En Ia presente invención se propone un nuevo método para transformar Ia energía cinética de un fluido en movimiento en energía eléctrica, utilizando para ello varios tipos de turbinas, especialmente las de centro abierto, y varios tipos de generadores no estancos, magnetoeléctricos o de reluctancia variable, especialmente los instalados en forma de anillo (aunque también podrían usarse generadores independientes). Pueden también utilizarse toberas, preferiblemente convergentes- divergentes. Todo ello como se explicará a continuación.

Aunque podrían utilizarse en general con cualquier tipo de fluido en movimiento, están diseñados especialmente para los casos en que se quiera conseguir energía eléctrica a partir de grandes masas de agua en movimiento, como es el caso de las corrientes marinas, ya que en ellas hay una gran cantidad de energía cinética que puede ser transformada fácilmente en energía eléctrica. Todo ello de una forma limpia, sin impacto nocivo medioambiental alguno, es decir, sin dañar en absoluto a Ia fauna de Ia zona, sin estropear el paisaje, sin generar residuos ni producir contaminación. Además se pretende que el coste de fabricación y de mantenimiento sea bajo, para obtener energía eléctrica a precios competitivos con los de Ia obtenida a partir de combustibles fósiles, a Io que contribuye además el hecho de que no requieren ningún gasto de combustible para su funcionamiento, pues las corrientes marinas y fluviales se mueven de forma natural. No se necesita tampoco construir embalses, diques, presas o sistemas de desviación del fluido. Todo el control del sistema puede hacerse desde tierra firme y el eventual mantenimiento podría incluso hacerse desde Ia superficie. Al ir los equipos sumergidos en el caso de las corrientes marinas, no son afectados apenas por los temporales (que podrían destruir o dañar sistemas de obtención de energía a partir de las olas)

También se propone utilizar Ia energía generada para Ia obtención de hidrógeno a partir del agua, cosa que podría hacerse incluso en el lugar de su instalación (que puede ser en medio del mar, cerca o lejos de Ia costa), con Io que se propone paralelamente un método para obtener hidrógeno a precios competitivos. Asimismo Ia energía obtenida podría utilizarse para Ia desalinización del agua del mar.

Para obtener energía de las corrientes oceánicas es suficiente con sumergir en ellas una turbina hidráulica convenientemente orientada que accione un generador eléctrico. Se propone utilizar generadores no estancos, con inducido fijo e inductor móvil para resolver el mayor problema que suele presentase cuando se quiere obtener energía eléctrica a partir de corrientes marinas o fluviales, y que reside en que el agua podría inutilizar elementos delicados del dispositivo, debido a Ia dificultad que entraña conseguir un aislamiento adecuado del sistema eléctrico, ya que Ia estanqueidad de los aparatos, en especial Ia del eje del rotor del generador, es imperfecta y siempre acaba fallando. Con los generadores no estancos propuestos, el sistema eléctrico (tanto de las bobinas del inducido como los bornes de salida) es fijo, con Io que podrán estar perfectamente aislados. El inductor ha de estar constituido por un elemento que no necesite disponer de corriente eléctrica, Io que se puede conseguir utilizando rotores sin devanado, como los de los generadores de reluctancia variable y generadores magnetoeléctricos no estancos. En esta invención se proponen también generadores en forma de anillo, con una geometría y disposición diferente, como los que se van a describir.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS. (Ninguno de los dibujos está a escala).

Las Fig. 1 y 2 representan una sección de los anillos de estator y rotor de un generador de reluctancia variable en forma de anillo, montado en este caso en Ia periferia exterior del rodete de alabes de una turbina, y en dos posiciones diferentes durante su giro. (1) representa los imanes o piezas de alta permeabilidad magnética (con uno o más imanes en su interior) y (2) los bobinados del estator, (5) los dientes o porciones con alta permeabilidad magnética del rotor, (6) los alabes de Ia turbina y (8) el anillo al que se han fijado los imanes con bobinados del estator. La Fig. 3 representa uno de los imanes del estator, con referencia a las Fig. 1 y 2.

Las Fig. 4 y 5 son una versión más detallada de las Fig. 1 y 2, con Ia diferencia de que el generador de reluctancia variable en forma de anillo se ha montado esta vez en Ia periferia interior del rodete de alabes de Ia turbina. (1) representa los imanes o piezas de alta permeabilidad magnética (con uno o más imanes en su interior) y (2) los bobinados del estator, (5) las porciones de material con alta permeabilidad magnética del rotor y (4) las de baja, (6) los alabes de Ia turbina, (7) las piezas de material no magnetizable para mantener a los imanes rígidamente unidos entre sí, (3) un material no magnetizable que rellena los espacios entre imanes y (8) el anillo al que se han fijado los imanes con bobinados del estator.

Las Fig. 6, 7 y 8 representan distintas posiciones del rotor y el estator de un generador de imanes permanentes no estanco en forma de anillo, con los imanes unidos entre sí por sus polos N y sus polos S, formando una corona (en Ia explicación, caso a). (1) son los imanes del rotor, (2) las bobinas del estator y (3) los núcleos de las mismas.

La Fig. 9 representa los rotores y estatores de un generador magnetoeléctrico no estanco en forma de anillo, colocados según se explica en el caso d), y en Ia periferia exterior e interior del rodete de alabes de una turbina de centro abierto en forma de carrete con tambor de alabes curvados. (9) son los imanes del rotor, (10) las bobinas del estator y (6) los alabes de Ia turbina.

Las Fig. 10 y 11 representan uno de los imanes del rotor y una de las bobinas (mostrando una de sus posibles formas específicas) del estator de un generador magnetoeléctrico no estanco en forma de anillo, colocados según se explica en el caso d). (1) son los imanes del rotor, (2) las bobinas del estator, (3) los núcleos de las mismas y (6) los alabes de Ia turbina.

Las Fig. 12 y 14 representan posibles formas de instalación de una turbina con tambor de alabes curvados en Ia sección crítica de una tobera, que en Ia Fig. 14 es convergente-divergente y para su instalación sumergida (corrientes marinas) y anclada al fondo marino, y en Ia Fig. 12 es para instalar flotante (olas). En Ia Fig. 12, (12) representa Ia plancha de material de baja densidad para facilitar su flotación y (2) el rodete de alabes de Ia turbina. Las turbinas llevan instalados generadores en forma de anillo (se muestra sólo un anillo), con el rotor (14) en Ia periferia exterior del rodete de alabes y el estator (15 y 11) en Ia pared de Ia tobera en su sección crítica, en Ia Fig. 12 sólo en Ia parte superior (15) y en Ia Fig. 14 en Ia parte superior (15) e inferior (11).

Las Fig. 13 y 15 representan posibles formas de instalación de una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de alabes curvados, en Ia sección crítica de una tobera convergente- divergente, que en Ia Fig. 13 es para instalar flotante o semiflotante (olas) y en Ia Fig. 15 es para su instalación sumergida (corrientes marinas). Las turbinas llevan instalados generadores en forma de anillo (se muestra sólo un anillo), con el rotor en Ia periferia exterior del rodete de alabes (13) y el estator (11 y 15) en Ia pared de Ia tobera.

La Fig. 16, 17 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de alabes curvados instalada en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente, con dos sectores de anillos de estator y un anillo de rotor de un generador de reluctancia variable en forma de anillo montado en Ia periferia exterior del rodete de alabes. (5) representa las porciones de material con alta permeabilidad magnética del rotor y (4) las de baja, (6) los alabes de Ia turbina, (8) el sector de anillo al que se han fijado los imanes con bobinados del estator y (16) el sector de anillo de estator. En Ia Fig. 16 los alabes van montados en Ia periferia de un tambor cilindrico, mientras que en

Ia Fig. 17 lleva cangilones. La fig. 18 representa el caso con cangilones, pero habiendo instalado también un par de anillos rotor-estator en Ia periferia de Ia zona de menor radio del rotor de Ia turbina.

