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WO2011154567A1 - Estructura para colector solar cilíndrico - Google Patents

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WO2011154567A1
WO2011154567A1 PCT/ES2011/000188 ES2011000188W WO2011154567A1 WO 2011154567 A1 WO2011154567 A1 WO 2011154567A1 ES 2011000188 W ES2011000188 W ES 2011000188W WO 2011154567 A1 WO2011154567 A1 WO 2011154567A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar collector
collector according
torque box
cylindrical solar
cylindrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/ES2011/000188
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix MUÑOZ GILABERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abengoa Solar New Technologies SA
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abengoa Solar New Technologies SA filed Critical Abengoa Solar New Technologies SA
Priority to US13/702,577 priority Critical patent/US20130141807A1/en
Priority to EP11791963.9A priority patent/EP2581685A4/en
Priority to MA35421A priority patent/MA34290B1/fr
Priority to CN201180027992.1A priority patent/CN103038579B/zh
Priority to MX2012014126A priority patent/MX2012014126A/es
Publication of WO2011154567A1 publication Critical patent/WO2011154567A1/es
Priority to ZA2012/09199A priority patent/ZA201209199B/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/183—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • F24S25/13—Profile arrangements, e.g. trusses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/425—Horizontal axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • This invention falls within the sector of solar collectors, more specifically it refers to the structures that are used to hold said collectors responsible for concentrating solar radiation.
  • solar collectors In solar energy production plants from solar radiation you can use solar collectors of various types (cylindrical collectors, Stirling disc, tower center with heliostats, Fresnel collectors, etc.) and all of them require support structures for mirrors They are responsible for concentrating solar radiation.
  • parabolic troughs whose primary reflector is a parabola.
  • parametric cylinder a new type of collector
  • the latter are distinguished from parabolic trough collectors because the geometry of the primary reflector does not correspond to a parabola.
  • the reflector does not correspond to a continuous curve, if not that is sectioned obtaining what is called the discontinuous primary reflector, to achieve additional advantages, since it allows the wind to evacuate and reduce the associated loads per m 2 of mirror.
  • a secondary reconcentrator is also added, generally above the receiver, which increases the concentration of solar radiation on the receiver.
  • lattice structures that support parabolic trough collectors.
  • the structures that support these collectors are formed by a series of beams, arms and joints, being understood by beams those elements that serve as support of the central structure, also called torque box. They are beams subjected to great torsion and bending forces and usually, of a great length, which causes problems due to the arrow that this produces and also greatly complicates their transport to the plant.
  • the invention claimed herein is intended to provide a structure of great versatility, to serve as a support for a cylindrical solar collector module, either parabolic or parametric, with the continuous primary reflector or discontinuous, with or without secondary reconcentrator and accepting any receiver geometry.
  • the solar tracker that can then be coupled to it is not the subject of the invention.
  • the invention has a series of characteristics that make it differ substantially from those known in the state of the art, solving technical problems so important in this type of collectors such as the structural resistance of the assembly, reduction of loads, ease and cheaper transport and assembly.
  • the invention consists of a support structure for a cylindrical solar collector module.
  • Receiver element responsible for the absorption of solar energy and through which the fluid that is heated circulates. There are several geometries, the most common comprising two concentric tubes, one inside metal through which the fluid circulates and another outside glass, keeping empty between them. The structure proposed by the invention is valid for any receiver geometry.
  • Secondary reconcentrator reflective element that increases the concentration of solar radiation on the receiver, but that is not always installed in the collectors. If placed, it is usually placed above the receiver.
  • Solar tracker the most common tracker system consists of a device that rotates the reflector around an axis.
  • the mission of the structure of the collector is to support and stiffen the set of elements that compose it. This element is the object of the present invention.
  • the claimed invention focuses on developing a structure that, unlike the known state of the art, has a number of essential characteristics that give it important advantages over what exists in the sector.
