Turbina Marina

Sistema de direccionamiento y estabilización de turbinas, en corrientes marinas.

La dificultad radica pues en la orientación de una turbina hidráulica en las circunstancias de una corriente de este tipo para obtener un rendimiento apropiado. Aquí se plante una forma de resolver este problema, mediante la utilización de un dispositivo especialmente indicado para la realización de esta acción.


Dispositivo direccionable.

Se trata de un dispositivo sumergible, capaz de albergar diferente tipo de turbinas o ruedas hidráulicas, con el fin de transformar la energía cinética de las corrientes de agua en energía eléctrica. Adaptándose a las variaciones en profundidad, sentido en intensidad de su flujo.



Forma hidrodinámica.

El dispositivo se caracteriza por su estudiada forma hidrodinámica, gracias a su forma arqueada en forma de Boomerang y unos perfiles alares que sobresalen respecto de su cuerpo dorsal, el sistema se estabiliza y orienta en el sentido y seno de la corriente.



Posicionamiento y optimo rendimiento.


La orientación de la turbina hacia la dirección y mejor sentido de ataque de la corriente es fundamental para el optimo rendimiento de esta, en nuestro caso además incorporamos una novedad en turbinas marinas: una turbina de flujo trasversal especialmente diseña para el alojamiento en nuestro dispositivo.



 Sistema para el posicionamiento automático en azimut.

La base del equipo es un mecanismo de pilotaje, anclabe de manera directa o a través de un cable o sobrepeso a un lecho subacuático, a fin de permitir la orientación del dispositivo en azimut y caída en relación al flujo de la corriente.



Lastre polivalente donde se puede anclar el dispositivo.

EL dispositivo se ancla a una lastre con departamentos estancos conectados a un sistema de aire presurizado. Estos departamentos realizan varias funciones que son:
1.Mediante la ocupación de aire el conjunto flota y se realización del transporte mediante arrastre por embarcación
2.Mediante el llenado gradual y controlado, se realiza la inmersión.
3.Mediante el vaciado de agua, y otros sistemas de ayuda, se realiza la elevación a superficie para tareas de mantenimiento.



Funciones de los cuerpos alares.

Las funciones de los cuerpos alares son minimizar el efecto de las turbulencias, estabilizar los ángulos de caída y ataque y orientar el sistema en el sentido de la corriente.



Funciones de los departamentos estancos ubicados en el interior debajo de las alas.

Con objeto de posicionar la turbina en una corriente de agua que varíe en altura respecto al leño marino, el interior de sus alas contiene dos departamentos estancos, que se llenan de aire para provocar el movimiento ascendiente por flotación, o bien se llenan gradualmente de fluido para provocar su descenso, hasta lograr una posición optima.



Dispositivos de medida de intensidad de flujo en altura.

Con objeto de ubicar la turbina en la mayor intensidad de flujo de la corriente, a lo largo de todo si frontal hasta las alas, se distribuye un conjunto de dispositivos de intensidad de flujo, que informan a sistema de control de aire presurizado, encargado del llenado o vaciado de los departamentos estancos de las alas.



Generador eléctrico interno en el rotor de la turbina.

En cuanto al suministro de energía, en el interior del rotor se ubica el generador eléctrico, pudiendo disponer de imanes permanentes y bobinados debidamente aisladas.



Cómo se instalan los sistemas.

La fabricación del conjunto se fabrica en dique seco, de zona portuaria. Una vez realizado el sistema es flotado y transportado mediante arrastre hasta el emplazamiento de fondeo.



Buque de arrastre y tendidos de suministro.

El buque de arrastre transporta el material necesario para realizar un tendido eléctrico submarino con la finalidad de transportar el suministro eléctrico del generador, así como un tendido de tubería para el suministro de aire presurizado según se demande desde el dispositivo.



Fondeo del conjunto.


El fondeo del conjunto se realizará mediante el llenado de agua de los departamentos estancos dispuesto en el lastre y los dispuestos debajo de las formas alares. La inmersión se realiza de forma controlada hasta que el sistema toca el fondo marino.



Modo de afección de la corriente de agua.

El dorsal del sistema posee una mayor superficie que el de su frontal, esto hace que sufra una empuje, que posicione frente a la corriente todo el sistema, las alas que oponen mayor resistencia al flujo hacen que el sistema se incline, entonces podemos modificar la altura de posicionamiento de la turbina según el método antes indicado.




Rotación de la turbina y suministro eléctrico.


Cuando la turbina se encuentra orientada en el flujo de la corriente se provoca el movimiento de rotación, gracias al empuje que se produce en sus alabes curvados. Al encontrarse esta mecánicamente unida al generador simultáneamente se produce el suministro eléctrico.

Adaptación del sistema a una variación en altitud de la columna de agua.


Si se produjera una variación en la altitud de la columna de agua, se procedería a ocupar o vaciar de fluido, las cavidades de los departamentos estancos ubicados debajo de los cuerpos alares, esta acción provocaría que la zona de alojamiento de la turbina ascendería o descendiera con relación al lecho marino.
Una variación en el sentido de la corriente, hace que el sistema se adecue de forma autónoma, gracias a la rotación horizontal que le permite el eje anclado al lastre.

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Principales mejoras ante todos los sistemas de captación que existen en el mercado para el aprovechamiento de la energía cinética de una corriente marina.
La mayoría de las turbinas empleadas son de flujo axial, semejantes a los aerogeneradores, donde su tamaño puede ser considerable, aunque por su construcción siempre es limitado. En la construcción del dispositivo Turbina en Cola de Ballena no existe limitación construcción al tamaño que se proponga.
Las corrientes de fondo transportan un gran caudal con un frente corriente de cientos de metros de ancho por alto, por lo que resulta muy interesante poder fabricar un gran dispositivo con el objeto de obtener un gran rendimiento.
En la instalación de los sistemas existente es necesario contar con una gran logística y una obra previa en la zona de instalación, contando con notables problemas proporcionales a la profundidad del emplazamiento.
La instalación de nuestro dispositivo Turbina en Cola de Ballena, es limpia, efectiva y carece de complicados medios mecánicos o abultado equipo humano y técnico. Además carece de limitaciones debidas a la profundidad del emplazamiento.
Hipótesis de rendimiento para un dispositivo de aproximadamente 180 metros de envergadura:
Las dimensiones de la turbina de flujo trasversal, podrían alcanzar unas dimensiones totales de  10 metros de ancho por 44 metros de alto.
De rotor compuesto por un cilindro de medida de 10 metros de ancho, unido a dos discos paralelos con una medida de 5 metros de radio.
A los cuales van unidos los alabes curvados en forma de sector circular, con una medida de 17 metros de altura por 10 metros de ancho.
De donde se deduce que el área de oposición a la corriente alcanzaría aproximadamente los 180 m2.
De esta cifra, se puede deducir con facilidad el gran potencial energético, que depende de la velocidad de la corriente. Ejemplo para una velocidad de 2m/sg serian 36.000 KW, de aquí tendríamos que deducir rendimiento de la turbina y del generador, pero parece razonable que se puede obtener una POTENCIA NOMINAL DE 25 MW.
Otro factor muy importante es la capacidad de rendimiento que suele ser muy superior a cualquier otro de las energías renovables, debido a su fácil predicción y constancia de la generación.