ES2325975A1 - Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabolico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabolico. - Google Patents
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Abstract
Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabólico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabólico. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico y procedimiento para orientar un colector (1) cilindro parabólico. El colimador asegura una precisión de enfoque del colector (1) hacia el sol determinada. El colimador tiene fotodiodos (4, 12, 6, 13,8, 15) dispuestos en una regleta (5) paralela al eje focal (2): un fotodiodo de anverso (4, 12) está colocado en una cara iluminada por el sol; un fotodiodo de reverso (8, 15) está colocado en una cara no iluminada por el sol; un fotodiodo encapsulado (6, 13) está colocado en una cara iluminada por el sol dentro de un receptáculo (7, 14). El procedimiento para orientar un colector (1) cilindro-parabólico verifica experimentalmente que la radiación solar recibida en el colector (1) cilindro-parabólico llega en dirección apropiada.
Description
Colimador solar para enfoque de un colector
cilindro-parabólico y procedimiento para orientar un
colector cilindro-parabólico.
La invención se encuadra en los aparatos de
concentración de luz solar por medio de espejos
cilindro-parabólicos. En la línea focal de estos
espejos se ubica un tubo absorbedor de energía solar, en el caso de
las aplicaciones térmicas, o una banda de células fotovoltaicas, en
el caso de producción directa de electricidad, por efecto
fotovoltaico.
En todo caso, e independientemente del
dispositivo de conversión o captación de energía que se ubique en
la línea focal, lo que resulta crítico para efectuar la
concentración de la luz solar es que el espejo
cilindro-parabólico esté bien enfocado al sol, lo
cual significa que el sol (como punto imaginario, aunque su anchura
visual no es puntual, sino de medio grado sexagesimal) esté en el
plano imaginario constituido por extensión hacia el infinito del
plano longitudinal de simetría del espejo, que a su vez contiene al
eje focal.
Los colectores
cilindro-parabólicos se montan típicamente en la
línea del meridiano, o configuración
norte-sur
(N-S) en la cual el eje focal coincide con el meridiano local. El colector gira en este caso desde su apertura óptica al Este, a la apertura hacia el Oeste, según avanza el día. Al pasar el sol por el mediodía local, estará en el sur (S) en las localizaciones del hemisferio Norte, y en el norte (N) en las del Sur.
(N-S) en la cual el eje focal coincide con el meridiano local. El colector gira en este caso desde su apertura óptica al Este, a la apertura hacia el Oeste, según avanza el día. Al pasar el sol por el mediodía local, estará en el sur (S) en las localizaciones del hemisferio Norte, y en el norte (N) en las del Sur.
Para enfocar los colectores basta tener un reloj
local bien calibrado, para lo cual podría servir un reloj de sol
bien graduado, pues su sombra marcaría el azimut local del sol, que
serviría para enfocar los colectores. El enfoque se daría cuando el
plano formado por la aguja vertical del reloj de sol y su sombra,
coincidiera con el plano de simetría del colector. Esta coincidencia
geométrica no es fácil de precisar por métodos científicos, aunque
sirve para una colimación grosera hecha a ojo.
En el caso de usar relojes mecánicos o
electrónicos, en función de la fecha dentro del año, cabe tener
tablas que indican la posición del sol, y por tanto la orientación
que hay que dar a los colectores (es decir, la inclinación de su
plano de simetría).
Además del montaje anterior (y en función, por
ejemplo, de la orografía del terreno y las bancadas horizontales
que queda realizar) los colectores pueden disponerse en sentido del
paralelo, de tal manera que la línea focal vaya de este a oeste
(E-W). En este caso, la inclinación de los
colectores. no va, como en el montaje N-S, desde 90
grados sexagesimales hacia el Este, hasta 90 grados hacia el Oeste,
sino desde la horizontal hacia el sur hasta la vertical o una
pequeña caída hacia el norte. Esta última sólo se requiere hacia el
final de la primavera y principio del verano (en el hemisferio
Norte) y para las horas de poco después del amanecer a poco antes
del atardecer, pero son horas de muy baja iluminación solar directa
(por la atenuación atmosférica) por lo que puede decirse que en los
montajes E-W, la inclinación del plano de simetría
oscila, para el enfoque al sol, entre la horizontal hacia el sur y
la vertical. En este caso, la variable de posición solar que sirve
para efectuar el enfoque es la altura astronómica (elevación del
Sol desde el horizonte local) lo cual también cabe determinarlo con
un reloj acompasado al tiempo del emplazamiento.
