ES2549580A1

ES2549580A1 - Estructura soporte para colector solar cilindro parabólico descompuesto

Info

Publication number: ES2549580A1
Application number: ES201400376A
Authority: ES
Inventors: Antonio VARGAS LEÓN
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: ES2549580B1

Abstract

Estructura soporte para colector cilindro parabólico descompuesto de tipo eje estructural sobre el que se fijan las estructuras soportes de los espejos descompuestos en tramos de parábolas de distinta distancia focal, las cuales se caracterizan por tener unos rigidizadores en cruz de San Andrés que se desarrollan en el lugar geométrico de los puntos que describen la parábola de mayor distancia focal.

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura soporte para colector solar cilindro parabólico descompuesto.

La presente invención se refiere a la Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico 5 Descompuesto (CCPD), para la concentración de la radiación solar, gracias a la cual se consiguen minimizar los costos de fabricación y montaje de los CCPD.

Antecedentes de la invención

10

El Colector Cilindro Parabólico Descompuesto consta de un diseño de tramos de parábolas de diferentes relaciones geométricas, distintas distancias focales, en las que se hacen coincidir sus puntos focales, dicha configuración se realiza para crear un camino libre en el seno del captador para que circule el viento incidente sobre este, así el viento no queda atrapado, y transfiere en menor medida las cargas a la estructura, imprimiendo 15 menores vibraciones en esta.

Son conocidas las descomposiciones de las geometrías parabólicas continuas de captadores solares, como se puede apreciar en la patente: US 2010205963 A1 (AMMAR DANNY F) 19.08.2010, en la que descompone la geometría parabólica continua en 20 tramos, que generan sectores rectangulares, en vez de un único cuerpo cilíndrico de sección parabólica, los cuales están caracterizados por la longitud de la sección del rectángulo, la cual es a lo sumo dos veces el diámetro del tubo absorbedor, que se sitúa en el foco, dichos rectángulos se conforman con una pequeña curvatura y se disponen espaciados entre ellos y enfocados al absorbedor, concentrando así la radiación solar 25 directa.

Otra descomposición de parábolas de mayor peso tecnológico se puede observar en la patente: US 2011 / 0214666 A1 (CHRISTOPH PRAHL) 17.11.2009. Foreing Application Priority Data Nov 18.2088 (DE) 102008057868.1, para una apertura de parábola de doce 30 metros. Habiéndose realizado un estudio a fondo mediante el método de elementos finitos, sobre esta descomposición, por parte de los señores/as Christoph Prahl, Tamara Schapitz, Ralf Uhlig (Plataforma Solar de Almería), titulado: Optimierung der Struktur eines linienfokussierenden kollektors mit ortsfestem Absorber. En dicho análisis de fluidomecánica computarizada mediante el método de elementos finitos, se implementa 35 un módulo de doce metros de largo y seis metros de apertura de parábola, obteniéndose los resultados de las incidencias de las cargas de viento sobre la estructura parabólica descompuesta y su estructura soporte. Dicha estructura soporte se desarrolla en el seno de la parábola para poder soportar a los espejos "S2" (según denominación propia de la patente), y que realiza un seguimiento solar en un eje girando sobre su foco. Hay que 40 tener en cuenta que dicha estructura soporte imprime unas pérdidas por sombreamiento en la captación de la radicación solar directa.

Por último mencionar la solicitud de patente nacional: 201200911 (ANTONIO VARGAS) 10.09.2012 COLECTOR SOLAR CILINDRO PARABÓLICO DESCOMPUESTO. La cual 45 está caracterizada por desarrollar una descomposición del captador mediante dos desarrollos parabólicos de distinta distancia focal, una de cuatrocientos milímetros y otra de seiscientos milímetros.

No obstante, todos estos modelos de descomposición de las secciones de las parábolas quedan a nivel teórico, y no llegan a desarrollarse industrialmente. Siendo esta el estado de la técnica actual.

En consecuencia, se ha ideado una nueva Estructura Soporte para Colector Cilindro 5 Parabólico Descompuesto, partiendo de la descomposición de las parábolas de Antonio Vargas, siendo esta una solución óptima de compromiso entre máxima apertura desarrollada en torno dos metros y mínima área de pérdidas de captación por descomposición para tramos de espejos de misma geometría en plano antes de plegar. Minimizando los costos de fabricación y montaje, cuyas características son el objeto de la 10 presente invención.

