BRPI1105123A2 - Aperfeiçoamentos em turbo gerador de energia elétrica - Google Patents

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Aratec Engenharia Consultoria & Representacoes Ltda
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Abstract

APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA. Do tipo que emprega um conjunto integrado para geração de energia elétrica a partir de um fluxo de água; o turbo gerador (1) compreende um arranjo modular para conversão de energia hidráulica em elétrica, onde dito arranjo é formado por quatro módulos integrados sendo eles; o módulo de entrada (2), o módulo de gerador (3), o módulo distribuidor (4) e o módulo de saída (5) montados entre si por meio de flanges extremas previstas em cada módulo e por meio de mancais de entrada (M1) e de saída (M1) dispostos ao longo de um eixo longitudinal (E) responsável por transmitir o torque da turbina hidráulica (a montante) para o rotor do gerador (7) que, por sua vez, sustenta a coroa de ímãs permanentes, atuando como rotor eletromagnético; eventualmente é previsto um módulo de conversão (6).

Description

"APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA". CAMPO TÉCNICO
Trata a presente invenção de aperfeiçoamentos em turbo gerador de energia elétrica, mais especificamente de um arranjo construtivo de um turbo gerador de energia elétrica. Devido ao arranjo adotado, a presente invenção permite a padronização de projeto dos turbo geradores para diferentes alturas de queda (até 30 metros), reduzindo o tempo e esforço necessários para o projeto.
A presente invenção também reduz o tempo e os custos necessários à fabricação, pois facilita o processo de aquisição junto aos fornecedores, bem como o processo de montagem.
A presente invenção também reduz os custos de construção e instalação da máquina em uma usina hidrelétrica, pela redução da complexidade de instalação da máquina e seus sistemas auxiliares. O arranjo construtivo permite a aplicação em usina com barragens ou em aplicações sem barragens (hidrocinéticas).
A presente invenção possui aplicação útil principalmente nos seguintes aproveitamentos hídricos: picos, micros, mini e pequenas centrais hidrelétricas. FUNDAMENTAÇÃO TÉCNICA
As turbinas hidráulicas são projetadas para transformar a energia hidráulica de um fluxo de água (a energia de pressão e a energia cinética) em energia mecânica (movimento das pás e eixo) em energia elétrica. A aplicação de uma usina geradora de energia
depende das condições geográficas e ambientais de determinadas regiões. Primeiramente, é necessário verificar os possíveis potenciais energéticos da região, pois cada usina necessita de condições especiais para o seu funcionamento adequado. As turbinas hidráulicas dividem-se entre três tipos principais: Pelton, Francis e Kaplan. Cada um destes tipos é adaptado para funcionar em usinas, como uma determinada faixa de altura de queda. As vazões volumétricas podem ser igualmente grandes em qualquer uma delas, mas a potência será proporcional ao produto da queda (H) e da vazão volumétrica (Q). Por este motivo, para ocorrer a transformação da energia mecânica da água que irá movimentar as turbinas em energia elétrica é necessário existir um desnível hidráulico natural ou criado por uma barragem, para captação e condução da água à turbina, situada sempre em nível tão baixo quanto possível em relação à captação.
Em todos os tipos há alguns princípios de funcionamento comuns. A água entra pela tomada de água, a montante da usina hidrelétrica que está num nível mais elevado, e é levada através de um conduto forçado até a entrada da turbina. A água passa por um sistema de palhetas guias móveis ou fixas, que controlam a vazão volumétrica fornecida à turbina. Para se controlar a potência do conjunto, pode-se controlar a vazão e a direção da água que chega ao rotor turbina hidráulica, por meio de ajustes de posição do pré-distribuidor da turbina. Após passar por este mecanismo a água chega ao rotor da turbina hidráulica. Por transferência de quantidade de movimento parte da energia hidráulica é transferida para o rotor na forma de torque e velocidade de rotação.