Como introducción a la descripción de la
invención, se plantea el problema técnico a resolver.
En principio, la precisión actual de los datos
astronómicos es tal que el enfoque basado en las coordenadas del
emplazamiento y la hora diaria y el calendario, son suficientes
para efectuar el enfoque. Sin embargo, de haber errores de
cualquier tipo, que estén produciendo un enfoque no perfecto de un
colector, la deficiencia no se observa directamente. En algunos
casos puede inferirse que hay dicha deficiencia porque la energía
obtenida sea menor que la esperada, o porque la energía absorbida
en un colector sea inferior a la de colectores vecinos.
La invención aquí propuesta pretende resolver el
problema de saber si un colector está en su posición óptima de
enfoque, o podría obtener aún mejor captación de energía, enfocando
mejor. De esa manera, aunque el enfoque primario se realizara por
métodos cronológico-astronómicos, se podría
certificar la buena precisión de dicho enfoque, o mejorarlo si
cabe, mediante una medida experimental
in-situ.
La invención se basa en determinar
experimentalmente la intensidad de la radiación solar directa,
medida en vatios por metro cuadrado (W/m^{2}) y comprobar que
ésta es exactamente la que incide sobre el colector
cilindro-parabólico en paralelo al plano de
simetría, pues entonces la radiación reflejada por el espejo
cilindro-parabólico se concentrará sobre el eje
focal.
Para medir la radiación solar se usará un número
de fotodiodos calibrados, de iguales medidas y prestaciones, en los
diversos lugares del montaje que constituye la invención, haciendo
falta tres fotodiodos como mínimo, aunque para evitar
interferencias de sombras, en el montaje general se usan cinco.
Los fotodiodos van montados en una bandeja
longitudinal o regleta situada no necesariamente sobre el eje
focal, aunque en disposición paralela al mismo. Además, el plano de
la regleta debe ser perpendicular al plano de simetría del
colector. Uno de los fotodiodos no lleva interferencia ni sombreado
ninguno, por lo que recibe toda la luz solar, tanto directa como
difusa. Otro se coloca en sombra, para que el sol no le dé
directamente, por lo que sólo recibe la radiación difusa. A estos
efectos, se puede poner justo en la parte de debajo de la propia
bandeja donde van los fotodiodos que sí deben recibir la radiación
directa. Además del primero de los descritos, habrá otro que irá
emplazado de forma semejante y paralela al primero, pero embebido
entre dos pequeñas paredes semicirculares que son paralelas al
plano de simetría del colector, y se asientan sobre la regleta.
Como se verá con mayor claridad en la explicación de los dibujos
adjuntos, cuando el fotodiodo embebido en el receptáculo de paredes
paralelas dé la misma señal de intensidad de radiación recibida (en
W/m^{2}) que el valor de la radiación directa, determinado éste
experimentalmente como diferencia de las medidas de los otros dos
fotodiodos, es que el enfoque es perfecto. Caso de no ser así, se
sabrá en qué cantidad de radiación está afectando el desenfoque, y
así mismo se podrá girar el colector para maximizar la radiación
recibida.
Para aplicar la invención se habrá de partir de
un fotodiodo tipo de características conocidas. Al aumentar la
intensidad de luz recibida, la potencia suministrada se incrementa
(aunque no linealmente) para lo cual el circuito del fotodiodo se
cierra eléctricamente con una carga permanente resistiva, de modo
que el producto de la diferencia de potencial por la intensidad
proporciona una medida absolutamente fiable de la potencia, al ser
la electricidad de corriente continua.
Es importante tener en cuenta que los fotodiodos
pierden rendimiento de generación de electricidad cuando se
calientan, por lo que habrá que registrar la temperatura de los
mismos, por si las diferencias fueran significativas, y hubiera que
efectuar las correcciones pertinentes, al tener que inferir la
intensidad I (W/m^{2}) a partir de la potencia medida, usando la
curva de temperatura que corresponda.
