cada una de las placas guías laterales es menor al diámetro interno de dicho rodete.

La función que cumplen estas placas guías de flujos internos es la de hacer que los flujos que ya impactaron a los álabes del rodete y que entran el interior de éste, se dirijan directamente hacia el extremo opuesto para impactar nuevamente a los álabes pero en la dirección de salida, evitando que los flujos se arremolinen en el espacio interior del rodete y disminuyan la capacidad de giro y por ende de generación de energía. La cantidad, la forma y la longitud de estas placas guía puede variar y están soportadas por la carcasa. Su ángulo puede ser ajustado según la velocidad de operación. Para el caso de utilizarla en el modo undimotriz las guías deben ser un elemento obligatorio debido a que gracias a estas el aprovechamiento del recurso intermitente es máximo, pues se logra ordenar por sectores de turbinado de forma óptima que no tiene problemas en el caso que el flujo no pase por toda la turbina, y solo utilice algunos de los sectores mencionados.

Por esa razón se disponen en el sentido del diámetro del rodete generando dos canales de paso, lo que se complementa con dichos inhibidores de vórtices que van dispuestos en el interior y a lo largo del rodete.

Los inhibidores de vórtices son dos cuerpos longitudinales rectos que poseen una sección transversal biconvexa y van dispuestos en el espacio hueco del rodete, cada uno de ellos entre una de las placas guía laterales y el borde interno de los álabes del rodete. Dichos inhibidores de vórtices evitan la generación de turbulencias al interior del rodete y se disponen justo en las zonas donde suelen formarse estos vórtices, así el flujo no tiende a quedarse y sigue su curso libre y rápido hacia la salida impactando los álabes del rodete. El dispositivo comprende medios direccionadores y aceleradores de flujos conformados por tres tipos de placas direccionadoras, unas placas direccionadoras interiores que son adyacentes a los álabes del rodete, unas placas direccionadoras exteriores que se extienden por dentro y todo el largo y profundidad de los ductos y unas placas direccionadoras intermedias que extienden desde la zona media de los ductos hasta los direccionadores interiores.

Dichas placas direccionadoras interiores cumplen la función de dirigir el flujo en un ángulo óptimo con respecto a los álabes del rodete para aprovechar el flujo de forma máxima; son placas horizontales o paralelas al largo del rodete, se orientan inclinadas tangentes respecto del eje longitudinal del rodete y quedan en línea con el borde curvo de los álabes; en perfil son rectas con un borde distal y un borde proximal, describen una trayectoria recta que nace del borde perimetral exterior de los álabes curvos. Están fijas por sus extremos al interior de la carcasa y cada cierto tramo están fijas a unos arcos estructurales, los que a su vez se fijan a las paredes superior e inferior de cada uno de los ductos direccionadores; estas placas direccionadoras interiores se disponen en el extremo interior, en el fondo de los ductos direccionadores, antes del cuerpo cilindrico. Cada una de dichas placas direccionadoras interiores está separada de su adyacente según la misma distancia que hay entre los álabes curvos del rodete, mientras que su longitud equivale al menos a la mitad de la longitud de dichos álabes del rodete, en tanto la cantidad de placas direccionadoras interiores es la misma que la cantidad de álabes que tiene el rodete.

Las placas direccionadoras externas son placas longitudinales dispuestas dentro de cada uno de los ductos direccionadores, cumplen la función de dividir el flujo entrante en proporciones iguales mientras se introduce en el ducto; se extienden desde la boca hacia adentro por el ducto direccionador hasta los extremos distales de las placas direccionadoras interiores, describiendo una inclinación igual a la de dichas palcas direccionadoras interiores. Se encuentran divididas transversalmente en porciones al intersectarse con las placas estructurales verticales de la carcasa y a su vez genera que la boca de entrada quede dividida en diferentes cavidades, cuyo número dependerá del tamaño de la hidroturbina, ya que si es una de grandes dimensiones la boca del ducto puede quedar separada horizontalmente por mas de una placa direccionadora externa.

Las placas direccionadoras intermedias, son placas horizontales dispuestas en cada uno de los ductos, poseen un ancho mayor a las placas direccionadoras interiores, pero menor que el ancho de las placas direccionadoras extenas, cumplen la función de direccionar o dirigir la trayectoria del flujo, que ya sufrió una división a la entrada de la boca del ducto por efecto de la placa direccionadora externa, para colocarlo en un ángulo óptimo antes de ser dirigido por las placas direccionadoras interiores y posteriormente llevado hasta los álabes del rodete.

