ES2299109T3 - Procedimiento para la fabricacion de un espejo optico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un espejo óptico, que presenta una curvatura en particular para un colector solar, aplicándose en una construcción portadora (2) rígida un disco de espejo (1), que presenta un lado reflector (3) y un lado adhesivo (4), caracterizado porque el disco de espejo (1) se monta con su lado reflector (3) en una forma nominal (5) y el disco de espejo (1) se coloca junto con la forma nominal (5) intercalando un adhesivo (6) con su lado adhesivo (4) en la construcción portadora (2), separándose la forma nominal (5) del disco de espejo (1) cuando el adhesivo (6) haya endurecido al menos aproximadamente, de modo que después de la retirada de la forma nominal (5) el disco de espejo (1) presente aún la forma de la forma nominal (5).
Description
Procedimiento para la fabricación de un espejo
óptico.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de un espejo óptico, en particular para un colector
solar, aplicándose en una construcción portadora un disco de espejo,
que presenta un lado reflector y un lado adhesivo y montándose el
disco de espejo con su lado reflector en una forma nominal.
Del documento DE 196 19 021 A1 se conoce en
principio un procedimiento de este tipo, aunque para la fabricación
de un espejo parabólico. El espejo parabólico se distingue de las
formas de espejo habituales para colectores solares, porque
mediante el espejo parabólico se pretende conseguir un enfoque
puntual de la radiación reflejada, mientras que en un colector
solar, la radiación reflejada se enfoca mediante la construcción del
espejo más bien en un receptor de una extensión longitudinal
dispuesto a distancia, es decir, se pretende conseguir un enfoque
lineal de la radiación reflejada.
En el procedimiento ya conocido, el disco de
espejo que inicialmente es aún plano se coloca con su lado reflector
en la superficie paraboloide curvada, es decir, una forma nominal
convexa. En el caso especial que nos ocupa aquí de la fabricación
de un espejo parabólico, la orientación de la superficie del espejo
respecto a la forma nominal puede realizarse simplemente porque el
centro de la superficie del espejo se coloca sobre el centro de la
superficie paraboloide. A continuación, la construcción portadora,
aquí formada por un marco anular unido al contorno exterior de la
superficie del espejo se presiona sobre la superficie del espejo,
intercalando al menos un anillo de fijación que se une con adhesivo
a la superficie del espejo, presentando este anillo de fijación un
diámetro claramente reducido en comparación con el marco anular,
intercalándose respectivamente un adhesivo adecuado. La superficie
elástica del espejo se presiona sobre la superficie paraboloide
curvada. En cuanto haya endurecido el adhesivo, el espejo queda
unido a la construcción portadora y queda curvado de forma cóncava
según el valor nominal predeterminado de la superficie paraboloide
convexa de la forma nominal.
El número de anillos de fijación puede aumentar
en función del diámetro del espejo parabólico que ha de ser
fabricado.
Del documento DE 29 45 908 A1 se conoce otro
procedimiento para la fabricación de espejos curvados de forma
cóncava, que por lo demás también es adecuado para la fabricación de
espejos que pueden usarse en disposiciones lineales. También aquí
se abomban placas de espejo inicialmente planas, flexibles mediante
una forma correspondiente y se unen en esta forma con adhesivo a al
menos otra placa flexible y deformable dejándose endurecer. La placa
de espejo en combinación con la otra placa deben presentar a
continuación juntas la rigidez necesaria, habiéndose aplicado la
forma convexa de la forma nominal a la superficie del espejo durante
el endurecimiento del adhesivo. El resultado de este procedimiento
es un espejo con una curvatura cóncava.
La unidad de espejo y construcción portadora se
denominará en lo sucesivo heliostato.
Los colectores solares concentradores de este
tipo se conocen ya desde hace mucho tiempo. Habitualmente, éstos se
fabrican uniendo con adhesivo una lámina de espejo a una
construcción portadora. Un procedimiento de este tipo también está
descrito en el documento DE 38 32 961 A1. La invención tenía allí el
objetivo de encontrar un procedimiento mediante el cual se permita
la unión con adhesivo de tipos determinados de láminas que antes no
podían unirse con adhesivo.