La figura 1 presenta las curvas características
del fotodiodo tipo usado en la invención donde se muestra cómo la
intensidad depende de la temperatura.
En la figura 2A se muestra una vista superior de
un colector cilindroparabólico (a la izquierda) mientras que en la
figura 2B está el dispositivo objeto de la invención, en una vista
asimismo superior. Los elementos que se ven en ella son los
siguientes:
- 1.
- Espejo cilindro-parabólico del colector.
- 2.
- Eje focal del cilindro parabólico. El plano de simetría del espejo corresponde en este caso al plano que contiene a la línea focal y es perpendicular al plano del dibujo.
- 3.
- Tubo absorbedor 3 de la radiación, en las aplicaciones termosolares, o bandeja de ubicación de los fotodiodos (por la parte que mira al espejo) en las aplicaciones fotovoltaicas.
- 4.
- Fotodiodos de captación de la radiación solar total.
- 5.
- Regleta sobre la que se sitúan los fotodiodos 4. La regleta debe montarse en un plano perpendicular al plano de simetría, y debe estar en la misma dirección, o en paralelo, al eje focal 2.
- 6.
- Fotodiodo igual a los fotodiodos 4, pero emplazado dentro de un receptáculo de paredes interiores negras (absorbentes de radiación) con abertura óptica a lo largo de todo el semicírculo que conforman las paredes del receptáculo.
- 7.
- Paredes del receptáculo. Deben ser de un material de alta conductividad, para evacuar bien el calor, e interiormente deben ir pintadas de negro para tener una reflectividad prácticamente nula.
La figura 3A representa una ampliación detallada
de la invención, en un alzado lateral a la izquierda, y en un
perfil transversal en la figura 3B; en ellas se aprecian los
elementos 4 a 7 de la figura 2B, más los siguientes.
- 8.
- Fotodiodos iguales a los fotodiodos 4, pero ubicados en la parte baja de la bandeja 5, de tal manera que no incide sobre ellos la radiación directa del sol, pero sí la difusa.
- 9.
- Estructura soporte del conjunto
- 10.
- Larguero del armazón del colector, que debe ser paralelo a su eje focal.
- 11.
- Cubierta transparente del receptáculo semicilíndrico, formado por las dos paredes 7, que asientan en la bandeja 5. La cubierta se ha de poner para evitar el ensuciamiento interior por polvo, que puede depositarse en esta cubierta, la cual se puede limpiar cuando convenga.
Las figuras 4A, 4B, 4C representan una
ampliación aún mayor de los fotodiodos montados para la invención,
que conviene tengan al menos tres facetas, para recibir la luz
desde varias direcciones, pues el sol ocupará alturas y azimuts muy
diferentes de un momento a otro. Tanto los fotodiodos 4, como el 6
y los 8, han de ser iguales en forma, tamaño, material y circuito
resistivo. Los fotodiodos 4 han de estar ubicados paralelamente al
fotodiodo 6. En muchas situaciones solares, ambos fotodiodos 4
recibirán sol sin sombra, por lo que sus lecturas de potencia serán
iguales. En otros casos, alguno de ellos puede recibir sombra del
propio receptáculo 7, y dará menor lectura, por lo que no se usará
para el enfoque. Los fotodiodos 8 se pondrán en proximidad a los 4
correspondientes, pero por debajo de la bandeja 5. Todos los
fotodiodos no encapsulados en el receptáculo, deben ir forrados con
la misma cubierta transparente que recubre la abertura del
receptáculo.
Es importante señalar una especificación
constructiva del receptáculo en el que va embebido el fotodiodo 6.