La Fig. 19 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de alabes curvados instalada en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente, con un par de anillos rotor-estator (17) de un generador de reluctancia variable en forma de anillo, montados en Ia periferia de Ia zona de menor radio del rotor (13) de Ia turbina. El pequeño círculo señala Ia zona que ha sido ampliada en las Fig. 4 y 5.

Las Fig. 20 y 21 representan una turbina cicloidal y las Fig. 22 y 23 una turbina cicloidal con corona circular.

La Fig. 24 representa una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de alabes (6) curvados, instalada en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente (22), con dos pares de anillos rotor-estator de un generador magnetoeléctrico en forma de anillo (caso a), montados uno en Ia periferia de Ia zona de menor radio (17) y otro en Ia de mayor radio (10) del rotor de Ia turbina.

La Fig. 25 y 26 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de alabes articulados instalada en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente, con un anillo de rotor (17) y dos sectores de anillos de estator (16) de un generador de reluctancia variable en forma de anillo montado en Ia periferia exterior del rodete de alabes (Fig. 25) o con un par de anillos rotor-estator de un generador de reluctancia variable en forma de anillo montado en Ia periferia interior (17) del rodete de alabes (Fig. 26). (S) representa las porciones de material con alta permeabilidad magnética del rotor y (4) las de baja, (8) el sector de anillo al que se han fijado los imanes con bobinados del estator y (16) el sector de anillo de estator. (24), (25) y (26) representan los alabes planos que han sido llevados por Ia corriente a una posición radial y que hacen girar el tambor. (27) y (28) representan los alabes planos que han sido llevados por Ia corriente a una posición tal que no oponen resistencia al paso del fluido. (29) representa los topes que impiden que

los alabes articulados se muevan más allá de los mismos y que hacen girar Ia turbina.

Las Fig. 27 y 28 representan una turbina de centro abierto en forma de carrete y con tambor de alabes articulados instalada en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente (22), con un par de anillos rotor-estator de un generador magnetoeléctrico en forma de anillo montados uno en Ia periferia exterior (10) y otro en Ia interior (17) del rodete de alabes. La FIg. 27 representa un generador caso a) y Ia 28 el caso d).

La Fig. 29 representa un ejemplo de generador de imán permanente no estanco trifásico independiente. (1) es el imán, (2) las bobinas del inducido, con sus núcleos (3), (30) el material aislante en que van incrustadas y (36) el eje del rotor.

La Fig. 30 representa el ejemplo más simple posible de un sistema de engranajes multiplicador. 31, 32, 33 y 34, representan ruedas dentadas, (35) el eje del rotor de Ia turbina, (36) el eje del rotor del generador y (37) el eje de las ruedas dentadas 32 y 33.

Las Fig. 31, 32 y 33 representan ejemplos de generadores de reluctancia variable no estancos independientes. En Ia Fig. 31 (38) representa los imanes y en las Fig. 32 y 33 las piezas de alta permeabilidad magnética con un imán (1) o más (39 y 40) en su interior; (2) representa los bobinados del estator, (5) los dientes de material con alta permeabilidad magnética del rotor y (4) los huecos o porciones de baja permeabilidad del rotor, (41) el centro del rotor con su eje de giro (36).

Las Fig. 34 y 35 representan una turbina del tipo rueda de paletas. Las Fig. 36 y 37 representan una turbina axial en forma de hélice con centro abierto, que en Ia

Fig. 38 está instalada en Ia sección critica (50) de una tobera (22) convergente-divergente (en este caso de sección circular).

Las Fig. 39, 40, 41, 42, 43 y 44 representan una turbina axial en forma de hélice de centro abierto con un generador de imanes permanentes no estanco en forma de anillo. En las fig. 39, 41, 42, 43 y 44 (51) son los tirantes que conectan el anillo fijo interior con el exterior. El par rotor-estator está instalado en Ia Fig. 39 en Ia periferia interior (17) del rodete de alabes, en Ia Fig. 40 en Ia periferia exterior (10), y en las Fig. 41, 42, 43 y 44 en ambos. En Ia fig. 43 se puede apreciar el contorno de Ia boca de Ia tobera (22). En las Fig. 39, 40 y 41 se representa el caso a), en las 42 y 43, el caso b), en Ia 44 el caso d). Las Fig. 45 y 46 representan una turbina axial en forma de hélice de centro abierto con un generador de reluctancia variable no estanco en forma de anillo, el cual en Ia fig. 45 está instalado en Ia periferia interior (17) del rodete de alabes, y en Ia Fig. 46 en Ia periferia exterior (10).

La Fig. 47 representa un ejemplo de generador de imanes permanentes en forma de anillo en el caso c). (1) son los imanes, (2) las bobinas con sus núcleos (3) y (53) el material de alta permeabilidad magnética que conecta los imanes entre sí.

Las Fig. 48, 49 y 50 representan ejemplos de generadores de imanes permanentes no estancos independientes instalados en forma de anillo, en que (36) es el eje y (41) el disco central giratorio.

GENERADORES EN FORMA DE ANILLO.

En esta invención se propone especialmente el uso de generadores no estancos instalados en forma de anillo, que pueden ser magnetoeléctricos o de reluctancia variable. Su configuración, geometría particular y especial modo de instalación, están pensadas especialmente ser utilizados básicamente con los modelos de turbinas propuestas en esta patente, cuya configuración y funcionamiento se detallarán a continuación.

1. GENERADOR DE RELUCTANCIA VARIABLE EN FORMA DE ANILLO.

Se dará Ia explicación de su funcionamiento en referencia a las figuras 1, 2, 3, 4, 5, 31, 32, 33, 45 y 46.

El estator está formado (fig. 1 y 2, ó en detalle fig. 4 y 5) por un anillo (8) al que se han fijado una serie de imanes (1) o de piezas hechas de un material de alta permeabilidad magnética con uno o más imanes (38 en las fig. 32 y 33) en su interior (pudiendo ser el lugar de colocación de los imanes cualquiera a Io largo de la pieza, e incluso llevar uno a cada lado del entrehierro). Dichas piezas (38) (o imanes, si constan de un solo imán) podrán tener forma de herradura, toroidal, toroidal de sección cuadrada, u otra, y en todos los casos tendrán un entrehierro (52). En tomo a cada una de estas piezas (o imanes, según el caso) irá arrollado un bobinado (2).

El rotor de este tipo de generador está formado por un anillo en cuya periferia se han fijado porciones alternadas de material de permeabilidad magnética alta (5 en las fig. 1, 2, 3, 4, 5,31, 32 y 33) y baja (4 en fig. las 4, 5, 31, 32 y 33). Las porciones de baja permeabilidad serán preferiblemente diamagnéticas y las de alta ferromagnéticas, aunque el anillo podría llevar simplemente "dientes" de material de alta permeabilidad (5) y huecos (4). Al girar el rotor, estas porciones de alta y baja permeabilidad irán pasando por el entrehierro (52) del imán. Las porciones ferromagnéticas (5) conviene que estén integradas por un gran número de láminas delgadas del material, superpuestas una sobre Ia otra y aisladas entre sí mediante un baño de goma laca o barniz y fuertemente comprimidas, para minimizar las corrientes de Foucault.

