ES2332131T3 - Procedimiento para la conversion de una instalacion con turbinas bulbo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la conversión de una instalación dispuesta en una vía (1) de agua, para la producción de energía eléctrica, a partir de un medio circulante, por ejemplo, agua, caracterizado porque a) se selecciona una instalación existente con al menos dos estructuras (2) estacionarias que forman una parte de la vía (1) de agua, y cuya arista superior se encuentra solamente muy poco por encima del nivel (OW) máximo superior de aguas arriba, b) en las estructuras (2) estacionarias se prevén dispositivos (12) de guía en los que se guía el módulo (4) o los módulos (4), pudiendo subir y bajar, c) en dos estructuras (2) estacionarias dispuestas una junto a otra, se dispone al menos en cada una, un dispositivo (6) auxiliar, que se extiende por encima de las aristas superiores de las estructuras (2) estacionarias, y forman en lo esencial una prolongación de los dispositivos (12) de guía, d) uno o varios módulos (4) de preferencia prefabricados, con una cantidad de unidades (5) generadoras de turbinas que al menos por sectores, están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y están unidas unas con otras para formar uno o varios módulos (4), se instalan en los dispositivos (6) auxiliares, de manera que el módulo (4) o los módulos (4) se guían en los dispositivos (6) auxiliares pudiendo subir y bajar al menos parcialmente para poder sacar del medio circulante el módulo (4) guiado por encima de la arista superior de las estructuras (2) estacionarias, incluso en el caso de nivel (OW) máximo superior de aguas arriba, de manera que el módulo (4) se encuentre en su totalidad por encima de la arista superior de las estructuras (2) estacionarias, y e) en su caso se dispone un dispositivo (11) elevador para elevar o bajar el módulo (4) o los módulos (4) a la vía (1) de agua.

Description

Procedimiento para la conversión de una instalación con turbinas bulbo.

La solicitud se refiere a un procedimiento para la conversión de una instalación dispuesta en una vía de agua, para la producción de energía eléctrica, a partir de un medio circulante. Un dispositivo semejante para la producción de energía eléctrica a partir de un medio circulante, por ejemplo, agua, se compone de una cantidad de unidades generadoras de turbinas, que al menos por sectores están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y están unidas unas con otras para formar uno o varios módulos, así como al menos de dos estructuras estacionarias que en lo esencial están dispuestas una junto a otra, y entre las cuales están dispuestos pudiendo subir y bajar, uno o varios módulos de manera que aguas arriba del módulo se genere un nivel superior de aguas arriba, y aguas abajo del módulo, un nivel inferior de aguas abajo.

En instalaciones para la producción de energía eléctrica en una vía de agua mediante módulos instalados, a partir de una cantidad de unidades generadoras de turbinas que al menos por sectores están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y están unidas unas con otras para formar uno o varios módulos, como se conocen, por ejemplo, por el documento US 6,281,597 B1, es necesario que un módulo se pueda sacar de la vía de agua para, en caso necesario, dejar libre completamente la vía de agua (por ejemplo, en el caso de la amenaza de una avenida). Para poder elevar el módulo con seguridad, en las estructuras estacionarias de la vía de agua, pueden estar previstas guías en las que se guía el módulo al elevarlo, con lo que se fija la posición del módulo en todas las posiciones de elevación y, en especial, al bajar se consigue con seguridad la posición funcional prevista. Se describen también instalaciones similares en el documento EP 1 083 333 A2 ó en el US 4,755,690.

En instalaciones en las que la arista superior de las estructuras estacionarias, esté situada sólo muy poco por encima del nivel máximo del agua y, por tanto, la longitud de las guías previstas, sea demasiado corta para una guía suficiente del módulo al sacar el módulo de la vía de agua, no podía instalarse pues hasta ahora un módulo semejante para la producción de energía eléctrica.

La presente invención se ha impuesto, por tanto, la misión de hacer que se pueda instalar fácilmente un módulo incluso en caso de vías de agua con estructuras estacionarias cuyas aristas superiores estén situadas muy poco por encima del nivel máximo del agua.

