ES1061392U - Posicionador tipo hexapodo para seguimiento solar de reflectores solares. - Google Patents
Posicionador tipo hexapodo para seguimiento solar de reflectores solares.Info
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Abstract
1. Posicionador tipo hexápodo para el seguimiento solar de concentradores solares caracterizado porque consta de unos medios de fijación al suelo mediante rótulas, así como unos actuadores para el seguimiento solar del concentrador.
Description
Posicionador tipo hexápodo para seguimiento solar
de reflectores solares.
Es objeto de la presente invención el
acoplamiento de un posicionador multieje (tipo hexápodo) integrado
a un sistema concentrador solar (parabólico, helióstato,
discos,...) para seguimiento solar.
Caracteriza a la presente invención la aplicación
de mecanismos tipo hexápodos como medio de posicionamiento de
reflectores solares y de seguimiento del sol, lo que permite una
mayor rigidez que otros sistemas, consiguiendo un apuntamiento muy
preciso. Por otro lado, soporta mayores cargas permitiendo así
posicionar reflectores más grandes. Además mejora los puntos de
soporte del reflector lo que minimiza los errores de apuntamiento
debidos a las deformaciones del mismo y optimiza la posición de
anclaje del concentrador al hexápodo.
El posicionador tipo hexápodo objeto de la
invención es un posicionador de fácil transporte, de fácil montaje
y de fácil mantenimiento.
El posicionador admite diferentes sistemas de
control (hidráulico, eléctrico, electrónico, neumático, etc...) y
actuadores diversos (neumáticos, eléctrico, hidráulicos, etc.) de
los ya existentes en el mercado, lo cual añade versatilidad en su
diseño.
Por lo tanto, la presente invención se
circunscribe dentro del ámbito de los concentradores solares y de
forma más particular de los sistemas de seguimiento solares, o
posicionadores.
Existen diferentes sistemas de generación de
energía eléctrica mediante la tecnología de concentración solar.
Pudiéndose diferenciar por el método de concentración, sistema de
seguimiento, factores de concentración, temperaturas conseguidas,
etc.
Entre estos sistemas se encuentran los sistemas
parabólicos lineales que concentran la luz a lo largo de una línea
en la que se encuentra un tubo con el fluido de trabajo de la
máquina térmica. Otro tipo de concentradores son los helióstatos, en
los cuales se dispone un campo de reflectores que concentran la luz
en un punto fijo de una torre situada a determinada distancia. Por
otro lado existen sistemas de disco que concentran la luz en un
punto mediante un disco con la curvatura de un paraboloide.
Finalmente existen otros sistemas de concentración que son
utilizados en aplicaciones puntuales como son el sistema de doble
reflexión y el sistema de Fresnel
lineal.
lineal.
De estos sistemas, el sistema de helióstato es el
que presenta mayores perspectivas de futuro para la generación de
energía en grandes cantidades mientras que el sistema de disco
parabólico es el que mejores perspectivas presenta para la
generación de energía de forma puntual y autónoma.
Un punto común a cualquier sistema de
concentración solar es la necesidad de hacer un seguimiento del
disco solar con relativa precisión y de forma autónoma. Los
sistemas de seguimiento más comunes empleados por los
concentradores, son los sistemas de tipo "T" permitiendo girar
en Acimut y en Elevación. Esto se consigue mediante sendos motores
rotativos dispuestos ortogonalmente en un pedestal
rígi-
do.
do.
La eficacia de cualquier sistema de concentración
solar depende directamente del tamaño del reflector lo que crea la
necesidad de aumentar dicho tamaño si se quieren desarrollar
plantas generadoras con suficiente eficiencia. Sin embargo, los
sistemas de seguimiento anteriormente descritos presentan
limitaciones en cuanto a su rigidez y su integridad estructural
para tamaños de reflectores superiores a 100 m^{2}. Presentan
problemas de apuntamiento, enfoque y fatiga resultado de
deformaciones excesivas originadas por el viento y por su propio
peso. Estas limitaciones obligan a aumentar el número de sistemas
reflectores en los campos de helióstatos incrementando los costes de
instalación y mantenimiento.
En algunas ocasiones se emplean los sistemas tipo
cuna que permiten el movimiento de elevación, mientras que a su vez
todo el sistema puede girar sobre una plataforma.
Este tipo de sistema de seguimiento requiere de
instalaciones de obra civil muy voluminosas y costosas habiéndose
aplicado en casos muy puntuales, más bien con carácter
experimental.