Esto se consigue porque las láminas a usar se
funden un poco mediante acción de calor, a continuación se aplica
un adhesivo en las mismas y finalmente se ponen en contacto una con
otra presionándose las superficies de las láminas una sobre la
otra. La lámina aplicada de esta forma como recorte en una
superficie inferior se monta a continuación en una construcción
portadora, que se adapta mediante un ajuste de precisión a las
necesidades.
Las centrales térmicas solares trabajan
habitualmente con una disposición de espejos y un receptor de calor,
el llamado receptor. Aquí se distingue entre sistemas de
seguimiento de un eje y de dos ejes. Los heliostatos del campo de
heliostatos son guiados mediante motores de tal forma que se refleje
la luz solar que incide en los mismos siendo dirigido al receptor
situado a mayor altura por encima de los espejos. En un sistema de
un eje, el receptor presenta uno o varios tubos absorbedores, en un
sistema de dos ejes un haz de tubos o un absorbedor volumétrico.
Éste absorbe la radiación solar concentrada por los heliostatos y
transmite esta energía transformada en calor con ayuda de un medio
que fluye por el mismo. A lo largo del día, los heliostatos realizan
un seguimiento según la posición del sol, de modo que siempre incida
luz solar en el receptor.
Entre otros, los heliostatos de este tipo se
fabrican de tal forma que su construcción portadora corresponda lo
más posible a la forma nominal del espejo fijándose el propio espejo
en esta construcción, de modo que se ajusta su forma nominal. En
caso de una curvatura reducida, el disco de espejo propiamente dicho
se conforma para que tenga la forma necesaria mediante fuerza
elástica; en caso de curvaturas más pronunciadas, también mediante
conformación térmica.
Para dirigir la luz solar correctamente es
necesaria una gran precisión en la fabricación de los heliostatos
usados. Según la distancia del receptor, los espejos presentan una
curvatura determinada. Para conseguir un rendimiento lo más elevado
posible, es necesario respetar lo más exactamente posible los
parámetros de curvatura de la superficie de espejo. Lo problemático
es que la fabricación de un espejo tan exacto hasta ahora sólo se
ha podido realizar con costes muy elevados, puesto que ya la
construcción portadora tenía que cumplir estos requisitos de
precisión.
Por lo tanto, se conoce la solución de fabricar
un espejo con una precisión media y adaptarlo exactamente mediante
el ajuste de precisión. Este procedimiento conlleva grandes
exigencias del material de la construcción portadora y de los
técnicos que realizan el ajuste de precisión.
Es necesario definir en la construcción
portadora distintos puntos ajustables que puedan ajustarse con
precisión mediante tornillos de ajuste. Para el ajuste óptimo de los
colectores es necesario emplear personal especializado, lo cual
conlleva costes elevados.
El estado de la técnica a tener en cuenta en
este sentido está representado, por ejemplo, por el documento CA 2
237 882 A1. Este documento expone la adaptación de la deformación de
un disco de espejo mediante una multiplicidad de tornillos de
ajuste que están dispuestos perpendicularmente respecto al plano de
extensión de la superficie de espejo en una estructura portadora
del espejo permitiendo de esta forma el ajuste de precisión de la
curvatura del espejo in situ, hasta que se consiga el enfoque
deseado de la radiación reflejada.
Precisamente en tiempos en los que van subiendo
los costes energéticos, las centrales térmicas solares se convierten
en una alternativa provechosa de los combustibles fósiles.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
proporcionar un procedimiento para la fabricación de un espejo
óptico que presenta una curvatura, en el que pueda renunciarse a un
ajuste de precisión de los espejos después de su fabricación sin
pérdidas de precisión y que permita una fabricación en masa
económica de espejos de este tipo.