Estas placas direccionadoras intermedias son de dos tipos, unas placas direccionadoras intermedias rectas y unas placas direccionadoras intermedias curvas. Dichas placas direccionadoras intermedias rectas poseen un borde longitudinal proximal y uno distal, nace en su extremo proximal adyacente a los extremos distales de las placas direccionadoras interiores y se extiende en un ángulo de inclinación que es el mismo que poseen las placas direccionadoras interiores. Mientras que dichas placas direccionadoras intermedias curvas poseen un borde longitudinal proximal y uno distal, nace en su extremo proximal adyacente a los extremos distales de las placas direccionadoras interiores y se extiende en un ángulo de inclinación que es el mismo que poseen las placas direccionadoras interiores, curvándose levemente en su extremo distal.

Las placas direccionadoras intermedias son al menos dos, dispuestas cada una entre las paredes de la carcasa y la placa direccionadora externa, sin embargo pueden ser tantas como cavidades generadas por las placas direccionadoras externas existan.

En funcionamiento, este dispositivo es dispuesto bajo el nivel del mar o de otra fuente de agua en movimiento, orientando su posición de acuerdo a la dirección de las mareas o flujos, de modo que el flujo entra por la boca de uno de los ductos direccionadores, dado que dicho ducto está separado al menos en dos partes horizontales, el flujo entrante se divide; sumando que las paredes laterales de los ductos son convergentes hacia la zona del rodete, los flujos entrantes se vuelven cada vez más comprimidos y por ende acelerados, aumentando su presión; el flujo sigue avanzando hacia adentro donde se vuelve a separar por causa de las placas direccionadoras intermedias, la que genera nuevamente que el flujo sea direccionado y acelerado hacia la zona del rodete central, luego de pasar por esta zona el flujo pasa por los direccionadores internos, los que poseen una separación entre ellos igual a la separación que existen entre los álabes del rodete y su ángulo está definido de manera tal que hacen que el flujo adquiera una dirección ideal para impactar la concavidad de los álabes del rodete generando el empuje y giro de este. El fluido que ya entró al rodete e impactó a un primer grupo de álabes pasa hacia el espacio central del rodete, donde es guiado por las placas guías que lo llevan hacia una salida opuesta donde vuelve a impactar la concavidad de los álabes y luego es expulsada hacia el ducto opuesto al de entrada.

La invención comprende además una planta de producción de energía eléctrica donde una estructura permite su instalación, ya sea para un solo dispositivo que puede ser por ejemplo para uso doméstico o menor, o para un grupo de dispositivos asociados a uno o más generadores, donde dicha planta es un arreglo fijado a suelo submarino o subacuático, que conforma una estructura de torre formada en base a perfiles horizontales y verticales ortogonales entre sí, que permiten disponer a dichos dispositivos en filas y columnas apiladas horizontalmente unas sobre otras y unas al lado de otras generando una pared frontal de la estructura que aloja a dichas bocas de los dispositivos, de modo que la boca de cada hidroturbina queda orientada desde dicha pared frontal.

La estructura presenta cavidades generadas por la separación ortogonal de perfiles horizontales y verticales, donde la dimensión de cada cavidad corresponde al ancho y alto de la boca del dispositivo que va insertado en cada una de dichas cavidades. Las columnas de dispositivos están separadas entre sí por una distancia que genera una columna intermedia donde se aloja al menos un generador convencional.

Una descripción detallada de la invención, se llevará a cabo en conjunto con las figuras que forman parte de esta presentación, donde:

La figura 1 muestra una vista isométrica frontal del dispositivo.

La figura 2 muestra una vista isométrica en explosión del dispositivo.

La figura 3 muestra una vista en elevación frontal en explosión del dispositivo.

La figura 4 muestra una vista isométrica de la carcasa del dispositivo.

La figura 5 muestra una vista en elevación lateral de la carcasa del dispositivo.

La figura 6 muestra una vista en elevación frontal del dispositivo.

La figura 7 muestra una vista en planta del dispositivo.

La figura 8 muestra una vista isométrica del dispositivo sin la carcasa. La figura 9 muestra una vista isométrica del dispositivo sin la carcasa y sin las tapas del rodete.

La figura 10 muestra una vista isométrica del dispositivo sin la carcasa y sin el rodete, de modo que solo se ven las placas direccionadoras y las placas estructurantes.

La figura 1 1 muestra una vista aumentada en corte transversal del dispositivo.

La figura 12 muestra una vista isométrica del rodete del dispositivo.

La figura 13 muestra una vista en corte transversal del rodete del dispositivo.

La figura 14 muestra una vista frontal de la estructura de la planta subacuática que opera con el dispositivo.