Cada pieza (38) (o imán (1), si es completo) del estator con el material que tenga en cada momento en el entrehierro (52) formará un circuito magnético cuya reluctancia irá variando al ritmo de giro del rotor, Io que dará origen a una variación de flujo en el circuito magnético, y a

Ia generación de una fuerza electromotriz inducida en las bobinas. Aunque Ia f.e.m. inducida en cada una de los devanados sea pequeña, si los conectamos entre sí de forma adecuada, las contribuciones de cada uno se sumarán, obteniéndose en consecuencia una cantidad apreciable de energía eléctrica. De todo el conjunto puede salir simplemente un par de cables que transportarán Ia energía eléctrica generada.

Para evitar que el anillo de material de alta y baja permeabilidad magnética y los bordes del entrehierro rocen entre sí, podrían montarse los imanes del estator con polaridad alternada (Io que mantendría el aro centrado), y además convendría revestirlo también de un material que permita el giro fácilmente, evite rozamientos y que además sea antiadherente, para evitar el biofouling (por ejemplo un fluoroplástico, o similar). También podrían usarse pequeños cojinetes -

preferiblemente no metálicos (para evitar sus inconvenientes, por ejemplo que se magneticen), sino hechos de otro material suficientemente resistente (un polímero, por ejemplo) - u otro sistema si se considera necesario (dependerá sobre todo del tamaño de Ia turbina, lugar de instalación, tipo de aguas, etc.).

Las porciones alternadas de material con alta (5) y baja (4) permeabilidad magnética que forman el rotor, pueden en principio tener cualquier grosor, tamaño y geometría. Convendría que tuvieran el mismo tamaño y forma que Ia sección del entrehierro (52), para que encajara perfectamente en él, y con sus bordes paralelos entre sí y a los extremos de los polos (como en las figuras 3, 31, 32 y 33), pero también podrían tener tamaños y formas distintas, y ser por ejemplo más delgadas hacia el centro del anillo y más gruesos hacia el exterior, siendo paralelos a Ia superficies de los polos a ambos lados del entrehierro, etc., obteniéndose con las distintas geometrías distintas formas de onda. En cuanto a las piezas (38) del estator, como ya hemos dicho, tampoco es necesario que sean imanes enteros. La ventaja de utilizar imanes más pequeños y estar constituida el resto de cada pieza (38) del estator de un material de elevada permeabilidad magnética (Fig. 32 y 33), es que son más fáciles de manejar y montar, al ser menores las fuerzas magnéticas entre ellos, cosa interesante sobre todo cuando se van a montar muchos adyacentes y muy cercanos (el n° puede variar, según los casos) en torno al recorrido de giro del anillo del rotor. Es más sencillo, rápido y por tanto más barato su montaje y mantenimiento. Las piezas (38) pueden mantenerse unidas rígidamente entre sí mediante piezas (7 en Ia fig. 4) de un material no magnetizable.

2. GENERADORES DE IMANES PERMANENTES NO ESTANCOS EN FORMA DE ANILLO. Se dará Ia explicación de su funcionamiento en referencia a las figuras 6, 7, 8, 9, 10, 11, 24, 27,

28, 39, 40, 41, 42, 43 y 44.

El rotor está formado por un anillo giratorio al que van fijados una serie de imanes permanentes (1) (preferentemente en forma de herradura, aunque puede ser otra). El estator estará formado por un anillo al que van fijadas una serie de bobinas (2) con núcleo (3) formado por un material magnetizable sin magnetismo remanente y de gran permeabilidad (por ejemplo un gran número de láminas muy delgadas de hierro silicio, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas). Al girar el rotor los imanes van pasando frente a las distintas bobinas con sus núcleos, con Io que hay una variación de flujo magnético a través de ellas, originándose una f.e.m. inducida. De cada bobina saldrá un par de hilos (9) por los que circulará Ia corriente generada, pudiéndose conectar los de las distintas bobinas entre sí de forma adecuada para que Ia energía eléctrica generada pueda ser extraída del sistema por un único par de cables.

Dependiendo de Ia forma de los imanes y del modo en que los coloquemos en el anillo del rotor, hay varias posibilidades, entre las que podemos señalar los siguientes casos, entre otros: a) Imanes en forma de herradura instalados longitudinalmente en torno a Ia periferia del anillo con sus polos norte adyacentes entre sí y sus polos sur adyacentes entre sí, formando una corona multipolar, como en las fig. 6, 7, 8, 24, 27, 39, 40 y 41, por ejemplo.

b) imanes en forma de herradura instalados longitudinalmente en torno al anillo y separados entre sí, como en las Fig. 42 y 43. c) Imanes en forma de barra independientes situados en torno al anillo a una cierta distancia entre ellos, con polaridad alternada (de modo que si un imán está unido al anillo por su polo

N, el siguiente Io esté por el S) conectados entre sí por un material de alta permeabilidad magnética. d) Imanes en forma de herradura fijados al anillo transversalmente y con polaridad alternada (es decir, que si en un imán el polo N mira al frente, el del siguiente mirará en dirección opuesta, como en las fig. 9, 10, 11, 28 y 44).

En cada uno de los casos, las bobinas del estator deben estar colocadas de forma adecuada en el anillo, esto es, en los casos a), b) y c) longitudinalmente, y en el d) transversalmente.

El número de imanes que rodea a Ia turbina haciendo un círculo completo puede ser variado en cada caso, pero para que funcione adecuadamente en los casos a), c) y d) los 360° deberán estar rodeados por un número de ellos siempre par.

En todos los generadores en forma de anillo, tanto el rotor como el estator conviene que vayan incrustados en un material resistente no magnetizable que rellene los espacios entre ellos (J en Ia fig. 5), por ejemplo un material plástico, Io que además tendría Ia ventaja de protegerlos frente a Ia corrosión, evitar que se introduzcan substancias extrañas entre ellos (Io que supondría menos averias y mantenimiento) y evitar que se formen pequeñas turbulencias.

Los anillos pueden ser completos o no, dependiendo de Io que más convenga en cada caso. Por ejemplo, si los generadores en forma de anillo se van a instalar en Ia periferia exterior de las turbinas de los tipos 1,2 4 y 5 que se describirán más adelante y éstas se van a instalar en toberas, los estatores podrían estar constituidos sólo por uno o dos sectores del anillo (una en Ia pared superior y otra en Ia inferior de su sección crítica, por ejemplo), como en las Fig. 12, 13, 14 y 15; pero sin embargo si son de las tipo 3, deberían ser anillos completos (FIg. 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 y 46).

El hecho de que las f.e.m. obtenidas en cada una de las bobinas esté desfasada con respecto a Ia de Ia siguiente no presenta ningún problema, ya que simplemente se podrían poner en fase intercalando un pequeño circuito electrónico que cambie su fase. Luego habría que sumar las contribuciones de cada bobina de forma adecuada antes de llevar Ia tensión resultante a un transformador elevador para su transporte.

TURBINAS PROPUESTAS.

Cualquiera de los tipos de generadores propuestos se pueden utilizar con muchos tipos diferentes de turbina. A continuación se explica el posible modo de instalación en varios ejemplos de turbinas que se proponen.

1. TURBINAS CON TAMBOR DE ALABES CURVADOS (fig. 12 y 14).

Consta de un tambor (13) de alabes curvados que puede girar alrededor de un eje, como se indica en las figuras 12 y 14, pudiendo ser éstos cóncavos, convexos o incluso planos. La corriente del

fluido (19) empuja a las paletas haciendo girar el tambor alrededor del eje de transmisión (35). El número de alabes puede variar, así como Ia curvatura, dimensiones y forma específica de los mismos.

