ES2300350T3

ES2300350T3 - Sistema concentrador de la energia solar.

Info

Publication number: ES2300350T3
Application number: ES01960228T
Authority: ES
Inventors: Andreas Nohrig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2008-06-16
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: WO2001090662A2; DE10025212A1; ZA200209466B; PT1290383E; US6953038B1; ATE384231T1; AU2001281780B2; WO2001090662A3; IL152992A0; EP1290383A2; EP1290383B1; IL152992A; DE50113510D1; AU8178001A

Abstract

Sistema concentrador de energía solar que comprende un reflector (10) realizado en forma de espejo parabólico con seguimiento conducido en dos ejes, con un lado interior reflector, soportado por un bastidor (14) dispuesto en un plano portante y con un receptor (62) que cuando está en funcionamiento se sitúa en el punto focal (110) del espejo parabólico o bien delante o detrás de dicho punto focal, en el que, además, el espejo parabólico puede girar alrededor de un eje (32) dispuesto, como mínimo, de modo esencialmente perpendicular al plano portante, donde el espejo parabólico (10) se puede hacer pivotar hacia arriba y hacia abajo alrededor de un eje inferior de pivotamiento (36) dispuesto en la zona del plano portante o bien a una cierta distancia por encima o por debajo del mismo, y en el que el movimiento de pivotamiento del espejo parabólico es asistido, como mínimo, por un brazo conductor (42) articuladamente unido en un extremo a la zona central del espejo parabólico y en el otro extremo al bastidor (14), caracterizado porque el eje de pivotamiento (36) está dispuesto de forma desplazable en un plano paralelo al plano portante o bien en el plano portante, y el desplazamiento del eje de pivotamiento (36) conduce o contribuye al correspondiente movimiento de pivotamiento del espejo parabólico (10).

Description

Sistema concentrador de la energía solar.

La presente invención se refiere a un sistema concentrador de energía solar que presenta un reflector realizado en forma de espejo parabólico con seguimiento en dos ejes, dotado de un lado interior reflector y soportado por un bastidor dispuesto en un plano portante y un receptor que durante el funcionamiento está situado en el punto focal del espejo parabólico o bien antes o después del mismo, en el que, además, el espejo parabólico puede girar alrededor de un eje dispuesto, como mínimo, de modo esencialmente perpendicular al plano portante.

Las instalaciones de energía solar realizadas hasta ahora se pueden clasificar básicamente en tres grupos: las instalaciones fotovoltaicas, que generan electricidad directamente de la luz solar, los colectores solares que extraen en una superficie el calor de la luz solar, y los sistemas concentradores de energía solar que pueden concentrar considerablemente la luz solar y obtener en un receptor energía de alta temperatura.

Desde el punto de vista físico, los sistemas concentradores de energía solar se caracterizan porque la energía se puede aprovechar en varias etapas. Se puede obtener de esta manera una eficiencia superior al 70%. Por ejemplo, si se genera calor a 600ºC, el intervalo entre 600ºC y 100ºC se puede emplear para generar energía eléctrica. El calor residual se puede aprovechar luego para obtener agua caliente a 90ºC aproximadamente.

Tales sistemas concentradores tienen el inconveniente de que deben ser orientados siguiendo al sol, lo que puede ser muy costoso cuando se trata de superficies grandes. Se pueden diferenciar tres clases distintas de instalaciones concentradoras de energía solar: las centrales eléctricas solares, en las que el seguimiento del sol se realiza con heliostatos; las instalaciones de canales parabólicos, en las que el seguimiento del sol sólo se debe hacer verticalmente; y los reflectores parabólicos de seguimiento biaxial.

En el libro "Stirlingmaschinen - Grundlagen - Technik - Anwendung" (Máquinas Stirling - Fundamentos - Técnica - Aplicaciones), de Martin Werdich, ISBN 3 - 922964.35-4, se describen los conceptos para realizar instalaciones solares y para permitir la utilización de motores Stirling que también se pueden emplear, entre otras cosas, como accionador de generadores de electricidad, así como posibilidades de almacenamiento de la energía. En la figura 53 de dicho libro se muestra un reflector parabólico de seguimiento biaxial que, visto desde arriba, es circular y está soportado por un costoso bastidor y un armazón montado sobre el mismo. El espejo parabólico se apoya orientado hacia el espacio del sol y se puede girar alrededor de un eje horizontal paralelo a un diámetro del espejo parabólico que visto desde arriba es circular, situado delante de la superficie reflectora, para permitir el correspondiente seguimiento vertical en función de la altura del sol. Este seguimiento vertical se denomina técnicamente seguimiento de elevación o de altura. Además, es posible pivotar el espejo parabólico alrededor de un eje vertical perpendicular al bastidor. Esta rotación produce el seguimiento horizontal del sol.

La descripción del Modelo de Utilidad alemán G 8427130.2 da a conocer un sistema similar. En este caso, en vez de un paraboloide total se utiliza como reflector un paraboloide parcial que se extiende en aproximadamente 240º alrededor del eje de simetría del paraboloide. También en este caso, el seguimiento vertical se realiza alrededor de un eje de pivotamiento dispuesto de modo fijo sobre el bastidor, concretamente a una altura considerable por encima del bastidor.

En este diseño conocido, el principal problema es la disposición del eje horizontal que sirve para el seguimiento vertical del sol.

Esta disposición tiene el inconveniente de que el reflector parabólico se debe colocar a gran altura sobre el suelo a fin de tener suficiente espacio sobre el suelo para realizar el seguimiento vertical. Así pues, el centro de gravedad del sistema está situado a gran altura.

En los sistemas grandes, en los que el diámetro del reflector parabólico es de 10 a 20 metros, esto conduce a realizaciones voluminosas que pesan varias toneladas, dado que la instalación también debe poder resistir las tormentas.

En tales instalaciones, la sensible superficie del reflector no se puede proteger de modo sencillo contra la intemperie, por ejemplo, las precipitaciones. Esto obliga a una costosa labor de limpieza, lo que también conduce a un mayor desgaste de la superficie del reflector. Para la superficie del reflector no se pueden emplear materiales blandos baratos, tales como las películas de plástico reflectoras. El espejo quedaría "ciego" antes de lo previsto.

Por otra parte, sería impensable colocar un sistema de este tipo sobre la cubierta plana de un edificio normal, ya que es demasiado pesado y sobresaldría mucho por encima del edificio. No obstante, las cubiertas de las casas son los lugares más adecuados para montar instalaciones de energía solar, ya que allí hay poca sombra y se puede aprovechar una superficie no utilizada. Además, la distancia de transporte de la energía es muy reducida, es decir, el sistema es adecuado para un suministro descentralizado de la energía.

El subsiguiente estado de la técnica está reflejado, en especial, en el documento WO 82/00719.

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Partiendo de este estado de la técnica, el objeto de la presente invención es construir un sistema concentrador de energía solar de manera que se consiga una mayor estabilidad de la instalación con un coste considerablemente menor que hasta ahora, y que cuando no hay radiación solar el espejo parabólico se pueda llevar a una posición de reposo en la que la instalación sólo presente, frente a la acción del viento, superficies reducidas, sea totalmente a prueba de tormentas y la superficie reflectora esté protegida de las precipitaciones. Además, el sistema se debe poder instalar sobre la cubierta plana de un edificio o incluso sustituir a la cubierta, es decir, asumir las funciones de una cubierta.

Para conseguir este objetivo se prevé, según un primer enfoque de la invención, que los ejes de pivotamiento del espejo parabólico estén dispuestos de forma desplazable en un plano paralelo al plano portante o bien en el plano portante, y que el desplazamiento del eje de pivotamiento genere el correspondiente movimiento de oscilación del espejo parabólico o contribuya al mismo. Preferentemente, el espejo parabólico está configurado de modo que en la posición de funcionamiento comprende un borde inferior situado básicamente próximo al plano portante y, visto desde arriba, es recto o levemente curvado, de modo que el espejo parabólico se pueda pivotar hacia arriba y hacia abajo alrededor de un eje situado en la zona de su borde inferior, básicamente paralelo al eje portante y linealmente desplazable sobre el bastidor.

Gracias a que el espejo parabólico en su posición de funcionamiento tiene un borde inferior que, visto desde arriba, es recto o levemente curvado, se puede disponer el eje de pivotamiento en la zona de dicho borde inferior y, con ello, muy cerca del plano portante y del bastidor, de forma que el eje de pivotamiento sólo necesita estar situado, por ejemplo, muy poco por encima del suelo, de modo que el centro de gravedad del espejo parabólico siempre está a la altura mínima sobre el suelo necesaria en cada momento. Gracias a ello, los requisitos mecánicos para soportar el espejo parabólico son mucho menores que en la configuración tradicional, por lo que toda la estructura se puede realizar de modo más sencillo y con un peso menor. El bastidor se puede emplear para apoyar directamente el eje de pivotamiento, y ya no es necesario realizar un enorme marco tridimensional para soportar el espejo parabólico de seguimiento biaxial. Aunque el espejo parabólico se presenta ahora casi como una mitad de un espejo parabólico, es decir, como un semiparaboloide, que se extiende en aproximadamente 180º alrededor del eje de simetría, esto no significa una pérdida de superficie efectiva del espejo parabólico, dado que la longitud del borde inferior del espejo parabólico y, consecuentemente, la superficie efectiva, se puede aumentar fácilmente sin que ello aumente considerablemente el peso de la instalación. De este modo, con la misma superficie que el espejo parabólico conocido, la invención presenta considerables ventajas.

En relación con el seguimiento vertical del espejo parabólico, según la invención, el eje de pivotamiento del espejo parabólico se desplaza sobre el bastidor mediante un accionador lineal (mecanismo posicionador), para generar de este modo el movimiento de pivotamiento hacia arriba y hacia abajo del espejo parabólico.

De esta manera se consiguen, entre otras, las siguientes ventajas:

- Gracias al movimiento de pivotamiento del espejo parabólico que se obtiene con el desplazamiento lineal del eje de pivotamiento, el centro de gravedad del espejo parabólico se mantiene en todo momento aproximadamente sobre el centro del bastidor, de manera que se consigue una elevada estabilidad frente a las fuerzas exteriores.

- La estabilidad de la construcción aumenta aún más gracias a la disposición del borde inferior del espejo parabólico, esencialmente contigua al plano portante, junto con el movimiento de pivotamiento que se consigue mediante el desplazamiento del eje de pivotamiento sobre el bastidor próximo al plano portante.

- Para el seguimiento vertical del sol mediante la modificación de la posición del espejo parabólico combinada con el movimiento de pivotamiento, el espejo parabólico se eleva respecto al bastidor sólo en la medida necesaria para este fin, lo que también aumenta la estabilidad, es decir, que el centro de gravedad siempre está en una posición baja.

- Gracias a que el eje de pivotamiento se puede desplazar sobre el bastidor, es posible "cerrar" el paraboloide de forma que la superficie reflectora esté orientada hacia abajo y de esta manera quede protegida de los efectos medioambientales perjudiciales.

Dado que el citado eje de pivotamiento está dispuesto cerca del bastidor, el espejo parabólico se puede orientar hacia abajo en tal medida que se puede utilizar como tejado, estando la superficie receptora orientada hacia abajo y, de esta manera, protegida de los efectos ambientales, por ejemplo, las precipitaciones. En esta posición orientada hacia abajo, el espejo parabólico y el propio sistema de energía solar presentan superficies de ataque reducidas frente al viento, y el sistema es totalmente a prueba de tormentas.

