BR112014031868B1 - Aparelho para conversão de energia a partir de fluxo de fluido, sistema e método para a geração de eletricidade a partir de fluxo de água - Google Patents

Abstract

aparelho para conversão de energia a partir de fluxo de fluido, sistema e método para a geração de eletricidade a partir de fluxo de água. a presente invenção trata de um aparelho (12) para a geração de eletricidade a partir de fluxo de água que compreende uma seção convergente (14), uma seção de difusor (20) e tubo (22) para localização em um corpo de água. a seção convergente é conectada a uma primeira extremidade de uma câmara de mistura (16) tal que um venturi (18) seja definido entre a extremidade da seção convergente e a câmara de mistura. a seção de difusor é conectada a uma segunda extremidade da câmara de mistura, a seção de difusor é configurada tal que, em uso, a pressão no escape da seção de difusor seja maior do que a pressão no venturi. pelo menos parte do tubo está localizada na seção convergente, tal que um espaço anular seja definido entre o tubo e a seção convergente para formar uma primeira passagem de fluxo. o tubo define uma segunda passagem de fluxo no tubo; e uma turbina (26) conectável a um gerador (28) está localizada no tubo.

Description

Campo da Técnica

[0001] A presente invenção refere-se a sistemas e a aparelhos para gerar potência a partir de um fluxo de água.

Antecedentes da técnica

[0002] Muitos sistemas têm sido propostos para converter fluxos de onda, de maré, de corrente ou fluviais em eletricidade. Um tipo de dispositivo que é usado em geração de potência é a turbina submersa de curso livre usualmente acionados pelo fluxo de maré. Turbinas livres de curso, distribuídas submersas podem ser distribuídas em um arranjo, porém as mesmas exigem uma separação considerável entre turbinas individuais para evitar degradação de desempenho mútua.

[0003] Em prática, esses dispositivos também exigem uma velocidade de fluxo de alta para possibilitar que dispositivos sejam usados para produção de energia comercial. Turbinas livres de curso submersas dependem de energia cinética presente no fluxo de água para gerar potência e exige-se que sejam posicionadas no percurso de fluxos de velocidade alta para serem eficazes em termos de custo sem um diâmetro grande inviável. Isso se deve ao fato de que a energia cinética do incidente de fluxo no disco de turbina é proporcional ao quadrado da velocidade do fluxo de curso livre.

[0004] A fração maior teórica da energia cinética de incidente que pode transformar-se em energia mecânica mediante qualquer turbina de curso livre é chamada de limite de Betz. Além disso, a água flui simplesmente em torno do exterior do disco de turbina, como a turbina fosse uma obstrução sólida não contribuísse energia adicional.

[0005] Um tipo de dispositivo adicional usado para gerar potência é uma represa de energia hídrica em que uma fonte de água canaliza toda a água através das turbinas localizadas dentro da represa. No entanto, esses tipos de sistemas exigem uma diferença de cabeça de 5 metros ou mais para possibilitar que os geradores funcionem de maneira eficaz. Isso, portanto, limita o número de locais em que tal sistema pode ser usado.

[0006] A presente invenção fornece um aparelho alternativo para gerar potência a partir de um corpo fluente de água, particularmente, em situações em que há um fluxo de água volumétrico alto a uma velocidade relativamente baixa, inferior às velocidades desejáveis para o produto de energia eficiente a partir de uma turbina de curso livre. Adicionalmente, a presente invenção não está sujeita ao limite de Betz e assim é apropriada para gerar quantidades de energia muito grandes.

Revelação da Invenção

[0007] A invenção, em geral, reside em um aparelho para gerareletricidade a partir de um fluxo de água que compreende: um tubo venturi que tem uma região de admissão convergente, uma região de emissão divergente configurada como um difusor e uma região de garganta contraída entre a extremidade estreita da região de admissão e a extremidade estreita da região de emissão que fornece uma passagem de fluxo entre as regiões de admissão e de emissão;um tubo que tem uma turbina configurada no tubo venturi e em que a extremidade do tubo é posicionada de modo que o espaço entre o tubo venturi e o tubo forme uma primeira passagem de fluxo, para um fluxo primário e o tubo forme uma segunda passagem de fluxo, para um fluxo secundário de modo que, em uso, o fluxo de água através da primeira passagem de fluxo inclua um fluxo de água através da segunda passagem de fluxo.O tubo que tem a turbina pode ser configurado na região de admissão convergente em que a extremidade do tubo é posicionada de modo que um espaço entre a região de admissão convergente e o tubo forme uma primeira passagem de fluxo.

[0008] Um aspecto da invenção fornece um aparelho para gerareletricidade a partir de um fluxo de água que compreende: uma secção convergente conectada a uma primeira extremidade de uma câmara de mistura de modo que um venturi seja definido entre a extremidade da secção convergente e a câmara de mistura; uma secção de difusor conectada a uma segunda extremidade da câmara de mistura, a secção de difusor configurada de modo que, em uso, a pressão no escape da secção de difusor é maior que a pressão no venturi; pelo menos, parte de um tubo localizado na secção convergente, de modo que um espaço anular seja definido entre o tubo e a secção convergente, para formar uma primeira passagem de fluxo e o tubo que define uma segunda passagem de fluxo dentro do tubo; e uma turbina passível de conexão a um gerador; em que a turbina é localizada dentro do tubo.

[0009] O tubo pode compreender adicionalmente uma tela que tem aberturas em sua extremidade a montante. Em uma modalidade, o tubo compreende uma tela que tem aberturas fornecidas através da fenda do tubo.

[0010] O tamanho das aberturas na tela é selecionado para permitir que água ainda flua através do tubo, enquanto que previne que peixes entrem no tubo. A tela pode ser feita a partir de qualquer material adequado, tal como, uma rede ou tela de metal perfurada. O tamanho das aberturas é selecionado para negar que peixe ou outros animais marinhos entrem no tubo (lontras etc) enquanto que ainda permite que água flua através do tubo. Qualquer sistema de filtração adequado pode ser usado. Preferencialmente, a tela de proteção contra peixes é usada.

[0011] Conforme não há turbina localizada no cano exterior formado pela secção convergente, na câmara de mistura e na câmara divergente, a passagem do peixe e de outros animais marinhos a jusante não está embutida. O peixe e outros animais marinhos podem nadar de maneira segura de um lado da represa em que o aparelho está localizado, ao outro lado. Ainda, o aparelho pode recuperar uma grande quantidade de energia a partir do fluxo de água enquanto que não danifica o peixe e outros animais. O peixe é impedido de entrar no tubo interior pela tela.