Dicho fotodiodo tendrá una anchura "a", que será igual al
espacio existente entre las paredes semicirculares del receptáculo
7. Estas paredes tendrán un radio "R" que no debe elegirse a
discreción, sino teniendo en cuenta su cometido. Para ello se ha de
considerar que el sol es, desde nuestra visual, un disco con un
arco diametral de 32 minutos sexagesimales, es decir 0,00931
radianes. Así pues, y teniendo en cuenta las tolerancias de
montaje, la relación constructiva idónea entre la mencionada
anchura "a" y el radio "R" de las paredes debe ser
a = 0,01
R
La invención se puede aplicar con mayores
valores de la relación (a/R) aunque su precisión de enfoque
decrecerá (lo cual puede ser aceptable si las tolerancias de
fabricación y montaje de los espejos y el tubo 3 no son pequeñas.
Como valor máximo de esa relación se prescribe 0,033.
Las figuras 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B, 7C
corresponden a una simplificación de la invención para el caso de
que el montaje de los colectores sea en eje N-S, es
decir, según el meridiano local. En tal caso, y para el hemisferio
Norte, las posiciones del sol cuando interesa un buen enfoque están
en el lado sur, pues en el lado norte sólo estarán a primeras horas
del alba, y a última hora del día, sólo a finales de primavera y
principios de verano, pero entonces su irradiación sobre los
colectores será muy débil. En este montaje N-S, en
vez de utilizar un receptáculo semicircular para instalar en su,
seno el fotodiodo de colimación, se puede usar un cuarto de
circunferencia, cerrando con una pared negra el receptáculo por su
cara norte. Eso es lo que se expone en las figuras 5A, 5B, donde se
señala que el montaje del eje focal, 2, es N-S, y
donde además se aprecian los nuevos elementos siguientes:
- 12.
- Fotodiodo exento, sin sombras, que recibe luz solar directa y difusa.
- 13.
- Fotodiodo ubicado en el interior del receptáculo de colimación, cuyas paredes han de ser paralelas al plano de simetría del espejo.
- 14.
- Paredes del receptáculo, paralelas al plano de simetría del espejo, y pintadas interiormente de negro, para impedir la reflexión de la luz.
Las figuras 6A, 6B son una ampliación del
dispositivo de la invención, mostrando el alzado lateral y en
perfil transversal. Se muestran en las figuras varios elementos
constructivos ya presentados anteriormente como la bandeja
longitudinal o regleta de ubicación de los fotodiodos 5, que debe
ser paralela al eje focal del colector y perpendicular al plano de
simetría del colector, y el armazón 9 que la liga al larguero 10 de
montaje. Otros elementos han sido mostrados en la figura 5B, como
los fotodiodos 12, 13, y las paredes 14, del receptáculo donde se
aloja el fotodiodo 13. Como elementos nuevos aparecen:
- 15.
- Fotodiodo ubicado por debajo de la bandeja 5, que sólo recibe radiación difusa.
- 16.
- Cubierta transparente del receptáculo, asentada sobre las paredes 14.
Las figuras 7A, 7B, 7C no muestran ningún
elemento nuevo, sino que exponen ampliadamente como se configuran
los fotodiodos, que deben ser iguales entre sí. En este caso, no
hay facetas del mismo apuntando a la cara norte, dada la
configuración del montaje en este caso, presentado en las figuras
5A, 5B.
El colector cilindro-parabólico
1 se orienta para su enfoque según las técnicas habituales, que
descansan en el conocimiento exacto (en realidad, con una precisión
mejor que medio grado sexagesimal) de la posición del sol, por
cronología astronómica. También cabe orientarlo aproximadamente por
mera visual geométrica, con una alidada de visor atenuado.