De esta manera, el espejo parabólico puede pivotar hacia abajo con respecto al bastidor lo suficiente como para que quede muy próximo o adyacente a una base portante, o bien sobre una solera, un suelo o un muro adaptado al contorno del espejo parabólico. El espejo parabólico se puede fijar entonces a la base portante con medios sencillos, de forma que quede sujeto a prueba de tormentas.

Se hace referencia brevemente al documento japonés 58019655. Este documento muestra una matriz de lentes configurada para captar la energía solar. La matriz cuadrada se apoya en un soporte alrededor de un eje de pivotamiento horizontal, de modo que el ángulo de giro de la matriz de lentes se puede modificar mediante un brazo conductor que en uno de sus extremos, en la zona inferior, está articulado con dicho brazo y que en su otro extremo está articulado con un bloque de empuje, el cual se puede desplazar en un plano horizontal mediante una varilla roscada. Toda la disposición está montada sobre un bastidor que puede girar alrededor de un eje vertical. De este modo, la matriz de lentes siempre se puede posicionar de manera que esté orientada hacia el sol. Sin embargo, esta construcción plantea el problema de que en la práctica requiere una realización muy pesada para tener la estabilidad necesaria frente a fuertes rachas de viento. Este sistema no permite girar hacia abajo la matriz de lentes lo suficiente para que las lentes estén orientadas hacia abajo y el centro de gravedad esté en una posición baja, y esto tampoco se puede realizar dado que el soporte del eje de pivotamiento impide un movimiento de giro de este tipo.

Preferentemente, en el espejo parabólico según la invención existe una estructura portante longitudinal que se extiende a lo largo del borde inferior del espejo parabólico, la cual fortalece el espejo parabólico y también soporta el eje de pivotamiento.

De esta forma se consigue una ingeniosa unión mecánica del eje de pivotamiento con el espejo parabólico, y el espejo parabólico se puede construir con menor peso aún, ya que la estructura portante contribuye a darle rigidez.

Para realizar el movimiento de giro alrededor del eje vertical, el bastidor se puede hacer girar por una trayectoria circular mediante rodillos o ruedas. Para ello, los rodillos o las ruedas están dispuestos sobre el bastidor. Dicha trayectoria puede estar configurada sobre el suelo o bien sobre una base o sobre muros. Alternativamente, se pueden disponer rodillos o ruedas en puntos discretos a lo largo de la trayectoria circular, apoyados sobre el suelo o sobre una base. En este ejemplo, el bastidor comporta un anillo circular que puede girar sobre los rodillos o ruedas. Cuando las ruedas o rodillos están fijados al bastidor y se dispone de una base plana sólida, por ejemplo, una cubierta de hormigón sobre la última planta de un edificio o bien una cubierta plana, dicha base constituye la trayectoria circular. Las ruedas se pueden apoyar directamente sobre dicha base. Tales construcciones se pueden realizar económicamente, y la resistencia propia del piso o de la solera o muros permite apoyar sólidamente el espejo parabólico. Se debe indicar que, aunque generalmente el bastidor y la trayectoria se disponen horizontalmente, también es posible situar el bastidor o la trayectoria paralelamente a un terreno en pendiente o bien apoyados sobre una pared realizada con la correspondiente inclinación, por ejemplo, en caso de que por algún motivo se desee que la cubierta tenga una mayor inclinación con la instalación pivotada hacia abajo. Cuando el bastidor se coloca inclinado, se deben adoptar las medidas necesarias para evitar que el mismo resbale.

Es especialmente conveniente que el bastidor esté inclinado respecto a un plano horizontal de tal forma que, en la posición de pivotamiento hacia arriba del espejo parabólico, en la zona del eje de pivotamiento, es decir, delante, el bastidor esté más a mayor altura que más hacia atrás, es decir, en la zona del eje de pivotamiento en la posición de pivotamiento inferior. Esto se puede conseguir, entre otras cosas, haciendo que en la posición de pivotamiento hacia arriba del espejo parabólico las ruedas dispuestas en la zona del eje de pivotamiento, es decir, en la posición delantera en el bastidor, tengan un diámetro mayor que las ruedas que en la posición de pivotamiento inferior del espejo parabólico están dispuestas en la zona del eje de pivotamiento, es decir, atrás en el bastidor.

Con ello se consigue que en la posición solar más alta, especialmente en el ecuador, en su posición de pivotamiento hacia arriba el paraboloide alcance una posición horizontal o casi horizontal. Mediante la inclinación hacia adelante del bastidor se puede limitar el recorrido necesario del movimiento de pivotamiento, lo que en general influye positivamente en la geometría.

Según un segundo enfoque de realización, la presente invención se caracteriza porque el espejo parabólico se puede hacer girar hacia arriba y hacia abajo alrededor de un eje de pivotamiento inferior dispuesto en la zona del plano portante o bien a una cierta distancia por encima o por debajo de dicho plano, de manera que el eje de pivotamiento está dispuesto de forma desplazable en un plano paralelo al plano portante o bien en el plano portante, y el desplazamiento del eje de pivotamiento contribuye o conduce al movimiento de giro del espejo parabólico. Dicho de otra manera, el espejo parabólico se puede hacer girar hacia arriba y hacia abajo alrededor de un eje de pivotamiento que está apoyado en el bastidor y, para realizar el correspondiente movimiento de giro, el eje de pivotamiento está dispuesto de modo desplazable en un plano paralelo al plano portante.

El desplazamiento del eje de pivotamiento realizado para hacer girar el espejo parabólico hacia arriba y hacia abajo tiene la ventaja decisiva de que el centro de gravedad del espejo parabólico siempre se puede situar por encima del bastidor y, preferentemente, siempre en la zona del eje de giro vertical, de forma que se obtiene una disposición muy estable y no es necesario configurar el bastidor de modo excesivamente pesado para tener en cuenta una posición cambiante del centro de gravedad, ya que el centro de gravedad permanece en una posición constante o casi constante.

Para realizar el movimiento de giro del espejo parabólico, éste se acopla al bastidor mediante un conjunto de varillas, y el eje de pivotamiento está configurado de forma desplazable sobre el bastidor. En una primera variante de la invención, el conjunto de varillas puede constar de, como mínimo, un brazo conductor articulado que pivota, en uno de sus extremos, en la zona central de la parte posterior del espejo parabólico y, en el otro extremo, en un punto de apoyo soportado por el bastidor y dispuesto detrás del espejo parabólico. El punto de apoyo puede estar claramente por encima del bastidor, por ejemplo a una altura algo superior a la altura de construcción máxima del espejo parabólico en su posición de pivotamiento hacia abajo. Gracias a ello, el brazo conductor puede ser recto, por lo que se puede realizar de modo económico y con un peso reducido. Sin embargo, esto no es absolutamente necesario, y puede ser ventajoso disponer el punto de apoyo a menor altura, o incluso por debajo del bastidor, tal como se explicará más adelante.

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Preferentemente, se prevén dos o más brazos conductores articulados giratoriamente con sus correspondientes puntos de apoyo en los lugares correspondientes de la parte posterior del espejo parabólico. La utilización de, como mínimo, dos brazos conductores hace que la construcción sea más estable y contrarreste la tendencia a la deformación del espejo parabólico, con lo que también contribuye a una reducción del peso total de la instalación.

Preferentemente, en la zona del punto de apoyo de cada brazo conductor sobre el bastidor se prevé en el espejo parabólico un entrante que se extiende desde el punto de intersección de la curvatura del espejo parabólico con la estructura portante hasta una línea virtual situada entre el eje de pivotamiento del espejo parabólico y el eje de articulación del correspondiente brazo conductor del espejo parabólico o bien hasta una línea paralela a la misma. Con ello se aumenta la solidez y la rigidez del espejo parabólico. Además, el entrante o entrantes permiten situar más abajo el punto de apoyo de cada brazo conductor, dado que el entrante puede alojar el brazo conductor, con lo que el espejo parabólico se puede pivotar hacia arriba hasta que llega a la posición horizontal.

Por otra parte, es ventajoso que en la posición de funcionamiento el borde inferior del espejo parabólico tenga entrantes en la zona del bastidor. Esto evita que, cuando está pivotado hacia arriba, el espejo parabólico choque con el bastidor, y permite un movimiento de oscilación más amplio del espejo parabólico.

En vez de fijar el brazo conductor o los brazos conductores en la parte posterior del espejo parabólico, se pueden fijar con una articulación pivotante, en un extremo, en la zona central del espejo parabólico, y en el otro extremo en un punto de apoyo soportado por el bastidor que en la posición pivotada hacia abajo del espejo parabólico está próximo a la posición que adopta el borde superior del espejo parabólico en la posición pivotada hacia arriba. También en esta configuración se prevén, preferentemente, dos o más brazos conductores, fijados mediante articulaciones oscilantes en los puntos correspondientes de la parte interior del espejo parabólico y en los respectivos puntos de apoyo del bastidor. Esta disposición del brazo conductor o de los brazos conductores en la parte interior del espejo parabólico tiene la ventaja de que, en la posición pivotada hacia abajo, todos los elementos mecánicos están situados debajo del espejo parabólico, por lo que se encuentran protegidos en esta posición de reposo. Es razonable disponer de una posición de reposo especial, ya que el sistema sólo debe estar activo cuando hace buen tiempo, es decir, cuando luce el sol. En caso de precipitaciones o tormentas no luce el sol, por lo que el sistema también puede servir de cubierta, ya que, en relación con el tiempo atmosférico, solamente se necesita una cubierta sólida cuando no hay radiación solar.

Preferentemente, para el desplazamiento del eje de pivotamiento sobre el bastidor se prevé un mecanismo posicionador accionado por un motor. Para realizar el mecanismo posicionador existen varias posibilidades. Por una parte, el mecanismo posicionador puede ser un husillo roscado con apoyos en el bastidor, situado dentro de una rosca correspondiente o bien dentro de una correspondiente tuerca roscada que se encuentra en un bloque de empuje que forma parte de la estructura portante del eje de pivotamiento.

Preferentemente, se prevé un bloque de empuje para cada soporte oscilante del eje de pivotamiento. Así pues, a cada soporte oscilante del eje de pivotamiento se asigna un husillo roscado que actúa en la zona del bloque de empuje del espejo parabólico o bien en la estructura portante del espejo parabólico. Cuando se prevén varios husillos roscados, éstos se deben accionar de modo sincronizado, lo que se puede realizar mediante una transmisión por cadena que acciona los dos husillos al mismo tiempo.

Cuando se utilizan varios bloques de empuje que soportan el eje de pivotamiento y con un número de mecanismos posicionadores distinto al número de bloques de empuje, los bloques de empuje se pueden unir entre sí formando conjuntos fijos, de modo que el mecanismo o mecanismos posicionadores se conectan a dichos conjuntos de forma que las fuerzas de accionamiento se repartan entre los bloques de empuje, como mínimo, de forma básicamente equilibrada.

Alternativamente a la utilización de husillos roscados, el mecanismo posicionador puede ser una transmisión por cadena, cuya cadena se desplaza sobre dos piñones montados articuladamente sobre el bastidor y está fijada en el espejo parabólico en un lugar de la zona del eje de pivotamiento.