Descripción de la invención

La nueva Estructura Soporte para Captadores Cilindro Parabólicos Descompuestos 15 consta de un eje estructural, sobre el cual se fijan las estructuras soportes de los espejos de secciones de tramos parabólicos.

Dicho eje estructural, está dotado de una manivela para conectar distintos ejes mediante bielas y así poder realizar el seguimiento solar de varios captadores mediante un único 20 actuador.

Sobre el propio eje descansan los apoyos de los soportes donde se fijará el tubo absorbedor, que se situará en el foco de las parábolas de distintas distancias focales que se han hecho coincidir. 25

El soporte de los espejos se realiza mediante una celosía plana y se fija sobre el eje estructural, pudiéndose arriostrar los soportes entre sí, para que los espejos no tengan que soportar ningún tipo de carga.

30

Una de las característica principales de la nueva estructura, es que en su despiece se compone de elementos planos, lo que ayuda a su apilamiento y minimiza los costos de transporte.

Al tratarse de estructuras planas prefabricadas, el ensamblaje en campo resulta sencillo 35 debido a que sólo ha de atornillarse los cuerpos principales del conjunto y ensamblar los espejos.

Se ha determinado una solución óptima en la descomposición de las parábolas que acota la geometría de la estructura para adecuarse a tres espejos planos rectangulares de 40 mismas dimensiones geométricas que se curvan de la siguiente forma:

- Un espejo central simétrico que describe una curva parabólica con una distancia focal de cuatrocientos milímetros.

45

- Dos espejos laterales que describen un tramo de parábola con una distancia focal de seiscientos milímetros.

Esta configuración de los espejos parabólicos permite introducir una estructura triangulada en el lugar geométrico de los puntos que describirían la parábola exterior, que 50 rigidiza la estructura y consiguen disminuir la altura neta de construcción del captador en

comparativa a una geometría de parábola continua, consiguiendo un captador parabólico con menor altura geométrica desarrollada por las geometrías de los espejos.

En una realización opcional, la estructura puede llevar como anexo un tubo absorbedor de vacío de agua caliente sanitaria, cuya longitud media comercial es de dos metros, lo 5 que nos acota la longitud de los espejos de tramos cilindro parabólicos a soportar por la estructura objeto de la presente invención.

El ángulo de instalación entre la horizontal y el eje estructural del conjunto objeto de la invención que estamos describiendo se realizará de acuerdo al punto de diseño de cada 10 instalación, dependiendo de la naturaleza de la demanda de energía térmica que se le exige al CCPD, dicha condición nos determinará las longitudes exactas de los soportes delanteros y traseros de la estructura objeto de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos 15

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de la invención, se acompaña un juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

20

Figura 1: Vista lateral de la estructura.

Figura 2: Alzado de la estructura.

Figura 3: Vista en perspectiva de la estructura. 25

Figura 4: Alzado de la estructura con los espejos.

Las referencias de las figuras representan:

30

1. Foco que comparte las parábolas.

2. Espejo lateral sección cilindro parabólico, distancia focal 600 mm.

3. Espejo central sección cilindro parabólico, distancia focal 400 mm. 35

4. Espejo lateral sección cilindro parabólico, distancia focal 600 mm.

5. Estructura soporte de espejos.

40

6. Soporte de tubo absorbedor.

7. Soporte de tubo absorbedor.

8. Eje estructural. 45

9. Manivela para unir mediante bielas varias Estructuras para CCPD.

10. Manivela de acople de un actuador lineal para gobernar el seguimiento solar.

50

11. Tubo absorbedor.

Descripción de una realización preferida

Para lograr un mayor comprensión de la invención, a continuación, se va a describir la Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto, según una realización preferente. 5

En las figuras 1-4 se observa una realización preferente de la estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto en la que el eje estructural (8) es de sección cuadrada cuya alineación con el vértice y el foco de las parábolas se realiza por dos de sus vértices opuestos (quedando en visualización romboide). De esta forma, quedan las 10 dos caras superiores del rombo disponibles para fijar las estructuras soportes de los espejos (5), (figura 2, 3).

Para una correcta fijación de las celosías planas soporte de los espejos (5), y para dar rigidez a la propia estructura, se opta por dotar a los soportes de los espejos (5) de unas 15 cruces de San Andrés, las cuales de desarrollan en el lugar geométrico de los puntos que describen la parábola de mayor distancia focal (2, 4), siendo posible esto gracias al uso de la filosofía de descomposición de las parábolas que comparten un mismo foco (figura 4).