La figura 1 5 vista lateral de la estructura de la planta subacuática que opera con el dispositivo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un dispositivo convertidor de energía cinética del movimiento de mareas y olas en eléctrica del tipo hidroturbina de flujo transversal, capaz de direccionar los flujos captados de una manera óptima redirigiendo y acelerándolos hacia un rodete interno de la hidroturbina y una planta generadora de electricidad que ocupa a dicho dispositivo.

Como mejor se puede ver en las figuras 1 , 7 y 13, el dispositivo de hidroturbina ( 1 ) de flujo transversal opera con un rodete (30) unido a un generador eléctrico convencional (A), donde el rodete (30) es del tipo conformado por una pluralidad de álabes longitudinales (301 ) de perfil curvo, dispuestos en ángulo inclinado respecto del eje central longitudinal del rodete y unidos cada cierto tramo por aros estructurantes (302), generando un espacio longitudinal hueco (300) central en el rodete (30) con extremos (308), los que se hayan cubiertos por tapas (303) desde las que sobresale hacia afuera un eje (304) de rodamiento que se conecta a un generador convencional.

Tal cual se muestra en las figuras 1 y 2, el dispositivo ( 1 ) comprende una carcasa ( 10) envolvente y estructurante que presenta un cuerpo central cilindrico ( 101 ) y dos ductos direccionadores ( 103) diametralmente opuestos con bocas ( 1 1 1 ) de entrada/salida de flujos hacia cuerpo central cilindrico ( 101 ), los que poseen transversales placas estructurantes ( 1 12); el dispositivo ( 1 ) también comprende medios direccionadores y aceleradores de flujos conformados por tres tipos de placas direccionadoras, unas placas direccionadoras interiores (230) que son adyacentes a los álabes (301 ) del rodete (30), unas placas direccionadoras exteriores (210) que se extienden por dentro y todo el largo y profundidad de los ductos ( 103) y unas placas direccionadoras intermedias (220) que extienden desde la zona media de los ductos ( 103) hasta los direccionadores interiores (230); tal cual se ve más claro en las figuras 2 y 1 1 , el dispositivo ( 1 ) comprende además unos medios de guía de los flujos internos del rodete que comprenden tres placas guías (305, 306) y unos inhibidores de vórtices (307) que van dispuestos a lo largo y en el espacio interior hueco (300) del rodete (30) .

De acuerdo a lo apreciado en las figuras 4 y 5 preferentemente, la mencionada carcasa ( 10) envolvente y estructurante, se conforma por dicho cuerpo central cilindrico ( 101) hueco con extremos ( 1 02) y cada uno de los ductos direccionadores ( 103) comprende una primera porción del ducto que nace curva tangente desde el cuerpo cilindrico ( 101 ) con paredes laterales ( 1 05) y una pared pared tangencial curva (1 06) y una segunda porción del ducto que es continuación de la primera, la que es de forma troncopiramidal con paredes laterales divergentes hacia afuera ( 108), una pared horizontal inclinada elevándose hacia afuera ( 1 09), una pared horizontal curvo cóncava ( 1 1 0) opuesta a la anterior y una boca de entrada/salida ( 1 1 1 ) de los ductos direccionadores ( 103).

Como mejor se ve en las figuras 1 y 5, dichas placas estructurantes ( 1 12) de la carcasa ( 10) son al menos una y son placas verticales perpendiculares al cuerpo cilindrico ( 101 ), se extienden desde la boca ( 1 1 1 ) de los ductos direccionadores hasta el cuerpo cilindrico ( 101 ) y se distribuyen a lo largo en forma equidistante de los bordes de dicha boca ( 1 1 1 ).

En cuanto a los mencionados medios direccionadores del dispositivo ( 1 ), para comprenderlos mejor véase figuras 1 a 3 y 8 a 1 1 , donde se ve que las placas direccionadoras interiores (230) son placas rectas horizontales con extremos (23 1 ), paralelas al largo del rodete, específicamente en la figura 1 1 se ve que se orientan inclinadas tangentes respecto del eje longitudinal del rodete (30); en perfil son rectas con un borde distal (232) y un borde próxima! (233), describen una trayectoria recta que nace del borde perimetral exterior de los álabes curvos (301 ) del rodete (30). Las placas direccionadoras interiores (230) están fijas por sus extremos (23 1 ) al interior de la carcasa ( 10) y cada cierto tramo están fijas a unos arcos estructurales (234), los que a su vez se fijan a las paredes superior e inferior de cada uno de los ductos direccionadores ( 103 ). Se disponen en el extremo interior de los ductos direccionadores ( 103) antes del cuerpo cilindrico ( 101 ).