Por ejemplo, se puede asignar una transmisión por cadena a cada soporte oscilante del eje de pivotamiento, y las transmisiones por cadena se pueden accionar sincronizadamente, por ejemplo, accionando los piñones mediante un árbol común.

Sin embargo, el mecanismo posicionador también se puede realizar de otras maneras. Por ejemplo, el mecanismo posicionador puede ser un accionador hidráulico, o bien se puede fijar al bastidor una barra dentada, una correa dentada o una cadena, y engranarla con un piñón accionado montado en el bloque de empuje o sobre cada bloque de empuje. Para desplazar los bloques de empuje también se pueden emplear tracciones de cable continuas, preferentemente configuradas con, como mínimo, dos rodillos, de modo que uno de los extremos del cable se enrolla al tiempo que se desenrolla el otro extremo.

No es absolutamente necesario prever un mecanismo de accionamiento para cada bloque de empuje, siendo suficiente que exista un accionador para un bloque de empuje y que en otro bloque o bloques de empuje existan dispositivos de guiado conducidos sobre barras guía o rieles situados sobre el bastidor. Independientemente del tipo de mecanismo posicionador que se elija, deberá estar configurado de manera que el espejo se mantenga en la posición a la que se ha dirigido. Esto se puede conseguir configurando el mecanismo posicionador de forma que no sea reversible, es decir, que el motor pueda accionar el espejo parabólico, pero que las fuerzas que se ejerzan sobre el espejo parabólico no puedan conducir a un desvío de la posición del mismo. Esto también se puede conseguir si el motor de accionamiento funciona como freno o bien si dispone de un freno que mantiene el mecanismo posicionador en la posición a la que se ha llevado. Para sujetar los bloques de empuje se utiliza preferentemente la auto-retención que, por ejemplo, se puede conseguir con un engranaje de tornillo sinfín.

Es especialmente conveniente prever uno o varios resortes, por ejemplo, en forma de uno o varios cables de goma, a fin de asistir a la fuerza de posicionado del motor o motores previstos para pivotar el espejo parabólico. De esta manera se puede reducir la fuerza de posicionado que debe aportar el motor o los motores, de forma que los motores y toda la instalación pueden ser más ligeros. Para el movimiento de oscilación del espejo parabólico se puede utilizar ventajosamente un accionador tradicional de puerta de garaje, lo que permite realizar de modo económico el mecanismo posicionador.

Es especialmente conveniente que el receptor esté fijado en el extremo de un brazo portante cuyo otro extremo está articulado en la zona del borde inferior del espejo parabólico, preferentemente sobre la citada estructura portante, y que también oscile hacia arriba cuando se pivota hacia arriba el espejo parabólico. El pivotamiento hacia arriba del receptor se puede conseguir de modo sencillo montando el brazo portante sobre la citada estructura portante. Es decir, que no es necesario un dispositivo posicionador separado para el receptor. Por otra parte, esta configuración presenta la ventaja de que el receptor siempre está cubierto y protegido por el espejo parabólico cuando éste se encuentra pivotado hacia abajo. Para los receptores pesados, se puede tensar un cable entre el receptor y el lado interior del espejo, a fin de soportar las elevadas fuerzas de elevación.

También es posible prever uno o varios resortes en forma de cables de goma dispuestos entre el receptor y la parte delantera del bastidor, que están tensados cuando el espejo parabólico está pivotado hacia arriba. Con ello se genera un momento de rotación en el espejo parabólico. Esto tiene la ventaja de que, cuando el espejo parabólico está en su posición más alta, los resortes o cables de goma absorben gran parte de las fuerzas de retención y asisten a los mecanismos posicionadores cuando el espejo parabólico se pivota hacia abajo. Precisamente para el movimiento del espejo parabólico, desde su posición de pivotamiento más alta a otra más baja, se requiere una fuerza de posicionado relativamente elevada de la que, gracias a las fuerzas de resorte, sólo una parte debe ser aportada por el mecanismo posicionador.

Además, el receptor y los brazos conductores se sujetan en su posición correcta cuando el espejo parabólico está levantado.

También es posible prever uno o varios resortes en forma de cables de goma dispuestos entre el lado delantero del bastidor y la estructura portante del espejo parabólico situada en una zona del borde inferior del espejo parabólico en funcionamiento, los cuales están tensados cuando el espejo parabólico se encuentra en la posición inferior. Estos resortes, que ya no están tensados cuando el espejo parabólico está levantado, aportan una fuerza cuando comienza el pivotamiento hacia arriba del espejo parabólico, la cual asiste al mecanismo posicionador y, también en ese caso, reduce la fuerza máxima de posicionado necesaria, lo que presenta las ventajas anteriormente citadas.

En principio, la forma exterior del espejo parabólico no es un factor crítico. Vista desde arriba, la forma puede ser semicircular, cuadrada o cuadrada con esquinas redondeadas y, en especial en este último caso, las esquinas orientadas hacia el borde inferior están redondeadas. Una leve curvatura del borde inferior, visto desde arriba, estará limitada por la distancia al suelo en la zona del bastidor. Es especialmente preferente que el espejo parabólico tenga la forma generada por la curva de intersección entre un rotoide semiparabólico y un plano transversal al eje central del rotoide. Este diseño asegura que el espejo parabólico tendrá la mínima profundidad de construcción posible.

Las posibilidades especialmente preferentes para la fabricación del espejo parabólico se desprenden de las reivindicaciones 35, 38 y 59. Es especialmente conveniente utilizar un metal líquido, por ejemplo el cinc, como conductor térmico en el receptor. También se pueden utilizar sales fundidas, aceite térmico, agua o directamente un motor de gas calentado (motor Stirling). Con la ayuda de un reflector secundario se puede concentrar la energía solar radiante directamente en un acumulador situado en el centro del bastidor o sobre el mismo. En este caso, el cinc puede ser un medio acumulador especialmente adecuado, ya que funde a 420ºC y durante el cambio de fase absorbe 111 kJ/kg. Para la generación directa de electricidad también se pueden disponer celdas solares en el punto focal.

Las reivindicaciones presentan las formas de realización especialmente preferentes de la invención.

A continuación se explica con más detalle la invención en base a dos ejemplos de realización que se muestran en los dibujos adjuntos. En los dibujos:

la figura 1 es una vista superior de un sistema concentrador de energía solar, según la invención, con el espejo parabólico pivotado hacia abajo;

la figura 2 muestra el sistema concentrador de energía solar, según la invención, de la figura 1 visto en la dirección de la flecha (II) de la figura 1, es decir, desde atrás;

la figura 3 es una vista lateral del sistema concentrador de energía solar, según la invención, de la figura 2, en la dirección de la flecha (III);

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la figura 4 es una vista frontal del sistema concentrador de energía solar, según la invención, de las figuras 1 a 3, en su posición pivotada hacia arriba;

las figuras 5A a 5E son una secuencia de croquis que explica el pivotamiento hacia arriba del espejo parabólico del sistema de energía solar según las figuras 1 a 4;

las figuras 6A a 6C son una secuencia de croquis similar a la de las figuras 5A a 5E, para otra variante de realización especialmente preferente del sistema de energía solar según la invención;

las figuras 7 y 8 muestran otros dos ejemplos de un espejo parabólico con marco triangular de refuerzo integrado, según la invención;

las figuras 9A y 9B se corresponden con las figuras 5A y 5D y explican otra variante del sistema de energía solar según la invención;

las figuras 10A y 10B se corresponden con las figuras 6A y 6C y explican otra variante del sistema de energía solar;

las figuras 11A a 11J muestran las diversas posibilidades de realización de un espejo parabólico según la invención;

las figuras 12A a 12D muestran las distintas posibilidades de fabricación de un espejo parabólico según la invención a partir de segmentos;

las figuras 13A a 13H muestran la posibilidad técnica, según la invención, de fabricación de un espejo parabólico a partir de segmentos individuales de material esponjoso extruido, de modo que las figuras 13B y 13C son vistas del segmento de la figura 13A según las flechas (13B) y (13C) respectivamente, la figura 13D muestra un elemento de conexión que también es de material esponjoso de poliestireno o de poliuretano extruido y que se puede recortar, en su caso, del segmento según la figura 13A, mientras que la figura 13E, que se corresponde con la representación de la figura 13C, muestra incluido el elemento de conexión según la figura 13D, y la figura 13F es una vista superior de un segmento similar al de la figura 13A, pero que, según la invención, incorpora los elementos de conexión según la figura 13D, y la figura 13G muestra el sector (142) inferior derecho de la figura 12B y la figura 13H muestra la conexión entre dos segmentos menores, según el plano de corte (13H-13H) de la figura 13G;

la figura 14 es una vista superior de una configuración, según la invención, similar a la figura 1, pero sin el espejo parabólico y las barras conductoras unidas al mismo, para mostrar una posibilidad del seguimiento solar horizontal;

las figuras 15A a 15C muestran un mecanismo de accionamiento, según la invención, que se puede utilizar para el seguimiento vertical del espejo parabólico según la invención, en las que la figura 15B es una sección correspondiente al plano (15B-15B) de la figura 15A, y la figura 15C es una vista superior de la figura 15A en la dirección de la flecha (15C);

la figura 16 corresponde a una vista superior de la figura 15C de otra configuración, según la invención, del seguimiento vertical del espejo parabólico; y

las figuras 17, 18A, 18B, 19A, 19B, 19C, 20A, 20B, 21, 22A, 22B y 22C son variantes de las configuraciones anteriormente descritas, que se consideran especialmente ventajosas.

En primer lugar, la figura 1 muestra una vista superior del reverso de un espejo parabólico (10) según la invención, en la posición de pivotamiento hacia abajo.

En este dibujo se observa desde arriba como recto el borde (12) del espejo parabólico, que durante el funcionamiento es el borde inferior, así como la forma básicamente semicircular del espejo parabólico. El espejo parabólico (10) está montado sobre un bastidor (14) del modo en que se explicará más adelante, de modo que dicho bastidor consta de dos largueros (16) y (18) que se completan con testeros (20) y (22) para formar un marco aproximadamente rectangular, con dos tirantes diagonales (24) y (26) que dan al bastidor la estabilidad necesaria. En las cuatro esquinas del bastidor, en la zona de los puntos de unión entre los largueros (16), (18) y los testeros (20), (22) existen cuatro ruedas (28), que se pueden desplazar sobre una base de forma circular (30) permitiendo así el giro del bastidor alrededor del eje vertical (32).

En la figura 2 se observa que el espejo parabólico (10), en posición pivotada hacia abajo y visto frontalmente, presenta una forma relativamente plana y curvada, donde (T) indica la profundidad máxima en el centro.

En una forma práctica de realización, la longitud del borde inferior (12) del espejo puede ser, por ejemplo, de 8 metros, de forma que la altura radial del espejo es de aproximadamente 4 metros y la profundidad de construcción (T) según la figura 2 es de 100 cm aproximadamente. En la figura 2 se observa claramente que todo el sistema, cuando está pivotado hacia abajo, presenta una altura de construcción muy reducida y que, en consecuencia, se puede fabricar el bastidor con poca altura.