A saber, a Turbina Pelton é aquela mais utilizada para operar em quedas superiores a 70 metros e vazões relativamente pequenas sendo, por isto, muito mais comuns em países montanhosos.
A Turbina Francis é mais utilizada para operar entre quedas acima de 30 metros e grandes e muito grandes vazões. Turbinas Francis são as utilizadas nas Usinas hidrelétricas de Itaipu, Tucuruí, Furnas, entre outras. A Turbina Kaplan, por sua vez, é muito utilizada para operar sobretudo em quedas menores do que 30 metros. Assemelha- se a um propulsor de navio (similar a uma hélice) com duas a seis as pás móveis. Dentre os vários tipos de turbinas Kaplan, duas variações se destacam: a) Turbinas Propulsoras ou turbinas hélice; e b) as Turbinas de Bulbo que possuem bulbos colocados dentro de um canal submerso contendo gerador embutido e hélice propulsora.
A Turbina Bulbo, objeto dos presentes aperfeiçoamentos é do tipo que opera em quedas abaixo de 30 m, ou seja, é idealizada para ser instalada para o aproveitamento de sistemas hidráulicos de médio e baixo porte, com melhor eficiência na taxa de conversão de energia. Este tipo de turbina é formada por uma unidade geradora composta de uma turbina Kaplan e um gerador envolto por uma cápsula. A cápsula por sua vez fica imersa no fluxo d'água (imerso na água), isto acarreta em um equipamento que exige uma vedação mais precisa, impactando em um espaço menor para acesso de manutenção.
Pela grande quantidade de rios e afluentes, bem como pelo considerável número de pequenas comunidades isoladas, principalmente onde população é de baixa renda e a disponibilização de energia elétrica por meio convencional se apresenta com dificuldade de acesso, vê-se nas turbinas tipo Bulbo uma grande possibilidade de contribuição social.
A utilização dessas turbinas acopladas a flutuadores sem necessidade de instalações fixas, utilizando as correntes dos rios (hidro-cinéticas), permite o fornecimento de energia elétrica a pequenos sistemas isolados principalmente aqueles de populações carentes localizadas próximos a cursos d'água em países do terceiro mundo e em desenvolvimento. ANÁLISE DO ESTADO DA TÉCNICA
Uma pesquisa aos bancos de dados permitiu trazer ao conhecimento alguns documentos de patentes pertencentes ao mesmo campo de aplicação, porém com significativas diferenças face ao objeto proposto.
O documento Pl 0502419-6 descreve um equipamento gerador de energia elétrica, que devido à construção adotada, apresenta uma manutenção simplificada e de freqüência reduzida, além de possuir aplicação útil em diversos tipos de centrais de geração de energia hidrelétrica, principalmente: picos, micros, minis e pequenas centrais hidrelétricas. A energia elétrica é obtida a partir de elementos de conversão formados por uma turbina hidráulica e um gerador composto por estator do gerador e um rotor do gerador.
O documento Pl 0805515-7 (Centrais Elétricas) trata de uma turbina desenvolvida com um difusor, uma carcaça, um núcleo conversor integrado, um rotor da turbina, um anel de fixação e abraçadeiras de fixação. A energia elétrica é gerada a partir de um fluxo de fluido colidindo sobre um rotor que gira sobre um eixo que se liga a um núcleo conversor integrado o qual é fixado em uma dita carcaça por um anel de fixação. É uma turbina compacta utilizada, por exemplo, em cursos naturais de rios, não necessitando da construção de barragens e podendo ser mergulhado em locais de diferentes profundidades e portes, gerando energia mesmo com variações na velocidade do escoamento e em baixas vazões.
