Turbina helicoidal Górlov: diferència entre les revisions

Contingut suprimit Contingut afegit
Cap resum de modificació
Alguna correcció de redactat...
Línia 1:
[[Fitxer:2012-08-12_Heligoland_Ausflug,_b_Unterland_039.JPG|miniatura|quietrevolution QR5 turbina de vent]]
La '''turbina helicoïdalhelicoidal GórlovGorlov''' (GHT de les inicials en anglès, Gorlov Helical Turbine) és una [[Turbina d'aigua|turbina d'aigua,]] evolució del disseny original de [[turbina Darrieus]] tot modificant-la per obtenir [[Hèlix (geometria)|unes pales helicoidals]]. Va ser patentat amb una sèrie de patents del 19 de setembre de 1995 al 3 de juliol de 2001 i va guanyar un premi [[ASME]] Thomas A. [[Thomas Alva Edison|Edison]] al 2001.<ref>''A. M. Gorlov'', [http://www.google.com/patents/about?id=g8kjAAAAEBAJ&dq=ininventor:Gorlov&as_drrb_ap=q&as_minm_ap=0&as_miny_ap=&as_maxm_ap=0&as_maxy_ap=&as_drrb_is=q&as_minm_is=0&as_miny_is=&as_maxm_is=0&as_maxy_is=&num=10 Unidirectional helical reaction turbine operable under reversible fluid flow for power systems], [http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect2=PTO1&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-bool.html&r=1&f=G&l=50&d=PALL&RefSrch=yes&Query=PN%2F5451137 United States Patent 5,451,137], Sept. 19, 1995.</ref><ref>''A. M. Gorlov'', [http://www.google.com/patents/about?id=vwgHAAAAEBAJ&dq=Method+for+maintaining+flotation+using+a+helical+turbine+assembly+6,253,700 Method for maintaining flotation using a helical turbine assembly], [http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect2=PTO1&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-bool.html&r=1&f=G&l=50&d=PALL&RefSrch=yes&Query=PN%2F6253700 United States Patent 6,253,700], July 3, 2001.</ref>
 
La turbina helicoïdalhelicoidal de GórlovGorlov va ser ideada per [[Aleksandr M. Górlov|Aleksandr M. Gorlov]], professor de la Universitat Privada Nord-Oriental de Boston, Massachusetts, EUA.
[[Fitxer:Alexander_Gorlov_inside_Helical_Turbine.gif|miniatura|A. M. Górlov Amb la seva turbina.]]
Els principis físics de la turbina són els mateixos que els del seu prototipus principal, la turbina Darrieus<ref>''M. J. Khan, G. Bhuyan, M. T. Iqbal, and J. E. Quaicoe'', [http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0306261909000713 Hydrokinetic energy conversion systems and assessment of horizontal and vertical axis turbines for river and tidal applications: A technology status review], Applied Energy, Volume 86, Issue 10, October 2009, Pages 1823-1835. {{DOI|10.1016/j.apenergy.2009.02.017}}</ref>, i als de la família de [[Turbina de vent eixa vertical|turbines de vent amb eixos verticals]] similars que inclou també la [[Turby Turbina de vent|turbina de vent Turby]], turbina aerotecture , [[Quietrevolution Turbina de vent|turbina de ventQuietrevolutionvent Quietrevolution]], etc. GHT, Turby i Quietrevolution van solucionar els problemes del [[parell de forces]] pulsants o irregulars a l'utilitzar fulles amb evolució de gir helicoidal.
[[Fitxer:StampaPaten.gif|alt=|miniatura|Esquema de la patent de Stampa]]
La turbina Helicoidal (Patent Alemanya DE2948060A1, 1979) Va ser ideada per l'enginyer, autor i inventor Ulrich Stampa (Bremen, Alemanya).
 