Pese a que los sistemas anteriormente descritos
representan la forma más sencilla de seguimiento, la forma de
sujeción no es buena desde un punto de vista estructural, ya que
por sus propias características constructivas no permite minimizar
las deformaciones por flexión de la parte reflectora, presentando
malas prestaciones frente a las cargas debidas al propio peso del
reflector y a las fuerzas aerodinámicas, provocando un
descentramiento del sistema.
Por lo tanto, el objetivo de la presente
invención, es el de superar los anteriores inconvenientes, de
rigidez, de integridad estructural, de deformaciones excesivas, de
limitaciones de tamaño, de problemas de fatiga y enfoque, empleando
para ello un posicionador tipo hexápodo, consiguiendo unos sistemas
de posicionamiento más robustos, simples conceptualmente, que
presentan un apuntamiento muy preciso, una mayor rigidez, permiten
mejorar el enfoque del concentrador. Es un sistema de bajo peso con
una cimentación sencilla, también permite, soportar mayores cargas
de momento, por presentar una zona de actuación mayor.
El sistema objeto de la presente invención
permitiría aumentar el tamaño de los reflectores de helióstatos
mejorando el rendimiento de los mismos. De la misma manera
permitiría reemplazar a los posicionadores tipo cuna para los
sistemas de disco concentrador disminuyendo los costes de obra
civil de los mismos. También permitiría el rendimiento mayor de un
campo de helióstatos al permitir una mayor instalación de elementos
reflectivos, ya que por el empleo de los hexápodos se permite una
mayor densidad de equipos por unidad de área, al controlar de forma
óptima la generación de sombras.
Se conocen hexápodos como los mostrados en la
solicitud de patente WO 02/097920, donde se describe un hexápodo
para apuntamiento de antenas, de telescopios o de dispositivos
ópticos de medida o de telecomunicación. Pero en ningún caso se
hace mención alguna de la utilización de los hexápodos como medios
de posicionamiento y soporte de los reflectores solares, debido a
las complejas solicitaciones y requerimientos técnicos a los que
estarían sometidos en el caso de aplicaciones solares del tamaño
estudiado en esta propuesta.
Nadie, ha definido las características
estructurales de diseño que deben presentar los hexápodos para
poder soportar tanto los requerimientos cinemáticos como dinámicos
de los reflectores, como las condiciones de contorno, como para
emplear un hexápodo como medio de posicionamiento de un reflector
que supere los anteriores inconvenientes.
El objetivo de la presente invención es el
acoplamiento de un posicionador multieje (hexápodo) integrado a un
sistema concentrador solar para el seguimiento de la trayectoria
del sol, especialmente diseñado para el soporte y posicionamiento
de reflectores solares.
El hexápodo está diseñado de acuerdo a los
requerimientos técnicos a los que se va a ver sometido. Los
parámetros básicos empleados para el diseño del hexápodo son:
- -
- El radio de la circunferencia donde están situados los centros de las rótulas de la plataforma inferior.
- -
- El radio de la circunferencia donde están situados los centros de las rótulas de la plataforma superior.
- -
- La distancia entre las rótulas de la plataforma inferior.
- -
- La distancia entre las rótulas de la plataforma superior.
- -
- La longitud de los actuadores en posición nominal.
Para el diseño de un hexápodo es usual el fijar
la relación entre los radios de las plataformas con las condiciones
de contorno, giros máximos, resoluciones y carreras, para luego ver
la influencia de otros como la distancia entre rótulas o el centro
de rotación.
El procedimiento de diseño de un hexápodo los
pasos a seguir son los siguientes.
- -
- Determinación de las condiciones de contorno desde un punto de vista geométrico, cinemático y de cargas.
- -
- Las condiciones de contorno geométricas estarán determinadas por los puntos de interface de la plataforma superior, inferior y la envuelta máxima del mecanismo. En el caso de un hexápodo para aplicaciones solares, los puntos de interface de la plataforma superior están determinados por los puntos de soporte que minimizan las deformaciones del reflector debido a su propio peso.
- -
- Las condiciones de contorno cinemáticas están definidas por el rango de movimientos que se quiere obtener con el sistema posicionador. En el caso de un hexápodo para aplicaciones solares, los rangos de movimiento los determinará la elevación mínima que se quiera obtener, o lo que es lo mismo el aprovechamiento diario que se quiera dar al sistema colector.
- -
- Las condiciones de contorno de cargas están, determinadas, tanto por las actitudes a obtener con el sistema posicionador como con las cargas que debe soportar. En el caso de un hexápodo para aplicaciones solares, las cargas máximas las determinarán el peso del sistema reflector y la máxima velocidad del viento, con la cual el sistema debe ser operativo. Con estas cargas máximas y la envuelta de actitudes se determina la carga máxima de los actuadores.