  • Geometry of the central body type torque box one of the main features that are incorporated in the torque box is the change of its geometry with respect to the state of the art, since it goes from being rectangular or triangular section, to being cylindrical or multi-face polyhedral. Another of the differences in its geometry is that the torque box is not composed of a single piece, but that it is formed by a series of sectors of equal length and each of the sectors is in turn formed by several thin curved sheets or folded The sheets are transported stacked, greatly facilitating logistics and achieving an ideal transport system.
  • each of the sections are mounted starting from the plates and then the complete torque box is assembled, joining the different sectors with parts called diaphragms that materialize the union and prevent local dents from occurring in the cylinder due to the point loads exerted by the pyramidal base supports of the concentric tube receiver.
  • the torque box designed in this way is responsible for supporting the torsional stresses caused by the receiver's weight, the proper weight and the wind forces.
  • the triangular lattice structures that support the complete primary reflector are supported if it is continuous or any of its sections if it is discontinuous.
  • the intermediate pyramidal base supports that support the receiver if it is concentric tubes, as well as the legs that support the whole structure on the ground.
  • Hexagonal frames surrounding the torque box along its length, the torque box is embraced by hexagonal frames in successive sections.
  • the frames also perform the function of joining triangular lattice structures to the torque box.
  • Hexagonal frames are made with "L" angles, all their joints will be resolved with rivets or any equivalent joint system.
  • Cable-stayed structure the whole structure is prestressed by two horizontal braces, optimizing its flexural behavior, thus avoiding having the torque box supported only on the legs. This problem could have been solved by increasing the thickness of the tube, which would give greater rigidity, but the price and weight would also have been increased.
  • the braces work in opposition to the arrow, this one tries to produce in any of the positions or orientations that the torque box adopts and depending on these positions, one or the other brace or both will work, but they will always work opposing the deformation.
  • the straps have some mooring points at the ends thanks to which they are able to give the desired pretension and intermediate points only through which allow them to be given the necessary curvature and manage to maintain tension.
  • Lattice pillars responsible for supporting the secondary reconcentrator if it exists and in some cases, also the receiver. These pillars rest on the upper section of the hexagonal frame.
  • Pyramid-based brackets they are installed in certain cases to support the receiver directly on the torque box, instead of installing lattice pillars on the hexagons. They rely directly on the torque box taking advantage of its multi-sided circular or polyhedral geometry, not needing any other intermediate element.
  • the structure has a triangular lattice structure, similar to those existing in the state of the art, whose mission is to support the complete primary reflector if it is continuous and the sections of the reflector ends, if it is discontinuous.
  • This structure is made with "L" angles, with riveted joints or equivalent.
  • FIG. 3 Perspective view of the structure of the preferred embodiment
  • FIG. 5 Folded plates that make up each section of the torque box
  • Torque box cover that connects a module with the adjoining
  • the solar collector module will be described in accordance with a preferred embodiment.
  • the collector supporting the structure is a cylinder-parametric collector, with discontinuous primary reflector divided into three sections: two parametric at the ends (17) and a higher central parabolic (17 ').
  • the receiver is eccentric tubes (2) and will be supported on a lattice pillar (20) supported by the hexagonal frame (19).
  • FIG. 1 shows the elevation of a preferred embodiment of the claimed structure.
  • the torque box or central body of the structure (1) has a total length of 12 meters.
  • the torque box (1) is divided into three sections (3) of 4 m each. To join the sections (3) and form the entire tube (1) pieces called diaphragms (5) are used.
  • the triangular lattice structure (16) is supported and the legs that support the whole structure (not shown) are supported.
  • two covers (10, 12) are placed.
  • one of the covers (12) is located the axis of rotation of the collector (11).
  • the other cover (10) is used to connect this solar collector module with its adjoining one.
  • FIG. 2 A profile view of the claimed structure is shown in Figure 2.
  • the hexagonal frame (19) that embraces the torque box (1).