O documento US 4289971 trata de um gerador de
energia hidroelétrica que inclui um gerador na forma de turbina bulbo alojado em um invólucro. O corredor do gerador é ligado a um eixo principal do gerador de energia elétrica. O invólucro exterior é acoplado à caixa por palhetas fixas. BREVE DESCRIÇÃO DO OBJETO
Após analisar o estado da técnica e no intuito de superar os inconvenientes decorrentes das técnicas atuais, foram desenvolvidos os aperfeiçoamentos em turbo gerador de energia elétrica, particularmente aplicado aos sistemas de geração de energia elétrica. Os aperfeiçoamentos compreendem um arranjo específico que os elementos de conversão de energia constituem um conjunto formado por quatro módulos integrados e um módulo eventual:
a) Módulo de entrada: onde estão instaladas a primeira seção do tubo externo e a carenagem hidrodinâmica de entrada de água;
b) Módulo do gerador: onde estão instaladas a segunda seção do tubo externo, a tampa de vedação do mancai, a flange de fechamento do módulo do gerador, o rotor do gerador, o colar de reforço e fixação do módulo gerador, o anel fixação do estator, o estator do gerador síncrono
de ímãs permanentes, a carcaça do módulo do gerador feita em material resistente, o mancai de saída, e um ou mais tubos para a saída dos cabos elétricos e cabos de controle e monitoração; duas estruturas concêntricas sendo que na interior encontram-se de forma encapsulada o gerador elétrico de imãs permanentes, sendo esse gerador elétrico encapsulado tendo; operado com pressão positiva em relação à água circulante entre as duas estruturas concêntricas e com seu rotor imerso ou não em banho de óleo.
c) Módulo do distribuidor: onde está instalada terceira seção do tubo externo e o distribuidor da turbina hidráulica; e
d) Módulo de saída: onde estão instaladas a quarta seção do tubo externo e o rotor da turbina hidráulica, e a carenagem de saída da água, moldada de forma a garantir a menor turbulência e perda de carga possível na devolução da água ao rio. e) Modulo de conversão: Quando a máquina não gerar na freqüência da rede, o conjunto gerador terá um módulo externo para conversão de freqüência e regulação de tensão.
Os quatro módulos integrados são unidos por meio de flanges existentes na parte externa do tubo de água, de forma a não perturbar o escoamento de água no seu interior.
Neste hidrogerador de eletricidade a conversão de energia hidráulica em mecânica ocorre na turbina Hélice ou Kaplan e a conversão de energia mecânica em energia elétrica é realizada no gerador elétrico cujo rotor é acoplado diretamente ao eixo que o liga ao rotor da turbina hidráulica, podendo esse eixo ser constituído de uma peça única ou dividido em seções interligadas por flanges, carretéis, luvas e outros.
O gerador elétrico tem o seu rotor de ímãs permanentes acoplado ao eixo que o liga à turbina hidráulica, do tipo Kaplan ou Hélice, e o estator com suas bobinas elétricas é montado solidário a carcaça do módulo do gerador, permitindo que os elementos de conversão de energia constituam um conjunto integrado formado pelos quatro módulos.
O arranjo físico preferencial do equipamento
gerador de energia elétrica apresenta o gerador síncrono com ímãs permanentes posicionados na superfície ou próximo à superfície do rotor do gerador.
Materiais compostos, resinas, cerâmicas ou aço não magnético podem ser utilizados no encapsulamento dos ímãs permanentes do rotor ou do estator do gerador elétrico, podendo, ainda, a opção de encapsulamento, ser uma combinação dos materiais citados.
As formas de obtenção dos materiais de encapsulamento podem ser aquelas realizadas por qualquer meio, sejam eles injeção, imersão, gotejamento ou aplicações por chapas, fitas, figos, mantas ou material similar.
O espaço físico existente dentro da câmara do gerador poderá ser preenchido por óleo isolante ou por um gás inerte, nitrogênio ou similar.
O eixo que conecta o rotor da turbina hidráulica ao rotor do gerador elétrico é contínuo e sustentado a jusante pelo mancai de entrada e a montante por um mancai de saída. A função de mancai de escora é exercida por um destes mancais, sendo que na maioria dos casos pelo mancai de saída.