- -
- Una vez determinadas todas las condiciones de contorno, se determina que parámetro será dimensionante en el caso del hexápodo. El sistema hexápodo podrá optimizarse para obtener máxima resolución, máxima envuelta de movimientos o máxima carga sobre la plataforma superior. En el caso del objeto de la invención se tuvieron como parámetros dimensionantes la envuelta de movimientos y las cargas del viento.
Para complementar la descripción que seguidamente
se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de
sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva,
de un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no
limitativa, se representan los detalles más significativos de la
invención.
Figura 1. Muestra una vista lateral del reflector
en posición completamente horizontal.
Figura 2. Muestra el conjunto anterior con el
reflector con un ángulo de elevación de 0°.
Figura 3. Muestra un ejemplo de rótulas para el
hexápodo.
A la vista de las figuras se describe
seguidamente un modo de realización preferente de la invención
propuesta.
En las figuras 1 y 2 observamos cómo el reflector
(1) es posicionado y soportado por un hexápodo que consta de una
serie de actuadores (2) articulados en sus bases mediante rótulas
(3).
El hexápodo estará unido al suelo por medio de un
anclaje a una cimentación de una determinada profundidad. Sobre
estas estructuras se encuentran las rótulas (3) de la base del
hexápodo. El número de estructuras de fijación al suelo serán tres,
sobre cada una de ellas se dispone una pareja de rótulas (3).
Las rótulas (3) están dimensionadas para soportar
una carga en su eje de entrada con un factor de seguridad de al
menos 1,2.
Las rótulas están constituidas por una base (4)
unida a una estructura de fijación al suelo mediante tornillos.
Cada una de las rótulas cuenta con dos rodamientos (5), de un
herraje (6) que tiene una parte inferior de revolución que sirve de
eje para el sistema de rotación, mientras que la parte superior es
la base para la rotación según un eje perpendicular al anterior.
También cuenta con dos casquillos de fricción (7) así como con un
bulón (8).
Los actuadores (2) vendrán definidos por su
carrera, por la longitud máxima con el actuador retraído, por la
carga de tracción, la carga de compresión y la presión de trabajo.
Podrán ser de cualquier tipo. Siendo el número de concentradores a
instalar en el parque lo que determine que sea más económico un
tipo de actuador u otro.
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la invención y las ventajas que de la misma se
derivan.
Los materiales, forma tamaño y disposición de los
elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando no
alteren la esencialidad del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria
deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.
Claims (5)
1. Posicionador tipo hexápodo para el seguimiento
solar de concentradores solares caracterizado porque consta
de unos medios de fijación al suelo mediante rótulas, así como unos
actuadores para el seguimiento solar del concentrador.
2. Posicionador tipo hexápodo para el seguimiento
solar de concentradores solares, según la reivindicación 1
caracterizado porque el dimensionamiento del hexápodo se
tienen en cuenta los siguientes factores:
- -
- El radio de la circunferencia donde están situados los centros de las rótulas de la plataforma inferior.
- -
- El radio de la circunferencia donde están situados los centros de las rótulas de la plataforma superior.
- -
- Distancia entre las rótulas de la plataforma inferior.
- -
- Distancia entre las rótulas de la plataforma superior.
- -
- Carrera de los actuadores.
- -
- Las condiciones de contorno, como geometría del reflector.
- -
- Las posiciones extremas del movimiento.
- -
- Las cargas que ha de soportar la estructura posicionadora debido a la carga que efectúa el viento sobre la estructura reflectante, especialmente el efecto suelo en posición de supervivencia (posición horizontal del concentrador).
3. Posicionador tipo hexápodo para el seguimiento
solar de concentradores, según la reivindicación 2,
caracterizado por contar con unas rótulas ancladas a la
cimentación.
4. Posicionador tipo hexápodo para el seguimiento
solar de concentradores, según la reivindicación 2,
caracterizado porque con objeto de evitar interferencias
entre el reflector con las patas del hexápodo cuenta éste con un
desplazamiento lateral mínimo.
5. Posicionador tipo hexápodo para el seguimiento
solar de concentradores, según la reivindicación 2,
caracterizado porque uno o más de los actuadores en sus ejes
soporte no sea extensible o retráctil limitándose a estar
articulado, y así controlar su extensión, posición y gobierno.
Priority Applications (1)
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ES200502219U ES1061392Y (es) | 2003-10-27 | 2003-10-27 | Posicionador tipo hexapodo para seguimiento solar de reflectores solares |
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