  • the torque box (1) is reinforced in several sections thanks to these hexagonal frames (19).
  • the upper side of the hexagon (19) is used to support a lattice pillar (20) that supports the receiver (2).
  • the hexagonal frame (19) also supports the central parabolic section (17 ').
  • the two sides of the hexagonal frame (19) adjacent to the top are free.
  • the three lower sides of the hexagon (19) allow the transition of the torque box (1) to the triangular lattice structures (16).
  • the claimed structure in addition to the torque box (1), comprises a triangular lattice structure (16), which consists of an enveloping structure to support the parametric sections (17) of the reflector. It is made with “L” angles, all joints being solved with rivets or equivalent joining methods.
  • FIG. 3 An axonometric perspective view of the structure is shown in Figure 3. It represents the horizontal braces (13, 15) that prestress the whole structure. These braces (13, 15) are placed one on each side of the torque box (1). Its mission is to optimize bending behavior and solve the problem of the arrow that appears to have the torque box (1) resting only on the legs. Thus, the braces work opposing the arrow, which is intended to be produced in any of the positions adopted by the torque box (1).
  • the straps have some mooring points at the ends thanks to which they are able to give the desired pretension and intermediate points only through which allow them to be given the necessary curvature and manage to maintain tension.
  • Figure 4 shows the detail of the connection of the supports (6) of pyramidal base (18) that can support the receiver (2) to the torque box (1), in the case of not installing the lattice pillars (20) .
  • the fact that the geometry of the torque box (1) has changed and is a polyhedron (or cylinder) allows the union element between the receiver (2) and the cylinder (1) to be greatly simplified since, As can be seen in Figure 4, the support (6) can be supported on the torque box (1) with a simple pyramidal base (18), while with the triangular or square geometry of the state of the art developments, You need to introduce a much more complex transition element between the two to adapt the geometries, which complicates and makes mounting more expensive.
  • FIG. 5 shows the plates (4) that form each of the sections (3) of the torque box (1).
  • each section (3) of the torque box (1) is formed by three folded or curved sheets (4) that when assembled, form the polyhedral or cylindrical tube that is the torque box (1). In figure 5 they appear as curved sheets, but they could also be made of folds.
  • FIG. 6 shows the detail of the geometry of the diaphragms (5) discussed in Figure 1. Thanks to them it is possible to materialize the union between the different sections (3) that make up the torque box (1), increasing the stiffness of the set and reducing the torsion efforts.
  • the diaphragms (5) are joined to the plates (4) that form the sections (3) of the torque box (1) by riveting (7) or any equivalent joining system. They consist of a hexagonal (8) or cylindrical plate (depending on the geometry of the torque box (1)), whose folds or curvature coincides with that of the plates (4) of the sections (3) of the torque box (1). They also comprise a series of spokes (9) that stiffen the assembly. For 12m tubes, divided into three sections of 4 m each, two diaphragms (5) are required.
  • the described structure is specially designed for application in cylindrical solar collectors, but its extension to other fields of the industry that require similar characteristics is not ruled out.

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Abstract

Estructura para colector solar cilíndrico, que cuenta con una estructura de barras en celosía (16) con una viga o torque box (1) en su parte central, válida para sustentar receptores (2) de cualquier geometría y para reflectores primarios (17, 17') también de cualquier geometría (parabólico, paramétrico...) pudiendo ser dicho reflector primario (17, 17') continuo o discontinuo, además la estructura puede sustentar un reconcentrador secundario, donde el torque box (1) es de geometría cilindrica o poliédrica de múltiples caras, dividida en varias secciones (3) y cada una de las secciones (3) formadas a su vez por varias chapas (4); la estructura de celosía triangular (16) envolvente realizada en angulares en "L", con todas las uniones resueltas con remaches o equivalentes; comprende varios marcos hexagonales (19) a lo largo del torque box (1) rodeándola y reforzándola; y varios soportes que sustentan el receptor por encima del torque box (1).