[0012] O tubo tem uma saída e uma entrada e pelo menos parte de um tubo que compreende a saída é localizada na secção convergente. O tubo é coaxial com a secção convergente e há compensação entre o tubo e a secção convergente para definir a primeira passagem de fluxo.

[0013] O tubo pode ser móvel em relação à secção convergente e à câmara de mistura. O tubo pode ser móvel de maneira axial em relação à secção convergente e à câmara de mistura.

[0014] A extremidade do tubo a jusante pode ser um nível posicionado com a secção de venturi, a montante da secção de venturi, ou a jusante secção de venturi. A extremidade do tubo pode ser móvel entre essas posições.

[0015] O tubo pode ser conectado à superfície interior da secção convergente pelos braços de sustentação. Os braços de sustentação podem ser perfilados para minimizar perda de energia no fluxo primário.

[0016] O tubo pode ser sustentado dentro do cubo. O cubo pode ter um perfil liso para minimizar interferência de fluxo. O cubo pode compreende um mecanismo de movimento para mover o tubo de maneira axial. O cubo e o tubo podem compreender um mecanismo de parafuso e de rosca para permitir o movimento do tubo em relação à secção convergente. O cubo e o tubo podem compreender outros mecanismos de indexação para permitir o movimento do tubo em relação ao cubo e à secção convergente.

[0017] A extremidade do tubo a jusante pode ser localizada dentro da secção convergente ou a extremidade do tubo a jusante pode ser localizada a montante do acesso da secção convergente. A extremidade do tubo pode ser móvel entre essas posições. A posição da extremidade do tubo a jusante é selecionada para otimizar a taxa de fluxo secundário através do tubo e da diferença de pressão entre as extremidades a montante e a jusante do tubo.

[0018] O tubo pode compreender um arranjo de pás de sustentação radial dentro do tubo. O arranjo de pás de sustentação radial é de uma mão oposta às pás da turbina. Os arranjos de pás de sustentação radial fixos são posicionados no tubo em uma localização a montante ou a jusante da turbina.

[0019] O tubo pode ter uma região convergente na extremidade a montante do mesmo. A região convergente pode ajudar a facilitar o estabelecimento da velocidade de fluxo desejada através da turbina. O tubo pode ter uma região divergente na região a jusante do mesmo.

[0020] Em uma modalidade, o tubo pode ter um diâmetro uniforme substancialmente ao longo do comprimento do mesmo. A fenda do tubo e a escape do tubo têm substancialmente o mesmo diâmetro.

[0021] A razão da área em corte transversal do acesso da secção convergente à área em corte transversal do acesso da câmara de mistura é selecionada para otimizar a taxa de fluxo secundário através do tubo e a diferença de pressão entre as extremidades a montante e a jusante do tubo.

[0022] A razão da área em corte transversal do acesso da câmara de mistura e da área em corte transversal do tubo selecionada para otimizar a taxa de fluxo secundário através do tubo e a diferença de pressão entre a extremidade a montante e a extremidade do tubo a jusante.

[0023] A razão da área em corte transversal do acesso da secção convergente à área em corte transversal do escape da secção de difusor selecionada para otimizar um desempenho do dispositivo. A razão da área em corte transversal do acesso da secção convergente à área em corte transversal do escape da secção de difusor pode ser 1:1.

[0024] A turbina pode ser conectada um gerador coaxial por um eixo de acionamento. Alternativamente, a turbina é conectada a um gerador remoto por uma roda de polia e correias motriz, rodas de engrenagem e eixos de acionamento, uma bomba hidráulica ou encanamento e um motor hidráulico ou uma mistura do supracitado.

[0025] O escape da secção de difusor pode ter um corte transversal oval, substancialmente retangular ou circular.

[0026] O acesso da secção convergente pode ter um corte transversal oval, substancialmente retangular ou circular.

[0027] Tanto o escape da secção de difusor quanto o acesso da secção convergente podem ter um circular corte transversal substancialmente.

[0028] A câmara de mistura pode ter um corte transversal circular substancialmente ao longo do comprimento da mesma. A câmara de mistura pode ser afunilado ou abocardado na direção a jusante para otimizar a taxa de fluxo secundário através do tubo e da diferença de pressão entre as extremidades a montante e a jusante do tubo.

[0029] Afunilado significa que a câmara de mistura converge na direção a jusante de modo que a fenda da câmara de mistura tenha um diâmetro maior que o escape da câmara de mistura. Abocardado significa que a câmara de mistura diverge na direção a jusante de modo que a fenda da câmara de mistura tenha um diâmetro menor que o escape da câmara de mistura.

[0030] O cano exterior venturi e as regiões de mistura são livres a partir de uma turbina. Mediante o não fornecimento de uma turbina diretamente na câmara de mistura ou diretamente no venturi helps manter um fluxo condicionado apropriadamente através dessa região antes que o fluxo entre na secção de difusor. A secção divergente também está livre de uma turbina. A turbina é fornecida apenas no tubo interior de modo que apenas o fluxo secundário passe pela turbina.

[0031] A invenção pode residir adicionalmente em um sistema quecompreende uma pluralidade de tubos venturi, sendo que cada tubo venturi tem uma região de admissão convergente, uma região de emissão divergente configurada como um difusor e uma região de garganta contraída entre uma extremidade estreita da região de admissão e a extremidade estreita da região de emissão que fornece uma passagem de fluxo entre as regiões de admissão e de emissão; um tubo que tem uma turbina, uma região de entrada e múltiplas regiões de saída, sendo que o tubo é configurado nos tubos venturi, de modo que cada saída do tubo é posicionada em uma região de admissão convergente de um tubo venturi de modo que o espaço entre a região de admissão convergente e a parte do tubo na região de admissão forma uma primeira passagem de fluxo, para o fluxo primário e o tubo forma uma segunda passagem de fluxo para um fluxo secundário, de modo que, em uso, o fluxo de água através da primeira passagem de fluxos induza um fluxo de água através da segunda passagem de fluxo. A turbina pode ser localizada na região de entrada do tubo.