Mediante la invención aquí propuesta, se puede
verificar experimentalmente que la radiación solar recibida en el
espejo (1), llega en la dirección apropiada, en paralelo al plano
de simetría del espejo, para que sea concentrada sobre el eje focal
(2). Para ello se determina el valor de la radiación directa del
sol, en W/m^{2}, mediante la diferencia entre la medida del
fotodiodo que recibe la radiación total, que es el fotodiodo (4)
que no tenga sombras del propio receptáculo (7), y la medida del
que recibe sólo difusa, que es el fotodiodo (8) próximo al
anterior, pero por la cara opuesta. En esta determinación es
fundamental tener en cuenta las temperaturas de los fotodiodos en
cuestión, que se han de conocer mediante los termopares pegados a
ellos. En cada caso, el valor de la radiación solar se ha de
determinar a partir de la curva de temperatura correspondiente, en
función de la potencia eléctrica generada, y medida, en el
fotodiodo en cuestión. La diferencia de radiación así determinada
es el valor de referencia, contra el cual se ha de comparar el valor
de la medida del fotodiodo encapsulado (6) en el receptáculo (7) de
paredes paralelas al plano de simetría del espejo, situado en la
regleta de apoyo (5) de los fotodiodos. En esta última medida se ha
de utilizar la curva correspondiente de las características de los
fotodiodos, en función de la temperatura que mida el termopar
pegado al centro del receptáculo. Cuando ambas medidas coincidan
dentro de las tolerancias de la óptica geométrica del colector, la
inclinación del espejo (1), que es la de su piano de simetría, será
la correcta. Si no hay coincidencia, se ha de ir variando
gradualmente la inclinación del colector, para encontrar la
posición en la que se verifica la igualdad de valores de la
radiación directa determinada por los dos procedimientos descritos,
dentro de los márgenes de las tolerancias de las sensibilidades de
los fotodiodos, y la tolerancia asociada a que el sol tiene un
tamaño aparente, desde la Tierra, de 32 minutos de arco sexagesimal.
Con este método de verificación experimental se logra garantizar el
correcto funcionamiento de los colectores, para maximizar la
captación de energía solar.
Para efectuar el montaje, sobre una bandeja
longitudinal o regleta rígida (5) se han de fijar los fotodiodos
antedichos, tanto los que reciben la irradiación total, (4, 12)
como los que sólo reciben la difusa (8, 15) y el que va a quedar
encapsulado (6, 13) por el receptáculo de paredes paralelas (7, 14)
al plano de simetría del colector. Para ello se utilizan fotodiodos
cuyas curvas características de relación entre la irradiación
recibida y la potencia eléctrica generada sobre un circuito
resistivo dado, son conocidas en función de la temperatura. En el
montaje general, dichos fotodiodos se ubican sobre la bandeja
longitudinal o regleta (5) paralela al eje focal del colector (2),
de tal modo que tres de ellos (los 4 y el 6) queden por la cara que
va a ser iluminada por el sol, y dos (los 8) por su reverso; y
encapsulando el intermedio de los tres primeros diodos (6) en el
centro un receptáculo (7) de paredes planas paralelas al plano de
simetría del colector, teniendo dichas paredes forma semicircular,
y estando pintadas interiormente de negro, y quedando ubicado el
fotodiodo (6) en el centro del receptáculo (7) asentado sobre la
regleta (5).
Hay que precisar que el receptáculo (7, 14) de
alojamiento del diodo (6, 13) que sólo ha de recibir la radiación
solar directa, tiene una anchura interior igual a la de dicho
fotodiodo, teniendo sus paredes paralelas semicirculares un radio
entre 30 y 100 veces el valor de la anchura, correspondiendo la
mayor precisión a la relación mayor, y estando la parte exterior de
la apertura del receptáculo cubierta por un material transparente
(11), para facilidad de limpieza y para impedir el ensuciamiento
del interior del receptáculo; y estando los demás fotodiodos
forrados con una cubierta del mismo material y espesor que la
cubierta transparente del receptáculo; y teniendo que ser iguales
entre sí, en tamaño, forma, material y circuito resistivo todos los
fotodiodos (4, 6 y 8), que deben tener facetas o caras en número
igual o superior a tres, cubriendo con sus caras los 180 grados
sexagesimales de la semicircunferencia, y con unas dimensiones
transversales y longitudinales similares a la anchura anteriormente
dicha.
En los montajes de los colectores en disposición
norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal del
colector con el meridiano local, se puede sustituir el montaje
general anteriormente descrito por un dispositivo con sólo tres
fotodiodos (12, 13 y 15) y un receptáculo de sólo un cuadrante
circunferencial (14), siguiendo éste las prescripciones de los
párrafos anteriores en cuanto a color negro del interior de sus
paredes y tamaño radial de las mismas, y estando orientado al sur
en su apertura con la cubierta transparente (16) en los montajes
del hemisferio Norte (y al norte en los del hemisferio Sur). Los
diodos no encapsulados, 12 y 15, serán iguales en forma, tamaño,
material y circuito resistivo que el encapsulado, 13, e irán
forrados con la misma cubierta transparente que cubre la abertura
del receptáculo 14. El procedimiento de colimación del colector al
sol, es decir, de hallar la inclinación precisa del plano de
simetría, es el mismo que el del montaje general.