Vías de agua existentes se pueden convertir con mucha ventaja en una instalación para la producción de energía eléctrica, seleccionando una instalación existente con al menos dos estructuras estacionarias que formen una parte de la vía de agua, y cuya arista superior se encuentre solamente muy poco por encima del nivel máximo superior de aguas arriba, en las estructuras estacionarias se prevean dispositivos de guía en los que se guíe el módulo o los módulos, pudiendo subir y bajar, en dos estructuras estacionarias dispuestas una junto a otra, se disponga al menos en cada una un dispositivo auxiliar que se extienda por encima de las aristas superiores de las estructuras estacionarias, y formen en lo esencial una prolongación de los dispositivos de guía, uno o varios módulos de preferencia prefabricados, con una cantidad de unidades generadoras de turbinas que al menos por sectores, estén dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y estén unidas unas con otras para formar uno o varios módulos, se instalen en los dispositivos auxiliares, de manera que el módulo o los módulos se guíen en los dispositivos auxiliares pudiendo subir y bajar al menos parcialmente, para poder sacar totalmente del medio circulante, el módulo guiado, por encima de la arista superior de las estructuras estacionarias, incluso en el caso de nivel máximo superior de aguas arriba, y en ciertos casos se disponga un dispositivo elevador para subir o bajar el módulo o los módulos a la vía de agua. Con este procedimiento se pueden convertir vías existentes de agua con estructuras estacionarias bajas, con mucha facilidad y rapidez, en dispositivos para la producción de energía eléctrica. De este modo se amplía notablemente el ámbito de empleo de un módulo para la producción de energía eléctrica.

Con ventaja al menos una unidad generadora de turbinas se une, aguas abajo de la turbina, con un tubo de aspiración, y se eleva o baja el módulo correspondiente con el tubo de aspiración. De este modo se puede liberar la vía de agua totalmente.

Cuando en la vía de agua se dispone al menos un tubo de aspiración aguas abajo de la turbina, de manera que este tubo de aspiración interaccione con al menos una unidad generadora de turbina en su posición funcional, de tal manera que se origine un canal de circulación, en lo esencial continuo, desde el nivel superior, a través de la turbina y del tubo de aspiración, hasta el nivel inferior, se puede mejorar en forma sencilla la eficiencia de la unidad generadora de turbinas y, por tanto, la "producción" eléctrica.

Un perfeccionamiento favorable de la invención está caracterizado porque el tubo de aspiración permanece en la vía de agua mientras se eleva el módulo. De este modo se necesitan menores equipos elevadores, y se minimiza el peligro de un ladeamiento del módulo al sacarlo completamente.

Se ha confirmado como favorable cuando el dispositivo elevador se fija en las estructuras estacionarias.

En lo esencial se pueden impedir las pérdidas por escape y, por tanto, las pérdidas de energía, cuando al menos en la posición funcional de un módulo, se hermetiza, en lo esencial estanco al líquido, el espacio intermedio entre módulo y la estructura del fondo y/o entre módulo y estructura estacionaria, puesto que así todo el medio tiene que fluir a través de la unidad generadora de turbinas, y se puede utilizar para la producción de energía eléctrica.

La invención concreta se describe de la mano de las figuras 1 y 2 que muestran distintos acondicionamientos ejemplares de la invención, no limitativos, mostrando

cada una de las figuras 1 y 2 una vista en planta desde arriba y un alzado de una instalación para la realización del procedimiento según la invención.

En la figura 1 está ilustrada una vía 1 de agua que se limita a izquierda y derecha por una estructura 2 estacionaria, de preferencia ya existente en cada lado, como se puede ver claramente en la figura 1b. La vía de agua está limitada además por debajo, mediante una estructura 3 del fondo, asimismo existente, véase figura 1a. Las dos estructuras 2 estacionarias y la estructura 3 del fondo, forman pues un canal o una acequia como se encuentran, por ejemplo, en una esclusa abandonada para barcos, o en un canal artificial.

Una vía 1 semejante de agua, de preferencia ya existente, se utiliza ahora para producir energía eléctrica, instalando en la vía de agua un módulo 4 compuesto de una cantidad de unidades 5 generadoras de turbinas que están dispuestas unas junto a otras, y unidas unas con otras para formar un módulo 4, originándose forzosamente aguas arriba del módulo, un nivel OW superior de aguas arriba, y aguas abajo, un nivel UW inferior de aguas abajo, que son necesarios para la producción de energía. Una unidad 5 generadora de turbina se compone de un generador, por ejemplo, de un generador tubular excitado por imán permanente, y de una turbina, por ejemplo, una turbina Kaplan que está unida con el generador. Aquí es posible también básicamente cualquier otra unidad 5 imaginable generadora de turbinas, por ejemplo, del modelo straflo. A la turbina de una unidad 5 generadora de turbinas se conecta aguas abajo, un tubo 7 de aspiración, para mejorar la eficiencia de la turbina. Adicionalmente aquí, aguas arriba de la turbina, está previsto un tubo 8 de entrada en el que en forma conocida, pueden estar dispuestos álabes intermedios y de guía. Una unidad 5 generadora de turbinas presenta, además, un dispositivo 10 de cierre, aquí un cierre del tubo de aspiración, dispuesto aguas abajo, en forma de una compuerta, para poder impedir el paso a través de una unidad 5 generadora de turbinas. Las unidades 5 generadoras de turbinas son recorridas por el medio desde el nivel OW superior de aguas arriba, al nivel UW inferior de aguas abajo, con lo que las turbinas, y ulteriormente también los generadores, se ponen en rotación en forma conocida, y se produce corriente eléctrica.