O projeto é concebido de forma a minimizar a perda de carga da instalação, pois a água é captada na seção de entrada, passa em torno da carenagem de entrada, passa em torno do tubo interno da carcaça do módulo do gerador, passa pelo distribuidor, adquirindo movimento circular, passa pelo rotor da turbina hidráulica e é devolvida ao rio servindo também para resfriamento do estator do gerador.
OBJETIVOS E VANTAGENS DA INVENÇÃO
A montagem da turbina hidráulica por meio de módulos permite elevado nível de padronização do equipamento, redução significativa nos custos de instalação em uma usina hidrelétrica tipo Pequena Central Hidrelétrica, Mini Central Hidrelétrica, Micro Central Hidrelétrica e Pico Central Hidrelétrica, pelo fato do turbo gerador poder ser instalado direto em uma barragem como um conjunto único ou em módulos, com a necessidade mínima de obras civis adicionais.
A turbina hidráulica tipo Kaplan ou Hélice é conectada diretamente, por meio de um eixo, conformado de forma única ou em seções, ao rotor do gerador síncrono de ímãs permanentes, não necessitando de sistemas de redução ou elevação de velocidade, tais como engrenagens redutoras ou transmissão por correia ou atrito, ou qualquer outro tipo.
Permite projeto otimizado do conjunto turbina- gerador pela utilização de número de pares pólos adequado a cada aplicação de forma a conseguir o melhor rendimento na integração turbina gerador elétrico dispensando engrenagens ou correias e polias para o acoplamento e assegurando alto rendimento no hidrogerador.
O arranjo para a turbina hidráulica em questão permite sua utilização desde aplicações tanto em hidrocinéticas quanto em hidrogeradores para serem utilizados em quedas com cerca de 30 metros, podendo atingir quedas de maior altura com utilização de geradores em série no mesmo conduto.
Outra vantagem reside no fato de o arranjo permitir a variação do número de pólos ou a variação do número de geradores síncrono de ímãs permanentes, dentro do mesmo módulo.
O arranjo possibilita a operação sem variação de direção do fluxo de água ["straightflow"), podendo funcionar na horizontal ou qualquer outra inclinação A arquitetura do conjunto dispensa a necessidade de dissipador de calor. DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características da invenção e de acordo com uma preferencial realização prática do mesmo, acompanha, em anexo a esta descrição, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou o seguinte:
A figura 1 apresenta uma vista em perspectiva externa do turbo gerador de energia elétrica aperfeiçoado A figura 2 mostra uma perspectiva em corte parcial do turbo gerador aperfeiçoado, ilustrando a parte interna em vista completa e a carcaça do bulbo;
A figura 3 representa outra perspectiva em corte parcial de toda a área do turbo gerador aperfeiçoado;
A figura 4 representa uma perspectiva explodida das peças que compõe o turbo gerador aperfeiçoado;
A figura 5 ilustra uma vista lateral em corte da turbina com seu conjunto montado; A figura 6 é uma vista lateral em corte e em vista
explodida, ilustrando todas as peças que compõe a presente turbina hidráulica;
As figuras 7 e 7A ilustram, respectivamente, a vista frontal e a vista posterior do corpo central; As figuras 8 e 8A representam, respectivamente, a
vista frontal e a vista posterior do pré-distribuidor; e
As figuras 9 e 9A ilustram, respectivamente, a vista frontal e posterior do conjunto do rotor hidráulico. DESCRIÇÃO DETALHADA DO OBJETO Com referência aos desenhos ilustrados, a
presente invenção se refere a "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", do tipo que emprega um conjunto integrado para geração de energia elétrica a partir de um fluxo de água; o turbo gerador (1) aperfeiçoado compreende um arranjo específico em que os elementos de conversão de energia constituem um conjunto formado por quatro módulos integrados, sendo eles: módulo de entrada (2); módulo do gerador (3); o módulo distribuidor (4); e o módulo de saída (5). Tais módulos são montados, através de mancais de entrada (Ml) e de saída (M2), em um eixo longitudinal (E) responsável por transmitir o torque da turbina hidráulica (a montante) para o rotor (7) do gerador, que sustenta a coroa de ímãs permanentes, atuando como rotor eletromagnético; eventualmente é previsto um módulo de conversão (6).