== Rendiment fluid ==
El terme "foil" (Làmina o perfil), es fa servir per a descriure la forma de la secció o perfil de la pala en un punt determinat, sense distingir el tipus de fluid (podent fer referencia tant a "[[Perfil (fluids)|airfoil]]" perfil aerodinàmic o "[[Hidròpter|hydrofoil]]" Perfil hidrodinàmic). Amb el disseny helicoidal, les fulles roten al voltant de l'eix, tot envoltant-lo, permetent així una distribució de carregues i esforços molt estable amb qualsevol angle d'atac del fluid impulsor (no cal orientar l'eix per a guanyar rendiment, i sempre hi ha un punt en contacte màxim). D'aquesta manera, la suma de moments de forces a cada fulla no canvia abruptament en funció de l'angle de rotació. La turbina genera una corba de parell suau i estable, per tant hi ha molta menys vibració i soroll que en el disseny de Darrieus. També minimitza les puntes d'estrès a l'estructura i materials tot facilitant l'inici de gir de la turbina. En entorns de prova, s'ha observat una eficiència de fins al 35% de captura d'energia avalada per diversos grups de treball.<ref>''Gorlov, A. M.'', 1998, Helical turbines for the Gulf Stream, Marine Technology, 35, No 3, pp. 175–182.</ref><ref>''[[Alexander Nikolaevich Gorban|Gorban' A.N.]], Gorlov A.M., Silantyev V.M.'', [http://www.math.le.ac.uk/people/ag153/homepage/Gorlov2001.pdf Limits of the Turbine Efficiency for Free Fluid Flow], Journal of Energy Resources Technology - December 2001 - Volume 123, Issue 4, pp. 311-317.</ref><ref>''Han, Sang-Hun; Lee, Kwang-Soo; Yum, Ki-Dai; Park, Woo-Sun; Park, Jin-Soon,'' Evaluation of helical turbine efficiency for tidal current power plant based on in-situ experiment, Proceedings of the 5th International Conference on Asian and Pacific Coasts, Singapore, Oct 13-18, 2009, Vol 4, 315-321.</ref> "Entre els sistemes de turbines verticals, la Hydro turbina Davis, la turbina EnCurrent, i la turbina Helicoidal Gorlov han superat les proves a escala a laboratori i mar. En general, aquestes tecnologies representen l'estàndard actual de per aprofitar les marees."<ref>J. Khan and G. Bhuyan (2009). [http://www.iea-oceans.org/_fich/6/ANNEX_1_Doc_T0104.pdf Ocean Energy: Global Technology Development Status], Report prepared by Powertech Labs for the IEA-OES. [Online], Available: www.iea-oceans.org</ref>
 
== Orientació de l'eix de turbina ==
Línia 31:
En general, el major problema ecològic de les instal·lacions de generació elèctrica, és el seu risc per a vida aquàtica. Es fàcil de veure que les pales de la turbina Gorlov giren prou a poc a poc (segueixen la velocitat de l'aigua) com per a no fer mal als peixos, que poden veure les pales, nedar, escapolir-se i passar pels seus voltants de forma segura.<ref>''Davis Jill'', [http://www.nrdc.org/OnEarth/05spr/gorlov1.asp Alexander's Marvelous Machine], OnEarth, Spring 2005.</ref><ref>{{Ref-publicació|doi=10.1021/es0403716|pmid=14968846|publicació=Environmental Science & Technology|volum=38|exemplar=3|pàgines=55A–56A|any=2004|cognom=Petkewich|nom=Rachel|dataaccés=free}}</ref>
 
A les proves preliminars, al 2001, es va comprovar que els peixos nedant entre les pales, no patien cap dany, i que la distancia entre làmines, els deixava molt espai de pas, a mes la turbina treballa a la part superficial, deixant la resta d'aigua lliure al pas d'animals aquàtics.<br />
<br />
 
== Com funciona ==
 
{| style="float:left"
 
|[[Fitxer:GHT_Figure_1.png|miniatura|251x251px|Flux actual a l'esquerra.]]
|[[Fitxer:GHT_Figure_2.png|miniatura|250x250px|Component de flux induït creat per la rotació de la turbina en sentit horari.]]
|-
|}
En aquest exemple la direcció del flux impulsor és cap a l'esquerra.
 
Mentre la turbina rota, en aquest cas en el sentit de les agulles del rellotge, el moviment de les pales impulsades pel fluid, converteix velocitat aparent i [[angle d'atac]] (velocitat i direcció) del fluid respecte el [[Sistema de referència|marc de referència]] de la pala. L'efecte combinat d'aquests dos components del flux (per tant, la suma de [[Vector (matemàtiques)|vectors]]), cedeix la velocitat "de flux Aparent" com es mostra a la figura següent.
 
{| style="float:left"
L'acció d'aquest flux aparent en cada lamina genera dues forces una de [[sustentació]] i una altre de fricció anomenada [[arrossegament]], la suma de les quals és mostra a la figura "Malla de vectors força". Cadascun d'aquests vectors de força poden ser descomposats en dos vectors ortogonals: un component radial i un component tangencial, anomenats aquí vector "Força Normal" i "Força Axial" respectivament. Les forces normals són oposades per la rigidesa de l'estructura de turbina i no impliquen cap força rotacional o energia a la turbina. El component de força restant propulsa la turbina en el sentit de les agulles del rellotge, i és d'aquest [[Parell de forces|parell]] de forces resultant d'on obtenim l'energia.
 