En la vista lateral de la figura 3 también se observa que existe una estructura portante (34) contigua al borde inferior (12) del espejo parabólico y que mediante la conexión del espejo parabólico a lo largo de toda la longitud de la estructura portante (34), es decir, a lo largo de toda la superficie curvada de la figura 2, el espejo parabólico queda correspondientemente reforzado por esta estructura portante (34). Es decir, que la superficie abierta del paraboloide se cierra mediante (34) en la tercera dimensión, con lo que aumenta considerablemente su rigidez. Cuando existen requisitos de estabilidad elevada se pueden utilizar radios de refuerzo o cables de arriostramiento.

La estructura portante o refuerzo (34) también sirve para suspender el espejo parabólico de modo oscilante respecto al eje de pivotamiento (36), definido por los pasadores montados en las orejas (38) y los bloques de empuje (40) conducidos mediante soportes desplazables sobre el bastidor (14). Tal como muestran las figuras 1 y 2, en este ejemplo se han previsto dos bloques de empuje (40), cada uno de los cuales está situado sobre un larguero (16), (18) tipo riel en forma de "U", desplazables a lo largo de su correspondiente riel (16), (18) en forma de "U" a fin de pivotar hacia arriba y hacia abajo el espejo parabólico respecto al eje de pivotamiento (36), tal como se desprende claramente de las figuras 5A a 5E.

En la vista lateral de la figura 3 se muestra además un brazo conductor (42) que en uno de sus extremos, el extremo izquierdo (44) en la figura 3, está fijado a la parte posterior del espejo parabólico en su zona central de forma que puede oscilar alrededor del eje de articulación (46), y que en su otro extremo, el extremo derecho (48), en la figura 3, está articulado mediante un punto de apoyo (50) con otro eje de pivotamiento (52). El punto de apoyo (50) está constituido por un poste portante (54) fijado al bastidor (14) y reforzado mediante un puntal (56). Preferentemente, el punto de apoyo de la figura 3, es decir, la posición del eje de pivotamiento (52), no necesariamente está por encima del bastidor. Es importante que el punto (46) de la figura 3, en la posición abierta (ver figuras 5B a 5E) se mantenga en todo momento por encima de la línea que transcurre entre (52) y (36) de la figura 3, ya que de lo contrario el espejo ya no se podrá volver a cerrar. El movimiento de empuje generaría en ese caso un momento de giro orientado hacia abajo. Así pues, la altura del punto de apoyo (52) de la figura 3 influye en el ángulo de apertura máximo del espejo. Esto puede conducir a problemas en lugares próximos al ecuador terrestre. La altura óptima del punto (52) de la figura 3 es probablemente la misma altura que el punto (36) de la figura 3. Este aspecto deberá ser dilucidado en la práctica. Debido a que el punto de articulación (52) se encuentra aproximadamente a la altura máxima del espejo parabólico en posición cerrada, el brazo conductor (42) está configurado con una forma, como mínimo, esencialmente recta, y podría ser completamente recto en caso de que el punto de apoyo (52) estuviese situado a una altura un poco mayor de la que muestra la figura 3. De hecho, se prevén dos brazos conductores (42), tal como se muestra en las figuras 1 y 2, que están dispuestos en el bastidor en lugares contiguos a los bloques de empuje (40).

Dentro del espejo parabólico (10), según la figura 3, hay dos brazos portantes (58), de los que la figura 3 solamente muestra uno, si bien se pueden observar los dos brazos portantes en la figura 4. Cada brazo portante (58) está articulado en uno de sus extremos de modo oscilante con el espejo parabólico (10), mediante un eje de articulación (60) situado en la zona intermedia entre el borde inferior (12) y la estructura portante (34), y está conectado en su otro extremo con el receptor (62) el cual, en la posición abierta del espejo parabólico según la figura 4, se encuentra en el punto focal del espejo parabólico.

A continuación se explica con más detalle el pivotamiento hacia arriba y hacia abajo del espejo parabólico (10) en base a las figuras 5A a 5E, donde la figura 5A se corresponde con la figura 3 pero a una escala menor. Esta es la posición de reposo del espejo parabólico (10), es decir, la posición totalmente pivotada hacia abajo, y en esta figura se observa que el receptor (62) y los brazos portantes (58), así como toda la zona situada debajo del espejo parabólico, están cubiertos y protegidos por el espejo parabólico. De esta forma, en la posición de reposo también está protegida la superficie reflectora del espejo parabólico situada en su lado inferior en la figura 5A.

Cuando luce el sol, se ocasiona un movimiento del bloque de empuje (40) en la dirección de la flecha (70), lo que obliga al espejo parabólico (10) a pivotar hacia arriba, en el sentido de las agujas del reloj y girando por el eje de pivotamiento (36) del bloque de empuje (40) en la dirección de la flecha (72), gracias al conjunto de varillas (42). Durante este primer movimiento de oscilación, el receptor (62) todavía permanece sobre el bastidor (apoyado en el testero -20-), pero es empujado hacia adelante junto con el eje de pivotamiento (60) dado que los brazos portantes (58) giran sobre el eje de pivotamiento (60). También se pueden montar un riel de guía en el bastidor y rodillos o zapatas deslizantes en el receptor.

A medida que avanza el desplazamiento del bloque de empuje (40) hacia la izquierda, se llega a la posición de la figura 5C, en la que el espejo parabólico (10) está en posición casi vertical, y donde se observa que en esta posición los brazos portantes (58) ya han entrado en contacto con la estructura portante (34), con lo que el receptor (62) se ha comenzado a elevar. A partir de este momento, el receptor (62) se encuentra en el punto focal del espejo parabólico.

A medida que avanza el desplazamiento del bloque de empuje (40) hacia la izquierda a lo largo de los largueros (16), (18), el espejo parabólico se mueve cada vez más hacia atrás, según la figura 5D y después la figura 5E que muestra el ángulo de pivotamiento máximo del espejo parabólico (10). Este movimiento de pivotamiento sobre el eje de pivotamiento (36) constituye el seguimiento solar vertical del espejo parabólico, necesario para seguir la altura del sol en cada momento, a fin de captar la máxima intensidad de la radiación solar y concentrarla en el receptor (62) que se encuentra en el punto focal.

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Cuando por la tarde baja la altura del sol en el cielo, se reduce progresivamente el ángulo de pivotamiento mediante el desplazamiento de los bloques de empuje (40) hacia la derecha desde la posición máxima, según la figura 5E, de modo que se alcanzan, por ejemplo, la posición intermedia de la figura 5D y posteriormente la posición de la figura 5C, de modo que el espejo parabólico sigue el descenso del sol. Mientras que el movimiento de giro sobre el eje de pivotamiento (36) ocasiona el seguimiento por el espejo parabólico de la altura del sol, un movimiento de giro realizado al mismo tiempo respecto al eje vertical (32) (que sólo se muestra en las figuras 1 y 5D) produce el seguimiento horizontal, es decir, el movimiento de giro según la flecha (74).

Cuando el día solar ha terminado, o bien cuando no hay radiación solar suficiente, por ejemplo, debido a precipitaciones de nieve o lluvia, se lleva el espejo a la posición totalmente pivotada hacia abajo, según la figura 3 o 5A, con lo que el espejo parabólico (10) pasa a cumplir la función de una cubierta.

Se puede construir un muro o una superficie de apoyo con la forma del paraboloide, para que éste se apoye directamente de forma plana y totalmente estanca. Sobre dicho muro también se pueden montar mecanismos de fijación que bloqueen sólidamente el paraboloide, de forma que la cubierta sea totalmente estanca (incluso al paso del aire) y a prueba de tormentas. De esta forma, el paraboloide también resiste una presión desde arriba, por ejemplo, el peso de la nieve (el efecto de cúpula).

Es fácil imaginar que debajo del espejo parabólico de la figura 3 exista una piscina o una parte de una piscina, que se puede calentar también con la energía captada por el espejo parabólico y acumulada en el receptor (62). No obstante, la cubierta con la forma del espejo parabólico (10) en posición cerrada también podría ser la cubierta de una casa o parte de la cubierta de una casa. Por otra parte, el espejo en su posición cerrada también se podría utilizar para la iluminación del espacio cubierto por el mismo, ya que sólo sería necesario situar una única fuente de luz en la zona del punto focal del espejo, es decir, un poco por debajo del punto (30) de la figura 3, para poder iluminar dicho espacio de forma relativamente equilibrada. Para ello serían muy adecuadas las luminarias para techos, que ya son muy económicas.

Las figuras 6A a 6C muestran una forma de realización alternativa, en la que tanto los bloques de empuje (40) como los brazos conductores (42) están situados completamente debajo del espejo parabólico (10) cuando el mismo está en la posición totalmente pivotada hacia abajo según la figura 6A, con lo que quedan perfectamente protegidos. Esta forma de realización es mejor que la anterior en casi todos los aspectos, por lo que es preferente en la práctica. Precisamente como cubierta de una casa, este diseño es insuperable. También se puede cubrir una casa rectangular con dos sistemas más pequeños, que se describirán más adelante en relación con la figura 11E. En esta forma de realización, las relaciones de palanca desfavorables en las dos posiciones extremas (totalmente cerrada y totalmente abierta) se pueden compensar fácilmente mediante una barra vertical y un cable tensor adicional. La barra vertical, en una realización de este tipo, se dispondría en la zona del borde redondeado del espejo parabólico de la figura 1, fijada al bastidor. El cable debería configurarse de forma que se extienda en dirección aproximadamente vertical hacia abajo, hasta el centro del borde frontal del espejo parabólico, desde una polea de desviación situada en la parte superior de la barra. De este modo, aplicando al cable una fuerza de tracción se puede elevar el espejo parabólico, desde su posición cerrada, hasta que las relaciones de palanca sean más favorables. En la posición de inclinación extrema según la figura 5E se puede tirar del cable para asistir al movimiento de cierre. Entre esas dos posiciones, el cable puede estar flojo, o bien sólo bajo una tensión muy reducida. La barra también podría ser aprovechada como soporte para un depósito elevado de líquido con circulación por gravedad.

Para las formas de realización según las figuras 6A a 6C se utilizan los mismos números de referencia de las formas de realización según las figuras 1 a 5, y para los elementos designados con los mismos números de referencia se aplican las mismas descripciones hechas para las figuras 1 a 5, salvo indicación en contrario.

Tal como se desprende de las figuras 6A a 6C, los brazos conductores (42), de los que también en este caso hay dos, (en las figuras sólo se ve uno de ellos) están unidos en uno de sus extremos mediante una articulación oscilante con el lado interior del espejo parabólico (10) en el punto (46) y en su otro extremo con el bastidor (14) en el punto (52). Los bloques de empuje (40) se encuentran ahora en la parte "interior" de la estructura portante (34). En este caso, los agujeros pasantes (128) que muestra la figura 11I se deben prever en la estructura portante (34), ya que al elevar el paraboloide (10) los bloques de empuje (40) se desplazan a través de la estructura portante (34), es decir, del lado izquierdo de esta estructura portante de la figura 6A. También en esta forma de realización, el receptor (62) está soportado por dos brazos portantes (58) dispuestos en forma de "A", los cuales están unidos mediante articulaciones oscilantes con los correspondientes ejes de articulación (60) en la zona del borde inferior (12) del espejo parabólico en posición de funcionamiento y de la unión del mismo a la estructura portante (34).