No módulo de entrada (2) são instaladas a primeira seção do tubo externo composto por parede (2a) e flanges (2b) e (2c) e a carenagem hidrodinâmica (2d) de entrada de água que apresenta formato de ogiva. O módulo de entrada (2) é feito com material resistente e que tem, por função, a captação de água dentro de determinadas especificações hidrodinâmicas obtidas pela mencionada carenagem (2), a qual é concebida com formato e material resistente que permite gerar um fluxo de água (FI) com a mínima perda de carga e um mínimo de turbulência, em direção ao rotor da turbina hidráulica (8) montado no eixo (E). Dito eixo (E) pode, por sua vez, ser composto por uma peça única, ou dividido em seções interligadas por flanges, carretéis, luvas, entre outros.
Entre o módulo de entrada (2) e o módulo do gerador (3) é previsto um mancai de entrada (Ml) que tem a função de sustentar o conjunto do rotor eletromagnético (7) a juzante, mantendo esse conjunto alinhado com o conjunto montado rotor hidráulico (8), que está à montante. O centro do mancai (Ml), onde é montada a extremidade do eixo (E) é vedado por uma tampa de vedação (TI) (Figura 3).
O módulo do gerador (3) compreende a segunda seção do tubo externo com setor de parede (3a) e flanges (3b) e (3c) feitos em material resistente. Na porção interna do tubo (3) é previsto um tubo (3d) de menor diâmetro e de mesmo material que o tubo (3a), o qual é mantido concêntrico ao mencionado tubo (3a) por meio de aletas estruturais (3e), dispostas no sentido longitudinal e com chanfros de entrada (3e') e de saída (3e"). No interior do tubo (3d) (ver figura 4) são montados o rotor do gerador (7), o colar de reforço e fixação (9) do módulo gerador (3), o anel fixação do estator (10), o estator (11) do gerador síncrono de ímãs permanentes (12); no gerador estão instalados os pólos de ímãs permanentes, responsáveis pela magnetização do conjunto do rotor (7) do gerador.
O estator (11) do gerador é similar aos estatores
elétricos utilizados usualmente que, em sua concepção é composto por circuito magnético, denominado Ferro do Estator, e enrolamento multifásico posicionado nas ranhuras do estator. Visa, com suas peculiaridades, conferir as características desejadas à tensão elétrica de saída do gerador.
As duas estruturas concêntricas (3a) e (3d) mantém encapsulado o gerador elétrico de imãs permanentes (12) que opera com pressão positiva em relação à água circulante entre as duas estruturas concêntricas e com seu rotor (7) imerso ou não em banho de óleo.
O módulo gerador (3) prevê um ou mais tubos (13) para a saída dos cabos elétricos e cabos de controle e monitoração que são comunicantes com o gerador (12) por meio de comunicação prevista através de canal (3f) praticado em uma ou mais aletas (3e) (ver figura 2).
O módulo do distribuidor (4) compreende a instalação da terceira seção da turbina (1). É conformado por um tubo externo (4a) com flanges extremas (4b) e (4c) que tem o propósito de permitir a montagem do pré-distribuidor (14) na turbina hidráulica, que poderá apresentar pás (14a) fixas ou móveis, dependendo da aplicação. No centro do pré-distribuidor (14) é montado um mancai de saída (ΛΛ2), o qual tem o propósito de sustentar o lado de montante do rotor eletromagnético (7), que normalmente servirá de escora para suportar as forças axiais sobre esta porção do eixo (E); adicionalmente, o mancai (ΛΛ2) garante o alinhamento do conjunto do rotor eletromagnético (7) com o conjunto montado rotor hidráulico (8), o qual é utilizado para conversão da energia fluidodinâmica, podendo ser do tipo Kaplan ou Hélice.