2. TURBINAS DE CENTRO ABIERTO EN FORMA DE CARRETE.

En este caso las turbinas pueden ser como las descritas en el punto anterior, pero con Ia diferencia de que se ha eliminado Ia parte central, es decir, tanto el eje central con el sistema de cojinetes, como Ia parte más cercana al centro y de menor radio de los alabes. Esto tiene ventajas, ya que Ia que Ia zona de los alabes que produce mayor potencia es Ia zona extrema o de mayor radio (Figuras 13 y 15). De este modo, y al haber eliminado además Ia parte más pesada de Ia turbina, se obtendrán un gran rendimiento a un coste mucho menor que en el caso anterior, necesitando también menor mantenimiento, pues el eje y demás elementos de Ia zona más cercana al eje son los más costosos de fabricar y los que podrían necesitar un mayor mantenimiento (limpieza de materiales incrustados, adheridos, o incluso algas enrolladas al mismo, etc).

En general estas turbinas (Figuras 13, 15, 16, 17, 18, 19, 24, 25, 26, 27 y 28) constan de un tambor (13) en cuya periferia se montan una serie de alabes (cuyo número puede variar), que podrían ser cóncavos, convexos o planos, fijos o articulados, y de forma y dimensiones variables. Al haber eliminado el centro, se puede aumentar mucho el número de alabes.

Si los alabes son articulados (fig. 25, 26,27 y 28), tendrán unas articulaciones en los extremos por los que se unen al tambor giratorio, y pueden llevar unos topes (29) en los puntos más extremos del radio de giro (preferiblemente en los extremos laterales de Ia corona cilindrica y un par para cada alabe). Dependiendo de Ia dirección del flujo del fluido (19) y siempre que se sitúe de forma adecuada, parte de los alabes (24, 25 y 26 en las Hg. 25 y 26), impulsados por Ia corriente, tenderán a situarse en dirección radial y perpendicularmente a Ia misma, por Io que harán girar al tambor, mientras que los demás (27 y 28 en las fig. 25 y 26) serán impulsados por el flujo de Ia corriente a situarse en una posición horizontal o tangente al cilindro del tambor en Ia que no oponen resistencia al paso del fluido. Los alabes no se sitúan en Ia dirección radial hasta que el cilindro ha girado Io suficiente como para quedar en una posición tal como los (24), (25) y (26) de las fig. 25 y 26, por Io que el cilindro girará siempre en el mismo sentido. Los topes (29) impiden que los alabes articulados puedan girar más allá de los mismos y, al ser empujados por los alabes en movimiento, hacen girar el tambor.

El tambor de alabes o cangilones puede girar en torno a un tubo o cilindro fijo (abierto o cerrado, hueco o no), o en torno a un sistema de aros unidos entre sí por una serie de tirantes axiales (los aros y/o tirantes pueden ser macizos o huecos - y este caso rellenos o no). El llevar sólo un sistema de aros con tirantes, además de hacer el sistema más ligero, tiene Ia ventaja de disminuir mucho el rozamiento. Este sistema de aros puede instalarse también en Ia periferia de un cilindro interior, si Io único que se pretende es disminuir el rozamiento. Si el elemento fijo que hace las funciones de eje de giro (aunque su tamaño puede ser muy grande y tener un gran diámetro) va abierto por sus laterales (bases de los cilindros, si es el caso), conviene que lleve una rejilla de protección para que no se acumulen sustancias extrañas en su interior. Si va cerrado tiene Ia ventaja de que no se acumularán sustancias extrañas en su interior, y en este caso puede ir vacío o relleno total o parcialmente de un

tipo de material de baja densidad que facilite su flotación (por ejemplo del tipo de Ia espuma de poliuretano, o poliestireno).

Aunque estas turbinas podrían instalarse así directamente, conviene que vayan instaladas en el interior de una tobera (preferiblemente en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente (22), como en las figuras 13 y 15, por ejemplo), y en este caso el tambor de alabes o cangilones podría incluso girar libremente, (es decir, sin necesitar ningún sistema de aros o cilindro fijo en su interior que hagan de eje de giro).

Pueden construirse, instalarse y utilizarse turbinas de centro abierto de mayor tamaño que en el caso anterior, y también mayor que el de las turbinas de hélice, las Kaplan o Francis convencionales usadas habitualmente en las centrales hidroeléctricas tradicionales, ya que en éstas no resulta eficiente ni rentable fabricarlas de gran tamaño. Otra de las ventajas de estas turbinas de centro abierto es Ia de eliminar el problema de las turbulencias que se producen cerca del centro, cosa muy conveniente ya que provocan una disminución del rendimiento, absorben a los peces y substancias extrañas a su interior y provocan modificaciones medioambientales que afectan a Ia fauna en sus cercanías. Este tipo de turbinas tienen también un menor coste de fabricación y de mantenimiento.

3. TURBINAS AXIALES DE CENTRO ABIERTO. (Rg. 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 y 46).

En este caso las turbinas serán de Ia forma de las representadas en las fig. 34 y 35, es decir, turbinas axiales en forma de hélice con centro abierto.

4. TURBINAS DEL TIPO RUEDA DE PALETAS. (Fig. 34 y 35). Constan de un tambor que dispone de una serie de paletas giratorias (43, 45, 46, 47, 48 y 49)

(cuyo número puede ser variable, así como el material de que estén construidas y del que puedan o no estar recubiertas y Ia forma específica de cada una) las cuales pueden girar alrededor de un eje (36) y que están articuladas mediante pivotes (42) colocados en un punto intermedio (preferentemente más cercano al eje central que a los extremos), llevando un sistema de topes situados unos en Ia parte de mayor (29) y otros en Ia de menor radio (44). El fluido impulsa a las paletas, de tal modo que si Ia corriente (19) viene de izquierda a derecha, las paletas de Ia parte superior del semicírculo (45, 46 y 47) basculan en torno a los pivotes y son llevadas a quedar situadas paralelamente a Ia dirección del flujo, por Io que no oponen resistencia al paso del fluido, mientras que las paletas de Ia parte inferior (48, 49 y 50) del semicírculo pivotan respecto a su gozne y giran hasta que son frenadas por los topes (29 y 44), quedando situadas en posición radial y ofreciendo así resistencia al paso del fluido. De este modo, las paletas de Ia parte inferior hacen girar el tambor, mientras que el resto no actúan.

5. TURBINAS CICLOIDALES Y TURBINAS CICLOIDALES CON CORONA CIRCULAR (Fig. 20, 21, 22, 23). Las turbinas cicloidales constan de una serie de paletas (18) articuladas montadas en torno a un disco (19), como se muestra en las figuras 20 y 21. Dependiendo de Ia dirección de Ia corriente y siempre que se sitúe de forma adecuada, los alabes correspondientes se situarán en dirección perpendicular (18-a y 18-b) al flujo de Ia corriente (19) y harán girar el disco (53) al que están conectados, mientras que los que no están en dirección adecuada (20-a,20b y 20c) no actúan, ya que

mientras a unos el fluido los impulsa a situarse perpendicularmente a Ia corriente, los diametralmente opuestos habrán sido llevados por Ia corriente a Ia posición horizontal, en Ia cual no presentan ninguna resistencia al paso de Ia misma. Debido a ello, el disco girará siempre en el mismo sentido.

Las turbinas cicloidales con corona circular (fig. 22 y 23), son turbinas como las cicloidales pero con Ia diferencia de que los alabes articulados, en vez de estar conectados a un disco giratorio, Io están a una corona circular (21).