Para hacer posible la apertura y el cierre del espejo, la posición de cada punto de suspensión debe satisfacer los siguientes criterios. Para la variante que muestran las figuras 1 a 5, la distancia entre los puntos (46) y (36) de la figura 3 siempre debe ser menor que la distancia entre el punto (46) de la figura 3 y la base del refuerzo (50) del bastidor en la figura 3. Para la variante especialmente preferente de la figura 6, la distancia entre los puntos (46) y (36) de la figura 6B siempre debe ser menor que la conexión entre los puntos (46) y (52) de la figura 6B.

Si no se respetan estas relaciones entre las distancias, el giro del paraboloide en el punto (46) está restringido y no se podría cerrar totalmente el espejo en la posición de reposo.

En esta forma de realización, los brazos conductores (42) están levemente curvados, lo que no es absolutamente necesario. También en la forma de realización según las figuras 6A a 6C, el posicionado del espejo parabólico se realiza mediante el desplazamiento hacia la izquierda o hacia la derecha de los bloques de empuje (40) según se desee pivotar el espejo hacia arriba o hacia abajo.

Como resumen, se puede decir lo siguiente: En este ejemplo, un paraboloide (10) reflector, semicircular y autoportante, se suspende en uno o varios puntos (52) y en uno o varios otros puntos (36), de manera que un movimiento de los bloques de empuje (40) que comportan los puntos (36) (el mismo número que los puntos de fijación -36-) a lo largo de la guía que forman los largueros del bastidor ocasione una apertura en forma de tijeras del reflector (10). Los bloques de empuje (40) pueden tener un accionador individual o conjunto. El accionamiento se puede realizar del modo que se desee. En especial, mediante una varilla roscada situada paralelamente al riel (16), (18) de modo que en el bloque de empuje (40) se dispone una rosca y el movimiento se consigue mediante la rotación de la varilla roscada. El accionamiento también se puede realizar mediante una barra dentada, una correa dentada o una cadena, paralela al riel (16), (18), y un piñón accionado dispuesto sobre el bloque de empuje (40).

Los puntos de fijación (52) y/o (60) se encuentran dentro del paraboloide reflector. De esta manera se consigue una construcción especialmente compacta. Todos los dispositivos mecánicos se pueden disponer debajo del paraboloide, y quedan protegidos en la posición de reposo.

En estos sistemas también se puede resolver de modo sencillo la fijación del receptor (62). Es suficiente disponer una fijación móvil en el extremo interno del paraboloide (10). Al abrir el sistema, el receptor simplemente se desliza a lo largo del suelo o de un sencillo listón, hasta que es elevado por el borde inferior del paraboloide, cuando se encuentra automáticamente en el punto focal del paraboloide.

Las figuras 7 y 8 muestran un refuerzo triangular (80) destinado a reforzar el espejo parabólico (10), donde el refuerzo triangular de la figura 7 está configurado para su utilización en la forma de realización según las figuras 1 y 5, mientras que el refuerzo de la figura 8 está adaptado a la realización según la figura 6. Tanto en la realización según la figura 7 como en la realización según la figura 8 se han previsto dos refuerzos triangulares para cada espejo parabólico, de modo que el número de refuerzos triangulares previstos se corresponde con el número de brazos conductores (42).

En estas dos formas de realización, los tres vértices del triángulo (82), (84) y (86) están en lugares próximos a los correspondientes ejes de pivotamiento (46), (60) y (36). Preferentemente, los refuerzos triangulares están fijados a las orejas o bloques (38), (88) y (90) que alojan los ejes de pivotamiento (36), (60) y (46), además de estar adheridos o fijados al espejo parabólico (10) y a la correspondiente estructura portante (34). Las posiciones respectivas de los ejes de pivotamiento (36), (46) y (60) quedan determinadas unívocamente por los refuerzos triangulares.

Las figuras 9A y 9B muestran una configuración según la invención, que se corresponde en lo fundamental con la configuración según las figuras 1 a 5, por lo que se utilizan las misas referencias para los mismos componentes, y las descripciones hechas también son válidas para los componentes correspondientes. La principal diferencia respecto a la realización según las figuras 1 a 5 radica en la configuración del receptor (62), que en este caso consta de dos partes, concretamente un espejo (100) situado en el punto focal del espejo parabólico, o bien delante o detrás del mismo, y un colector (102) que recibe los rayos reflejados por el espejo (100), que constituye el receptor propiamente dicho y que en la forma de realización anterior estaba dispuesto directamente en el punto focal del espejo parabólico. El espejo (100) también puede ser un espejo parabólico, o bien un espejo con curvatura esférica. Se observa que en esta forma de realización el colector (102) está dispuesto sobre el eje de giro (32) del bastidor (14), de modo que siempre tiene la misma orientación respecto al espejo (100) y gira junto con el bastidor alrededor del eje (32). Esto es válido independientemente de la posición del espejo parabólico en cada momento. Para ello, se debe seleccionar adecuadamente la posición angular del espejo (100), o bien modificarla automáticamente en función del seguimiento vertical del sol, de manera que en el receptor siempre se irradie el mismo punto. Además, la disposición de los brazos conductores (42) en las figuras 9A y 9B es algo diferente a la de las figuras 1 a 5.

En la figura 9A se observa una ventaja especial de esta forma de realización, que tanto el espejo (100) como el colector (102) están totalmente cubiertos y protegidos por el espejo parabólico (10) en posición cerrada.

Es especialmente conveniente que, al contrario de lo que muestra la figura 9, el reflector (100) esté detrás del punto focal del espejo parabólico y debajo de los brazos (58), ya que así no está en el camino de la radiación solar hacia el espejo parabólico, con lo que aumenta el rendimiento de la instalación. En este caso, el reflector debe concentrar o distribuir de modo suficiente sobre el colector los rayos procedentes del espejo parabólico. Por el mismo motivo, el receptor (62) se puede situar convenientemente detrás del punto focal y debajo de los brazos (58), es decir, cuando sólo se utiliza un colector y ningún reflector. En este caso, el receptor puede estar convenientemente fijado a los brazos con articulaciones oscilantes y estar configurado de manera que bascula hacia adentro y hacia afuera cuando se cierra (figura 5A) o se abre el sistema, con lo que se consigue una configuración muy compacta.

Las figuras 10A y 10B muestran otra disposición según la invención, muy similar a la de las figuras 9A y 9B, pero que está realizada según el enfoque concreto de la figura 6, es decir, que en esta forma de realización los brazos conductores (42) se encuentran dentro del espejo parabólico.

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Dado que la disposición del receptor (62) en la forma de realización de la figura 10 es idéntica a la de las figuras 9A y 9B, no son necesarias más explicaciones, y para la forma de realización según las figuras 10A y 10B son pertinentes las descripciones de las figuras 9A y 9B.

Las figuras 11A a 11J explican la elección de la forma del paraboloide.

En primer lugar, en la figura 11A se muestra el principio básico de un espejo parabólico. Los rayos paralelos (108) incidentes, es decir, los rayos procedentes del sol que, debido a la distancia al sol, se pueden considerar rayos paralelos (108), siempre se reflejan hacia el punto focal (110) del espejo parabólico (10).

La figura 11B muestra claramente que la zona central del espejo parabólico, es decir, donde los rayos de luz paralelos (108) inciden, como mínimo esencialmente, de modo perpendicular a la zona (112) de la superficie del espejo parabólico (10), es una zona de mayor eficiencia si se compara con una zona exterior (114) de las mismas dimensiones en la que los rayos paralelos (108) inciden sobre la superficie del espejo con un ángulo considerable. Aquí se produce una pérdida condicionada por la geometría.

La cantidad de energía de los dos grupos de rayos de luz (108) es la misma. Para los rayos (108) que inciden en la zona central (112) del espejo parabólico, la energía se capta en una zona de un ancho de 30 unidades cualesquiera. Para ello se requiere una superficie del espejo parabólico que se extienda con un ancho de aproximadamente 30 unidades cualesquiera. En el caso de los rayos paralelos (108) que inciden en la zona (114) del espejo parabólico, la correspondiente zona del espejo parabólico debe tener un ancho de 41,80 unidades aproximadamente. Dicho de otro modo, hace falta más superficie en la zona (114) que en la zona (112) para reflejar eficazmente la misma cantidad de luz. Así pues, a los efectos de la invención es más rentable elegir una zona central del espejo parabólico y no una zona más exterior en la que los rayos del sol incidan oblicuamente sobre la superficie del espejo.

La figura 11C muestra, por ejemplo, la manera en que se puede formar un espejo parabólico (10) con la forma que aparece en las figuras anteriores, realizada con la parte central del espejo parabólico según las figuras 11A y 11B. Es especialmente ventajoso que el punto focal (110) esté en el plano horizontal (111) de la figura 11C y orientado con el borde inferior (12), porque de esta manera se puede disponer el receptor en una posición favorable.

La figura 11D muestra claramente que el espejo parabólico no necesita estar configurado como un paraboloide continuo, sino que se pueden ensamblar varios segmentos, es decir, facetas reflectoras, (10A) a (10I), a fin de construir un espejo parabólico eficaz. La figura 11D también muestra la utilización de un receptor (62), que consta de un espejo (100) y de un colector (102) correspondientes a las formas de realización de las figuras 9A, 9B y 10A, 10B, y muestra, además, que en este ejemplo el reflector (100) puede tener una superficie de espejo plana y estar situado más cerca que el punto focal (110) del espejo parabólico realizado con los segmentos 10A a 10E. Esto tiene la ventaja de que se reduce la distancia entre el espejo (100) y el espejo parabólico desde (10A) hasta (10I), comparada con las configuraciones sin espejo (100), en las que el receptor está directamente en el punto focal (110), lo que es muy útil para la eficiencia del espejo parabólico y para la disposición compacta de los componentes debajo del espejo parabólico cerrado.

La figura 11E muestra la manera de representar un espejo parabólico de forma casi rectangular sobre la zona central de un paraboloide de rotación. Es decir, que las dos zonas rayadas con forma aproximada de "D" por encima y por debajo de la zona central (112) se "recortan", o sea que ni siquiera se fabrican.

La línea de trazos (118) indica la posibilidad de dividir la zona (112) en dos mitades (A) y (B), las cuales se pueden utilizar a los efectos de la invención, en su caso también disponiéndolas contiguas entre sí.

La figura 11F muestra otra posibilidad de realizar un espejo parabólico aproximadamente rectangular visto desde arriba. También en este caso, las zonas rayadas (120) no se utilizan, sólo la zona no rayada (10) por debajo de la línea media (122), de modo que el borde inferior (124) curvado del espejo parabólico (10) de la figura 11F, si se desea, se puede cortar de forma diferente, por ejemplo, según la línea discontinua (124'). La parte superior del espejo parabólico según la figura 11F, es decir, la zona semicircular por encima de la línea media (122), normalmente no se fabrica, sino que simplemente sirve para representar la manera en la que se puede elegir un espejo parabólico (10) con referencia a un espejo parabólico de perímetro circular.

