ES2573602B1 - Dispositivo turbogenerador para la producción de energía eléctrica, y procedimientos de funcionamiento e instalación asociados - Google Patents

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Abstract

Dispositivo turbogenerador para la producción de energía eléctrica, y procedimientos de funcionamiento e instalación asociados.#Dispositivo turbogenerador y procedimientos de funcionamiento e instalación asociados, el cual comprende: un tubo cilíndrico (1) por donde circula un caudal de fluido a su través; una turbina (2) hidráulica acoplada axial y mecánicamente a un elemento generador a través de un eje (3), donde el elemento generador comprende una carcasa (4) tubular estanca con respecto al fluido en circulación; y donde dicha carcasa (4) comprende en su interior: un rotor (5) acoplado a dicho eje (3), y un estator (6) que rodea al rotor (5); donde la carcasa (4) presenta dos bases: una comprende un orificio de paso del eje (3) hacia la turbina (2), y otra comprende un diafragma (7) elástico configurado para absorber las presiones exteriores a la carcasa (4); definiéndose a su vez un espacio entre el estator (6) y la superficie interna de la carcasa (4), alojando en dicho espacio un líquido anticongelante (14).

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo turbogenerador para la produccion de ene^a electrica, y procedimientos de funcionamiento e instalacion asociados
CAMPO TECNICO DE LA INVENCION
La presente invencion, tal y como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, asi como a los procedimientos de funcionamiento e instalacion asociados, los cuales se encuentran ubicados dentro del sector tecnico de la generacion de energia electrica a traves del aprovechamiento de la energia mecanica de un fluido en circulation.
El dispositivo turbogenerador objeto de la invencion tiene como finalidad principal el disponer de un conjunto de entidades que trabajen conjuntamente para la generacion de energia electrica a traves del aprovechamiento de un fluido en movimiento portador de una energia mecanica, de forma que dichas entidades garanticen una transformation de energia del modo mas eficiente posible, capaz de ser instaladas en cualquier tipo de instalacion hidraulica nueva o ya existente, ocupando un espacio muy reducido y requiriendo un mantenimiento mmimo y un control elevado con respecto a su puesta en funcionamiento y parada.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
A modo de introduction, se conoce el uso y existencia de un gran numero de dispositivos turbogeneradores configurados para transformar la energia mecanica de un fluido en energia electrica; la cual puede ser aprovechada para instalaciones varias que demanden energia electrica para su funcionamiento, o verter directamente a la red electrica existente la energia electrica asi generada. Aclarando que la energia mecanica del fluido viene originada por la energia potencial del fluido existente entre dos alturas, y la energia cinetica del propio fluido en movimiento,
En este sentido, y de un modo general, es conocido el empleo de turbinas hidraulicas instaladas en centrales hidroelectricas, las cuales pueden ser de tres tipos:
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- Turbinas de chorro tipo Pelton; dichas turbinas presentan respectivamente una pluralidad de alabes con forma concava de forma que el flujo del fluido impacta lateralmente con respecto al eje de revolucion-axial de la turbina, a modo de chorro lateral. De ese modo, el fluido presenta una presion muy elevada, y donde dichas turbinas estan disenadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequenos
- Turbinas de reaccion tipo Kaplan; dichas turbinas presentan respectivamente una pluralidad de alabes, donde el fluido circula de manera paralela al eje de revolucion-axial de la turbina, destacando la particularidad de que dichas turbinas pueden variar el angulo de sus palas durante su funcionamiento; y donde dichas turbinas estan disenadas para trabajar con saltos de agua pequenos y con grandes caudales.
- Turbinas de reaccion tipo Francis; dichas turbinas presentan respectivamente una pluralidad de alabes, donde el fluido circula de manera perpendicular al eje de revolucion- axial de la turbina, y estan disenadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios.
Todas ellas presentan un elemento tipo turbina, el cual se encarga de transformar la energia mecanica del fluido que circula a su alrededor en energia mecanica rotacional, de forma que dicha energia mecanica se transmite a un elemento generador tipo motor asmcrono formado por un rotor acoplado al eje de la turbina, y un estator cuyo bobinado transforma dicha energia mecanica en energia electrica.