En ambos casos, los alabes pueden ser planos, cóncavos o convexos, pudiendo su forma, dimensiones y curvatura ser variables en cada caso.

TOBERAS.

Aunque las turbinas podrían utilizarse sin tobera, se necesitarían tamaños de turbina mucho más grandes y costosos para obtener Ia misma cantidad de energía que con otras unidades más pequeñas que se utilizasen en el interior de una tobera. Por ese y otros motivos, el tambor giratorio de alabes o cangilones de Ia turbina, conviene que vaya instalado en Ia sección crítica de una tobera, preferiblemente convergente-divergente (22) (para las turbinas del tipo de las descritas en los puntos 1, 2, 4 y 5, del tipo de las indicadas en las figuras 12, 13, 14 y 15, y para las turbinas axiales como las descritas en el punto 3, como Ia indicada en las fig. 38 y 43), de modo que Ia boca de Ia parte convergente por Ia que entra el fluido en movimiento (19) esté a una distancia bastante grande de Ia sección critica de Ia misma y tenga una sección mucho mayor que ésta. Esto tiene un doble objetivo:

1) Aumentar Ia velocidad del fluido por efecto venturi, ya que cuanto más disminuya Ia sección tanto más aumentará Ia velocidad del fluido.

2) Canalizar hacia Ia sección crítica una gran cantidad de fluido. La masa de agua canalizada, para un tamaño dado del tambor, será tanto mayor cuanto mayor sea Ia sección de Ia boca de entrada.

La sección crítica de Ia tobera que mostramos en el dibujo para las turbinas de los tipos 1, 2, 4 y

5, donde está instalado el tambor, es rectangular (fig. 13, 14 y 15), y las de las turbinas del tipo 3 es circular (Fig. 38 y 43). La parte divergente de salida de Ia tobera puede ser de una longitud y ángulo de abertura diferentes que Ia convergente de entrada, pudiendo ser cóncavas, convexas o planas.

Las toberas mostradas en los dibujos son una posible forma de realización de las mismas, sin que eso signifique que debamos limitarnos al uso de esa geometría y dimensiones particulares, ya que su forma y tamaño admiten muchas variaciones. En concreto las de las fig. 12 y 13 serían adecuadas para instalarlas flotantes (para usarlas, por ejemplo, con olas, incluso en zona de rompientes, y en este caso Ia abertura de entrada ha de tener una altura de un tamaño adecuado a Ia altura habitual de las olas en el lugar de su instalación), en cuyo caso podrían llevar una plancha en su base (12 en Ia fig. 12) de material de baja densidad (por ejemplo poliestireno extrusionado o expandido) para facilitar Ia flotabilidad. Sería ideal para mares en los que no hay mareas, tales como el Mediterráneo, ya que al no variar apenas el nivel del mar siempre estaría en Ia posición adecuada. En el caso de ubicarlo en zonas de mareas, debería tener un sistema especial de anclaje que permita Ia variación

de la altura de flotación para que ésta sea siempre Ia adecuada. Las representadas en las figuras 14 y 15 serían adecuadas para instalarlas sumergidas y usarlas, por ejemplo, con corrientes marinas.

Es conveniente colocar en las bocas de las toberas unas rejillas o redes para evitar Ia entrada de sustancias extrañas que puedan bloquear o entorpecer el giro de los tambores. Estas rejillas o redes pueden estar hechas de diversos tipos de material, pero conviene que sean ligeras y simples de retirar para proceder a su limpieza. Podrían ponerse por pares y montadas por ejemplo en un par de ranuras paralelas y cercanas, para que mientras se limpia una Ia otra siga protegiendo Ia entrada de Ia tobera. Esto también impedirá que entren los peces, evitando así que sean arrastrados a las paletas del rotor (con Io que además de provocar su muerte, podría atascarlo y frenar su funcionamiento).

Sobre todo en el caso de unidades de gran tamaño que lleven muchos alabes o cangilones, las toberas podrían ir divididas en secciones transversales, de modo que cada una tenga una altura en Ia sección crítica por ejemplo aproximadamente igual a Ia distancia entre cada dos alabes o cangilones, para así dirigir mejor el flujo de agua hacia cada uno de ellos. Las toberas podrían llevar también paletas directrices en los casos en que se considerase necesario.

En las turbinas de centro abierto en forma de carrete, el sistema de anillos con tirantes o el cilindro interior fijo en torno al cual gira el rodete de alabes o cangilones, puede estar sujeto por sus extremos a las paredes laterales de Ia tobera. Si los alabes son articulados, los topes pueden también ir ubicados en las paredes laterales de Ia tobera. En las turbinas axiales de centro abierto, el anillo central puede ir sujeto por unos tirantes a las paredes de Ia tobera.

Excepto para las turbinas tipo 3, en el interior de cada tobera (y/o de cada tambor) puede haber varios pares de anillos (par inducido- inductor), y los cables que salgan de cada par pueden conectarse adecuadamente entre sí para que de cada unidad salga un único par de cables. Estos pueden ir o no conectados con los de otras posibles unidades instaladas en zonas cercanas, para tener finalmente un único par de cables que irán a un transformador elevador, en el cual se elevará el voltaje de forma adecuada para su transporte al lugar de utilización o a Ia red eléctrica para su distribución.

MODO DE INSTALACIÓN EN LAS TURBINAS DE LOS GENERADORES.

1. GENERADORES EN FORMA DE ANILLO.

Los anillos de rotores del generador (14 en las fig. 12, 13, 14 y 15) irán fijados a Ia periferia exterior (10) o interior (17) del rodete de alabes de Ia turbina, según el caso, o a ambas. Si no son turbinas de centro abierto, obviamente sólo podrán ir fijados a Ia periferia exterior.

En las turbinas de centro abierto, y si lleva anillos de rotores en Ia parte interior (17) del rodete de alabes de Ia turbina, los anillos de estatores podrán ir fijados (o mejor incrustados) en el anillo o sistema de aros con tirantes o cilindro interior fijo que Ie hace de eje, según el caso. Tanto si son de centro abierto como si no Io son, si lleva anillos de rotores en Ia parte exterior (10) del rodete de

alabes de Ia turbina, cada anillo de estatores podrá ir fijado o incrustado en un anillo de material resistente no magnetizable, que puede ir fijado en el interior de una carcasa en forma de C o similar (en cuyo interior el rotor pueda entrar un poco, sirviendo al mismo tiempo de sujeción para evitar que "caiga") si se trata de turbinas independientes. Si las turbinas van instaladas en Ia sección crítica de una tobera (22), los anillos de estatores podrán ir fijados (o mejor incrustados) en la pared de Ia tobera en su sección crítica, y en este caso, en el caso de Ia turbina 3 serán anillos completos, pero en el caso de las turbinas de los tipos 1, 2, 4 y 5 no conviene que sean anillos completos sino sectores de los mismos de igual tamaño que las partes de Ia tobera en Ia que van a ir instalados (para ello, Ia curvatura de Ia tobera en su sección crítica ha de ser igual a Ia de Ia circunferencia exterior del rotor de Ia turbina). En cualquiera de los casos deberán ir instalados en una posición tal que los rotores, al girar, pasen frente a los estatores (o por el entrehierro, según el caso). También podrán llevar sistemas de estatores y rotores en las dos zonas (interior y exterior) simultáneamente.