Este objetivo se consigue con ayuda del
procedimiento según las características de la reivindicación
principal. En las reivindicaciones subordinadas se indican
configuraciones razonables de este procedimiento.
Para la fabricación de un espejo óptico que
presenta una curvatura, en particular de un heliostato para un
colector solar concentrador, se usa según la invención un disco de
espejo que se ha aplicado en una forma nominal. El lado reflector
está en contacto con la forma nominal. La forma nominal representa
un molde de la curvatura ideal para el espejo en cuestión, de modo
que mediante el contacto directo del disco en la forma nominal el
disco de espejo también se conforma para que tenga su forma
definitiva, en particular, su curvatura definitiva.
Para que los espejos de los que está formada la
central térmica solar puedan realizar un seguimiento del sol, se
montan en construcciones portadoras, que son giratorias de tal forma
que se transmita siempre la máxima energía posible al receptor. El
disco de espejo se monta en la construcción portadora intercalándose
un adhesivo. El disco permanece en la forma nominal, de modo que
mantiene su forma ideal. El adhesivo plástico une el disco a la
construcción portadora de modo que el disco queda sujetado en su
posición actual tras el endurecimiento del adhesivo.
Ha resultado ser ventajoso proveer en primer
lugar la construcción portadora de adhesivo y presionar a
continuación el disco de espejo sobre el adhesivo. El adhesivo se
desvía, mientras que el disco de espejo queda alojado en contacto
íntimo en unión positiva en la forma nominal manteniendo esta forma
también gracias al apoyo de la forma nominal. En esta posición
permanece el disco de espejo con la forma nominal al menos hasta que
el adhesivo haya endurecido por lo menos aproximadamente. Después
de la retirada de la forma nominal, el disco de espejo sigue
presentando la forma de la forma nominal, que corresponde en la
mayor medida posible a la curvatura ideal para el espejo.
Una aplicación del adhesivo, por ejemplo en la
construcción portadora, no debe realizarse necesariamente en toda
la superficie. Basta, por lo tanto, aplicar el adhesivo en distintos
puntos de soporte sujetando el disco, por lo tanto, sólo en puntos
predeterminados. De esta forma se ahorra, por un lado, adhesivo y,
por otro lado, el adhesivo que se desvía bajo la presión del disco
de espejo colocado encima puede fluir de esta forma a los espacios
intermedios entre los puntos de soporte.
Gracias a este procedimiento, la construcción
portadora rígida no debe cumplir los requisitos estrictos en cuanto
a la precisión de la forma nominal, puesto que las tolerancias son
compensadas por el adhesivo. También se suprime según la invención
un ajuste de precisión posterior, lo cual representa una
simplificación adicional de la construcción y conlleva al mismo
tiempo una reducción de costes en la fabricación de las
construcciones portadoras.
La resistencia del disco de espejo es
favorecida, además, porque el disco está formado por un material
rígido, aunque flexible. Si se usara un disco demasiado flexible, no
podría evitarse definitivamente una deformación posterior, por
ejemplo en los puntos en los que hay menor apoyo por los puntos de
soporte.
La invención anteriormente descrita se explicará
a continuación más detalladamente con ayuda de un dibujo.
Muestran:
la fig. 1, una construcción portadora, así como
un disco de espejo montado en una forma nominal antes del montaje en
una representación en corte transversal;
la fig. 2, una construcción portadora con un
disco de espejo montado encima, no habiéndose retirado aún la forma
nominal en una representación en corte transversal;
la fig. 3, un heliostato acabado que se ha
fabricado según el procedimiento según la invención, también en una
representación en corte transversal.