Pero es necesario destacar que todas ellas estan disenadas para unos caudales de flujo del fluido, normalmente agua, predeterminados, de forma que cuando hay un exceso de caudal es necesario derivar parte de dicho caudal hacia el exterior, de forma que no produzcan sobretensiones o fallos en los dispositivos turbogeneradores. Dicha derivacion de fluido supone el no aprovechamiento de la energia mecanica del fluido que se escapa sin pasar por el citado dispositivo turbogenerador, y donde dicha energia electrica no transformada no es recuperada a posteriori, sino que se pierde tras el vertido del fluido en el correspondiente embalse, no o similar.
Es por ello que, con el objeto de poder aprovechar dicho excedente de fluido que circula por tales derivaciones, se hace necesaria la aparicion de un nuevo dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica capaz de ser instalado en dichas derivaciones, ocupando un espacio mmimo debido al tamano significativamente menor de
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dichas derivaciones en comparacion con las tuberias principales donde se ubican las turbinas indicadas anteriormente, capaz de ser controlado desde el exterior de un modo rapido y eficaz; y todo ello con un dispositivo formado por entidades simples, que funcionan cooperativamente entre si para garantizar el maximo rendimiento y aprovechamiento energetico posible, y novedoso frente al estado del arte actualmente conocido.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere a un dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, el cual comprende:
- un tubo cilmdrico abierto en sus extremos y configurado para permitir el paso de un caudal de fluido a su traves;
- una turbina hidraulica acoplada axial y mecanicamente a al menos un elemento generador a traves de un eje de acoplamiento, estando sendos elementos alojados en el interior de dicho tubo cilmdrico y definidos como grupo turbogenerador; configurado dicho grupo turbogenerador para transformar la energia mecanica del fluido en energia electrica. De esta forma se obtiene un grupo turbogenerador muy compacto y capaz de ser instalado en cualquier tipo de derivacion de fluido existente. Destacando que el elemento generador es del tipo sumergible al estar alojado en el interior del tubo cilmdrico que hace la funcion de derivacion de caudal de fluido.
Asimismo, el elemento generador acoplado axialmente a la turbina comprende una carcasa tubular estanca con respecto al fluido en circulation por el interior del tubo cilmdrico; donde dicha carcasa comprende en su interior:
- un rotor acoplado a dicho eje de acoplamiento, y un estator que rodea, al menos parcialmente, a dicho rotor; donde dicha carcasa presenta dos bases: una de las bases comprende un orificio de paso del eje de acoplamiento hacia la turbina, y la otra base comprende un diafragma elastico configurado para absorber las presiones desde el exterior de la carcasa tubular hacia el interior de esta; y
- un espacio definido entre el estator y la superficie interna de la carcasa tubular estanca, donde dicho espacio contiene un liquido anticongelante.
Se observa por tanto que el elemento generador presenta dos caracteristicas tecnicas esenciales para el funcionamiento y puesta en servicio del dispositivo generador objeto de
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la invencion. Ya que, en primer lugar, se describe la existencia de un diafragma elastico ubicado en la base opuesta al acoplamiento del eje de acoplamiento; dicho diafragma elastico se ubica en dicha localization ya que de ese modo permite absorber y transmitir las presiones existentes en el exterior de la carcasa tubular hacia el interior de dicho elemento generador.