[0032] Um aspecto adicional da invenção fornece um aparelhopara gerar eletricidade a partir de - uma pluralidade de secções convergentes, cada secção convergente conectada a uma primeira extremidade de uma câmara de mistura de modo que o venturi seja definido entre a extremidade da secção convergente e a câmara de mistura;- uma pluralidade de secções de difusor, cada secção de difusor conectada a uma segunda extremidade de uma dentre as câmaras de mistura, o difusor configurado de modo que, em uso, a pressão no escape do difusor seja maior que a pressão no venturi;- um tubo que compreende um tubo de entrada, um coletor e uma pluralidade de saídas tubos que se estendem a partir do coletor, em que pelo menos parte um dentre os tubos de saída é localizado em uma dentre as secções convergentes, de modo que um espaço anular seja definido entre o tubo de saída e a secção convergente, para formar uma primeira passagem de fluxo e o tubo que define uma segunda passagem de fluxo dentro do tubo; e- uma turbina possível de conexão ao gerador; em que a turbina e localizada dentro do tubo.

[0033] Uma tela que tem aberturas pode ser localizada através da fenda de tubo de entrada.

[0034] A turbina é localizada no tubo de entrada. O tubo pode compreender adicionalmente uma região de difusor localizada entre o coletor e o tubo de entrada.

[0035] A área em corte transversal da região de coletor dotubo pode ser maior que a área em corte transversal do tubo onde a turbina é localizada.

[0036] O aparelho, conforme descrito acima, pode ser ligado auma represa para fornecer uma passagem de fluxo através da represa.

[0037] Um aspecto adicional da invenção compreende um sistema para gerar eletricidade a partir de fluxo de água que compreende; uma barreira para alocação através do corte transversal de um corpo fluente de água; e dotada de pelo menos um aparelho, conforme descrito acima, em que o aparelho é posicionado de modo que, em uso, forneça um percurso de fluxo a partir do lado a montante da barreira ao lado a jusante da barreira.

[0038] A barreira pode compreender pelo menos dois aparelhos, conforme descrito acima. Preferencialmente, a barreira compreende um arranjo de aparelhos, conforme descrito acima. Os aparelhos são incorporados na barreira para fornecer um percurso de fluxo a partir de um lado da barreira ao outro.

[0039] A região de admissão e a região de emissão podem ser revertidas para uso bidirecional, tal como, em um fluxo de maré. Por meio de exemplo, os recursos na região de admissão, tais como, um tubo com uma turbina, também poderão ser fornecidos na região de emissão.

[0040] O aparelho pode ser usado para fornecer uma passagem de fluxo através de uma barreira. Uma barreira pode ser uma represa ou outras tais instalações em um corpo de água que cria um reservatório de pressão alta ou uma contenção de água em um lado.

[0041] Um aspecto adicional da invenção compreende um método para fornecer uma passagem de fluxo através de uma barreira através de um corpo de água que compreende:instalar um aparelho, conforme descrito acima, na barreira.

[0042] Um aspecto adicional da invenção compreende um método para gerar eletricidade a partir de um fluxo de água que compreende: - instalar um sistema ou um aparelho, conforme descrito acima, através de um corpo de água para fornecer um reservatório de água, de modo que uma diferença de cabeça seja criada entre os lados a jusante e a montante da barreira; e- usar o fluxo de água através do aparelho para girar a turbina.

[0043] Na seguinte descrição, os termos “a montante” e “a montante” são usados para definir localizações relativas de recursos do aparelho. As direções a montante e a jusante são definidas em relação à direção em que a água flui através do aparelho em uso. A extremidade a montante pode ser considerada a região de admissão e a extremidade a jusante pode ser considerada a região de emissão.

Breve Descrição dos Desenhos

[0044] A invenção será descrita gora por meio de exemplo comreferência aos desenhos anexos:A Figura 1 mostra uma vista lateral em corte transversal de umamodalidade da invenção;A Figura 2 mostra uma vista lateral em corte transversal de umamodalidade da invenção;A Figura 3 mostra um exemplo de uma câmara de mistura para uso noaparelho da invenção;A Figura 4 mostra uma vista em recorte do tubo e turbina para usocom a invenção;A Figura 5 mostra uma vista em recorte de uma modalidade da secçãoconvergente para uso no aparelho da invenção;A Figura 6 mostra uma vista lateral em corte transversal de uma modalidade da invenção;As Figuras 7 e 8 mostram uma vista em recorte de uma secção convergente para uso no aparelho da invenção;As Figuras 9 e 10 mostram exemplos de modalidades diferentes da invenção; eAs Figuras 11 e 12 mostram vistas planas esquemáticas de modalidades da invenção.

Modo(s) para realizar a invenção

[0045] A Figura 1 mostra um sistema, de acordo com a invençãopara converter um fluxo de água em eletricidade. O sistema compreende uma barreira 10 posicionada através da largura de um corpo de água e um aparelho 12 que fornece uma passagem de fluxo para água através da barreira 10 a partir do lado a montante da barreira ao lado a jusante da barreira. O sistema converte energia de fluxo hidráulica em energia potencial hidráulica e, então, converte a energia potencial hidráulica em energia elétrica. A resistência da barreira ao fluxo induz uma elevação na superfície livre de água a montante criando um total de energia hidráulica potencial que conduz o fluxo através do aparelho e do qual a turbina extrai energia mecânica para a conversão para eletricidade. O total de energia hidráulica potencial na superfície livre a montante elevada é continuamente reabastecido pela energia cinética do fluxo a montante.

[0046] Em referência às Figuras 1 e 2, o aparelho 12 fornece uma passagem de fluxo a partir de uma localização a montante a uma localização a jusante da barreira 10. O aparelho 12 compreende uma secção convergente 14 que se estreita em direção a uma câmara de mistura 16 de modo que um venturi 18 seja definido no limite da secção convergente e da câmara de mistura 16. Uma secção de difusor divergente 20 se estende a partir do escape da câmara de mistura 16.

[0047] Um tubo 22 é localizado ao longo de pelo menos parte o comprimento da secção convergente 14 de modo que um espaço anular 24 seja formado entre a superfície exterior do tubo 22 e a superfície interior das paredes que definem a secção convergente 14. O eixo geométrico longitudinal do tubo 22 é alinhado substancialmente com o eixo geométrico longitudinal da secção convergente 14. Uma turbina 26 é localizada dentro do tubo 22 e conectada ao gerador 28 por meio de um eixo de acionamento 30.

[0048] Um primeiro percurso de fluxo para o fluxo primário 32 é definido dentro do espaço anular 24 entre o tubo 22 e as paredes da secção convergente 14. Um segundo percurso de fluxo para um fluxo secundário 34 é definido dentro do tubo 22. O espaço anular não está restrito a um espaço circular conformado em anel entre o tubo e as paredes internas da secção convergente. O formato do espaço anular irá depender do formato do corte transversal da secção convergente e do tubo.