La fig. 1 muestra una construcción portadora 2
para la fabricación de un heliostato. En la construcción portadora
2 se ha aplicado adhesivo 6 en distintos puntos de soporte 7. Antes
de la fabricación, un disco de espejo 1, que presenta un lado
reflector 3 y un lado adhesivo 4, se ha montado en una forma nominal
5 de tal forma que el disco de espejo 1 reproduzca exactamente la
forma de la forma nominal 5 en su lado reflector 3. En la
representación, el disco de espejo 1 se muestra a una pequeña
distancia de la forma nominal, para garantizar una identificación
exacta con los signos de referencia. En realidad, el disco de espejo
1 está montado en contacto íntimo en la forma nominal 5.
La figura 2 muestra la segunda etapa del
procedimiento de fabricación, en la que el disco de espejo 1 se
presiona junto con la forma nominal 5 contra todo el adhesivo 6. El
adhesivo 6 se desvía lateralmente de modo que la forma del disco de
espejo 1 se transmite finalmente también al adhesivo 6. La forma
nominal 5 se deja en el disco de espejo 1 hasta que haya endurecido
el adhesivo 6 apoyando, por un lado, la forma del disco de espejo 1
y sujetándolo, por otro lado, por su fuerza adhesiva. Después del
endurecimiento del adhesivo 6 puede retirarse la forma nominal 5,
manteniendo el disco de espejo 1 la curvatura predeterminada por la
forma nominal 5.
La figura 3 muestra el heliostato acabado, que
dirige la luz solar indicada en la figura con línea de trazos y
puntos a un receptor 8. Se trata aquí sólo de un diagrama
esquemático, en el que hay que tener en cuenta que un receptor 8
tiene asignado varios heliostatos de este tipo. La construcción
portadora 2 es giratoria de una forma que aquí no interesa
describir detalladamente, de modo que la disposición puede realizar
un seguimiento de la luz solar, para que siempre se dirija el
rendimiento luminoso máximo al receptor 8. La curvatura del disco
de espejo 1 está predeterminada por su forma nominal en función de
la distancia entre el heliostato y el receptor 8.
Por lo tanto, arriba se ha descrito un
procedimiento para la fabricación de un espejo óptico, en particular
para un colector solar, que permite una fabricación precisa y a
pesar de ello rápida y sencilla de heliostatos de este tipo. Esto
se consigue mediante el uso de una forma nominal, en la que se monta
el disco de espejo a fijar en una construcción portadora. Este
disco se fija junto con la forma nominal en la construcción
portadora intercalando adhesivo y no se retira hasta después del
endurecimiento del adhesivo y la conservación asociada a ello de la
forma del espejo.
- 1
- Disco de espejo
- 2
- Construcción portadora
- 3
- Lado reflector
- 4
- Lado adhesivo
- 5
- Forma nominal
- 6
- Adhesivo
- 7
- Puntos de soporte.
Claims (4)
1. Procedimiento para la fabricación de un
espejo óptico, que presenta una curvatura en particular para un
colector solar, aplicándose en una construcción portadora (2) rígida
un disco de espejo (1), que presenta un lado reflector (3) y un lado
adhesivo (4), caracterizado porque el disco de espejo (1) se
monta con su lado reflector (3) en una forma nominal (5) y el disco
de espejo (1) se coloca junto con la forma nominal (5) intercalando
un adhesivo (6) con su lado adhesivo (4) en la construcción
portadora (2), separándose la forma nominal (5) del disco de espejo
(1) cuando el adhesivo (6) haya endurecido al menos aproximadamente,
de modo que después de la retirada de la forma nominal (5) el disco
de espejo (1) presente aún la forma de la forma nominal (5).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco de espejo (1) queda alojado
antes del montaje al menos casi en unión positiva en la forma
nominal (5), se aplica el adhesivo (6) en la construcción portadora
(2) y el disco de espejo (1) se presiona con el lado adhesivo (4) de
forma plana sobre el adhesivo (6), de modo que el lado reflector (3)
del disco de espejo (1) reproduzca al menos aproximadamente con
exactitud la superficie de la forma nominal (5).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el adhesivo (6) sólo se aplica en
distintos puntos de soporte (7) en la construcción portadora
(2).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco de
espejo (1) está hecho de un material rígido, aunque flexible.
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