En segundo lugar, el elemento generador comprende un liquido anticongelante, el cual puede presentar tambien propiedades de refrigerante y lubricante, ubicado en el espacio definido por la carcasa tubular y el estator, de esa forma el eje de acoplamiento sobre el cual gira el rotor se encuentra banado, al menos parcialmente, de dicho fluido anticongelante, impidiendo el gripado y deterioro de los elementos moviles interiores a dicho elemento generador; ademas de evitar gradientes termicos indeseados que puedan danar a toda la instalacion
De este modo, el dispositivo turbogenerador objeto de la invencion presenta unas entidades fisicas que lo hacen perfectamente instalable como derivation de una red general donde se instale una o varias de las citadas turbinas hidraulicas conocidas en el estado del arte; ya que tanto la turbina como el elemento generador se acoplan una a continuation del otro en el interior del tubo cilmdrico, donde dicho acoplamiento se realiza de forma preferente de un modo axial; ocupando un espacio muy reducido de forma que el tubo cilmdrico presente una section de paso de fluido definida o por la section maxima de la turbina o del elemento generador. En este sentido, y en preferencia a dicho acoplamiento axial, se contempla la option en la cual la carcasa tubular se encuentra acoplada axialmente a la turbina a traves de una pluralidad de barras de amarre paralelas al eje de acoplamiento, y configuradas dichas barras de amarre para permitir que el fluido circule a traves suyo una vez ha sido expulsado de la turbina, para que, una vez rodeadas dichas barras de amarre, el fluido fluya alrededor de la carcasa tubular que contiene en su interior el elemento generador, y sea expulsado por la salida del tubo cilmdrico.
Cabe destacar que el propio tubo cilmdrico puede comportarse como una tuberia al uso, es decir, que a su entrada y salida se conectar/acoplan los ramales de una red hidraulica; o tambien puede comportarse como un dispositivo independiente alojado interiormente en una tuberia hidraulica, siendo este ultimo caso mas desfavorable para el aprovechamiento de toda la energia mecanica del fluido, y por ello no siendo la opcion preferente de empleo.
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En este sentido, se procede a describir el procedimiento de instalacion preferente del dispositivo turbogenerador objeto de la invencion, donde dicha instalacion hidraulica comprende al menos una tuberia principal de paso del fluido; de forma que dicho dispositivo se instala en paralelo con respecto a dicha tuberia principal, comprendiendo dicha tuberia principal dos conductos: un conducto de entrada desde la tuberia principal hacia la entrada del tubo cilmdrico donde se ubica el grupo turbogenerador; y un conducto de salida desde dicho tubo cilmdrico donde se ubica el grupo turbogenerador hacia la tuberia principal; de ese modo, cuando en la tuberia principal presente un exceso de caudal, es entonces cuando el fluido puede circular por una derivation hasta alcanzar el tubo cilmdrico donde se aloja el grupo turbogenerador, transformando la energia mecanica del fluido en energia electrica para su consumo o vertido a la red electrica existente. No teniendo la obligatoriedad de circular, en todo momento, fluido por el tubo cilmdrico, y donde gracias al diafragma elastico el elemento generador no sufre ni recibe las sobrepresiones ocasionadas por el impacto inicial del fluido a su paso por el interior del citado tubo cilmdrico, ni se deteriora gracias al fluido anticongelante alojado en su interior.
Cabe destacar, a su vez, que el dispositivo turbo generador objeto de la invencion puede presentar dos funciones opuestas, es decir:
A) Un primera funcion asociada a un procedimiento de generation de energia electrica a traves de dicho dispositivo turbogenerador donde, una vez se produce la circulation de un caudal de fluido en el interior del tubo cilmdrico, el procedimiento comprende las siguientes etapas simultaneas:
a) accionamiento de la turbina debido a la energia mecanica del fluido, transformando la energia mecanica de dicho fluido en energia mecanica rotacional;
b) rotation del eje de acoplamiento entre la turbina y el elemento generador, transmitiendo la energia mecanica rotacional desde la turbina hacia el elemento generador; y
c) rotacion del rotor con respecto al estator, pertenecientes ambos a dicho elemento generador; y transformando la energia rotacional en energia electrica. Donde dicho procedimiento es el procedimiento preferente de uso.