Description

ESTRUCTURA PARA COLECTOR SOLAR CILINDRICO
Sector técnico de la invención
Esta invención se encuadra dentro del sector de los colectores solares, más concretamente se refiere a las estructuras que se utilizan para la sujeción de dichos colectores encargados de concentrar la radiación solar.
Antecedentes de la invención
En las plantas de producción de energía eléctrica a partir de la radiación solar se pueden emplear colectores solares de varios tipos (colectores cilindricos, disco Stirling, central de torre con helióstatos, colectores Fresnel, etc) y todos ellos requieren estructuras de soporte para los espejos que se encargan de concentrar la radiación solar.
Dentro de colectores de tipo cilindrico, los más populares son los cilindro-parabólicos, cuyo reflector primario es una parábola. Recientemente ha surgido un nuevo tipo de colectores denominados cilindro-paramétricos. Estos últimos se distingen de los colectores cilindro-parabólicos porque la geometría del reflector primario no se corresponde con una parábola. Además, en el caso de los cilindro-paramétricos, existen desarrollos en los que el reflector no se corresponde con una curva continua, si no que se secciona obteniendo lo que se denomina reflector primario discontinuo, para lograr ventajas adicionales, pues permite evacuar el viento y reducir las cargas asociadas por m2 de espejo. En otros casos además se añade un reconcentrador secundario, generalmente por encima del receptor, que aumenta la concentración de radiación solar sobre el receptor.
Un ejemplo de este tipo de colectores se reivindica en la solicitud de patente española P200902422 "Colector solar cilindro paramétrico con reconcentrador secundario optimizado y su procedimiento de diseño" del mismo solicitante.
Dichas estructuras, sea del tipo que sea el colector, por lo general poseen además un dispositivo denominado seguidor solar que les permite orientarse en dirección al sol, lo que les conduce a la obtención de altos rendimientos.
Existe una gran cantidad de estado de la técnica referente a las estructuras soporte de módulos de colectores solares, como pueden ser las patentes US6414237, US5069540,
ES2326303, ES2161589, CA1088828, EP0082068, U1070880 y muchas otras.
Muchas de las invenciones del estado de la técnica describen estructuras de celosía que soportan colectores de tipo cilindro-parabólicos. Las estructuras que soportan estos colectores están formadas por una serie de vigas, brazos y uniones, entendiendo por vigas aquellos elementos que sirven de soporte de la estructura central, también denominado torque box. Son vigas sometidas a grandes esfuerzos de torsión y de flexión y habitualmente, de una gran longitud, lo que origina problemas por la flecha que esto produce y además complica en gran medida su transporte hasta la planta.
A la vista del estado de la técnica, la invención aquí reivindicada tiene como objetivo proporcionar una estructura de gran versatilidad, para que sirva de soporte a un módulo de colector solar de tipo cilindrico, ya sea parabólico o paramétrico, con el reflector primario continuo o discontinuo, con reconcentrador secundario o sin él y que acepte cualquier geometría de receptor. No es objeto de la invención el seguidor solar que luego se le pueda acoplar.
Además de la versatilidad y aún a pesar de estar formada por una estructura reticular de nudos y barras, la invención cuenta con una serie de características que hacen que difiera substancialmente de las conocidas en el estado de la técnica, solucionando problemas técnicos tan importantes en este tipo de colectores como son la resistencia estructural del conjunto, disminución de cargas, facilidad y abaratamiento de transporte y de montaje.
Descripción de la invención
La invención consiste en una estructura soporte para un módulo de colector solar cilindrico.