En el caso de turbinas independientes, Ia carcasa en forma de C que lleva el anillo de estatores será Ia que vaya fija, colgada o anclada. Aunque pueden usarse cojinetes, para evitar rozamientos entre el rotor y las partes fijas pueden ponerse unos imanes o electroimanes "distanciadores" (convenientemente aislados) de tamaño adecuado al de Ia turbina, que pueden ir regularmente espaciados, unos en Ia parte giratoria y otros en las fijas (carcasa en forma de seudoanillo en forma de C que lleva el anillo de estatores o tobera y/o cilindro o anillo o sistema de anillos con tirantes interior - y en este caso, por ejemplo, en los tirantes que unen los anillos -), con Ia misma polaridad, de modo que polos iguales se enfrenten y se repelan entre sí. De este modo no se produce contacto ni rozamiento alguno, ni radial ni axial, entre rotores y estatores, con Io cual se evitaría el tener que usar cojinetes. Los imanes o electroimanes "distanciadores" de Ia parte inferior del seudoanillo en forma de C o de Ia tobera y superior del cilindro o anillo interior deben ser más potentes que los de Ia parte contraria correspondiente, para compensar Ia tendencia a Ia caída del rodete de alabes debido a su propio peso. Asimismo, los de las partes posteriores (por donde sale Ia corriente) del seudoanillo en forma de C o de Ia tobera y anteriores (por donde entra Ia corriente) de los cilindros o anillos o sistemas de anillos, deben también ser más potentes (que los de la parte anterior del seudoanillo en forma de C o de Ia tobera y posterior del cilindro) para contrarrestar el empuje del fluido. De todos modos en Ia parte anterior por Ia que entra Ia comente no serían necesarios, ya que ésta empuja Ia turbina hacia atrás. Todo Io anterior es de aplicación sobre todo para las turbinas tipos 3, especialmente, que son las más adecuadas para mayores velocidades de fluido, las cuales podrían así girar libremente en el interior del seudoanillo en forma de C.

1. GENERADORES INDEPENDIENTES.

Las turbinas mencionadas pueden también utilizarse con generadores independientes no estancos, magnetoeléctricos o de reluctancia variable. En este caso, pueden utilizarse generadores independientes para cada tobera y turbina, o uno para cada dos unidades, por ejemplo, poniéndolo en ese caso en medio, en el eje central entre ambas toberas, teniendo en cuenta que, de hacerse así, deberán utilizarse elementos diferenciales para evitar el esfuerzo que sufriría el eje en caso de variaciones locales de velocidad de Ia corriente que afectaran a Ia velocidad de giro de cada una de las turbinas del par con generador común. Hay que tener en cuenta que, en las turbinas de centro

abierto, habrá que conectar el eje del inductor al punto central de Ia base del tambor giratorio (sí es del tipo 2) o al centro geométrico de giro del tambor de alabes (si es del tipo 3) de Ia turbina o turbinas, cosa que puede hacerse mediante unos tirantes radiales que se unan en el centro de Ia base del tambor giratorio de Ia turbina, (en los laterales correspondientes de Ia tobera en los casos de turbinas tipo 1, 2, 4 y 5), o en el centro geométrico de giro del tambor de alabes en el caso de Ia turbina axial de centro abierto (tipo 3).

El eje del generador puede conectarse directamente a Ia turbina, o bien mediante un multiplicador (por ejemplo el de Ia fig. 30), el cual deberá ir convenientemente aislado. El multiplicador tiene por objeto obtener en el rotor del generador (36) una velocidad de rotación muy superior a Ia de Ia turbina (35), de modo que aunque Ia turbina gire a poca velocidad, podamos obtener mayores velocidades de giro en el rotor del generador, y con ello valores más elevados de fuerza electromotriz inducida. La figura 30 representa el ejemplo más simplificado posible de un sistema de engranajes multiplicador que, unido al eje (35) del tambor, por medio del eje (36) transmite Ia rotación al rotor de un generador. Dicho sistema está constituido por una serie de engranajes formados por ruedas dentadas (31, 32, 33 y 34) con radios diferentes para que aumente Ia velocidad de giro, pudiendo intercalarse el número de ruedas dentadas y ejes que se desee, con el radio adecuado para obtener la velocidad de giro del eje (36) del rotor que se desee. El eje (36) de Ia última rueda dentada (34) será el que mueva el rotor del generador, que en el caso del representado en Ia fig. 29 estaría constituido por un imán permanente (1). Sus distintos elementos pueden estar construidos (y recubiertos) de cualquier material que se considere adecuado.

En el caso de los generadores independientes habrá que tener en cuenta todas las consideraciones contempladas en el caso de los de anillo que les sean de aplicación. Aunque su construcción es más sencilla, su modo de funcionamiento es similar a los ya explicados. Cabe mencionar especialmente dos tipos:

a) GENERADORES DE IMANES PERMANENTES.

La fig. 29 representa, a título de ejemplo, un generador de imán permanente trifásico que no necesita ser estanco. El rotor está formado por un imán permanente (1) que puede girar en torno a un eje (36). Al girar el rotor, en las bobinas (2) se produce una variación de flujo magnético, que da lugar a una f.e.m. inducida. El inducido está formado por un conjunto de bobinas con núcleos de un material magnetizable sin magnetismo remanente y de gran permeabilidad, unidas solidariamente a un anillo de material de gran permeabilidad y sin magnetismo remanente (por ejemplo gran número de láminas muy delgadas de hierro silicio, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas). Aunque en Ia Fig. 29 se representa un generador trifásico de polos salientes, podría utilizarse cualquier otro con cualquier número de polos.

También se podrían utilizar generadores de imanes permanentes del tipo de los instalados en forma de anillo descritos anteriormente pero instalados de forma independiente, para Io cual será necesario poner en Ia zona central de los anillos de inductores-inducidos un disco de espesor adecuado (o una estructura de tirantes) con su eje, y en torno a la cual se fijen los anillos, como en las figuras 48 ^ 49; por ejemplo. Los imanes pueden instalarse de cualquiera de las formas descritas anteriormente, y habrá que tener en cuenta las mismas consideraciones mencionadas anteriormente. En este caso el eje de Ia turbina o turbinas y el del generador conviene conectarlos por medio de un multiplicador de velocidad.

b) GENERADOR DE RELUCTANCIA VARIABLE.

Las figuras 31, 32 y 33 representan ejemplos prácticos de realización de generadores de reluctancia variable. El rotor (41) podría estar constituido por una rueda dentada (que gira en torno a un eje) de material no imantado de elevada permeabilidad magnética, o mejor por una rueda de otro material (preferiblemente no magnetizable y ligero para que la velocidad de rotación de Ia misma sea mayor al tener menor masa) rodeada de un anillo formado por porciones alternadas de material de permeabilidad magnética baja y alta (no imantadas), o simplemente con dientes (5) de material de elevada permeabilidad magnética no imantados en su periferia. Con objeto de evitar que al girar se produzcan remolinos, los huecos (4) entre los dientes (5) (cuya forma, espesor y dimensiones pueden variar según el caso) pueden estar rellenos de un material de baja permeabilidad magnética, preferiblemente ligero (si utilizamos un material de gran diamagnetismo, Ia variación de flujo será mayor). Para evitar las corrientes de Foucault, los dientes o las porciones de material de alta permeabilidad magnética (5) conviene que estén formados por un gran número de láminas muy delgadas, aisladas entre sí y fuertemente comprimidas.