B) Una segunda funcion, asociada a un procedimiento de bombeo de fluido a traves del dispositivo turbogenerador donde, una vez el interior del tubo cilmdrico se encuentra inundado, al menos en la ubicacion de la turbina, por el fluido, el procedimiento comprende
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las siguientes etapas simultaneas:
a) suministro de ene^a electrica hacia el elemento generador, transformando la energia electrica en ene^a mecanica rotacional sobre el rotor de dicho elemento generador;
b) rotacion del eje de acoplamiento entre la turbina y el elemento generador, transmitiendo la energia mecanica rotacional desde el elemento generador hacia la turbina; y
c) accionamiento de la turbina debido a la energia mecanica rotacional del eje de acoplamiento, transformando dicha energia mecanica en energia mecanica hacia el fluido
Se observa por tanto que el dispositivo turbogenerador se comporta como una maquina reversible capaz de bombear fluido hacia distintas ubicaciones, vease por ejemplo para la recarga de acuiferos, donde estos pueden ser abastecidos de fluido gracias al bombeo de fluido hacia su interior con el dispositivo turbogenerador descrito, recordando el mmimo espacio necesario para su instalacion asi como su capacidad de absorber sobrepresiones y aguantar temperaturas de trabajo muy bajas.
En relacion a la capacidad de soportar bajas temperaturas sin producir deterioro alguno de sus piezas, se describe la opcion preferente en la cual al menos parte del eje de acoplamiento ubicado en el interior de la carcasa tubular comprenda una pluralidad de aspas configuradas para recircular el liquido anticongelante a lo largo del interior de dicha carcasa tubular; de ese modo el liquido anticongelante se pone en movimiento junto con el giro del eje de acoplamiento entre la turbina y el elemento generador, absorbiendo parte de la energia mecanica rotacional del eje, pero no siendo significativo para el rendimiento de transformation energetica del elemento generador asociado.
De acuerdo a como garantizar un acoplamiento que permita el giro solidario del eje de la turbina con el eje del rotor interior al elemento generador, se contempla la posibilidad de que la carcasa tubular estanca comprenda:
- en la base donde se ubica el orificio de paso del eje de acoplamiento, un cojinete que presenta un cierre mecanico configurado para evitar la transferencia de fluidos entre el liquido anticongelante interior a la carcasa tubular y el fluido en circulation exterior a dicha carcasa; y
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- en la base donde se ubica el diafragma elastico, un cojinete de accionamiento libre configurado para permitir el libre giro del eje de acoplamiento con respecto a dicho cojinete.
Siendo por tanto una solucion sencilla de implementar, ya que no requiere de rodamientos de ningun tipo para garantizar un giro continuado y sin deterioro para las piezas moviles acopladas a dicho eje de acoplamiento; y donde el cojinete ubicado en uno de los extremos del eje de acoplamiento presenta un cojinete de libre giro; y el cojinete opuesto donde el eje de acoplamiento continua hacia la turbina presenta un cierre mecanico que impide que el fluido exterior pase al interior de la carcasa tubular donde se aloja, entre otros, el fluido anticongelante.
Es necesario aclarar que en todo momento se describe la existencia de un eje de acoplamiento entre la turbina y el elemento generador, pero dicha description contempla la option en la cual la turbina presente un primer eje de giro, el elemento generador presente un segundo eje de giro, y ambos se encuentren acoplados mecanicamente a traves de un acoplamiento directo o indirecto. De este modo, el eje de la turbina y el del elemento generador pueden ser coaxiales o paralelos u orientados en angulos distintos a traves de un acoplamiento tipo cardan o similar.
Asimismo, y en relation a garantizar un correcto funcionamiento de las entidades principales que conforman el dispositivo turbo generador objeto de la invention, se describe como el fluido anticongelante en el interior de la carcasa tubular no debe de entrar en contacto con el rotor como tal, para no danar su estructura ni disminuir su rendimiento transformador energetico, en este sentido, se describe como la carcasa tubular puede comprender a su vez una brida provista de un cierre mecanico acoplada al estator, donde dicha brida esta configurada para evitar el paso del liquido anticongelante hacia el rotor; y de ese modo garantizando la no transferencia de fluido anticongelante hacia el interior del elemento generador.