Sin embargo, la figura 11G muestra que también podría considerarse como espejo parabólico la zona situada por encima de la línea (122), y la figura 11H muestra una vista en la dirección de la flecha (126) que en la práctica se rellena con la estructura portante (34), mientras que la figura 11I muestra la forma en que son posibles los entrantes (128) en la estructura portante (34), por ejemplo, para ubicar el espejo parabólico a menos altura que en la figura 3, de manera que las barras (16) y (18), como mínimo en parte, se puedan alojar en los entrantes (128). Dichos entrantes (128) también pueden ser útiles para permitir un movimiento de oscilación amplio del espejo parabólico alrededor del eje de pivotamiento (36) sin que se produzca contacto entre el espejo parabólico y los bloques de empuje (40) o las barras (16), (18).

Por último, la figura 11J muestra la forma de elegir las relaciones geométricas más ventajosas para la curvatura del espejo.

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En el ejemplo seleccionado, r = 400 cm y la profundidad T = r/4 = 100 cm. Esta relación entre dimensiones es importante, dado que determina directamente la relación entre la apertura (sombra sobre plano vertical) y la superficie del espejo. Con una relación T = r/4, la superficie del espejo es sólo aproximadamente un 10% mayor que la apertura. Para espejos muy grandes se puede elegir una relación menor, gracias a una estática mejor del paraboloide autoportante.

En la figura 11J la distancia focal del espejo parabólico es igual al radio "r" del mismo. Esta configuración es muy ventajosa, porque asegura que el receptor (62) y, en su caso, los brazos conductores (42) también están cubiertos con el espejo pivotado hacia abajo, y que la curvatura de toda la zona central no es demasiado grande.

Las figuras 12A a 12D muestran la forma en que se puede ensamblar el espejo parabólico a partir de segmentos o elementos individuales. En primer lugar, partimos de una forma semicircular del espejo parabólico, vista desde arriba. Sin embargo, se entiende que es posible elegir cualquier contorno exterior del espejo parabólico, por ejemplo, según los distintos ejemplos de las figuras 11E, 11F y 11G.

La figura 12A muestra, en primer lugar, que el espejo parabólico (10) se puede configurar con cinco zonas (142) contiguas en forma de sectores, los "segmentos grandes". Cada segmento (142) puede constar de una pieza o bien, por ejemplo, de cinco piezas individuales (144), tal como se muestra para el segmento inferior del lado izquierdo de la figura 12A. El borde izquierdo del segmento (140) del lado izquierdo puede ser curvado, como se indica en (146), o bien recto como se muestra en (148). Cada una de las piezas individuales (144) puede estar subdividida y formada por segmentos (150) de distintas clases, como se muestra en el lado derecho de la figura 12A. También son posibles otras subdivisiones, como se indica con las líneas (152) dibujadas como ejemplos.

Se pretende mostrar que los espejos parabólicos utilizados para realizar la invención se pueden fabricar sin dificultad con grandes dimensiones, por ejemplo, con una medida transversal de más de 8 metros. Estas unidades son relativamente difíciles de transportar, dado que son relativamente livianas y la presión del aire durante el transporte las puede dañar fácilmente cuando no están correctamente sujetas sobre el vehículo de transporte. Por ello, según la inversión, el espejo parabólico se fabrica, preferentemente, con segmentos individuales que se ensamblan entre sí en el lugar de montaje del espejo parabólico, tal como se explica más adelante.

La figura 12B muestra que las piezas de los sectores no necesariamente deben estar realizadas con bordes rectos, sino que también pueden tener dos bordes curvados como, por ejemplo, en (154) y (156). Lógicamente, esto no se aplica a los segmentos en forma de sectores (158) en la zona central del espejo parabólico. Los segmentos de un mismo anillo son todos iguales.

La figura 12B muestra otra posibilidad de subdivisión de cada sector en varias piezas (160) del mismo tipo, de modo que no todas las piezas (160) necesitan ser iguales, pero sí deben ser tales que se pueda ensamblar un sector (142) con pocas piezas (160).

La figura 12C muestra la forma de la estructura portante (34), que se puede utilizar con un espejo parabólico según la figura 12A o bien la 12B, visto en la dirección de la flecha (162) de la figura 12A o bien la 12B.

Por último, la figura 12D muestra esquemáticamente en perspectiva un espejo parabólico similar al de la figura 12B, donde se puede observar que la superficie reflectora puede estar constituida por varios segmentos (164), de los que existen varias clases según la cantidad de anillos, es decir, en este ejemplo, cinco clases.

Como material para los segmentos se utiliza, preferentemente, un material esponjoso de poliestireno extruido de alta densidad, que en su lado reflector está recubierto con una película reflectora, por ejemplo, una película de aluminio.

La figura 13 muestra un ejemplo de un segmento de este tipo, por ejemplo, el (152) de la figura 12A, que es representativo de los demás sectores y segmentos (142), (144), (160), (164) de las figuras 12A a 12D. Se observa que el segmento (152) está dotado en todos sus lados de una ranura redondeada (170) cuya forma es la de una parte de una circunferencia y que se extiende algo más que una semicircunferencia. Estas ranuras se pueden recortar de cada segmento (152) con una pérdida de material mínima utilizando, por ejemplo, un alambre calentado con la misma forma de parte de circunferencia. De esta manera se realizan las piezas (172) con una sección transversal en forma de "D". Estas piezas se pueden pegar entre sí en el punto (174) que muestra la figura 13D. El elemento (177) de la figura 13D se puede dotar de un recubrimiento exterior (175) de resina sintética reforzada con fibra de vidrio. Esta capa exterior (175) sirve, por una parte, para reforzar el elemento de conexión y, por otra parte, compensa el ancho del corte de extracción de las dos piezas en forma de "D".

El elemento de la figura 13D con una sección transversal en forma de "8" se puede reutilizar para pegar dos segmentos entre sí. Dado que la medida en la zona de las flechas (AA) es mayor que en la zona de las flechas (BB), que se corresponde con la medida en el entrante (176) de las ranuras (170), dicho elemento permite realizar una unión con ajuste de forma entre dos segmentos. Según la figura 13F se puede dotar a cada segmento (152) de un elemento (177) según la figura 13D, de forma que los segmentos se puedan ensamblar entre sí del mismo modo en que se realizan las uniones habituales del tipo de ranura y lengüeta en tableros para pisos.

Tal como se muestra en las figuras 13E y 13H, esta pieza también puede servir para fijar un segmento (152) a una nervadura (180) que sobresale radialmente de la superficie reflectora (película reflectora) (171) del espejo parabólico, y que refuerza la construcción, es decir, refuerza el espejo parabólico.

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Después de pegar entre sí varios segmentos (160), en su caso, utilizando nervaduras (180), se coloca sobre todo el dorso del espejo un refuerzo de fibras (181), por ejemplo, en forma de fibras de vidrio embebidas en una resina adecuada, de manera que se forma una cáscara rígida y estanca al agua. Esta cáscara está reforzada, por una parte, mediante las piezas de material esponjoso de los segmentos (152) y, en su caso, por las nervaduras de refuerzo (180) que también son de material esponjoso, o bien de madera u otro material, y también sirve para evitar que se deformen los segmentos, garantizando así que se conserven las propiedades del espejo parabólico. Se pueden utilizar pernos (183) para mantener firmemente unidos los segmentos con nervaduras de refuerzo durante el curado de la resina sintética. En su caso, pueden contribuir a reforzar la estructura terminada, o bien se pueden retirar una vez que los segmentos estén pegados entre sí (mediante la unión con adhesivo).

Si se desea, se pueden prever nervaduras de refuerzo (180) en el lado posterior del espejo parabólico (10) en vez de disponerlas en el lado anterior, o bien tanto en el lado posterior como en el lado interior. No se produce una pérdida de superficie efectiva, dado que las superficies de los refuerzos son adicionales a la superficie del espejo. Simplemente, el espejo tiene un tamaño levemente mayor, pero esto ayuda a reforzar el espejo, de manera que se puede construir aún más grande, aumentando de esta forma su superficie efectiva.

La formación de una cáscara con un material compuesto, por ejemplo, con fibras de vidrio embebidas en resina, también permite montar sobre el espejo parabólico las orejas de amarre (38), (88) y (90). Estas orejas también se pueden realizar con materiales de unión reforzados con fibras, en su caso, con refuerzos de metal o de madera o bien casquillos incorporados, a fin de fijar los ejes de pivotamiento al espejo parabólico con firmeza suficiente. La madera se impregna de resina sintética y adquiere una especial solidez. Este tipo de construcción tiene un peso reducido.

También la estructura portante (34) puede estar constituida por materiales compuestos, y también se puede adherir al espejo parabólico utilizando dichas capas reforzadas con fibras.

La figura 14 muestra una primera alternativa de realización del accionamiento de giro del espejo parabólico, es decir, para el seguimiento horizontal del sol mediante el eje vertical (32). El dibujo de la figura 14 Se corresponde en gran medida con la figura 1, con la diferencia de que, que para una mejor representación, se han omitido el espejo parabólico y los brazos conductores asociados al mismo. Por otra parte, el bastidor (14) está configurado de modo algo diferente, a fin de conseguir más espacio para montar dos motores (200) que accionan las dos ruedas (28) directamente o mediante mecanismos de engranajes. Si bien aquí se muestran dos motores (200), también es posible trabajar con un solo motor (200). También es posible accionar todas las ruedas (28). Se observa que las dos ruedas (28), las cuales son accionadas directamente por los motores (200), tienen un diámetro algo mayor que el de las otras dos ruedas (28). El motivo de ello es que se desea asegurar que las ruedas (28) mayores siempre tengan un contacto de accionamiento con la pista de guiado (30). Las otras dos ruedas simplemente aportan estabilidad y, debido a las grandes dimensiones del bastidor (14), tienen contacto con la pista de guiado (30) cuando el bastidor se desvía levemente, si bien las fuerzas de contacto son mayores en las ruedas (28) de mayor tamaño. Las ruedas accionadas de igual tamaño también podrían estar dispuestas a una profundidad algo mayor.

La figura 15 muestra esquemáticamente una posible configuración del desplazamiento de los bloques de empuje (40), para conseguir el seguimiento vertical del espejo parabólico. En esta forma de realización se utiliza una barra roscada (222) cuyo movimiento de giro es accionado por un motor (224). El movimiento de giro de la barra roscada (222) se transmite mediante un elemento de tuerca (226) al bloque de empuje (40) accionado de manera que dicho bloque, que está soportado de forma móvil por cuatro rodillos (228), se pueda desplazar a lo largo de los correspondientes largueros (16), (18) en los dos sentidos, de modo que para conseguir el movimiento en los dos sentidos el motor (224) es un motor reversible.

El dibujo en sección transversal de la figura 15B muestra la forma en que están soportados los rodillos (228) sobre el extremo del árbol (230), que se introducen en los correspondientes espacios en forma de "C" a la izquierda y derecha del puente central (232) del larguero (16), (18) conformado como viga en "I", de modo que los rodillos (228) corren sobre el ala inferior de la viga.

A fin de asegurar de forma económica la sincronización de los dos bloques de empuje (40) y poder utilizar un único motor (224), como muestra la figura 15C, uno de los husillos roscados (222) es accionado directamente por el motor (224) (es decir, el husillo -222- que en la figura 15C está asociado al larguero -18-), mientras que el husillo (222) asociado al larguero (16) es accionado por una cadena (234) de modo sincronizado con el husillo (222) de accionamiento directo. Para este fin, la cadena (234) se desplaza sobre dos piñones (236), (238) de igual tamaño, de modo que el piñón (236) sobre el husillo (222) gira solidariamente con la salida del motor (224) o bien con el correspondiente husillo roscado (222). El piñón (238) gira solidariamente con el husillo roscado (222) inferior de la figura 15C.