20

La cruz de San Andrés anteriormente descrita, se caracteriza por describir un ángulo de noventa grados en su cruz, geometría que se acopla con las dos caras superiores del rombo que describe el perfil cuadrado del eje estructural (8). Para crear una buena fijación atornillada o remachada entre el soporte de los espejos y el eje estructural, se opta por dotar a la cruz de San Andrés, en su unión con el eje estructural (8), de un perfil 25 “L” en la dirección del eje estructural, con la finalidad de aumentar el área de contacto y espaciamiento entre elementos de unión.). Sobre los extremos del eje estructural (8) se colocarán los elementos que permitan el giro del captador.

Como se puede observar en las figuras, la soportación del tubo absorbedor (11) se 30 realiza mediante dos perfiles (6, 7) que arrancan directamente del eje estructural (8).

Otra característica esencial de la estructura es que se compone de elementos planos y de rápido ensamblaje que minimizan los costos de fabricación, transporte y montaje en campo. 35

Los espejos (2, 3, 4) dispondrán de unas correas de atado en los puntos de unión a la estructura (5) que unirán las distintas estructuras soportes de espejos (5) de un mismo captador, en la dirección del eje estructural (8), cuyo objetivo es liberar al espejo de cualquier tipo de carga, quedando estas correas por el lado posterior al espejado. 40

Otra característica esencial de la estructura es que está dotada de una manivela (9), la cual enlaza mediante bielas las distintas estructuras que compongan el campo solar, y mediante el acople de un único actuador en la manivela (10), poder gobernar el seguimiento solar de todos los captadores mediante el conjunto de bielas y manivelas 45 que describirán una movimiento de cuatro barras.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto caracterizado porque cuenta con un eje estructural (8) sobre el que se fijan las estructuras soportes de los espejos de la descomposición en tramos de parábolas de distinta distancia focal (5). 5
2. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto caracterizado porque cuenta con unas estructuras soportes de los espejos (5) dotadas de unos rigidizadores en cruz de San Andrés las cuales se desarrollan en el lugar geométrico de los puntos que describen la parábola de mayor distancia focal. Estos rigidizadores 10 describen un ángulo de 90º en su cruz.
3. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el giro del captador se realiza en su eje estructural (8) mediante elementos que permiten la rotación instalados en los extremos 15 del eje.
4. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicación 3 caracterizado porque los soportes del tubo absorbedor (11) se fijan sobre el eje estructural (8). 20
5. Estructura soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicación 4 caracterizado porque el eje estructural (8) es de sección cuadrada.
6. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según 25 reivindicación 5 caracterizado porque el eje se dispone de manera que la alineación del vértice de las parábolas y el foco de estas coinciden con dos vértices opuestos de la sección cuadrada del eje para realizar un acople entre la cruz de San Andrés de las estructuras soporte de los espejos (5) y el eje estructural (8).

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7. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la cruz de San Andrés rigidizadora de las estructuras soporte de los espejos (5), se caracteriza por describir un ángulo de noventa grados en su cruz, geometría que se acopla con las dos caras superiores del rombo que describe el perfil cuadrado del eje estructural (8). 35
8. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicación 7 caracterizado porque se instala en la cruz de San Andrés, en su unión con el eje estructural (8), un perfil estructural, en la dirección del eje estructural (8), con el objetivo de crear una buena unión entre los elementos. 40
9. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque se compone de elementos planos que facilitan su apilamiento y minimizan los costes de transporte.

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10. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque soporta a tres espejos de mismas dimensiones geométricas planas antes de ser curvados (2, 3, 4).
11. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según 50 reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la descomposición de las parábolas se

realiza mediante un espejo central (3) de sección cilindro parabólica y distancia focal de 400 mm, y dos espejos laterales (2, 4) de sección cilindro parabólico y distancia focal 600 mm.
12. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según 5 reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque las estructuras soporte de los espejos (5) se arriostran entre sí mediante correas de atado para que sobre los espejos no se impriman ningún tipo de cargas.
13. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según 10 reivindicación 4 caracterizado porque en el eje estructural (8) existe una manivela (9), la cual mediante bielas conecta a varias estructuras soportes de colectores cilindro parabólicos para gobernar el seguimiento solar mediante un único actuador, describiendo el conjunto de manivelas y bielas un movimiento de cuatro barras.

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14. Estructura Soporte para Colector Cilindro Parabólico Descompuesto según reivindicación 13 caracterizado porque el actuador es del tipo lineal y se acopla en la manivela (10) de la estructura que gobierna a las demás.