En ciertas situaciones, por ejemplo, en caso de una avenida o para el mantenimiento, es necesario, no obstante, sacar el módulo 4 de la vía de agua, o bien para dejar libre la vía 1 de agua, o bien para hacer accesible el módulo 4. Para ello está previsto un dispositivo 11 elevador que está dispuesto en la vía 1 de agua, de preferencia sobre las estructuras 2 estacionarias, y que se puede unir con el módulo 4, para la elevación.

Además, todavía puede estar dispuesta aguas arriba del módulo 4, una rejilla 9 suficientemente conocida, para impedir que producto flotante sea reflotado por las unidades 5 generadoras de turbinas, lo que podría conducir a daños de las unidades 5 generadoras de turbinas. Además, en el ejemplo según la figura 1, está esbozado también un dispositivo, asimismo conocido, para limpieza de la rejilla.

Para poder elevar el módulo 4 con seguridad y controlado, en las estructuras estacionarias están previstas guías 12 en las que se guía el módulo 4 mediante medios apropiados de guía como, por ejemplo, rodillos de guía o similares, con lo que está fijada la posición en la dirección de la corriente. En el caso de vías 1 de agua con paredes laterales bajas, o sea, en instalaciones en las que la arista superior de la estructura 2 estacionaria se encuentra sólo muy poco por encima del nivel OW máximo superior de aguas arriba, esta guía necesaria no estaría garantizada, puesto que en estos casos el módulo 4 se tendría que sacar por encima de la arista superior de las estructuras 2 estacionarias, para dejar completamente libre la vía 1 de agua, o para hacer accesible el módulo 4. Por "muy poco más" hay que entender a este respecto en lo esencial, la circunstancia de que la diferencia entre el nivel OW máximo superior de aguas arriba, y la arista superior de la estructura 2 estacionaria, no es suficiente para poder elevar el módulo 4 desde la vía de agua, guiado con seguridad en las guías 12. Para ello ahora como dispositivo auxiliar está prevista una guía 6 auxiliar que se extiende por encima de la arista superior de la estructura 2 estacionaria y, en lo esencial, forma una prolongación de la guía 12 de la estructura 2 estacionaria. Con ello el módulo 4 se puede ahora elevar también por encima de la arista superior de la estructura 2 estacionaria en una posición H elevada, manteniendo la guía necesaria.

En el ejemplo según la figura 1, los tubos 7 de aspiración no son parte del módulo 4, sino que están dispuestos separados en la vía 1 de agua. En la posición B funcional del módulo 4, las unidades 5 generadoras de turbinas y el respectivo tubo 7 de aspiración se componen para formar un canal continuo de circulación. Puesto que el tubo 7 de aspiración permanece en la vía 1 de agua, naturalmente se tiene que elevar menos peso, con lo que naturalmente el dispositivo 11 elevador también se puede dimensionar menor.

La figura 2 muestra un ejemplo de realización en el que el módulo 4 forma una unidad con los tubos 7 de aspiración, y se eleva como un todo. Puesto que, por ello, el módulo 4 como es natural es esencialmente más largo, aquí están previstas dos guías 12 en cada lado de la estructura 2 estacionaria, con lo que se impide un ladeamiento del módulo 4 al elevarlo. Además, de nuevo está prevista una guía 6 auxiliar que permita de nuevo sacar el módulo 4 guiado por encima de la arista superior de la estructura 2 estacionaria. Por lo demás, para el ejemplo según la figura 2, es válido naturalmente también por analogía lo ya dicho en el caso de la figura 1.

El dispositivo 11 elevador puede ser aquí un dispositivo 11 elevador ya existente que en su caso se podrá adaptar a la nueva tarea, o también puede ser un dispositivo 11 elevador montado nuevo.

Para evitar pérdidas por escape y, por tanto, pérdidas de energía, el módulo 4 se puede hermetizar respecto a las estructuras 2 estacionarias y a la estructura 3 del fondo, que lo rodean, con dispositivos de obturación suficientemente conocidos. Con ello se asegura que todo el medio disponible fluye a través de la unidad 5 generadora de turbinas, y se utiliza para la producción de energía eléctrica.