Cada una de dichas placas direccionadoras interiores (230) está separada de su adyacente según la misma distancia que hay entre los álabes curvos (301 ) del rodete (30), mientras que su longitud equivale al menos a la mitad de la longitud de dichos álabes (301 ) del rodete (30), en tanto la cantidad de placas direccionadoras interiores (230) es la misma que la cantidad de álabes (301 ) que tiene el rodete (30).

Tal cual se ve en la figura 9, las placas direccionadoras externas (210) son placas longitudinales dispuestas dentro de cada uno de los ductos direccionadores ( 103), se extienden desde dicha boca ( 1 1 1 ) hacia adentro por el ducto direccionador ( 103) hasta los extremos distales (232) de las placas direccionadoras interiores (230), describiendo una inclinación igual a la de dichos direccionadores interiores (230). Se encuentran divididas transversalmente en porciones al intersectarse con las placas estructurales verticales ( 1 12) de la carcasa ( 10) y son al menos una por cada ducto direccionador ( 103) y se ubican horizontalmente dividiendo equitativamente la cavidad definida por la boca ( 1 1 1 ) de los ductos direccionadores ( 103).

Las placas direccionadoras intermedias (220), son placas horizontales dispuestas en cada uno de los ductos ( 103), poseen un ancho mayor a las placas direccionadoras interiores (230), pero menor que el ancho de las placas direccionadoras extenas (210) y son de dos tipos, unas placas direccionadoras intermedias rectas (221 ) y unas placas direccionadoras intermedias curvas (224). Como mejor se aprecia en figura 1 1 , dichas placas direccionadoras intermedias rectas

(221 ) poseen un borde longitudinal proximal (222) y uno distal (223), nace en su extremo proximal (222) adyacente a los extremos distales (232) de las placas direccionadoras interiores (230) y se extiende en un ángulo de inclinación que es el mismo que poseen las placas direccionadoras interiores (230).

Las placas direccionadoras intermedias curvas (224) poseen un borde longitudinal proximal (225) y uno distal (226), nace en su extremo proximal (225) adyacente a los extremos distales (232) de las placas direccionadoras interiores (230) y se extiende en un ángulo de inclinación que es el mismo que poseen las placas direccionadoras interiores (230), curvándose levemente en su extremo distal (226).

Tal como se ve en las figuras 2 y 1 1 , las tres placas guías que son parte de los medios de guía de los flujos internos del rodete (30), comprenden una placa guía central (305) y dos placas guía laterales (306), donde la placa guía central (305) es una placa longitudinal paralela al rodete (30), posee un perfil recto que se dispone en el centro del espacio hueco (300) del rodete (30) y cuyo ancho es menor al diámetro interno del espacio hueco (300) del rodete (30).

Las placas guía laterales (306) se disponen paralelas una a cada lado de la placa guía central (305) y cada una de ellas es una placa longitudinal paralela al rodete (30), de perfil recto de extremos que se curvan levemente hacia un mismo lado, donde el largo de cada una de las placas guías laterales es menor al diámetro interno del espacio hueco (300) del rodete (30).

Los mencionados inhibidores de vórtices (307), que se aprecian en las figuras 3, 9 y 1 1 , son dos cuerpos longitudinales rectos que poseen una sección transversal biconvexa y van dispuestos en el espacio hueco (300) del rodete, cada uno de ellos se posiciona entre una de las placas guía laterales (306) y el borde interno de los álabes (301 ) del rodete (30).

Una instalación genera la planta convertidora de electricidad que opera con un conjunto de dispositivos de hidroturbinas ( 1 ) de flujo transversal recién descritas, donde dicha planta preferentemente reúne más de un dispositivo ( 1 ) y su generador (A) en un arreglo fijado a suelo submarino o subacuático que conforma una estructura (40) de torre formada en base a perfiles horizontales (45) y verticales (46) ortogonales entre sí, que permiten disponer a dichas hidroturbinas (1 ) en columnas (41 ) y filas (42) apiladas horizontalmente unas sobre otras y unas al lado de otras generando una pared frontal (43) de la estructura (40) que aloja a dichos dispositivos ( 1 ), de modo que la boca ( 1 1 1 ) de cada dispositivo ( 1 ) queda dispuesta en dicha pared frontal (43). La estructura (40) presenta cavidades (44) generadas por la separación ortogonal de perfiles horizontales (45) y verticales (46), donde la dimensión de cada cavidad (44) corresponde al ancho y alto de la boca ( 1 1 1 ) del dispositivo ( 1 ) que va insertado en cada una de dichas cavidades (44). En tanto las columnas (41) de dispositivos ( 1 ) están separadas entre sí por una distancia que genera una columna intermedia (47) donde se aloja al menos un generador convencional (A).