El estator podrá estar constituido por un número variable de imanes permanentes (1), preferiblemente en forma de herradura, aunque también pueden ser toroidales con un entrehierro o de otra forma que se estime conveniente, los cuales forman el núcleo del arrollamiento de las bobinas del inducido (2). No es indispensable que (38) esté constituido en su totalidad por un imán (1), pudiendo el imán estar sólo en una zona determinada (54 en Ia fig. 32), y en cualquier lugar del recorrido de (38), estando el resto constituido simplemente de un material de permeabilidad elevada. También se podrían poner, por ejemplo, dos pequeños imanes (39 y 40) con polos opuestos a ambos lados del entrehierro, como se muestra en Ia fig. 33. Los generadores de reluctancia variable tienen muchas ventajas con respecto a los generadores convencionales e incluso a los de imanes permanentes (tanto los independientes como los instalados en forma de anillo). Además de las ventajas respecto a los convencionales de no tener colectores ni escobillas, ni formarse por tanto en ellos ni arcos ni chispas, ser más silenciosos, más eficientes (en gran parte debido a Ia eliminación de Ia corriente primaria), calentarse menos, etc., también tienen ventajas con respecto a los de imanes permanentes, por no tener imanes en el rotor, como Ia de que pueden ser más ligeros y con una misma turbina alcanzar el rotor mayor velocidad, no producen Ia inversión completa del campo magnético, por Io que en ellos las pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault son menores, Ia salida tiene menos armónicos, menos picos y transitorios que reducen Ia calidad y eficiencia de Ia salida, etc. Además, Ia producción y el mantenimiento son más baratos que en los de imanes permanentes, pues para montar imanes cuyos campos están en oposición, se requiere vencer las fuerzas magnéticas, Io que hace que Ia producción a gran escala y su mantenimiento sean más costosas.

MATERIALES A UTILIZAR Y AISLAMIENTO. Sean cuales sean los generadores utilizados, las propiedades magnéticas más importantes que ha de tener el material empleado para los imanes son: elevadas coercitividad (H _c ), retentividad (£ _r ) y producto de energía (_?¿ HJ), para Io que se dispone en el mercado de materiales adecuados entre los que, sólo a titulo de ejemplo, podemos mencionar varias clases de Alnico y de Cunife, y diversas

aleaciones de Aluminio con carbono, etc. En cuanto al material diamagnético, caso de utilizarse, conviene que tengan un diamagnetismo alto (como el grafito pirolítico, por ejemplo),

Tanto los rotores como los estatores con las bobinas del inducido deberán ir protegidos por otro tipo material que evite Ia corrosión, Ia formación de pequeñas turbulencias, e impida que se introduzcan substancias extrañas.

Las turbinas podrían estar construidas de un material ligero y resistente a Ia corrosión y a las condiciones desfavorables del medio marino (por ejemplo fibra de vidrio o fibra de carbono, mejor si está reforzada, por ejemplo con epoxy, o mejor aún reforzada PEEK, etc.). Dependiendo del tipo de material elegido, podría ser conveniente que llevara mezclado o en su composición algún tipo de material que facilitase su flotabilidad.

Todos los elementos del sistema que no vayan o no puedan ir hechos de un material del tipo de Ia fibra de carbono u otro de propiedades similares, y dependiendo de si el tipo de material Io necesita, deberían ir recubiertos de un material con poco coeficiente de rozamiento, características antiadherentes (para evitar el biofouling) y que los proteja frente a Ia corrosión (por ejemplo un fluoroplástico, material del tipo del Teflón, etc.). Esto se aplica especialmente a todos los elementos metálicos del sistema, que deberían ir así protegidos y además no entrar en contacto directo con Ia fibra de carbono para evitar Ia corrosión galvánica. Para reducir el rozamiento en las zonas en que Io necesite podría utilizarse Teflón ® PTFE Grease, por ejemplo, u otra sustancia de características similares.

Dadas las bajas temperaturas de las aguas marinas, en general no se necesitará ningún refrigerante para las bobinas del inducido, haciendo el agua de mar por sí misma esta función.

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO.

Cualquiera de estos equipos podría ir instalado de muchas formas, por ejemplo anclado al fondo marino directamente, o colgado de puentes o de plataformas ancladas, flotantes o no, Io que además tienen Ia ventaja de permitir su izado para su mantenimiento. Unidades de pequeño tamaño podrían también instalarse en cualquier tipo de navio.

También convendría que llevasen un sistema que permitiera variar su orientación para el caso de corrientes variables (corregirla con los cambios estacionales, etc.). De ir instalados suspendidos de puentes o de plataformas, flotantes o no, éstas podrían llevar un sistema que permitiese el giro y el cambio en Ia profundidad a que estén sumergidos. De ir anclados al fondo marino, el sistema de orientación y sistema de giro podría ir sumergido y podría llevar por ejemplo una corona de orientación o posicionamiento dinámico, pudiendo incluso ser controlado por control remoto desde tierra firme, o desde una plataforma, un barco o similar que se desplazara eventualmente a Ia zona cuando se considerase necesario.

Convendrá instalarlos anclados al fondo marino si están ubicados cerca de ⁽ a costa y con fondos

relativamente poco profundos. Si se instalan en zonas de mayores profundidades y alejados de Ia costa, es preferible hacerlo suspendiéndolos de plataformas adecuadas, las cuales conviene que lleven los medios adecuados para permitir su izado y mantenimiento. En esas ubicaciones muy alejadas de Ia costa, en alta mar, no hay inconveniente para transportar Ia energía eléctrica a tierra a través de cables submarinos, pero si se quieren utilizar para desalinizar el agua o para obtener hidrógeno a partir del agua de mar, es más conveniente generarlo cerca de Ia costa, pudiéndolo llevar a tierra a través de tuberías, que conviene que sean Io más cortas posibles. Como plataformas podrían utilizarse incluso las estructuras de antiguas plataformas petrolíferas que hubieran quedado en desuso.

Sl van anclados al fondo marino, puede anclarse Ia tobera, y montar en su parte superior, en su sección crítica, un sector a modo de tapa empernada a Ia misma con Ia dimensiones correspondientes al grupo turbina-generador, con objeto de poder levantar dicho grupo sin necesidad de actuar sobre Ia tobera, facilitando así Ia labor de mantenimiento. En los casos de turbinas de centro abierto, si el cilindro (o el anillo o sistema de anillos con tirantes, según el caso) interior ai tambor, va relleno de un material de baja densidad como los propuestos anteriormente, eso ayudaría a Ia flotabilidad, y se necesitarían menos sistemas de flotación adicionales. Para facilitar su izado también pueden llevar a mayores unas anillas o cabos o cadenas o sistema equivalente en Ia zona superior de Ia parte del sistema que se pretenda izar (o donde se estime más conveniente dependiendo de Ia geometría particular en cada caso y el tamaño del sistema). El sistema de fijación del cilindro o anillo o sistema de anillos con tirantes conviene que pueda ser conectado y desconectado por control remoto (y/o por medio de robots), de forma que en el momento en que se quiera proceder a su mantenimiento se pueda soltar y los flotadores hagan que los grupos turbina-generador suban a Ia superficie. Para luego sumergirlos de nuevo, podría enganchársele un lastre que los lleve al fondo, el cual podría desconectarse una vez conectado al anclaje permanente, si conviene. Otra forma sería engancharlos a una especie de cadena cerrada, de modo que una vez en Ia superficie, tirando del otro extremo, pueda llevarse de nuevo a su sitio. Puede ayudarse a su conexión y/o desconexión por medio de un sistema de imanes o electroimanes.

Hay que mencionar especialmente que en el caso de grandes unidades y especialmente con turbinas de centro abierto en forma de carrete, conviene que el cilindro interior vaya hueco y esté cerrado por ambos lados, por ejemplo con puertas dobles del tipo de las de los submarinos, manteniendo aire en el interior. De este modo, y con un "tubo" de suficiente tamaño, se podría entrar en su interior para su mantenimiento, haciendo las eventuales reparaciones mucho más sencillas.