Prestando especial atencion a como el flujo del fluido circula por el interior del tubo cilmdrico, se describe la opcion preferente en la cual dicho tubo cilmdrico comprende:
- en el extremo de entrada de fluido hacia la turbina, una section divergente donde se aloja dicha turbina; y
- en el extremo de salida de fluido tras el paso por dicho grupo turbogenerador, una
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seccion convergente. De este modo, se dirigen los flujos y se aprovecha la expansion del fluido para su posterior entrada en la turbina, asi como la aceleracion del flujo del fluido a la salida del turbo cilmdrico gracias a la convergencia de la salida de este hacia la derivacion de la tuberia principal.
En relacion a como garantizar un reparto de presiones en el interior del tubo cilmdrico, se describe la posibilidad en la cual el dispositivo objeto de la invention comprenda una valvula de compensation de presiones ubicada a continuation del grupo turbogenerador; de forma que pueda abrirse o cerrarse a voluntad del usuario y/o con una programacion interna asociada a uno o varios manometros de presion.
Asimismo, y para regular el paso de fluido hacia el interior del tubo cilmdrico, se contempla la option preferente en la cual el dispositivo adicionalmente comprende:
- una valvula de corte ubicada aguas arriba del grupo turbogenerador; y
- una valvula de corte ubicada aguas abajo del grupo turbogenerador.
De este modo, se puede describir la casuistica operativa de un sistema de control asociado al dispositivo objeto de la invencion, donde:
- Si el caudal Q fuese inferior al caudal mmimo de turbinacion del turbogenerador, las valvulas de corte y la valvula compensadora se encontraran cerradas.
- Si el caudal Q fuese superior al caudal mmimo de turbinacion e inferior al caudal de
diseno de la maquina, las valvulas de cierre se encontraran totalmente abiertas, y la valvula
compensadora parcialmente abierta, en funcion de la magnitud del caudal circulante.
- Si el caudal Q fuese igual al caudal de diseno de la turbina, todas las valvulas se encontraran totalmente abiertas.
- Si el caudal Q fuese superior al caudal de diseno, todas las valvulas se encontraran totalmente abiertas, y el caudal excedente circulana a traves de la valvula compensadora.
Por ultimo, y asociado a la instalacion del dispositivo turbogenerador, se describe la opcion en la cual dicho dispositivo comprende un filtro de solidos aguas arriba del grupo turbogenerador, teniendo como objetivo la no inclusion de solidos de gran tamano en la turbina, los cuales podrian danar su estructura e impedir su correcto funcionamiento.
Asi pues, con la invencion propuesta se obtiene un dispositivo turbogenerador para la
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production de ene^a electrica perfecto para ser empleado en instalaciones hidraulicas sin ocupar un gran espacio ni inversion para su instalacion y puesta en servicio, siendo capaz de ser controlado desde el exterior de un modo rapido y eficaz, y garantizando una alta fiabilidad al estar formado por elementos que garanticen tanto su estanqueidad, su aguante a sobrepresiones y su funcionamiento con bajas temperaturas; y todo ello con un dispositivo formado por entidades simples, que funcionan cooperativamente entre si para garantizar el maximo rendimiento y aprovechamiento energetico posible, y novedoso frente al estado del arte actualmente conocido.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para complementar la description que se esta realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, una serie de dibujos en donde, con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista bidimensional en section del dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica objeto de la invention, observando sus entidades principales y su acoplamiento entre ellas.
La figura 2.- Muestra una vista bidimensional esquematica donde el dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica objeto de la invencion se instala en paralelo con respecto a una tuberia principal hidraulica.
La figura 3.- Muestra una vista tridimensional similar a la figura 2, visualizando las entidades exteriores al tubo cilmdrico perteneciente al dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica objeto de la invencion.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
A la vista de la figura 1, puede observarse como el dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica objeto de la invencion comprende:
- un tubo cilmdrico (1) abierto en sus extremos y configurado para permitir el paso de un
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caudal de fluido a su traves;
- una turbina (2) hidraulica acoplada axial y mecanicamente a un elemento generador a traves de un eje de acoplamiento (3), estando sendos elementos alojados en el interior de dicho tubo cilmdrico (1) y definidos como grupo turbogenerador; configurado dicho grupo turbogenerador para transformar la energia mecanica del fluido en energia electrica; de forma que la turbina (2) y el elemento generador estan acoplados axialmente uno respecto del otro a traves del citado eje de acoplamiento (3), siendo un eje formado por dos ejes: uno para la turbina (2) y otro para el elemento generador, y siendo un acoplamiento directo a traves de respectivas bridas atornilladas entre si; ocupando un espacio reducido al estar tanto el elemento generador como la turbina (2) alineados axialmente entre si e introducidos en el tubo cilmdrico (1).