Los componentes principales del campo solar de la tecnología cilindrica, son:
- Reflector primario cilindrico: su misión es la de reflejar y concentrar sobre el receptor la radiación solar directa que incide sobre su superficie. La superficie especular se consigue a través de películas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte que le da la suficiente rigidez. Puede ser parabólico o paramétrico y de geometría continua o discontinua. En el caso de geometría discontinua, el reflector queda dividido en varios tramos. Una de las divisiones más frecuentes consiste en seccionar el reflector primario en dos tramos paramétricos y un tramo parabólico central y elevado, pero son válidas otras posibilidades.
- Receptor: elemento encargado de la absorción de la energía solar y por el que circula el fluido que se calienta. Existen de varias geometrías, el más común comprende dos tubos concéntricos, uno interior metálico por el que circula el fluido y otro exterior de vidrio, manteniendo vacío entre ambos. La estructura que la invención propone es válida para cualquier geometría de receptor. - Reconcentrador secundario: elemento reflector que aumenta la concentración de la radiación solar sobre el receptor, pero que no siempre se instala en los colectores. Si se coloca, generalmente se sitúa por encima del receptor.
- Seguidor solar: el sistema seguidor más común consiste en un dispositivo que gira el reflector alrededor de un eje.
- Estructura: la misión de la estructura del colector es la de sustentar y dar rigidez al conjunto de elementos que lo componen. Este elemento es el objeto de la presente invención.
La invención reivindicada se centra en desarrollar una estructura que, a diferencia del estado de la técnica conocido, tiene una serie de características esenciales que le aportan importantes ventajas frente a lo existente en el sector.
Estas características esenciales son:
1. Geometría del cuerpo central tipo torque box: una de las principales características que se incorporan en el torque box es el cambio de su geometría con respecto al estado de la técnica, ya que pasa de ser de sección rectangular o triangular, a ser cilindrica o poliédrica de múltiples caras. Otra de las diferencias en su geometría es que el torque box no está compuesto de una sola pieza, si no que está formado por una serie de sectores de igual longitud y cada uno de los sectores está formado a su vez por varias chapas finas curvadas o plegadas. Las chapas se transportan apiladas, facilitando enormemente la logística y logrando un sistema de transporte idóneo. Una vez en planta, se montan cada una de las secciones partiendo de las chapas y a continuación se monta el torque box completo, uniendo los diferentes sectores con unas piezas denominadas diafragmas que materializan la unión e impiden que se produzcan abolladuras locales en el cilindro debido a las cargas puntuales ejercidas por los soportes de basa piramidal del receptor de tubos concéntricos.
El torque box así diseñado, se encarga de soportar los esfuerzos de torsión ocasionados por el peso del receptor, el peso propio y los esfuerzos del viento. Sobre él se apoyan las estructuras de celosía triangular que soportan el reflector primario completo si es continuo o alguno de sus tramos si es discontinuo.
También sustenta los apoyos de base piramidal intermedios que soportan el receptor si este es de tubos concéntricos, así como se sujetan en él las patas que apoyan sobre el suelo el conjunto de la estructura.
2. Marcos hexagonales rodeando el torque box: a lo largo de su longitud, el torque box queda abrazado por marcos hexagonales en sucesivas secciones. El lado superior del hexágono sustenta: un pilar de celosía siempre que se necesite, el tramo central del reflector primario - si este es discontinuo y el número de secciones en que se divide el primario es impar - y el reconcentrador secundario si existe. Los marcos también realizan la función de unir las estructuras de celosía triangular al torque box. Los marcos hexagonales están realizados con angulares en "L", todas sus uniones estarán resueltas con remaches o cualquier sistema de unión equivalente.
4. Estructura atirantada: el conjunto de la estructura se pretensa mediante dos tirantes horizontales, optimizando el comportamiento de la misma a flexión, de esta forma se evita tener el torque box apoyado solamente en las patas. Este problema se podría haber solventado aumentando el espesor del tubo, lo que daría mayor rigidez, pero también se habría aumentado el precio y el peso. Los tirantes trabajan oponiéndose a la flecha, ésta se intenta producir en cualquiera de las posiciones u orientaciones que adopte el torque box y dependiendo de dichas posiciones, trabajarán uno u otro tirante o ambos, pero siempre trabajarán oponiéndose a la deformación. Los tirantes cuentan con unos puntos de amarre en los extremos gracias a los cuales se les logra dar la pretensión deseada y unos puntos intermedios solo pasantes que permiten que se les dé la curvatura necesaria y logran mantener la tensión.