En definitiva, para la resolución del problema
identificado de asegurar experimentalmente la buena orientación de
los colectores cilindro-parabólicos de
concentración de la radiación solar, se ha ideado una invención que
se materializa en un montaje general, o en un montaje simplificado
para los colectores situados con el eje focal en dirección
norte-sur, más un procedimiento de uso de estos montajes, que se expresa a continuación:
norte-sur, más un procedimiento de uso de estos montajes, que se expresa a continuación:
Para asegurar una precisión determinada de
enfoque del colector (1) hacia el sol, se monta el colimador con
una pluralidad de fotodiodos (4, 12, 6, 13, 8, 15) cuyas curvas
características de relación entre irradiación recibida y potencia
eléctrica generada sobre un circuito resistivo dado, son conocidas
en función de la temperatura. Los fotodiodos (4, 12, 6, 13, 8, 15)
están dispuestos en una regleta (5) paralela al eje focal (2) del
colector y en plano perpendicular al plano longitudinal de simetría
del colector, siendo la disposición de los fotodiodos la
siguiente:
- -
- fotodiodos de anverso (4, 12) colocados en la cara superior de la regleta, iluminada por el sol;
- -
- fotodiodos de reverso (8, 15) colocados en la cara no iluminada por el sol;
- -
- un fotodiodo encapsulado (6, ó 13) colocado en la cara de la regleta (5) iluminada por el sol, dentro de un receptáculo (7, ó 14) que tiene paredes planas paralelas al plano longitudinal de simetría, teniendo dichas paredes forma de sector circular y un recubrimiento interno de reflectividad nula, y estando dichas paredes asentadas en pié sobre la regleta 5.
El receptáculo (7) tiene una anchura interior,
a, igual a la del fotodiodo encapsulado (6, 13), teniendo las
paredes un radio R comprendido entre 30 y 100 veces el valor de la
anchura, 30a<R<100a.
La parte exterior de la apertura del receptáculo
(7) está cubierta por un material transparente (11, 16), para
facilidad de limpieza y para impedir un ensuciamiento del interior
del receptáculo.
Los fotodiodos de anverso (4, 12) y los
fotodiodos de reverso (8, 15) están forrados con la misma cubierta
de un material transparente (11, 16) usada para cerrar la apertura
del receptáculo (7, 14).
Los fotodiodos (4, 6, 8) son iguales entre sí en
tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos
tres facetas conformadas para cubrir 180 grados sexagesimales de
una semicircunferencia; y tienen dimensiones transversales y
longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.
Para el montaje simplificado en colectores con
eje focal Norte-Sur, los fotodiodos (12, 13, 15)
son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito
resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 90
grados sexagesimales de un cuarto de circunferencia; y tienen
dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de
la anchura interior, a.
Tanto los fotodiodos del anverso (4,12) como los
fotodiodos del reverso (8, 15), están provistos de un termopar o
medidor de temperatura, pegado a él, habiendo otro termopar pegado
a la parte central del receptáculo, dentro del cual se aloja el
fotodiodo encapsulado (6,13).
En el procedimiento de colimación se registran
las temperaturas de cada termopar, para utilizar en cada fotodiodo
la curva característica de relación de potencia eléctrica generada
respecto de radiación recibida, correspondiente a su
temperatura.
En el montaje del colector (1) en disposición
norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal (2)
con el meridiano local, puede montarse la opción que comprende tres
fotodiodos (12, 13 y 15), siendo uno de ellos de anverso (12), otro
de reverso (15), y un fotodiodo encapsulado (13) en un receptáculo
(14) de forma de cuadrante circunferencial.
En el caso del montaje simplificado
Norte-Sur, la apertura con la cubierta transparente
(16) está orientada:
- al sur en montajes en el hemisferio Norte;
- al norte en montajes en el hemisferio Sur.