O módulo de saída (5), por sua vez, representa a s quarta seção de instalação e compreende um setor de tubo externo (5a) com flanges extremas (5b) e (5c), onde o tubo (5a) armazena, de forma concêntrica, o rotor hidráulico (8) cujo diâmetro externo é compatível com o colar central (14b) do pré-distribuidor (14) e com o diâmetro da carenagem (15) de saída da água, carenagem esta moldada de forma a garantir a devolução de água ao seu curso por meio de um fluxo de saída (F2) com menor turbulência e perda de carga possível.
Podes-se incluir na presente turbina hidráulica (1), um módulo de conversão (6) (ver figura 2). Dito módulo é utilizado quando a turbina não gerar na freqüência da rede. Neste caso, o conjunto gerador (12) terá um módulo externo para conversão de freqüência e regulação de tensão; dito módulo externo de conversão poderá ficar distante do hidrogerador em local abrigado para melhor resistir às intempéries.
É certo que quando o presente invento for colocado em prática, poderão ser introduzidas modificações no que se refere a certos detalhes de construção e forma, sem que isso implique afastar-se dos princípios fundamentais que estão claramente substanciados no quadro reivindicatório, ficando assim entendido que a terminologia empregada teve a finalidade de não limitação.

Claims (23)

1."APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", do tipo que emprega um conjunto integrado para geração de energia elétrica a partir de um fluxo de água; caracterizado pelo turbo gerador (1) compreender um arranjo modular para conversão de energia hidráulica em elétrica, onde dito arranjo é formado por quatro módulos integrados sendo eles: o módulo de entrada (2), o módulo do gerador (3), o módulo distribuidor (4) e o módulo de saída (5) montados entre si por meio de flanges extremas previstas em cada módulo e por meio de mancais de entrada (Ml) e de saída (M2) dispostos ao longo de um eixo longitudinal (E) responsável por transmitir o torque da turbina hidráulica (a montante) para o rotor do gerador (7) que, por sua vez, sustenta a coroa de ímãs permanentes, atuando como rotor eletromagnético; eventualmente é previsto um módulo de conversão (6).
2. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1 e numa opção construtiva preferencial, caracterizado pelo fato de que no módulo de entrada (2) são instaladas a primeira seção do tubo externo composto por parede (2a) e flanges (2b) e (2c) e a carenagem hidrodinâmica (2d) de entrada de água.
3. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pela carenagem (2) ser concebida em material resistente e com formato de ogiva adequado a gerar um fluxo de água (FI) com a mínima perda de carga e um mínimo de turbulência em direção ao rotor da turbina hidráulica (8) montado no eixo (E).
4. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que entre o módulo de entrada (2) e o módulo do gerador (3) é previsto um mancai de entrada (Ml) de sustentação do conjunto do rotor eletromagnético (7) a juzante, mantido alinhado com o conjunto montado rotor hidráulico (8), que está à montante; o centro do mancai (Ml), onde é montada a extremidade do eixo (E) é vedado por uma tampa de vedação (TI).
5. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1, 3 e 4 e numa opção preferencial, caracterizado pelo fato do eixo (E) ser confeccionado em uma peça única. ou
6. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1, 3 e 4 e numa opção alternativa, caracterizado pelo fato do eixo (E) ser confeccionado de forma dividida em seções interligadas por flanges, carretéis, luvas, entre outros.
7. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo do gerador (3) compreender a segunda seção do tubo externo com setor de parede (3a) e flanges (3b) e (3c) feitos em material resistente; na porção interna do tubo (3) é previsto um tubo (3d) de menor diâmetro e de mesmo material que o tubo (3a), o qual é mantido concêntrico ao mencionado tubo (3a) por meio de aletas estruturais (3e), dispostas no sentido longitudinal e com chanfros de entrada (3e*) e de saída (3e"); no interior do tubo (3d) são montados o rotor do gerador (7), o colar de reforço e fixação (9) do módulo gerador (3), o anel fixação do estator (10), o estator (11) do gerador síncrono de ímãs permanentes (12).
8. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 7, caracterizado pela magnetização do conjunto do rotor (7) do gerador ser realizada através dos pólos de ímãs permanentes.
9. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 7, caracterizado pelas duas estruturas concêntricas (3a) e (3d) manterem encapsulado o gerador elétrico de imãs permanentes (12) que opera com pressão positiva em relação à água circulante entre as duas estruturas concêntricas.
10. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 7, caracterizado pelo rotor (7) se manter imerso ou não em banho de óleo.
11. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 7, caracterizado pelo módulo gerador (3) prever um ou mais tubos (13) para a saída dos cabos elétricos e cabos de controle e monitoração comunicantes com o gerador (12) por meio de comunicação prevista através de canal (3f) praticado em uma ou mais aletas (3e).
12. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo do distribuidor (4) compreender a instalação da terceira seção da turbina (1), sendo conformado por um tubo externo (4a) com flanges extremas (4b) e (4c) que sustentam o pré-distribuidor (14) na turbina hidráulica, o qual apresenta pás (14a) fixas ou móveis, dependendo da aplicação.
13. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 12, caracterizado pelo fato de que no centro do pré-distribuidor (14) é montado um mancai de saída (M2) que sustenta o lado de montante do rotor eletromagnético (7) e atua como escora para suportar as forças axiais sobre esta porção do eixo (E); adicionalmente, o mancai (M2) alinha o conjunto do rotor eletromagnético (7) com o conjunto montado rotor hidráulico (8).
14. Claim is missing in original document
15. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 12, caracterizado pelo rotor hidráulico (8) de conversão da energia fluidodinâmica ser do tipo Kaplan ou Hélice.
16. Claim is missing in original document
17. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de saída (5) representar a quarta seção de instalação e compreende um setor de tubo externo (5a) com flanges extremas (5b) e (5c), onde o tubo (5a) armazena, de forma concêntrica, o rotor hidráulico (8) cujo diâmetro externo é compatível com o colar central (14b) do pré-distribuidor (14) e com o diâmetro da carenagem (15) de saída da água, carenagem esta moldada de forma a devolver a água ao seu curso por meio de um fluxo de saída (F2) com menor turbulência e perda de carga possível.
18. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com a reivindicação 1 e numa opção construtiva, caracterizado pelo tubo gerador de energia elétrica (1) incluir o módulo de conversão (6) externo ao conjunto gerador (12), operando para conversão de freqüência e regulação de tensão.
19. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pela montagem do turbo gerador (1) por meio de módulos (2)/(3)/(4)/(5) e eventualmente (6) ser instalada em uma usina hidrelétrica tipo Pequena Central Hidrelétrica, Mini Central Hidrelétrica, Micro Central Hidrelétrica e Pico Central Hidrelétrica.
20. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do turbo gerador (1) poder ser instalado direto em uma barragem como um conjunto único ou em módulos.
21. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações 1 e 15, caracterizado pelo rotor hidráulico (8) do tipo Kaplan ou Hélice ser conectado diretamente, por meio do eixo (E) ao rotor do gerador síncrono de ímãs permanentes (12) dispensando sistemas de redução ou elevação de velocidade.
22. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do arranjo modular para o turbo gerador (1) possibilitar a operação sem variação de direção do fluxo de água ("straightflow"), podendo funcionar na horizontal ou qualquer outra inclinação.
23. "APERFEIÇOAMENTOS EM TURBO GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA", de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do arranjo modular para o turbo gerador (1) dispensar a necessidade de dissipador de calor.
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