[0049] A barreira 10 através do corpo de água fornece uma cabeça de pressão a montante do aparelho. Isso converte parte da energia cinética a partir da velocidade de fluxo em energia potencial do nível elevado nível de água, à medida que fluxo desacelera à medida que a profundidade da água através da barreira se torna mais profunda. A diferença de cabeça resultante (H) permite a conversão da energia potencial em energia útil acima do limite de emissão superior, conhecido como o limite de Betz, de um dispositivo de curso livre que extrai energia cinética diretamente a partir de um fluxo equivalente. A água do lado a montante da barreira 10 flui através da secção convergente 14 na câmara de mistura e, então, para fora do aparelho por meio da secção de difusor 20. Um fluxo secundário 34 através do tubo 22 é induzido que aciona a turbina 26 e, então, fornecer energia ao módulo de gerador.

[0050] A secção convergente 14 acelera o fluxo de água na zona de pressão baixa no venturi, formado em conformidade com o teorema de Bernoulli. A zona de pressão baixa inclui um fluxo secundário através do tubo. Tanto o fluxo primário quanto o secundário entram na câmara de mistura onde os dois fluxos se misturam. O fluxo misturado entra na secção de difusor e a velocidade do fluxo de água diminui, à medida que se move através da secção de difusor. Uma vez que a água flui através da secção de difusor 20, o fluxo torna a alcançar a sua cabeça estática e perde cabeça dinâmica do mesmo antes que o mesmo escape da secção de difusor 20 a jusante. Isso preserva a cabeça estática baixa no venturi.

[0051] Portanto, o aparelho pode tornar um fluxo de cabeça baixa, de volume alto em um fluxo de cabeça alta de volume baixo a partir do qual potência elétrica pode ser gerada com uma turbina de reação convencional.

[0052] A maior parte, o fluxo primário 32 do fluxo de água irá passar através do espaço anular 24 formado entre as paredes da secção convergente 14 e o tubo 22. Um menor volume de água, um fluxo secundário 34, irá fluir através do tubo 22 acionando a turbina 26. Conforme o fluxo primário 32 converge em direção ao venturi na secção convergente, o fluxo primário 32 acelera e perde a cabeça estática, em conformidade com Teorema de Bernoulli. O fluxo primário de alta velocidade 32 do lado de fora do tubo 22 no escape de tubo auxilia em extrair o fluxo secundário mais devagar 34 da extremidade do tubo 22 no fluxo primário 32.

[0053] Em uma modalidade, o dispositivo é projetado de modo que aproximadamente 80% do fluxo de água passe através do espaço anular 24 e os aproximadamente 20% restantes de fluxo de água seja extraído através do tubo 22.

[0054] A secção convergente está na forma de um funil que tem uma primeira fenda como um acesso para receber água por trás da barreira em uma extremidade e uma fenda mais estreita como um escape na extremidade oposta para liberar água na câmara de mistura 16. A secção convergente 14 afunila a partir da extremidade a montante em direção ao acesso da câmara de mistura 16. Um venturi é definido no limite da secção convergente e da câmara de mistura. Os parâmetros da secção convergente, tal como, o ângulo de convergência, α (alpha), o comprimento da secção e o tamanho, tal como os diâmetros do acesso e do escape da secção convergente podem ser selecionados para otimizar o desempenho do aparelho.

[0055] A câmara de mistura 16 fornece uma área na qual o fluxo primário e secundário pode combinar para formar um fluxo uniforme substancialmente, que é homogêneo substancialmente antes de sair da câmara de mistura para a secção de difusor 20 com um perfil de velocidade que permite recuperação de pressão suficiente no fluxo através da secção de difusor para manter a diferença de pressão entre a pressão baixa no venturi e a pressão mais alta no escape da secção de difusor. A pressão baixa assim mantida no venturi adjacente à extremidade do tubo a jusante é comunicada à face posterior da turbina montada dentro do tubo que fornece uma queda de cabeça amplificada através da turbina.

[0056] A câmara de mistura é configurada para maximizar a emissão de potência de uma turbina localizada no fluxo secundário. Isso é obtido, pelo menos em parte, pela câmara de mistura que é configurada para otimizar os regimes de fluxos na região imediatamente a jusante do ponto em que o fluxo secundário através da turbina induzido pela pressão baixa no venturi começa a comisturar com o fluxo primário. A câmara de mistura é configurada para otimizar a transferência de energia a partir do fluxo primário no fluxo secundário nessa câmara de mistura.

[0057] A câmara de mistura tem uma fenda, um escape e um comprimento não zero para fornecer um espaço entre a fenda e o escape no qual o fluxo pode se misturar. O comprimento (L) da tubulação que define a câmara de mistura 16 é selecionado de modo que um fluxo condicionado apropriadamente seja obtido que o fluxo entre na secção de difusor. A seleção do comprimento correto para as condições de fluxo e de pressão garante que haja transferência de energia ideal entre o fluxo primário de moção rápida e o fluxo secundário mais devagar, de modo que haja um perfil de velocidade aceitável através dos dois fluxos antes que os fluxos combinados entrem na secção de difusor.

[0058] Por meio de exemplo, a secção convergente, o tubo posicionado através da mesma e a configuração da câmara de mistura junto da secção de difusor e do projeto design da turbina no tubo são todos configurados como um sistema para otimizar a queda de pressão no tubo através da turbina junto da taxa de fluxo volumétrica induzida através do tubo que passa através da turbina localizada no mesmo para maximizar a emissão da turbina.

[0059] Ao contrário de máquinas de energia cinética em um curso de fluido livre, em que a potência máxima de tal máquina esteja sujeita ao limite de Betz e um arranjo de tais máquinas exija que as mesmas sejam postas com uma separação significante entre cada máquina, esta invenção cria primeiramente um total de energia hidráulica potencial a partir da energia cinética do fluxo inteiro elevando-se o nível de água a jusante devido à provisão da barreira através da largura inteirado do corpo de água e, então, concentra grande parte desse total de energia potencial na parte menor do fluxo que passa através do tubo o qual uma turbina adequada é montada e através do qual a queda de pressão amplificada correspondentemente é criada, permitindo que energia elétrica seja gerada em eficiência de “bombeamento excessivo” alta.

