ES2337121B1 - Colectores solares cilindro-parabolicos equilibrados con tubo absorbedor fijo. - Google Patents
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Abstract
Colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados con tubo
absorbedor fijo que hacen coincidir el centro de gravedad del
conjunto giratorio del colector con su eje de giro, tanto en el
global del colector como en cada tramo longitudinal que quepa
identificar en el mismo; coincidiendo además el eje de giro con el
eje imaginario del tubo absorbedor de radiación, que se mantiene
fijo.
Description
Colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados con tubo
absorbedor fijo.
La invención se encuadra en el campo de la
energía solar térmica, particularmente la que utiliza concentración
de la radiación originaria para alcanzar alta temperatura en el bien
útil, que generalmente se materializa en un fluido calorífero que
transporta el calor solar absorbido hasta un ciclo termodinámico.
Dentro de este campo se encuentran los colectores
cilindro-parabólicos, que concentran la radiación
solar en un eje focal longitudinal en el cual se ubica un tubo
absorbedor, por dentro del cual circula el fluido calorífero. Dichos
colectores se conectan entre sí tanto en serie como en paralelo, por
lo que respecta a la circulación del fluido, para conformar lo que
se denomina campo solar, donde se emplazan estos colectores para
aprovechamiento de la radiación del sol.
Este es uno de los procedimientos que hoy día ya
se instalan para conseguir altas temperaturas en un fluido
calorífero, a partir de la radiación solar, y se basa en el uso de
estos colectores cilindro-parabólicos que montan, en
su eje focal parabólico, un tubo coaxial, o casi coaxial, con dicho
eje focal del cilindro parabólico. Tal es el caso de la central
solar térmica SEGS de California
(www.fplenergy.com/portfolio/contents/segs_viii.shtml) y de varios
montajes existentes en la Plataforma Solar de Almería (www.psa.es)
así como en centrales en construcción en España (Andasol,
www.flagsol.com/andasol).
Actualmente existen varios Colectores
Cilindro-parabólicos (CCP) comercializados, que son
los usados en las plantas y plataformas que se están construyendo, y
entre los cuales se pueden citar, por ser marcas muy recientes, los
CCP SKAL-Eurotrough y SENERTROUGH.
Estos colectores han de girar sobre su eje de
sujeción, que habitualmente coincide, o casi, con el ápice de la
parábola (en cada sección recta) por lo que es una línea paralela al
eje focal, situada a una distancia de 1 ó 2 metros según el tamaño
de los colectores, que vienen a tener una apertura óptica de unos 6
metros, entre los extremos de la parábola que conforma su sección
recta.
En estos colectores, el tubo por el que circula
el fluido calorífero está solidariamente unido al cuerpo
cilindro-parabólico del colector, pues ha de estar
siempre en su eje focal. Ello provoca que el tubo se desplace en un
movimiento giratorio de traslación respecto del eje de sujeción del
conjunto, a medida que todo el cilindro parabólico ha de girar para
estar siempre orientado al sol, de tal modo que los rayos de éste
sean reflejados hacia el eje focal del cilindro parabólico. A medida
que el sol se mueve en su trayectoria diurna, el cuerpo del
cilindro, con el tubo solidario a él en su eje focal, ha de girar,
para mantener el enfoque adecuado. Si el montaje de los colectores
es según el meridiano (norte-sur) el giro es de
aproximadamente 180º (grados sexagesimales), desde el amanecer a la
puesta de sol, restituyéndose luego el colector a la posición de
amanecer. Si el montaje es este-oeste (línea del
paralelo) el movimiento giratorio no es tan amplio, pues va desde 0º
(horizontal local) hasta la altura del sol en su cénit. En todo
caso, el colector ha de girar notoriamente cada día, y por ende hay
el mismo problema que en el caso anterior, pues el tubo ha de girar
en movimiento de traslación alrededor del eje de sujeción, que es el
fijo respecto del suelo, y por tanto respecto de las instalaciones
fijas, entre las cuales estará la que se usa para convertir en
energía útil el calor absorbido en el tubo por el fluido calorífero.