Por último, la figura 16 muestra una posible alternativa para accionar sincronizadamente los dos bloques de empuje (40) con un motor (224). En este caso, los bloques de empuje (40), igual que en la forma de realización de la figura 15C, se apoyan de modo desplazable con rodillos sobre los correspondientes largueros (18), (16). Los detalles de este apoyo se corresponden con los de la figura 15 y no se detallan aquí.

El motor (224) acciona un tornillo sinfín (240), el cual engrana en dos ruedas helicoidales (242), las que a su vez mueven los correspondientes cables de tracción (224). Los cables de tracción están conectados con uno de los bloques de empuje (40) en los correspondientes puntos de sujeción (246) y comprenden respectivos resortes tensores (248) para la compensación de longitudes y para asegurar la tensión necesaria del cable. Cada cable de tensión (244) pasa por varias poleas de desvío (250), que están dibujadas esquemáticamente en la figura 16.

Si bien el dibujo de la figura 16 genera la impresión de que el cable de tracción (244) pasa por las correspondientes ruedas helicoidales (242), los cables de tracción realmente pasan sobre cilindros situados por encima o por debajo de las ruedas helicoidales. Aunque se puede imaginar que es posible generar una fuerza de accionamiento suficiente si los cables de tracción pasan por la mitad del perímetro del cilindro, probablemente es más ventajoso que los cables de tracción den varias vueltas alrededor del cilindro de accionamiento. Esto tiene el inconveniente de que los cables se desplazan axialmente respecto al cilindro cuando el cilindro gira, ya que, por ejemplo, se desenrollan por arriba y se enrollan por abajo. Sin embargo, esta modificación de la longitud se puede compensar con los resortes tensores (248).

En la configuración que muestra la figura 16, es especialmente ventajoso que se trata de una solución muy económica, no sólo porque los cables de tracción son relativamente baratos sino también porque la utilización de un accionador de tornillo sinfín que consta del tornillo sinfín (240) y de las ruedas helicoidales (242) permite realizar una desmultiplicación, de manera que se puede trabajar con un motor (224) de altas revoluciones, relativamente pequeño y económico, y el mecanismo de accionamiento es de autorretención, es decir, que no necesita disponer de un freno separado.

Se debe señalar que el contorno del espejo parabólico se puede realizar no solamente en forma de semicircunferencia. Por ejemplo, visto desde arriba, el espejo parabólico puede tener una forma rectangular o bien rectangular con esquinas redondeadas, de modo que las esquinas redondeadas son, preferentemente, las dos esquinas alejadas del borde inferior del espejo parabólico en posición de funcionamiento. Si bien en algunos de los ejemplos que muestra este documento el borde inferior, visto desde arriba, parece recto, (debido a que desde esta perspectiva no se ve la curvatura propia de la forma parabólica), también se puede dar a este borde inferior una forma levemente curvada.

A los efectos de la invención, también se puede utilizar un espejo parabólico que visto desde arriba tenga la forma de un círculo. Esto puede ser especialmente ventajoso cuando, por ejemplo, el espejo parabólico se deba utilizar sobre una piscina de planta aproximadamente circular o bien sobre una casa con una cubierta aproximadamente circular, o bien debe cubrir una zona circular de una piscina o de una casa.

Con una configuración de este tipo, el eje de articulación (46) se dispone en un lugar del espejo parabólico que se corresponde con un diámetro horizontal del espejo parabólico, bien en el lado frontal o bien en el lado posterior, según la forma de realización de la figura 5 o de la figura 6. El eje de pivotamiento (36) estará en la zona del borde inferior del espejo parabólico en posición elevada, preferentemente algo por encima de dicho borde inferior. En este caso se manifiesta la ventaja especial de la invención de que el movimiento de giro del espejo parabólico se consigue mediante el desplazamiento recíproco de los ejes de articulación (46) y (36) aproximándose y alejándose el uno del otro.

De esta manera, el centro de gravedad del espejo se mantiene siempre aproximadamente sobre el centro del bastidor (14).

En la siguiente descripción de las figuras 17 a 22, se describen algunas variantes preferentes de la invención, y para los componentes iguales se utilizan las mismas referencias que anteriormente, a fin de evitar la repetición innecesaria de la descripción de dichos componentes. Es decir, que las descripciones anteriores también se aplican a los componentes que tienen las mismas referencias, salvo indicación en contrario. Cuando se describen rasgos nuevos, se utilizan referencias nuevas.

La figura 17 se corresponde, como mínimo en lo esencial, con la representación de la figura 5E, salvo que el bastidor (14), en su extremo anterior (300), es decir, en la zona del eje de pivotamiento (36) en la posición pivotada hacia arriba del espejo parabólico (10), está elevado respecto al extremo posterior (302), es decir, respecto a la zona en la que se apoya el eje de pivotamiento (36) cuando el espejo parabólico (10) está en la posición pivotada hacia abajo. De esta manera se reduce el movimiento máximo de pivotamiento que debe conseguir el mecanismo posicionador, entre la posición de pivotamiento máximo hacia abajo, paralelo al bastidor (14), y la posición de pivotamiento máximo hacia arriba, según la figura 17, en comparación con la realización de la figura 5, lo que tiene un efecto positivo en el dimensionado del mecanismo posicionador. Esto es especialmente importante en la posición máxima del sol, en especial en el ecuador terrestre, ya que el espejo parabólico, al pivotar hacia arriba, debe adoptar una posición horizontal o casi horizontal.

Una posibilidad de alcanzar esta posición de inclinación del bastidor (14) es montar las ruedas frontales (28) sobre patas (304) que se extienden por debajo del bastidor (14). Otra opción sería que las ruedas frontales (28) tuvieran un diámetro mayor, tal como se muestra esquemáticamente en (28A), es decir, que el bastidor (14) se levanta, en este ejemplo por delante, es decir, en el lado en el que apoya el borde inferior del espejo parabólico en posición cerrada, mediante una subestructura cualquiera, por ejemplo, mediante la viga o pata (304), la cual se puede reforzar para conseguir una mayor estabilidad.

La figura 17 también muestra un cable de goma (306) tensado entre el extremo frontal (300) del bastidor (14) y el receptor (62). La tensión del cable, en la posición abierta del espejo parabólico (10) según la figura 17, genera un momento de giro alrededor del eje de pivotamiento (36) el cual, cuando se pivota hacia abajo el espejo parabólico (10), ayuda al mecanismo posicionador a superar el momento de giro generado por efecto de la fuerza de gravedad.

De forma parecida se puede tensar un cable de goma (que no se muestra) entre el extremo frontal (300) del bastidor y el borde (308), que en la posición cerrada del espejo parabólico es el borde inferior de la estructura portante (34), el cual ayuda al mecanismo posicionador cuando se pivota hacia arriba el espejo parabólico desde su posición cerrada. En la posición pivotada hacia arriba, este cable de goma estará aflojado.

La figura 18A se corresponde aproximadamente con la figura 5A, salvo que en esta realización el eje de pivotamiento (36) está montado sobre un marco portante (310) del bloque de empuje (40) en un sitio dispuesto en un entrante (312) del espejo parabólico. Cada uno de estos entrantes (312) que muestran las figuras 19A y 19B y de los que en este ejemplo hay dos (un entrante para cada bloque de empuje -40-), está formado por dos paredes (314), (316) que vistas lateralmente tienen la forma de un triángulo rectángulo y que están separadas entre sí por una distancia "a". Uno de los lados de cada pared lateral está unido firmemente al espejo parabólico (10), mientras que el segundo lado, que forma con el primero, como mínimo, un ángulo esencialmente recto, está unido a la estructura portante (34). Las dos hipotenusas (318) de las paredes (314), (316) están unidas entre sí en (320), para conseguir de esta manera una configuración rígida del espejo parabólico. Es decir, que cada entrante (312) llega desde el punto de intersección de la curvatura del espejo parabólico (10) con la estructura portante (34) hasta una línea virtual entre los ejes de pivotamiento (36) y (46), o bien hasta una línea virtual paralela a ella. Este entrante triangular puede ser, por ejemplo, de madera, o bien estar revestido o formado, o bien reforzado con otro material sólido.

Además de hacer más rígido el espejo parabólico y de reforzarlo como se deseaba, los entrantes (312) permiten ubicar el eje de pivotamiento (52) a mayor profundidad, ya que el entrante puede alojar el brazo conductor (42), aspecto que no se muestra en el dibujo. Por otra parte, gracias al entrante, el espejo parabólico (10) en posición pivotada hacia arriba se puede seguir girando hacia atrás, ya que el brazo portante (310) superior del bloque de empuje se apoya en el entrante, tal como muestra la figura 18B. Se observa que los bloques de empuje (40) que se utilizan en este caso, vistos lateralmente, tienen forma de "U", de modo que las alas de la "U" están en posición horizontal, el ala inferior soporta los rodillos para el desplazamiento lineal del bloque de empuje (40) y el ala superior constituye el brazo portante (310).

La figura 19C muestra que el espejo parabólico (10), en todos los sitios en los que el borde inferior (12) en posición abierta podría chocar con el bastidor (14) o con otros componentes tales como el mecanismo posicionador, se puede dotar de entalladuras, es decir, entrantes como en (326) y (328), para evitar colisiones.

La figura 20A muestra la forma en que se pueden accionar varios bloques de empuje (40) (en este caso, dos bloques de empuje) con un número de mecanismos posicionadores (224) (en este caso, un mecanismo posicionador) distinto del número de bloques de empuje. Los dos bloques de empuje se conectan fijamente entre sí, por ejemplo, mediante una tabla o barra (322) formando una unidad combinada, y el mecanismo posicionador (224) actúa sobre dicha unidad de forma que las fuerzas se reparten equilibradamente entre los dos bloques de empuje. Para conseguir esto, en este ejemplo el mecanismo posicionador (224) actúa sobre la barra (322) en el centro de la misma. Preferentemente, el mecanismo posicionador (224) se realiza en forma de accionador de puerta de garaje.

La sección (B-B) muestra la forma en que está montado de modo linealmente desplazable cada bloque de empuje (40), con dos pares de rodillos (324) en las partes del marco (326) del bastidor (14).

La solución que la presente invención propone por primera vez para el seguimiento vertical del sol, utilizando el lenguaje técnico de la construcción de maquinaria, se podría denominar "accionador encadenado con una manivela de empuje y tres articulaciones", estando la manivela de empuje accionada por un mecanismo posicionador. Es conveniente utilizar un accionador lineal, ya que el movimiento de la manivela de empuje es lineal. Para ello, tal como se ha indicado, es especialmente económico utilizar un accionador para puerta de garaje habitual en el comercio.