[0060] A presente invenção endereça problemas comumente encontrados no uso de um arranjo de turbina de curso livre posto, sucessivamente através de um corpo de água. Caso tal arranjo de turbina de curso livre estivesse posto através do mesmo corpo de água fluente, conforme a presente invenção, para obter eficiências aceitáveis, o diâmetro do disco de turbina da turbina de curso livre será muito maior que para a presente invenção. A velocidade da rotação da turbina da turbina de curso livre será muito mais devagar e, portanto, precisará de uma caixa de engrenagem elevadora grande, dispendiosa e de trabalho pesado para acionar o gerador da mesma em comparação ao aparelho da presente invenção. Em muitos locais, inclusive principalmente rios e muitos locais estuários de maré, o diâmetro desejável de uma turbina de curso livre pode exceder significantemente a profundidade da água disponível. Uma vez que uma turbina menor possa ser usada com o sistema da invenção para obter eficiências equivalentes e/ou maiores, o sistema é adequado para ser usado em uma maior faixa de locais.

[0061] A superfície livre da água a montante atrás do sistema da invenção é elevada sobre toda a largura do fluxo, tipicamente, por 1,5m a 3,5m. Para turbinas de curso livre, haverá uma pequena “saliência” na superfície de água acima da turbina, causado pela resistência da turbina ao fluxo de água e que é uma medida da capacidade de geração de energia daquela turbina de curso livre. Essa saliência é tipicamente indetectável por visão normal. A elevação justamente a montante de uma turbina de superfície livre é quase imperceptível por conta das restrições do Limite de Betz. Adicionalmente, esse volume elevado pequeno é local para cada turbina de curso livre em plano e o Limite de Betz também prescreve água aberta significante entre cada turbina de curso livre em um arranjo, de modo que o volume de água elevada acima e justamente a montante de uma turbina de curso livre ou de um arranjo de turbina seja radicalmente menor que a montante elevada desta invenção posta através do mesmo corpo fluente de água, tipicamente, por uma ordem de magnitude ou mais. A comparação de volumes de água elevada é uma medida direta da energia comparativa disponível para conversão em eletricidade por cada tipo de máquina. O sistema da invenção, portanto, tipicamente tem uma ordem de magnitude ou mais energia disponível para o mesmo do que uma turbina de curso livre ou um arranjo de turbina de curso livre tem a partir do mesmo corpo de água.

[0062] Ademais, a invenção cria um fluxo a montante de elevação de cabeça de água muito maior do que criaria o posicionamento de uma turbina de curso livre e, então, tipicamente amplia ainda mais essa diferença de cabeça por um fator de 3 a 5 vezes no fluxo secundário induzido que é tipicamente 20% do fluxo a montante. Então, a carga motriz (pressão) da turbina na invenção é maior do que aquela através de uma turbina de curso livre, tipicamente por uma ordem de grandeza ou mais. Esse aparelho da invenção pode, portanto, usar uma turbina com um diâmetro que é menor por uma ordem de grandeza ou mais e gira em uma velocidade que é maior por uma ordem de grandeza ou mais do que uma típica turbina de curso livre.

[0063] Uma típica represa de energia hídrica, onde uma barreira através de uma fonte de água canaliza todo o fluxo de água através da turbina, exige uma diferença de cabeça de tipicamente 5 m ou mais para fazer um gerador funcionar de maneira eficaz. No entanto, por causa da amplificação de pressão no fluxo secundário induzido a invenção pode operar tal turbina de maneira rentável em diferenças principais de cerca de 1,5 m.

[0064] Com referência à Figura 3 em uma modalidade da invenção, a câmara de mistura 16 pode afunilar na direção a jusante por um ângulo de metade de cone de β, beta, tal que o escape da câmara de mistura é mais estreito do que seu acesso. O ângulo de metade de cone da câmara de mistura pode ser positivo ou negativo. Em uma modalidade alternativa, a câmara de mistura pode afunilar na direção a montante tal que o escape da câmara de mistura é mais amplo do que o acesso da câmara de mistura, isto é, a câmara de mistura diverge ao longo do comprimento do mesmo em direção à seção de difusor. Ter uma câmara de mistura afunilada pode facilitar a transferência de energia entre o fluxo primário de maior velocidade através do espaço anular e o fluxo secundário de mais lento que escapa do tubo 22.

[0065] A extremidade a jusante da câmara de mistura 16 é conectada à seção de difusor 20. A seção de difusor está na forma de um funil que tem uma primeira fenda como um acesso para receber água da câmara de mistura 16 e uma fenda mais ampla como um escape na extremidade oposta para liberar água de volta para o fluxo livre no lado a jusante da barreira. A seção de difusor 20 diverge para fora do escape da câmara de mistura 16 para retardar o fluxo e recuperar a pressão estática antes de o mesmo sair da seção de difusor 20 e para minimizar a perda de energia através de turbulência. O ângulo de desvio pode ser selecionado para otimizar o desempenho do difusor.

[0066] Os parâmetros da seção de difusor, como o comprimento da seção, ângulo de divergência, θ, e a razão da área em corte transversal da primeira e da segunda fendas são selecionados para suprimir a turbulência e para reduzir perdas de energia causadas pelo deslocamento de fluxo, à medida que o fluxo desacelera para a velocidade de curso livre. A turbulência indevida, redemoinhos e deslocamento de fluxo podem prejudicar a recuperação de pressão à medida que o fluxo se aproxima do escape da seção de difusor. Os parâmetros são selecionados para maximizar a recuperação de pressão tal que a pressão no escape do difusor, que é ajustada pela profundidade da água a jusante, é tão alta quanto possível acima da pressão no venturi.

[0067] O tubo 22 se estende ao longo de pelo menos parte do comprimento da seção convergente 14 e está localizado centralmente na seção convergente 14. O tubo pode ter um diâmetro substancialmente uniforme em seu comprimento. Sendo que o acesso do tubo tem substancialmente o mesmo diâmetro que o escape do tubo. Com referência às Figuras 2 e 7, o tubo 22 é sustentado na seção convergente 14 por braços de sustentação radiais 36 que se estendem da superfície externa do tubo 22 até a superfície interior da seção convergente 14. A quantidade de braços de sustentação presentes pode variar. Preferivelmente 3 ou 4 braços de sustentação são usados, no entanto, mais ou menos braços de sustentação podem ser usados caso se exija. Os braços de sustentação são perfilados para minimizar a perda de energia no fluxo primário.

[0068] Em uma modalidade adicional, o tubo pode compreender uma região convergente em sua extremidade a montante. A região convergente do tubo facilita uma alta velocidade de fluxo através da turbina. O tubo pode ter uma região divergente na extremidade a jusante do tubo a jusante da turbina. A região divergente do tubo age como um difusor para ajudar a fornecer uma comparação preferida entre a velocidade do fluxo secundário que escapa do tubo e o fluxo primário anular na seção divergente.