De preferencia el módulo 4 está realizado de tal manera que cada unidad 5 generadora de turbinas, se pueda cambiar individualmente. Un cambio semejante se puede realizar aquí también, in situ, con lo que después de instalar el módulo 4 en la vía 1 de agua, todos los trabajos necesarios de mantenimiento se pueden realizar prácticamente in situ.

Naturalmente también aguas arriba del módulo 4 se podría prever un dispositivo de cierre, con el que, en caso necesario, la vía de agua se pueda cerrar completamente respecto al medio circulante. Una esclusa abandonada tiene ya, por ejemplo, un dispositivo semejante con las compuertas de la esclusa, que se podría utilizar correspondientemente.

Con esta "prolongación" de la guía del módulo 4, también son accesibles pues vías de agua existentes, en las que hasta ahora no se podían instalar tales módulos 4, porque el módulo 4 no podía elevarse lo suficientemente alejado de la vía 1 de agua. Esto se puede aprovechar ahora para convertir tales vías de agua en dispositivos para la producción de energía eléctrica.

Para ello, en caso de que no existan ya, se fijan guías 12 en las estructuras 2 estacionarias ya existentes, o se modifican correspondientemente las estructuras 2 estacionarias. Además, se montan las guías 6 auxiliares que aseguran una elevación segura por encima de la zona total de elevación. A continuación se puede instalar el módulo 4, de preferencia prefabricado, en las guías 6, 12, y bajar a la posición B funcional, para lo cual se puede utilizar un dispositivo 11 elevador que puede ser ya existente, o se monta posteriormente. En su caso, el módulo 4 todavía se puede hermetizar respecto a las estructuras 2 estacionarias y a la estructura 3 del fondo, que lo rodean, con dispositivos de obturación correspondientes, suficientemente conocidos.

Claims (6)

1. Procedimiento para la conversión de una instalación dispuesta en una vía (1) de agua, para la producción de energía eléctrica, a partir de un medio circulante, por ejemplo, agua, caracterizado porque

a)

se selecciona una instalación existente con al menos dos estructuras (2) estacionarias que forman una parte de la vía (1) de agua, y cuya arista superior se encuentra solamente muy poco por encima del nivel (OW) máximo superior de aguas arriba,

b)

en las estructuras (2) estacionarias se prevén dispositivos (12) de guía en los que se guía el módulo (4) o los módulos (4), pudiendo subir y bajar,

c)

en dos estructuras (2) estacionarias dispuestas una junto a otra, se dispone al menos en cada una, un dispositivo (6) auxiliar, que se extiende por encima de las aristas superiores de las estructuras (2) estacionarias, y forman en lo esencial una prolongación de los dispositivos (12) de guía,

d)

uno o varios módulos (4) de preferencia prefabricados, con una cantidad de unidades (5) generadoras de turbinas que al menos por sectores, están dispuestas unas sobre otras y/o unas junto a otras, y están unidas unas con otras para formar uno o varios módulos (4), se instalan en los dispositivos (6) auxiliares, de manera que el módulo (4) o los módulos (4) se guían en los dispositivos (6) auxiliares pudiendo subir y bajar al menos parcialmente para poder sacar del medio circulante el módulo (4) guiado por encima de la arista superior de las estructuras (2) estacionarias, incluso en el caso de nivel (OW) máximo superior de aguas arriba, de manera que el módulo (4) se encuentre en su totalidad por encima de la arista superior de las estructuras (2) estacionarias, y

e)

en su caso se dispone un dispositivo (11) elevador para elevar o bajar el módulo (4) o los módulos (4) a la vía (1) de agua.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una unidad (5) generadora de turbinas se une, aguas abajo de la turbina, con un tubo (7) de aspiración, y se eleva o baja el módulo correspondiente con el tubo (7) de aspiración.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la vía (1) de agua se dispone al menos un tubo (7) de aspiración aguas abajo de la turbina, de manera que este tubo (7) de aspiración interacciona con al menos una unidad (5) generadora de turbina en su posición (B) funcional, de tal manera que se origine un canal de circulación, en lo esencial continuo, desde el nivel (OW) superior de aguas arriba, a través de la turbina y del tubo (7) de aspiración, hasta el nivel (UW) inferior de aguas abajo.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el tubo (7) de aspiración permanece en la vía (1) de agua, mientras se eleva el módulo (4) o los módulos (4).

5. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo (11) elevador se fija en las estructuras (2) estacionarias.

6. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos en la posición (B) funcional de un módulo (4), se hermetiza estanco en lo esencial al líquido, el espacio intermedio entre módulo (4) y la estructura (3) del fondo y/o entre módulo (4) y estructura (2) estacionaria.