La figura 21 muestra una configuración según la figura 15C, pero con piezas adicionales en forma de cables de goma (330). Cada cable de goma está fijado en uno de sus extremos (332) al bloque de empuje (40) o bien (lo que no se muestra) a una estructura que conecta varios bloques de empuje (40). Preferentemente, el segundo extremo (334) de cada cable de goma está fijado al bastidor (14) en el centro del recorrido de los bloques de empuje. Para una mejor dosificación de las fuerzas de resorte o fuerzas tensoras de goma se pueden utilizar varios resortes o cables de goma como el (330), cuyo segundo extremo está fijado en diferentes posiciones en el bastidor (14) a lo largo del recorrido de los bloques de empuje. Básicamente, una configuración de este tipo se puede utilizar con un único bloque de empuje (40) o bien con varios bloques de empuje (40). En este último caso, se prevé para cada bloque de empuje, como mínimo, un cable de goma (330).

La figura 22A muestra un espejo parabólico (10) según la invención, ensamblado con planos individuales, es decir, que no tiene elementos curvados. El espejo parabólico (10) según la figura 22A consta en este ejemplo de 6 anillos concéntricos (I), (II), (III), (IV), (V), (VI). El anillo (I) consta de seis segmentos (340) que vistos desde arriba tienen forma de triángulo. El anillo (II) consta de seis segmentos (342) que vistos desde arriba tienen forma de trapecio. El anillo (III) consta de los segmentos (344) que vistos desde arriba tienen forma de trapecio y de segmentos rectangulares (346), de modo que los segmentos trapezoidales (344) pueden ser muy cortos en su extremo interior y eventualmente se pueden sustituir por segmentos triangulares. El anillo (IV), visto desde arriba, también consta de elementos trapezoidales (348) y de elementos rectangulares (346). El anillo (V), visto desde arriba, también consta de elementos trapezoidales (350) y de elementos rectangulares (346), lo que también se aplica al anillo (VI), que consta de elementos trapezoidales (352) y elementos rectangulares (346).

Los lados de segmento están biselados de forma que las superficies planas del espejo parabólico están orientadas de manera que se obtiene una buena aproximación a la forma de parábola deseada. Para la formación de segmentos, los elementos individuales están pegados entre sí en la zona de sus lados, y los segmentos triangulares (354) también estén pegados a los segmentos triangulares (354) contiguos en la zona de sus lados largos, para conformar el espejo parabólico. Según la figura 13, la totalidad de la estructura está recubierta, como mínimo en su parte posterior, con un material plástico reforzado con fibra de vidrio, tal como muestra la figura 13H, y se pueden prever en el espejo parabólico los entrantes necesarios descritos en relación con otras figuras.

Sobre la base de las figuras 22B y 22C se muestra la manera en que se puede fabricar esta construcción, según la figura 22A, como mínimo básicamente sin desperdicio de material, a partir de placas de material esponjoso extruido como la placa (A), en base a los elementos (348) y (346) del anillo (IV), de modo que la presente explicación también es válida para los elementos de los demás anillos.

Una placa extruida (A) de material esponjoso, habitual en el comercio y adecuada para la presente invención, se puede conseguir de las empresas fabricantes con medidas de, por ejemplo, aproximadamente 60 cm de ancho por 240 cm de largo y 4 cm de espesor. Estas placas de material esponjoso extruido con frecuencia poseen uniones de tipo ranura y lengüeta, el lado inferior estrecho (360) en las figuras 22B y 22C dispone de una ranura (362), y el lado superior estrecho (364) en las figuras 22B y 22C dispone de un muelle (366) insertado en una correspondiente ranura (362) de la placa subsiguiente. Es suficiente enganchar entre sí las placas de material esponjoso extruido y, a elección, se puede prever una unión por adhesivo en la zona de la unión por ranura y lengüeta. De esta manera se forma un elemento alargado como el que muestran las figuras 22B y 22C, estando dicho elemento compuesto por placas individuales, lo que sólo se indica en el ejemplo de las placas inferiores, a fin de no complicar innecesariamente la exposición.

En lugar de formar una banda de placas a partir de varias placas individuales como la placa (A), se podría utilizar una banda continua procedente de la máquina de extrusión de material esponjoso, que se dividiría inmediatamente en elementos individuales.

La zona inferior triangular (368), que en la figura 22B aparece a rayas, debe entenderse como desperdicio. A continuación, se cortan de la banda de material formada por las placas los elementos siguientes, en el orden de abajo hacia arriba: (348), (346), (348), (348), (346), (348), (348), (346), (348), (348), (346), etc. En la zona de la unión por ranura y lengüeta (362), (366) entre dos placas de material esponjoso extruido, como mínimo en lo fundamental, no se produce desperdicio. Es decir, que la zona a rayas (368) aparece sólo al principio de la primera placa.

En las líneas dobles en la zona de los bordes de cada elemento, tal como se muestra en (370), se observa que los elementos están biselados. Esto se aplica a todas las zonas marcadas con una línea doble, y se debe elegir adecuadamente el grado de biselado para cada anillo. En algunas zonas biseladas se puede producir cierto desperdicio de material, pero que es mínimo.

Las líneas a trazos muestran bordes formados en el lado inferior de la banda de placas, según la figura 22B.

Aunque el dibujo según las figuras 22B y 22C sólo se aplica al anillo (IV), se entiende que el correspondiente esquema de corte es aplicable a los elementos de los demás anillos. El desperdicio de material, que es mínimo, se puede volver a fundir, de manera que globalmente se puede trabajar sin pérdidas de material.

Es especialmente conveniente que algunos de los cortes rectos, en especial aquellos que discurren transversalmente u oblicuamente a la correspondiente placa de material o banda de material, también conformen los lados biselados, es decir, inclinados, de dos elementos, con lo que, por una parte, se reducen las pérdidas de material y, por otra parte, se puede realizar económicamente el procedimiento de corte. Los ángulos de inclinación de los lados biselados de los elementos se configuran en cada caso de manera que cuando se ensamblen los elementos se consiga una forma aproximadamente parabólica. Es decir, que los lados aproximadamente radiales de los elementos de cada anillo presentan el mismo ángulo de inclinación, pero que los otros lados de cada elemento, los cuales discurren alrededor de un eje de simetría de rotación, se eligen diferenciadamente para los distintos anillos, según la posición del anillo en la forma parabólica, a fin de crear la forma deseada próxima a una parábola.

Si bien el diseño de un espejo parabólico que se da a conocer en este documento se utiliza principalmente para espejos solares, esta construcción también se puede utilizar para otros fines, tales como los sistemas de radar o la recepción de señales de satélites.

Sin embargo, estos perfeccionamientos o formas de realización no son objeto de la presente invención.

Claims

1. Sistema concentrador de energía solar que comprende un reflector (10) realizado en forma de espejo parabólico con seguimiento conducido en dos ejes, con un lado interior reflector, soportado por un bastidor (14) dispuesto en un plano portante y con un receptor (62) que cuando está en funcionamiento se sitúa en el punto focal (110) del espejo parabólico o bien delante o detrás de dicho punto focal, en el que, además, el espejo parabólico puede girar alrededor de un eje (32) dispuesto, como mínimo, de modo esencialmente perpendicular al plano portante, donde el espejo parabólico (10) se puede hacer pivotar hacia arriba y hacia abajo alrededor de un eje inferior de pivotamiento (36) dispuesto en la zona del plano portante o bien a una cierta distancia por encima o por debajo del mismo, y en el que el movimiento de pivotamiento del espejo parabólico es asistido, como mínimo, por un brazo conductor (42) articuladamente unido en un extremo a la zona central del espejo parabólico y en el otro extremo al bastidor (14), caracterizado porque el eje de pivotamiento (36) está dispuesto de forma desplazable en un plano paralelo al plano portante o bien en el plano portante, y el desplazamiento del eje de pivotamiento (36) conduce o contribuye al correspondiente movimiento de pivotamiento del espejo parabólico (10).

2. Sistema concentrador de energía solar, según la reivindicación 1, caracterizado porque el espejo parabólico (10) se puede pivotar hacia abajo alrededor del eje de pivotamiento (36) lo suficiente como para que en la posición inferior de pivotamiento forme una cubierta y/o que el espejo parabólico (10) en la posición inferior de pivotamiento apoye sobre una superficie portante, una base (30), un subsuelo o un muro adaptado al contorno del espejo parabólico (10) y, opcionalmente, se pueda asegurar sobre los mismos con un dispositivo de cierre.

3. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque existe una estructura portante alargada (34) que se extiende a lo largo del borde inferior (12) del espejo parabólico (10) y asegura la rigidez del espejo parabólico al tiempo que soporta el eje de pivotamiento (36).

4. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bastidor se puede hacer girar sobre una trayectoria circular (30) mediante rodillos (28) o ruedas, a fin de realizar el movimiento de pivotamiento alrededor del eje vertical.

5. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, para realizar el movimiento de pivotamiento, el espejo parabólico (10) está conectado al bastidor (14) mediante un conjunto de varillas (42) y el eje de pivotamiento (36) se puede desplazar sobre dicho bastidor (14); y porque el conjunto de varillas consta de, como mínimo, un brazo conductor (42) articulado giratoriamente en un extremo con la zona central del espejo parabólico (10), en su lado posterior (en 46) y en el otro extremo en un punto de apoyo (52), soportado por el bastidor (14) y dispuesto detrás del espejo parabólico (10).

6. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, para realizar el movimiento de pivotamiento, el espejo parabólico (10) está conectado al bastidor (14) mediante un conjunto de varillas (42) y el eje de pivotamiento (36) se puede desplazar sobre el bastidor (14); y porque el conjunto consta de, como mínimo, un brazo conductor (42) articulado giratoriamente, en un extremo con la zona central del espejo parabólico (10), a su lado interior reflector y en el otro extremo a un punto de apoyo (52), soportado por el bastidor (14) y que en la posición inferior de pivotamiento del espejo parabólico se encuentra próximo a la posición que adopta el borde superior del espejo parabólico (10) cuando éste está totalmente girado hacia arriba.

7. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el receptor (62) se ha previsto en uno de los extremos de un brazo portante (58) cuyo otro extremos está articulado en la zona del borde inferior (12) del espejo parabólico (10), preferentemente sobre la citada estructura portante, y que puede girar hacia arriba conjuntamente con el pivotamiento hacia arriba del espejo parabólico.

8. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espejo parabólico está compuesto por segmentos cada uno de los cuales consta de cuerpos de material esponjoso extruidos (de poliestireno o un material similar), recubiertos en una superficie plana o de curvatura parabólica con una película de espejo (179) y en su lado posterior con una película (181) de un material plástico reforzado con fibra de vidrio, por ejemplo, de resina de poliéster y fibra de vidrio, de modo que los segmentos (152) están ensamblados o se pueden ensamblar entre sí en sus lados longitudinales.

9. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se han previsto uno o varios muelles (306, 330), por ejemplo, en forma de uno o varios cables de caucho, para asistir a la fuerza de posicionado del motor o de los motores (224) previstos para hacer girar el espejo parabólico (20).

10. Sistema concentrador de energía solar, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espejo paraboloide (10) consta de elementos trapezoidales no curvados (342, 344, 348, 350, 352 y 346), cuyos lados son rectos y están cortados de modo oblicuo de manera que los elementos ensamblados producen la forma deseada del espejo parabólico y, como mínimo, algunos de los cortes rectos configuran la forma lateral de cada dos elementos, por lo que los elementos ensamblados entre sí se pueden cortar o están cortados con un mínimo de pérdidas a partir de una placa o banda de material o bien de una banda de material compuesta por placas de material.