5. Pilares de celosía: encargados de soportar el reconcentrador secundario si existe y en algunos casos, también el receptor. Estos pilares se apoyan sobre el tramo superior del marco hexagonal.
6. Soportes con base piramidal: se instalan en ciertos casos para soportar el receptor directamente sobre el torque box, en lugar de instalar pilares de celosía sobre los hexágonos. Se apoyan directamente sobre el torque box aprovechando su geometría circular o poliédrica de múltiples caras, no necesitando ningún otro elemento intermedio.
Estas características técnicas de la estructura son las que distinguen el sistema de lo existente en el estado de la técnica. Además de ellas, la estructura cuenta con una estructura de celosía triangular envolvente, similar a las existentes en el estado de la técnica, cuya misión es la de soportar el reflector primario completo si es continuo y los tramos de los extremos del reflector, si es discontinuo. Esta estructura está realizada con angulares en "L", con las uniones remachadas o equivalente.
Estas características descritas, confieren a la nueva estructura una enorme versatilidad, haciendo que sea válida para cualquier tipo de colector solar cilindrico, ya sea parabólico, paramétrico, con primario continuo o discontinuo, con reconcentrador secundario o sin él y para todo tipo de geometría del receptor. Además resuelve de manera eficaz y económica los problemas existentes hasta el momento referentes a los esfuerzos de torsión, de flexión, de transporte y montaje de la estructura, así como permite, para reflectores discontinuos, una gran apertura para mayor captación solar reduciendo la carga del viento, así como permite acercar el torque box al receptor, mejorando la estabilidad del conjunto.
Descripción de los dibujos
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:
Figura 1 : Alzado de la estructura de la realización preferente
Figura 2: Vista lateral de la estructura de la realización preferente
Figura 3: Vista en perspectiva de la estructura de la realización preferente
Figura 4: Detalle de unión de un soporte de base piramidal al torque box
Figura 5: Chapas plegadas que conforman cada sección del torque box
Figura 6: Diafragma de unión de las secciones que forman el torque box
Las referencias de las figuras representan:
1. Cuerpo central o Torque box
2. Receptor de tubos excéntricos
3. Sección del torque box
4. Chapas curvadas
5. Diafragma
6: Soporte de base piramidal
7. Remachado
8. Chapa hexagonal
9. Radios del diafragma
10. Tapa del torque box que conecta un módulo con el contiguo
11. Eje de giro colector
12. Tapa del torque box con soporte para el receptor
13. Tirante horizontal
15. Tirante horizontal
16. Estructura de celosía triangular
17. Tramos paramétricos del reflector
17'. Tramo parabólico del reflector
18. Base piramidal
19. Marco hexagonal
20. Pilar de celosía Realización preferente de la invención
Para lograr una mayor comprensión de la invención a continuación se va a describir el módulo de colector solar según una realización preferente.
En este ejemplo de realización, el colector que soporta la estructura es un colector cilindro-paramétrico, con reflector primario discontinuo dividido en tres secciones: dos paramétricas en los extremos (17) y una parabólica central (17') más elevada. No existe reconcentrador secundario y el receptor es de tubos excéntricos (2) y será soportado sobre un pilar de celosía (20) apoyado en el marco hexagonal (19).
En la figura 1 se observa el alzado de una realización preferente de la estructura reivindicada. En dicha realización, el torque box o cuerpo central de la estructura (1) tiene una longitud total de 12 metros. El torque box (1) está dividido en tres secciones (3) de 4 m cada una. Para unir las secciones (3) y formar el tubo entero (1 ) se utilizan unas piezas denominadas diafragmas (5).