[0069] O acesso do tubo à cabeça estática a montante e a extremidade a jusante do tubo fica exposta à cabeça estática reduzida na região do venturi. O tubo fornece um percurso de fluxo entre a montante de cabeça estática alta e a cabeça estática baixa no venturi. O fluxo secundário 34 atravessa o tubo 22, induzido pela queda de cabeça amplificada entre a extremidade a montante do tubo e o venturi. Uma turbina 26 está localizada no tubo 22 e é conectada por um eixo de acionamento 30 ao gerador 28 e extrai energia do fluxo secundário. Devido a essa baixa pressão no venturi a queda de pressão entre o escape do tubo 22 e o acesso do tubo é intensificada para ser mais equivalente com a pressão do projeto em que as turbinas de fluxo axial em alta velocidade funcionam melhor.

[0070] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 6, a extremidade a jusante do tubo 22 está localizada na seção convergente 14 tal que a extremidade a jusante do tubo fica exposta à cabeça estática reduzida na região do venturi. A extremidade a jusante do tubo termina em uma distância X1 a partir da câmara de mistura 16. A extremidade a montante do tubo 22 se estende a partir do acesso da seção convergente 14 em uma distância X2. As distâncias X1 e X2 são selecionadas para otimizar o desempenho do dispositivo e para maximizar o fluxo secundário através do tubo.

[0071] X1 e X2 podem ser positiva ou negativa, tal que em uma configuração do aparelho, a extremidade a montante do tubo pode ser posicionada na seção convergente e em outra configuração do aparelho a extremidade a jusante do tubo pode ser posicionada dentro da câmara de mistura.

[0072] A habilidade de variar a distância X2 garante que a extremidade a montante do tubo 22 se estenda de além do acesso da seção convergente 14 por uma distância ideal que fornece acesso para a extremidade a montante do tubo 22 à cabeça de pressão a montante máxima sem as perdas de energia por fricção indevidas para o fluxo secundário dentro do tubo causadas pelo mesmo sem excessivamente longo.

[0073] O fluxo primário em alta velocidade 32 fora do tubo no escape do tubo ajuda na extração do fluxo secundário de mais lento 34 através do tubo e para fora da extremidade do tubo para o fluxo primário. O fluxo secundário 34 acelera à medida que se mistura com o fluxo primário 32. Através da variação de X1, a posição do escape do tubo, a partir da montante do venturi para dentro da câmara de mistura invoca diferentes características de mistura no que é um regime de fluxo muito turbulento e complexo. A flexibilidade de fazer tais alterações de detalhes permite um regime de mistura ideal a ser selecionado para se adequar a qualquer uma das condições de projeto e de fluxo.

[0074] Em uma modalidade, o tubo 22 é móvel para frente ou para trás (a jusante ou a montante) com relação à câmara de mistura na direção axial. Conforme mostrado na Figura 5 e na Figura 6, o tubo 22 é sustentado na seção convergente 14 por um cubo de sustentação oco 42. Os braços de sustentação 36 se estendem radialmente do cubo até a superfície interior da seção convergente 14. A quantidade de braços de sustentação pode variar e os mesmos podem ser perfilados para minimizar as perdas de energia no fluxo primário.

[0075] O cubo 42 e o tubo 22 compreendem um mecanismo de parafuso e de rosca complementar para permitir o movimento do tubo com relação à seção convergente. Uma rosca para parafuso dentro do cubo se engata com uma rosca de acoplamento ao redor da parte local da superfície externa do tubo adjacente ao cubo de sustentação. Um mecanismo giratório gira o tubo 22 e possibilita que as distancias X1 e X2 sejam variadas em operação de modo que sejam adequadas às condições de operação variantes. Outros mecanismos de indexação que podem mover a posição do tubo com relação à seção convergente e à seção de mistura podem ser usados. As bordas do cubo podem ser perfiladas para serem lisas para minimizar a interferência de fluxo no fluxo primário.

[0076] O fornecimento da turbina antes do venturi no tubo possibilita que a face a montante da turbina fique exposta à cabeça a montante ambiente enquanto a face a jusante da turbina fica exposta à zona de baixa pressão tal que há uma diferença de pressão através do comprimento do tubo que cria o fluxo secundário. A turbina também é capaz de pegar energia do fluxo secundário que é puxado através do tubo pela presença da região de baixa pressão no escape do tubo.

[0077] O tubo pode compreender um arranjo fixo de pás de sustentação radiais do lado oposto às pás da turbina. Por exemplo, as pás de sustentação podem ser caractere direto e as pás da turbina do caractere esquerdo ou vice versa. O arranjo fixo de pás de sustentação radiais age como pás de estabilização de fluxo que tem uma via oposta às pás da turbina. O arranjo de pás de sustentação radiais pode ser posicionado no tubo ou a montante ou a jusante da turbina e é projetado para garantir que qualquer energia giratória induzida para o fluxo pela turbina seja neutralizada tal que o fluxo que emerge do tubo está tão próximo quanto possível de ser axial.

[0078] Com referência às Figuras 4, 6 e 8, a turbina de fluxo axial é sustentada por um estator que tem uma pluralidade de pás de sustentação que se estendem radialmente 38 localizadas a montante da turbina. O estator pode compreender duas ou mais pás, preferivelmente cinco ou mais pás de sustentação radiais 38. Um mancal de eixo 40 é encaixado no eixo de acionamento 30 no centro das pás de sustentação 38. Cada pá de sustentação tem um ângulo de ataque para o fluxo secundário tal que o pré-remoinho é introduzido no fluxo secundário na mão oposta àquele causado pela montagem de rotor da turbina como resultado do fluxo secundário através do tubo. Os ângulos de ataque em mão oposta das pás do estator e do rotor são selecionados para maximizar a emissão de potência e para criar um fluxo que escapa da extremidade a jusante do tubo 22 em uma direção essencialmente axial com o remoinho mínimo. A turbina 26 é conectada pelo eixo de acionamento 30 a um gerador elétrico. O gerador pode estar localizado submerso, na barreira ou muito próximo da barreira. Em outras modalidades, o gerador pode estar localizado remoto do aparelho e/ou fora da água, pode ser acionado por uma correia ou trem de acionamento adequado que conecta a turbina ao gerador. Outros sistemas adequados como rodas de polia, correias de acionamento, rodas de engrenagem, eixos de acionamento, bombas hidráulicas, motores hidráulicos e de tubulação e mistura desses sistemas pode ser usada para conectar a turbina ao gerador. Em modalidades adicionais, o gerador pode se integrar à turbina.