Adicionalmente, en dicha figura 1 puede observarse como el elemento generador acoplado axialmente a la turbina (2) comprende una carcasa (4) tubular estanca con respecto al fluido en circulacion por el interior del tubo cilmdrico (1); donde dicha carcasa (4) comprende en su interior:
- un rotor (5) acoplado a dicho eje de acoplamiento (3), y un estator (6) que rodea en su totalidad a dicho rotor (5); donde dicha carcasa (4) presenta dos bases: una de las bases comprende un orificio de paso del eje de acoplamiento (3) hacia la turbina (2), y la otra base comprende un diafragma (7) elastico configurado para absorber las presiones desde el exterior de la carcasa (4) tubular hacia el interior de esta; y
- un espacio definido entre el estator (6) y la superficie interna de la carcasa (4) tubular estanca, donde dicho espacio contiene un liquido anticongelante (14); de esa forma el estator y, por ende, todo el elemento generador, esta protegido de las bajas temperaturas que pudieran perjudicar su correcto funcionamiento.
Asimismo, en el interior del tubo cilmdrico (1) se puede observar como la carcasa (4) tubular estanca comprende:
- en la base donde se ubica el orificio de paso del eje de acoplamiento (3), un cojinete (8) que presenta un cierre mecanico configurado para evitar la transferencia de fluidos entre el liquido anticongelante (14) interior a la carcasa (4) tubular y el fluido en circulacion exterior a dicha carcasa (4); y
- en la base donde se ubica el diafragma (7) elastico, un cojinete (9) de accionamiento libre configurado para permitir el libre giro del eje de acoplamiento (3) con respecto a dicho
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cojinete (9); donde en dicho cojinete (9) de accionamiento libre se visualiza uno de los extremos libres del eje de acoplamiento (3), estando el otro extremo libre acoplado a la turbina (2).
Y para evitar tambien la transferencia de fluido anticongelante hacia el rotor (5), se observa tambien en la figura 1 como la carcasa (4) tubular comprende a su vez una brida (10) provista de un cierre mecanico acoplada al estator (6), garantizando la estanqueidad entre sendas piezas de un modo eficaz y seguro. Y aunque no se ilustre como tal, se describe como la parte correspondiente al eje de acoplamiento (3) ubicado en el interior de la carcasa (4) tubular comprende una pluralidad de aspas configuradas para recircular el liquido anticongelante (14) a lo largo del interior de dicha carcasa (4) tubular, de ese modo el liquido anticongelante se encuentra en movimiento para evitar gradientes de temperatura indeseados en el interior de dicha carcasa (4) tubular.
En relacion a como se acopla el elemento generador a la turbina (2), se puede visualizar como la carcasa (4) tubular que contiene en su interior el elemento generador, se encuentra acoplada a la turbina (2) a traves de una pluralidad de barras de amarre (16) paralelas al eje de acoplamiento (3); de esa forma el fluido una vez pasa por la turbina (2), puede seguir circulando y fluyendo a traves de las citadas barras de amarre (16), rodear la carcasa (4) tubular y ser expulsado del tubo cilmdrico (1) por su respectiva salida; donde tal y como se ha indicado anteriormente, la turbina (2) y la carcasa /4) tubular se encuentran centrados con respecto al eje del tubo cilmdrico (1); y donde gracias a la salida del fluido desde la turbina (1), y que la carcasa (4) tubular se encuentre a continuation y alineada, no se producen grandes corrientes indeseadas de recirculation del fluido por impacto con la carcasa (4) tubular.