Para facilitar el mantenimiento de los estatores, caso de ir unidos o incrustados en las paredes de las toberas en su sección crítica, sería conveniente que éstas llevaran una especie de tapas en las zonas de Ia sección critica en donde vayan instalados arcos o semianillos de estatores para que, abriéndolas, se puedan extraer éstos fácilmente. Tanto Ia apertura como Ia extracción podrían hacerse incluso desde Ia superficie, por control remoto y/o por medio de robots, siendo en general más conveniente Ia simple sustitución de un semianillo estator completo, reparando el averiado en Ia superficie o en tierra firme si se considera conveniente. El mismo sistema podría aplicarse a los estatores de los anillos interiores, pudiendo llevar en este caso para cada anillo por ejemplo dos "tapas" de las dimensiones de Ia mitad del anillo, e ir en el cilindro interior (el anillo podría estar

constituido por dos semianillos unidos, por ejemplo, para facilitar su extracción y sustitución), o bien, de llevar un sistema de anillos con tirantes, hacerlos de tal modo que los anillos sean extraíbles individualmente del conjunto (en una o varias piezas).

CONSIDERACIONES GENERALES.

Dependiendo del diámetro de los tambores se podrá obtener mayor o menor cantidad de energía a partir de cada unidad. A pesar de todo, conviene utilizarlas en grupos, con Io que Ia "central hidroeléctrica oceánica submarina" constaría de un gran número de ellas agrupadas en una zona determinada, que podrían ser controladas desde tierra firme. Al instalarlas hay que dejar suficiente separación entre las distintas unidades, para evitar que las estelas de unas turbinas interaccionen con las de las otras.

Como Ia rotación de estas turbinas será lenta, ya que Ia velocidad de las corrientes marinas rara vez supera los 4,5 nudos, y además los campos magnéticos de los imanes son de pequeño valor y muy concentrados en los circuitos magnéticos, estos sistemas no presentan ningún peligro para Ia fauna o flora de los alrededores. Tampoco producen ningún tipo de contaminación.

Si se quiere aumentar Ia velocidad de giro de Ia turbina para aumentar Ia potencia, además de instalarlas en Ia sección crítica de una tobera convergente-divergente de tamaño adecuado al de Ia turbina, también pueden ubicarse en estrechamientos naturales donde el agua adquiere mayor velocidad de forma natural.

En el caso en que se utilice uno de los tipos de generadores de reluctancia variable, Ia colocación del material de baja permeabilidad magnética entre los dientes de Ia rueda o el anillo giratorio (según el caso), además de evitar que se produzcan turbulencias, hace que Ia variación del flujo sea mayor, especialmente si el material utilizado es un material de diamagnetismo elevado.

En los casos en que Ia forma de onda obtenida no sea alterna, habrá que añadir un sistema para transformar Ia corriente obtenida en alterna. En todos los casos hay que añadir un transformador elevador convenientemente aislado, para transportar Ia energía eléctrica obtenida a tierra firme donde puede ser conectada a Ia red eléctrica y llevada al lugar de su utilización. Todo ello sin perjuicio de que Ia energía eléctrica obtenida puede también ser utilizada directamente en el lugar de su generación para otros posibles usos.

De todos los diferentes sistemas de obtención de energía eléctrica a partir de corrientes marinas aquí descritos, en principio los más resistentes y más adecuados en general serían los de turbinas axiales de centro abierto para velocidades de corriente elevadas, y los de turbinas de alabes curvados de centro abierto con tobera convergente-divergente de forma y dimensiones adecuadas al tamaño de Ia turbina para velocidades de corriente más bajas, ambos con generador de reluctancia variable en forma de anillo. La principal ventaja es que, debido a Ia tobera, puede obtenerse mayor potencia de unidades de menor tamaño, siendo más rentables (sobre todo en los lugares en donde Ia velocidad de Ia corriente no sea muy grande). Aunque Ia tobera suponga un desembolso inicial mayor para su

instalación, el hecho de poder utilizar turbinas más pequeñas hace que resulte rentable. Hay que tener en cuenta que, una vez instaladas, no requieren gasto alguno de combustible, con Io que Ia energía eléctrica obtenida sería realmente económica. Además, Ia tobera sería Ia única posibilidad realmente rentable para ubicaciones con velocidades menores de las corrientes de agua.

UΗLJZACION

Este tipo de sistemas puede usarse para obtener energía eléctrica no sólo a partir de corrientes marinas y fluviales, sino también en cualquier caso en que se produzca un movimiento relativo del sistema con respecto a cualquier fluido que haga girar Ia turbina y con ello el generador.

Otra posible utilización de estos equipos sería Ia de utilizar Ia energía eléctrica generada para obtener hidrógeno y oxígeno a partir del agua. Para ello podría utilizarse Ia corriente obtenida para provocar Ia electrólisis del agua. Ambos podrían almacenarse para uso futuro y el hidrógeno podría utilizarse como combustible. El hidrógeno obtenido podría utilizarse directamente, licuarlo, enviarse a tierra mediante gaseoductos, o almacenarse en el lugar de su obtención, teniendo allí una posible estación de reabastecimiento para los vehículos (marinos o fluviales, por ejemplo) que puedan utilizarlo como combustible. Si instalamos unidades de pequeño tamaño que puedan ubicarse en el seno de Ia corriente desde el casco de los barcos, submarinos, batiscafos (para los que podría ser muy útil por ejemplo el oxígeno generado a partir de electrólisis del agua) o cualquier vehículo marino, podremos utilizarlo como una fuente de energía auxiliar. Para ello el vehículo tendría que tener un sistema adecuado para ubicarlo en Ia posición y dirección adecuada y en el seno de la corriente marina, de Ia cual podría obtenerse energía. El equipo podría ir ubicado en un compartimento cerca del casco, que se abriría cuando se quisiera utilizar para sacarlo al exterior y ubicarlo en el seno de Ia corriente. Debería llevar un sistema de orientación y un sistema de giro de posicionamiento dinámico que permitiera cambiar su orientación y fijarla en un ángulo y a una distancia determinada. Este tipo de instalación y uso puede hacerse también con cualquier tipo de generador no estanco magnetoeléctrico o de reluctancia variable, cualquier tipo de turbinas, y con o sin tobera. También podrían utilizarse para desalinizar el agua del mar. Si se utilizara para obtener hidrógeno para su uso como combustible en vehículos marinos o fluviales, se abarataría mucho el coste del transporte por vías marinas o fluviales, pues el hidrógeno es posiblemente Ia fuente de energía más importante del futuro, y una de las mayores dificultades y Io que Io encarece más, son los procesos de compresión y de licuación para su transporte, y el envío al lugar de consumo. Así que, combinando ambas tecnologías (unidades turbina-generador como las mencionadas, con Ia obtención de hidrógeno), se obtendría energía a precios más competitivos, Io que llevaría aparejados grandes beneficios.

Aunque Ia invención haya sido descrita con referencia a una forma y realización preferida, es evidente que no está en modo alguno limitada, y que pueden aportarse a Ia misma todas las modificaciones deseables, en particular de forma, dimensiones, materiales, posible revestimiento protector y geometría específica de cada uno de los elementos del sistema, del tipo de fluido con que se utilice, del modo y lugar de instalación, y de utilización y distribución de Ia energía obtenida (sea cual sea Ia causa que provoque el giro de Ia turbina) , sin que se salga por ello ni de su marco ni de esencialidad.