[0079] A razão da área em corte transversal (A1) da câmara de mistura 16 para a área em corte transversal (A2) da extremidade a jusante do tubo 22 influencia o desempenho do venturi. A razão de A1: A2 é selecionada para otimizar o fluxo secundário através do tubo e maximiza o desempenho do aparelho. A área em corte transversal (A1) da câmara de mistura 16 e a área em corte transversal (A3) do acesso da seção convergente 14 também influenciam o desempenho do venturi e são selecionadas para otimizar o fluxo secundário através do tubo e para maximizar o desempenho do aparelho.

[0080] Conforme mostrado na Figura 9, em uma modalidade, o acesso da seção convergente 14 e o escape da seção de difusor 20 podem ter uma corte transversal substancialmente retangular. A seção convergente 14 e a seção de difusor 20 podem se afunilar em direção à câmara de mistura 16 que tem um corte transversal substancialmente circular. Nas configurações alternativas, o dispositivo pode ter um corte transversal substancialmente circular de diâmetro variante ao longo do comprimento do mesmo. Conforme mostrado na Figura 10, o acesso da seção convergente 14, o escape da seção de difusor 20 e a câmara de mistura 16, todos, têm um corte transversal substancialmente circular. Outros formatos em corte transversal e combinações de formatos também são contemplados para o acesso da seção convergente e o escape das seções de difusor, tal como, os cortes transversais ovais e/ou retangulares em que os cantos internos são arredondados.

[0081] A razão da área em corte transversal do acesso da seção convergente para a área em corte transversal do escape da seção de difusor é selecionada para otimizar o desempenho do dispositivo. Em uma modalidade, essas duas áreas são substancialmente iguais. A razão é selecionada tal que as condições de fluxo a jusante do dispositivo são impactadas minimamente pela instalação do dispositivo e as condições de fluxo no escape do dispositivo reproduzem eficientemente as condições ambientes que prevalecem no corpo de água antes da instalação dos dispositivos.

[0082] Em uma modalidade, uma tela (não mostrada) está localizada através do acesso do tubo. A tela tem aberturas para permitir que a água ainda atravesse o tubo. A tela pode ser qualquer tela adequada que ainda permita que o fluxo secundário atravesse o tubo. Em uma modalidade, a tela é uma tela de proteção contra peixes.

[0083] Com referência às Figuras 11 e 12, um aparelho 110 para a geração de eletricidade compreende um arranjo de módulos venturi, sendo que cada um tem uma seção convergente 112, uma câmara de mistura 114 e seção de difusor divergente. Em cada módulo a seção convergente se estreita em direção à câmara de mistura tal que um venturi é definido na região do limite da seção convergente e da câmara de mistura. Uma seção de difusor se estende a partir do escape da seção de difusor.

[0084] Um tubo 116 que tem uma única entrada está localizado ao longo de pelo menos parte do comprimento de cada seção convergente 112 e se estende a montante no fluxo primário por uma distância adequada. As primeiras passagens de fluxo para o fluxo primário 124 são definidas no aparelho entre a parte do tubo 116 localizada na seção convergente e as paredes das seções convergentes 112.

[0085] O tubo 116 compreende uma pluralidade de tubos de saída 118a, 118b, 118c unidos em um coletor 120 que se conecta à única seção de entrada 122 do tubo. O tubo define um segundo percurso de fluxo para o fluxo secundário 126. A entrada do tubo está localizada a montante dos módulos tal que a entrada fica exposta à cabeça estática a montante e o tubo fornece um percurso de fluxo entre a montante de cabeça estática alta e a cabeça estática baixa no venturi. Uma tela perfurada (não mostrada) pode estar localizada através do acesso da seção de entrada 122.

[0086] A turbina 128 está localizada na seção de entrada do tubo na região comum do segundo percurso de fluxo, antes de o tubo se dividir para formar tubos de saída separados para direcionar o fluxo secundário 126 para cada seção convergente 112.

[0087] Um fluxo secundário combinado 126 é induzido através do tubo 116 e da única turbina 128 pelas zonas de baixa pressão nos venturis. O tubo pode compreender uma região de difusor 130 entre a turbina e o coletor.

[0088] A posição onde os tubos de saída 118a, 188b, 188c se flexionam e se juntam é colocada suficientemente distante a montante para não perturbar o padrão do fluxo primário 124 que entra em cada seção convergente 112. A junção de cada tubo 118a, 118b, 118c com o fluxo secundário combinado dentro do fluxo coletado é perfilada para ser lisa, limitando a turbulência induzida em quaisquer flexões afiadas ou bordas internas.

[0089] Onde uma única turbina 128 a serviço de um grupo de dispositivos individuais, nessa maneira, é suficientemente remota dos dispositivos de venturi, a área em corte transversal do coletor 130 é preferivelmente configurada para ser maior do que aquela da turbina 116, assim, limitando a velocidade de fluxo no coletor 130 e, desse modo, limitando as perdas de energia cinética correspondentes que podem ocorrer de outro modo.

[0090] A instalação de diversos módulos juntos em um único curso de água permite que os módulos sejam combinados juntos em grupos com um sistema de tubulação comum, tal que o fluxo secundário induzido de diversos tubos de saída na seção convergente múltipla é combinado junto e esse fluxo combinado é extraído através de uma única turbina de capacidade maior do que a turbina que poderia, de outro modo, ser instalada em cada tubo separado na seção convergente.

[0091] Através da combinação dos fluxos secundários menos turbinas e geradores, mas maiores, podem ser empregados do que, de outro modo, seria necessário. Isso pode levar a menos complexidade e relação de custo-benefício melhorada.

[0092] A barreira 10 pode compreender um único aparelho para gerar potência a partir do fluxo de água. Em configurações adicionais do sistema, um arranjo de aparelhos 12 pode estar conectado à barreira. Preferivelmente, os aparelhos estão localizados na base da barreira. No entanto, em outras configurações, o aparelho pode estar localizado em diferentes alturas da barreira.

[0093] O aparelho está localizado em um corpo de água para gerar eletricidade a partir do fluxo de água. Os aparelhos 12 são conectados à barreira 10 tal que pelo menos uma parte da barreira se estende substancialmente de maneira perpendicular para cima a partir dos aparelhos e acima do nível de água, tal que uma diferença de cabeça é criada entre os lados a montante e a jusante da barreira, quando instalados através de um corpo de água. Quando os aparelhos estão localizados na base da barreira a maior parte da altura da barreira irá se estender acima do aparelho.

[0094] O aparelho pode se estender transversalmente através da represa. Dependendo da largura da barreira o aparelho pode estar incluído na barreira ou se estender para fora a partir do lado a montante e/ou do lado a jusante da barreira.