Seguidamente, y a la vista de las figuras 2 y 3, se puede observar como se produce la instalacion y puesta en servicio del dispositivo turbogenerador objeto de la invention, ya que en ambas figuras se observa una tuberia principal (15) de la cual emergen dos derivaciones: un conducto de entrada (15a) hacia el tubo cilmdrico (1) del dispositivo turbogenerador, y un conducto de salida (15b) desde dicho tubo cilmdrico hasta, de nuevo, la tuberia principal (15).
De este modo, se puede describir el procedimiento de instalacion del dispositivo
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turbogenerador en una instalacion hidraulica, donde dicha instalacion hidraulica comprende la citada tuberia principal (15) de paso del fluido, de forma que el dispositivo se instala en paralelo con respecto a dicha tuberia principal (15), comprendiendo dicha tuberia principal (15) dos conductos: el conducto de entrada (15a) desde la tuberia principal (15) hacia la entrada del tubo cilmdrico (1) donde se ubica el grupo turbogenerador; y el conducto de salida (15b) desde dicho tubo cilmdrico (1) donde se ubica el grupo turbogenerador hacia la tuberia principal (15).
Y asociados a las derivaciones y al propio dispositivo, se observa en ambas figuras la existencia de los siguientes elementos hidraulicos:
- Una valvula de compensation (11) de presiones ubicada a continuation del grupo turbogenerador; la cual tiene como objeto el regular tanto el paso de aire como la distribution de presiones en el interior del tubo cilmdrico (1);
- una valvula de corte (12) ubicada aguas arriba del grupo turbogenerador;
- una valvula de corte (13) ubicada aguas abajo del grupo turbogenerador; donde dichas dos ultimas valvulas (12, 13) se configuran para permitir tanto el mantenimiento como la no derivation paralela del fluido que circula por la tuberia principal (15); y
- un filtro (14) de solidos aguas arriba del grupo turbogenerador.
A la vista de esta description y juego de figuras, el experto en la materia podra entender que las realizaciones de la invencion que se han descrito pueden ser combinadas de multiples maneras dentro del objeto de la invention. La invention ha sido descrita segun algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultara evidente que multiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invencion reivindicada.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de ene^a electrica, el cual comprende:
    - un tubo cilmdrico (1) abierto en sus extremos y configurado para permitir el paso de un caudal de fluido a su traves;
    - una turbina (2) hidraulica acoplada axial y mecanicamente a al menos un elemento generador a traves de un eje de acoplamiento (3), estando sendos elementos alojados en el interior de dicho tubo cilmdrico (1) y definidos como grupo turbogenerador; configurado dicho grupo turbogenerador para transformar la energia mecanica del fluido en energia electrica; y estando el dispositivo caracterizado por que el elemento generador acoplado axialmente a la turbina (2) comprende una carcasa (4) tubular estanca con respecto al fluido en circulacion por el interior del tubo cilmdrico (1); donde dicha carcasa (4) comprende en su interior:
    - un rotor (5) acoplado a dicho eje de acoplamiento (3), y un estator (6) que rodea, al menos parcialmente, a dicho rotor (5); donde dicha carcasa (4) presenta dos bases: una de las bases comprende un orificio de paso del eje de acoplamiento (3) hacia la turbina (2), y la otra base comprende un diafragma (7) elastico configurado para absorber las presiones desde el exterior de la carcasa (4) tubular hacia el interior de esta; y
    - un espacio definido entre el estator (6) y la superficie interna de la carcasa (4) tubular estanca, donde dicho espacio contiene un liquido anticongelante (14).
  2. 2. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun la
    reivindicacion 1, caracterizado por que la carcasa (4) tubular estanca comprende:
    - en la base donde se ubica el orificio de paso del eje de acoplamiento (3), un cojinete (8) que presenta un cierre mecanico configurado para evitar la transferencia de fluidos entre el liquido anticongelante (14) interior a la carcasa (4) tubular y el fluido en circulacion exterior a dicha carcasa (4); y
    - en la base donde se ubica el diafragma (7) elastico, un cojinete (9) de accionamiento libre configurado para permitir el libre giro del eje de acoplamiento (3) con respecto a dicho cojinete (9).