Además, sobre él, se apoya la estructura de celosía triangular (16) y se sujetan las patas que apoyan sobre el suelo el conjunto de la estructura (no representadas).
En los extremos del torque box (1) se colocan dos tapas (10, 12). En una de las tapas (12) se encuentra ubicado el eje de giro del colector (11). La otra tapa (10) se emplea para conectar este módulo de colector solar con su contiguo.
En la figura 2 se representa una vista de perfil de la estructura reivindicada. En esta vista se puede observar el marco hexagonal (19) que abraza el torque box (1). A lo largo de su longitud, el torque box (1) se refuerza en varias secciones gracias a estos marcos hexagonales (19). El lado superior del hexágono (19) se aprovecha para apoyar un pilar de celosía (20) que soporta el receptor (2). Además, puesto que el reflector primario es discontinuo, el marco hexagonal (19) también soporta el tramo parabólico central (17'). Los dos lados del marco hexagonal (19) contiguos al superior quedan libres. Los tres lados inferiores del hexágono (19) permiten realizar la transición del torque box (1) a las estructuras de celosía triangular (16).
La estructura reivindicada, además del torque box (1), comprende una estructura de celosía triangular (16), que consiste en una estructura envolvente para soportar los tramos paramétricos (17) del reflector. Está realizada con angulares en "L", estando todas las uniones resueltas con remaches o métodos de unión equivalentes.
En la figura 3 se muestra una vista en perspectiva axonométrica de la estructura. En ella se representan los tirantes horizontales (13, 15) que pretensan el conjunto de la estructura. Estos tirantes (13, 15) se sitúan uno a cada lado del torque box (1). Su misión es optimizar el comportamiento a flexión y solventar el problema de la flecha que aparece por tener el torque box (1) apoyado solo sobre las patas. Así pues, los tirantes trabajan oponiéndose a la flecha, la cual se intenta producir en cualquiera de las posiciones que adopte el torque box (1). Los tirantes cuentan con unos puntos de amarre en los extremos gracias a los cuales se les logra dar la pretensión deseada y unos puntos intermedios solo pasantes que permiten que se les dé la curvatura necesaria y logran mantener la tensión.
En la figura 4 se representa el detalle de unión de los soportes (6) de base piramidal (18) que pueden sustentar el receptor (2) al torque box (1 ), en el caso de no instalar los pilares de celosía (20). El hecho de que la geometría del torque box (1) haya cambiado y se trate de un poliedro (o cilindro) permite que se simplifique en gran medida el elemento de unión entre el receptor (2) y el cilindro (1) ya que, como se observa en la figura 4, se puede apoyar el soporte (6) sobre el torque box (1 ) con una base piramidal (18) sencilla, mientras que con la geometría triangular o cuadrada de los desarrollos del estado de la técnica, se necesita introducir un elemento de transición mucho más complejo entre ambos para adaptar las geometrías, lo que complica y encarece el montaje.
En la figura 5 se representan las chapas (4) que forman cada una de las secciones (3) del torque box (1). En esta realización preferente, cada sección (3) del torque box (1) está formada por tres chapas plegadas o curvadas (4) que cuando se montan, conforman el tubo poliédrico o cilindrico que es el torque box (1). En la figura 5 aparecen como chapas curvadas, pero también podrían estar hechas a base de pliegues.
La figura 6 muestra el detalle de la geometría de los diafragmas (5) que se comentan en la figura 1. Gracias a ellos se consigue materializar la unión entre las distintas secciones (3) que conforman el torque box (1), aumentando la rigidez del conjunto y disminuyendo los esfuerzos de torsión. Los diafragmas (5) se unen a las chapas (4) que forman las secciones (3) del torque box (1) mediante remachado (7) o cualquier sistema de unión equivalente. Están formados por una chapa hexagonal (8) o cilindrica (dependiendo de la geometría del torque box(1)), cuyos pliegues o curvatura coincide con la de las chapas (4) de las secciones (3) del torque box (1). También comprenden una serie de radios (9) que rigidizan el conjunto. Para tubos de 12m, divididos en tres secciones de 4 m cada una, se requieren dos diafragmas (5).