[0095] Em uma configuração, pelo menos a seção convergente, a seção divergente e a câmara de mistura estão localizadas na barreira. O acesso da seção convergente está substancialmente em linha com o lado a montante da barreira e o escape da seção divergente está substancialmente em linha com o lado a jusante da barreira.

[0096] Em outra configuração, os aparelhos podem se estender a jusante da barreira, tal que o acesso da seção convergente está substancialmente em linha com o lado a montante da barreira, enquanto o escape da seção divergente se estende além da largura da barreira.

[0097] A barreira pode ser instalada para minimizar o fluxo de desvio ao redor da estrutura. Em uma modalidade, a barreira é estalada no leito do curso, rio ou fluxo de maré e através de toda a largura do curso, rio ou fluxo de maré para minimizar o fluxo de desvio.

[0098] Muito embora o dispositivo seja descrito com referência com o fato de ser parte do sistema de barreira em um corpo de água para gerar potência a partir do fluxo de fluido. O dispositivo também pode ser usado em outras aplicações para a geração de eletricidade onde há um baixo fluxo de cabeça com grande volume.

[0099] Em vista dessas e de outras variantes no conceito inventivo, deve-se fazer referência às reivindicações anexas. Outras alterações podem ser feitas no escopo da invenção. Por exemplo, os recursos adicionalmente descritos para o aparelho que compreende a única seção convergente também podem ser incorporados no aparelho que compreende múltiplos módulos venturi. Muito embora o aparelho com múltiplos módulos venturi seja exemplificado com quatro tubos venturi, mais ou menos módulos podem ser incluídos no aparelho, por exemplo, dois ou mais módulos venturi podem estar presentes.

Claims (16)

1. Aparelho (12) para geração de eletricidade a partir de fluxo de água caracterizado por compreender:- uma seção convergente (14) conectada a uma primeiraextremidade de uma câmara de mistura (16) definindo uma entrada para a câmara de mistura tal que um venturi (18) é definido entre a extremidade da seção convergente (14) e a câmara de mistura (16);- uma seção de difusor (20) conectada a uma segundaextremidade da câmara de mistura (16) definindo uma saída para a câmara de mistura, sendo que o difusor é configurado tal que, em uso, a pressão na saída do difusor (20) é maior do que a pressão no venturi (18);- pelo menos parte de um tubo (22) localizado na seçãoconvergente (14), tal que um espaço anular (24) é definido entre o tubo (22) e a seção convergente (14), para formar uma primeira passagem de fluxo para um fluxo primário, e sendo que o tubo (22) define uma segunda passagem de fluxo no tubo para um fluxo secundário no tubo; e- uma turbina (26) conectável a um gerador; em que a turbinaestá localizada no tubo (22),em que o aparelho é configurado de modo que, em uso, o fluxo primário se misture com o fluxo secundário na câmara de mistura para formar um fluxo misto que pode entrar na seção do difusor.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente uma tela localizada através da fenda do tubo (22).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o tubo (22) ser móvel com relação à seção convergente (14) e à câmara de mistura (16).

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o tubo ser conectado à superfície interior da seção convergente (14) por meio de braços de sustentação (36).

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o tubo ser sustentado em um cubo (42).

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o cubo (42) compreender um mecanismo de movimento para mover axialmente o tubo (22).

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a extremidade a montante do tubo (22) estar localizada na seção convergente (14) ou a montante do acesso da seção convergente (14).

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender adicionalmente um arranjo de lâminas de sustentação radiais (38) no tubo (22).

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o tubo (22) ter uma região convergente em sua extremidade a montante ou uma região divergente em sua extremidade a jusante.

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o tubo (22) ter um diâmetro uniforme ao longo do comprimento do mesmo.

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a seção de difusor (20), a seção convergente (14) e/ou câmara de mistura (16) ter um corte transversal circular.

12. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por a câmara de mistura (16) convergir na direção a jusante ou a câmara de mistura (16) ser divergida na direção a jusante.

13. Aparelho (110) para geração de eletricidade a partir de fluxo de água caracterizado por compreender:- uma pluralidade de tubos venturi e cada tubo compreendendo:- uma seção convergente (112), sendo que cada seção convergente é conectada a uma primeira extremidade de uma câmara de mistura definindo uma entrada para a câmara de mistura tal que um venturi é definido entre a extremidade da seção convergente e a câmara de mistura; e - uma seção de difusor, sendo que cada seção dedifusor é conectada a uma segunda extremidade de uma das câmaras de mistura (114) definindo uma saída para a câmara de mistura, sendo que o difusor é configurado tal que, em uso, a pressão no escape do difusor é maior do que a pressão no venturi;o aparelho adicionalmente compreendendo:- um tubo (116) que compreende um tubo de entrada (122), umcoletor (120) e uma pluralidade de tubos de saída (118) que se estendem a partir do coletor, em que pelo menos parte de um dos tubos de saída (118) se localiza em uma das seções convergentes (112), tal que um espaço anular é definido entre o tubo de saída e a seção convergente, para formar uma primeira passagem de fluxo para um fluxo primário e sendo que o tubo define uma segunda passagem de fluxo no tubo para um fluxo secundário; e- uma turbina (128) conectável a um gerador; em que aturbina está localizada no tubo (116),em que, em uso, o fluxo primário se mistura com o fluxo secundário nas câmaras de mistura para formar um fluxo misto que pode entrar nas seções do difusor.

14. Sistema para a geração de eletricidade a partir de fluxo de água caracterizado por compreender:- uma barreira (10) para a localização através de um corpofluente de água e dotada de - pelo menos um aparelho (12, 110), conforme definido emqualquer uma das reivindicações 1 - 13, em que o aparelho (12,110) é posicionado tal que, em uso, fornece um percurso de fluxo do lado a montante da barreira até o lado a jusante da barreira (10).

15. Método para o fornecimento de uma passagem de fluxo através de uma barreira através de um corpo de água caracterizado por compreender:- instalar pelo menos um aparelho (12, 110), conformedefinido em qualquer uma das reivindicações 1 - 13, nabarreira.

16. Método de geração de eletricidade a partir de fluxo de água caracterizado por compreender:- instalar um sistema, conforme definido na reivindicação14, ou um aparelho (12, 110), conforme definido em qualqueruma das reivindicações 1 - 13, através de um corpo de águapara fornecer um reservatório de água, tal que uma diferença principal é criada entre os lados a montante e jusante da barreira; e- usar o fluxo de água através do aparelho (12, 110) paragirar a turbina.

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