 
{| class="sortable mw-collapsible" style="float:left"
|[[Fitxer:GHT_Figure_1.png|miniatura|251x251px|Flux actual a l'esquerra.]]
|[[Fitxer:GHT_Figure_2.png|miniatura|250x250px|Component de flux induït creat per la rotació de la turbina en sentit horari.]]
|-
|[[Fitxer:GHT_Figure_3.png|miniatura|250x250px|Velocitat de flux aparent de fulla de turbina, i l'angle resultant del flux instantani sobre el terra (en graus).]]
|[[Fitxer:GHT_Figure_4.png|miniatura|240x240px|Malla de vectors força]]
|-
|[[Fitxer:GHT_Figure_6.png|miniatura|250x250px|Vectors de força normal.]]
|[[Fitxer:GHT_Figure_5.png|miniatura|260x260px|Vectors de força axial.]]
|-
|}
 
L'acció d'aquest flux aparent en cada lamina genera dues forces una de [[sustentació]] i una altre de fricció anomenada [[arrossegament]], la suma de les quals és mostra a la figura "Malla de vectors força". Cadascun d'aquests vectors de força poden ser descomposats en dos vectors ortogonals: un component radial i un component tangencial, anomenats aquí vector "Força Normal" i "Força Axial" respectivament. Les forces normals són oposades per la rigidesa de l'estructura de turbina i no impliquen cap força rotacional o energia a la turbina. El component de força restant propulsa la turbina en el sentit de les agulles del rellotge, i és d'aquest [[Parell de forces|parell]] de forces resultant d'on obtenim l'energia.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[En relació a la figura velocitat aparent del flux..." Lucid energy Technologies, qui manté els drets de la patent de la Turbina Helicoidal Gorlov, en comenta que al diagrama, sense velocitat aparent a l'angle d'azimut de 180 graus, pot portat a confusió, ja que una velocitat aparent de 0, nomes pot passar a un TSR (tip speed ratio) =1 ja que la força induïda igualaria el flux instantani. Una turbina normalment treballa amb TSR Majors a1 i per tant no es un cas probable]
 
(Els esquemes "Vectors de Força Neta" i "Vectors de Força Normal" són parcialment incorrectes. Els segments sotavent haurien de mostrar els vectors a fora dels cercles. Altrament no hi hi hauria cap xarxa de vectors carregant en la turbina lateralment.) M Koester 2015.
 
{| style="float:left"
|[[Fitxer:GHT_Figure_6.png|miniatura|250x250px|Vectors de força normal.]]
|[[Fitxer:GHT_Figure_5.png|miniatura|260x260px|Vectors de força axial.]]
|-
|}
 
== Ús comercial ==
Linha 65 ⟶ 102:
 
(US Patents 5,451,137, Set. 1995 i 5,642,984, Jul. 1997)
 
{| style="float:left"
<br />
|[[Fitxer:Chain_of_Horizontal_Gorlov_Turbines_in_Maine.png|miniatura|500x500px|Cadena de turbines horitzontals preparades per a la instalació a la badia Cobscook, Maine, EUA]]
{| class="wikitable" style="float:left"
|[[Fitxer:Chain_of_Horizontal_Gorlov_Turbines_in_Maine.png|miniatura|500x500px|Cadena de turbines horitzontals preparades per a la instal·lació a la badia Cobscook, Maine, EUA]]
|}
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estació de generació Tidal amb Turbines Gorlov abans del seu desplegament a l'oceà.
 
EUA, Cobscook Badia, Maine, setembre, 2012.
 
 
 
<br />
{| style="float:left"
|[[Fitxer:Gorlov_Helical_Turbines_in_Korea_Installation_General_View.png|miniatura|500x500px|Cadena de turbines Gorlov mentre són instal·lades dins a un riu a Corea del Sud – vista general]]
Linha 76 ⟶ 136:
|-
|}
{{Clear}}Turbines Gorlov a Corea del Sud, 1997–1998. Instal·lació en aigües superficials.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Turbines Gorlov a Corea del Sud, 1997–1998. Instal·lació en aigües superficials.
<br />
== Veure tambe ==