La estructura descrita está especialmente diseñada para su aplicación en colectores solares cilindricos, pero no se descarta su extensión a otros campos de la industria que requieran características similares.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Estructura para colector solar cilindrico, de las formadas por una estructura de barras en celosía (16) con una viga o torque box (1) en su parte central, válida para sustentar receptores (2) de cualquier geometría y para reflectores primarios (17, 17') también de cualquier geometría, ya sea parabólico, paramétrico... pudiendo ser dicho reflector primario (17, 17') continuo o discontinuo, además la estructura puede sustentar un reconcentrador secundario, caracterizada porque:
la viga central o torque box (1) es de geometría cilindrica o poliédrica de múltiples caras, dividida en varias secciones (3) y cada una de las secciones (3) formadas a su vez por varias chapas (4);
- la estructura de celosía triangular (16) envolvente está realizada en angulares en "L", con todas las uniones resueltas con remaches o métodos de unión equivalentes;
- comprende varios marcos hexagonales (19) a lo largo de la viga central o torque box (1 ) rodeándola y reforzándola;
- comprende varios soportes que sustentan el receptor por encima del torque box (1).
2. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque las chapas están plegadas o curvadas (4).
3. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 2 caracterizada porque las diferentes secciones (3) del cuerpo central o torque box (1) se unen entre sí mediante unos elementos de unión denominados diafragmas (5) los cuales están formados por una chapa plegada (8) o cilindrica cuyos pliegues o su curvatura coinciden con los pliegues o la curvatura de las chapas (4) de las secciones (3) del torque box (1).
4. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 3 caracterizada porque los diafragmas cuentan con una serie de radios (9) que rigidizan el conjunto.
5. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizado porque en los extremos del torque box (1) se colocan dos tapas (10, 12).
6. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 5 caracterizado porque en una tapa (12) se encuentra ubicado el eje de giro del colector (11).
7. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 5 caracterizado porque una tapa (10) está destinada para conectar este módulo de colector solar con su contiguo.
8. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizado porque los soportes (6) que sustentan el receptor (2) se apoyan sobre una base piramidal directamente sobre el torque box (1).
9. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque los soportes (20) que sustentan el receptor (2) se apoyan directamente sobre el lado superior del marco hexagonal (19).
10. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 9 caracterizada porque los soportes (20) que sustentan el receptor (2) también sujetan el reconcentrador secundario.
11. Estructura para colector solar cilindro-paramétrico según reivindicación 9 caracterizada porque los soportes (20) tienen forma de pilar de celosía.
12. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque el lado superior del hexágono soporta el tramo central (17') del reflector primario
s discontinuo.
13. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque los dos lados del marco hexagonal (19) contiguos al superior quedan libres.
14. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque los tres lados inferiores del hexágono (19) realizan la transición desde el torque box (1) a la estructura de celosía triangular (16).
15. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque el conjunto de la estructura está atirantada.
16. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 14 caracterizada porque se atiranta mediante dos tirantes horizontales (13, 15) situados uno a cada lado del torque box (1).
17. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 15 caracterizada porque los tirantes (13, 15) cuentan con unos puntos de amarre donde se pretensan y unos puntos intermedios, solo pasantes, que mantienen la curvatura y la tensión.
18. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 16 caracterizada porque los puntos de amarre están situados en los extremos de los tirantes (14, 15).
19. Estructura para colector solar cilindrico según reivindicación 1 caracterizada porque la estructura de celosía triangular (16) soporta el reflector primario completo si es continuo y los tramos de los extremos del reflector si es discontinuo.
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