  3. 3. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun la
    reivindicacion 2, caracterizado por que la carcasa (4) tubular comprende a su vez una
    brida (10) provista de un cierre mecanico acoplada al estator (6), donde dicha brida (10)
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    esta configurada para evitar el paso del Kquido anticongelante (14) hacia el rotor (5).
  4. 4. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de ene^a electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carcasa (4) tubular se encuentra acoplada axialmente a la turbina (2) a traves de una pluralidad de barras de amarre (16) paralelas al eje de acoplamiento (3).
  5. 5. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos parte del eje de acoplamiento (3) ubicado en el interior de la carcasa (4) tubular comprende una pluralidad de aspas configuradas para recircular el liquido anticongelante (14) a lo largo del interior de dicha carcasa (4) tubular.
  6. 6. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el tubo cilmdrico (1) comprende:
    - en el extremo de entrada de fluido hacia la turbina (2), una seccion divergente (2a) donde se aloja dicha turbina (2); y
    - en el extremo de salida de fluido tras el paso por dicho grupo turbogenerador, una seccion convergente (2b).
  7. 7. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una valvula de compensation (11) de presiones ubicada a continuation del grupo turbogenerador.
  8. 8. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende:
    - una valvula de corte (12) ubicada aguas arriba del grupo turbogenerador; y
    - una valvula de corte (13) ubicada aguas abajo del grupo turbogenerador.
  9. 9. - Dispositivo turbogenerador para la produccion de energia electrica, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un filtro (14) de solidos aguas arriba del grupo turbogenerador.
  10. 10.- Procedimiento de generation de energia electrica a traves del dispositivo
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    turbogenerador definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, una vez se produce la circulation de un caudal de fluido en el interior del tubo cilmdrico (1), el procedimiento comprende las siguientes etapas simultaneas:
    a) accionamiento de la turbina (2) debido a la energia mecanica del fluido, transformando la energia mecanica de dicho fluido en energia mecanica rotacional;
    b) rotation del eje de acoplamiento (3) entre la turbina (2) y el elemento generador, transmitiendo la ene^a mecanica rotacional desde la turbina (2) hacia el elemento generador; y
    c) rotacion del rotor (5) con respecto al estator (6), pertenecientes ambos a dicho elemento generador; y transformando la energia rotacional en energia electrica.
  11. 11. - Procedimiento de bombeo de fluido a traves del dispositivo turbogenerador definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que, una vez el interior del tubo cilmdrico (1) se encuentra inundado, al menos en la ubicacion de la turbina (2), por el fluido, el procedimiento comprende las siguientes etapas simultaneas:
    a) suministro de energia electrica hacia el elemento generador, transformando la energia electrica en energia mecanica rotacional sobre el rotor (5) de dicho elemento generador;
    b) rotacion del eje de acoplamiento (3) entre la turbina (2) y el elemento generador, transmitiendo la energia mecanica rotacional desde el elemento generador hacia la turbina (2); y
    c) accionamiento de la turbina (2) debido a la energia mecanica rotacional del eje de acoplamiento (3), transformando dicha energia mecanica en energia mecanica hacia el fluido.
  12. 12. - Procedimiento de instalacion del dispositivo turbogenerador definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en una instalacion hidraulica, donde dicha instalacion hidraulica comprende al menos una tuberia principal (15) de paso del fluido, caracterizado por que dicho dispositivo se instala en paralelo con respecto a dicha tuberia principal (15), comprendiendo dicha tuberia principal (15) dos conductos: un conducto de entrada (15a) desde la tuberia principal (15) hacia la entrada del tubo cilmdrico (1) donde se ubica el grupo turbogenerador; y un conducto de salida (15b) desde dicho tubo cilmdrico (1) donde se ubica el grupo turbogenerador hacia la tuberia principal (15).
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