El colimador anteriormente descrito se utiliza
mediante un procedimiento para orientar un colector (1)
cilindro-parabólico, verificando experimentalmente
que la radiación solar recibida en el colector (1)
cilindro-parabólico llega en dirección apropiada,
paralela a su plano longitudinal de simetría, para que sea
concentrada sobre el eje focal (2). Ello se verifica mediante las
fases siguientes:
- a)
- determinar el valor de la radiación directa del sol, mediante una diferencia entre la medida del fotodiodo de anverso (4, ó 12) configurado para recibir radiación total, y la medida del fotodiodo de reverso (8, ó 15) que recibe sólo radiación difusa, siendo la diferencia el valor de referencia;
- b)
- determinar la medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) y compararla con la del valor de referencia anterior, considerando que el colector está bien orientado si ambas medidas coinciden dentro de los márgenes de las tolerancias de las sensibilidades de los fotodiodos, y la tolerancia asociada a que el sol tiene un tamaño aparente, desde la Tierra, de 32 minutos de arco sexagesimal;
- c)
- en caso de no coincidencia, variar gradualmente la inclinación del colector (1) cilindro-parabólico hasta encontrar la posición en la que se verifica la igualdad del valor de referencia con el valor de medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) dentro de los márgenes antedichos.
Claims (11)
1. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico, para asegurar una
precisión determinada de enfoque del colector (1) hacia el sol,
comprendiendo el colimador una pluralidad de fotodiodos (4, 12, 6,
13, 8, 15) cuyas curvas características de relación entre
irradiación recibida y potencia eléctrica generada sobre un
circuito resistivo dado, son conocidas en función de la
temperatura; caracterizado porque los fotodiodos (4, 12, 6,
13, 8, 15) están dispuestos en una regleta (5) paralela al eje
focal (2) del colector y en plano perpendicular al plano
longitudinal de simetría del colector, siendo la disposición de los
fotodiodos la siguiente:
- -
- fotodiodos de anverso (4, 12) colocados en la cara superior de la regleta, iluminada por el sol;
- -
- fotodiodos de reverso (8, 15) colocados en la cara no iluminada por el sol;
- -
- un fotodiodo encapsulado (6, ó 13) colocado en la cara de la regleta (5) iluminada por el sol, dentro de un receptáculo (7, ó 14) que tiene paredes planas paralelas al plano longitudinal de simetría, teniendo dichas paredes forma de sector circular y un recubrimiento interno de reflectividad nula, y estando dichas paredes asentadas en pié sobre la regleta 5.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según la reivindicación 1,
caracterizado porque el receptáculo (7) tiene una anchura
interior, a, igual a la del fotodiodo encapsulado (6, 13), teniendo
las paredes un radio R comprendido entre 30 y 100 veces el valor de
la anchura, 30a<R<100a.
3. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según cualquiera de las
reivindicaciones
1-2, caracterizado porque la parte exterior de la apertura del receptáculo (7) está cubierta por un material transparente (11, 16), para facilidad de limpieza y para impedir un ensuciamiento del interior del receptáculo.
1-2, caracterizado porque la parte exterior de la apertura del receptáculo (7) está cubierta por un material transparente (11, 16), para facilidad de limpieza y para impedir un ensuciamiento del interior del receptáculo.
4. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según cualquiera de las
reivindicaciones
1-3, caracterizado porque los fotodiodos de anverso (4, 12) y los fotodiodos de reverso (8, 15) están forrados con la misma cubierta de un material transparente (11, 16) usada para cerrar la apertura del receptáculo (7, 14).
1-3, caracterizado porque los fotodiodos de anverso (4, 12) y los fotodiodos de reverso (8, 15) están forrados con la misma cubierta de un material transparente (11, 16) usada para cerrar la apertura del receptáculo (7, 14).
5. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según cualquiera de las
reivindicaciones
2-4, caracterizado porque los fotodiodos (4, 6, 8) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 180 grados sexagesimales de una semicircunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.
2-4, caracterizado porque los fotodiodos (4, 6, 8) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 180 grados sexagesimales de una semicircunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.
6. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según cualquiera de las
reivindicaciones
2-5, caracterizado porque para el montaje simplificado en colectores con eje focal Norte-Sur, los fotodiodos (12, 13, 15) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 90 grados sexagesimales de un cuarto de circunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.
2-5, caracterizado porque para el montaje simplificado en colectores con eje focal Norte-Sur, los fotodiodos (12, 13, 15) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 90 grados sexagesimales de un cuarto de circunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.
7. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, caracterizado porque
tanto los fotodiodos del anverso (4,12) como los fotodiodos del
reverso (8, 15), están provistos de un termopar o medidor de
temperatura, pegado a él, habiendo otro termopar pegado a la parte
central del receptáculo, dentro del cual se aloja el fotodiodo
encapsulado (6,13).
8. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según cualquiera de las
reivindicaciones
1-7, caracterizado porque en el montaje del colector (1) en disposición norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal (2) con el meridiano local, puede montarse la opción que comprende tres fotodiodos (12, 13 y 15), siendo uno de ellos de anverso (12), otro de reverso (15), y un fotodiodo encapsulado (13) en un receptáculo (14) de forma de cuadrante circunferencial.
1-7, caracterizado porque en el montaje del colector (1) en disposición norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal (2) con el meridiano local, puede montarse la opción que comprende tres fotodiodos (12, 13 y 15), siendo uno de ellos de anverso (12), otro de reverso (15), y un fotodiodo encapsulado (13) en un receptáculo (14) de forma de cuadrante circunferencial.
9. Colimador solar para enfoque de un colector
(1) cilindro-parabólico según la reivindicación 8,
caracterizado porque en el caso del montaje simplificado
Norte-Sur, la apertura con la cubierta transparente
(16) está orientada:
- al sur en montajes en el hemisferio Norte;
- al norte en montajes en el hemisferio Sur.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Procedimiento para orientar un colector (1)
cilindro-parabólico verificando experimentalmente
que la radiación solar recibida en el colector (1)
cilindro-parabólico llega en dirección apropiada,
paralela a su plano longitudinal de simetría, para que sea
concentrada sobre el eje focal (2); lo cual se verifica mediante el
colimador solar para enfoque de un colector (1)
cilindro-parabólico de cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el
procedimiento comprende:
- a)
- determinar el valor de la radiación directa del sol, mediante una diferencia entre la medida del fotodiodo de anverso (4, ó 12) configurado para recibir radiación total, y la medida del fotodiodo de reverso (8, ó 15) que recibe sólo radiación difusa, siendo la diferencia el valor de referencia;
- b)
- determinar la medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) y compararla con la del valor de referencia anterior, considerando que el colector está bien orientado si ambas medidas coinciden dentro de los márgenes de las tolerancias de las sensibilidades de los fotodiodos, y la tolerancia asociada a que el sol tiene un tamaño aparente, desde la Tierra, de 32 minutos de arco sexagesimal;
- c)
- en caso de no coincidencia, variar gradualmente la inclinación del colector (1) cilindro-parabólico hasta encontrar la posición en la que se verifica la igualdad del valor de referencia con el valor de medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) dentro de los márgenes antedichos.
11. Procedimiento para orientar un colector (1)
cilindro-parabólico según la reivindicación 10,
caracterizado porque en el procedimiento de colimación se
registran las temperaturas de cada termopar, para utilizar en cada
fotodiodo la curva característica de relación de potencia eléctrica
generada respecto de radiación recibida, correspondiente a su
temperatura.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200802081A ES2325975B2 (es) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabolico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabolico. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200802081A ES2325975B2 (es) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabolico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabolico. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2325975A1 true ES2325975A1 (es) | 2009-09-25 |
ES2325975B2 ES2325975B2 (es) | 2011-09-14 |
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ID=41065912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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ES200802081A Active ES2325975B2 (es) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabolico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabolico. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2325975B2 (es) |
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-
2008
- 2008-07-14 ES ES200802081A patent/ES2325975B2/es active Active
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Publication number | Publication date |
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ES2325975B2 (es) | 2011-09-14 |
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