Esa instalación podrá ser una caldera o generador de vapor, y su
turbina correspondiente, o la turbina directamente si el fluido es
un vapor o un gas a alta presión.
El antedicho movimiento de traslación del tubo
(asociado al del cilindro en un todo) comporta un problema: debe
disponerse de un acoplamiento rotativo desde los extremos del tubo
absorbedor a los tubos fijos de conexión con la instalación de
conversión de energía, o con los tubos fijos de la red de colectores
y distribuidores del fluido calorífero. Ello se hace actualmente
mediante un tubo radial, que va de la línea del eje de sujeción (que
es el fijo) al eje focal, o viceversa (según entre o salga el fluido
del colector), teniendo que estar dicho tubo radial conectado al
tubo del eje focal mediante una pieza tubular en forma de codo, que
en un extremo tiene una junta rotativa para conectar con el tubo del
eje parabólico. A su vez, una pieza en codo similar, con junta
rotativa, hace falta para conectar el tubo radial con el tubo fijo
que conecta con la instalación fija, generalmente a través de una
red de tubos fijos, pues en una central hay habitualmente una
batería de colectores en serie y paralelo, y se precisa de esa red
de tubos para interconexión entre ellos y con la instalación de
conversión de energía.
Ello quiere decir que en una central solar
térmica de colectores cilindro-parabólicos hay
decenas de juntas rotativas. Éstas suelen dar buenas prestaciones
cuando la presión es baja y la temperatura moderadamente alta.
Cuando la presión y/o la temperatura suben, por ser beneficioso para
el rendimiento general de la central, las juntas rotativas no son
tan fiables, y se pierde estanqueidad, dándose o pudiéndose dar
fugas del fluido calorífero, lo cual no es sólo malo económicamente
para la instalación en sí, sino que además puede tener repercusiones
medioambientales y de seguridad. En todo caso, incluso si se trata
de un fluido inerte, lo que queda claro es que la planta deja de
funcionar en sus condiciones nominales, por pérdida de presión y de
caudal, y las repercusiones económicas negativas pueden llegar a ser
insoportables.
Ello evidencia una notable carencia en el estado
del arte, y resulta procedente encontrar un montaje en el cual el
tubo del fluido calorífero esté fijo, y a su vez esté siempre en el
eje focal. Así no habría necesidad de juntas rotativas. Todas las
uniones entre tubos podrían ser fijas y soldadas, con la enorme
garantía que da este tipo de uniones para preservar la estanqueidad,
incluso a alta presión y alta temperatura, como es en las centrales
nucleares, centrales de combustión de gas natural, o refinerías de
petróleo.
\vskip1.000000\baselineskip
Para superar el problema evidenciado, y disponer
de colectores cilindro-parabólicos sin juntas
rotativas en las uniones de sus extremos, se ha presentado
recientemente la solicitud de patente P200800440, "Colectores
cilindro-parabólicos de energía solar térmica con
tubo absorbedor fijo", que se basa en una doble reflexión
concentradora de la radiación solar.
A su vez, como antecedentes incompletos de esa
solicitud, con propuestas mecánicas distintas, aunque con
configuraciones ópticas comunes a la geometría parabólica general,
se encuentran las patentes United State Patent 4038972 de 1977
"Solar energy collector apparatus" y la patente W097/13104 de
1977 "Concentrating optical system and concentrated light
utilizing apparatus".
Los antecedentes antedichos tienen un grave
problema para ser aplicables con las mejores prestaciones, y es que
el centro de gravedad del conjunto rotativo del espejo y su armazón,
no coincide con el eje de giro (a su vez eje focal) por lo cual el
sistema trabajará en general con fuertes solicitaciones mecánicas,
que dificultarán además notablemente el enfoque óptico del conjunto.
En ninguno de los documentos citados se aborda este problema, que
sin embargo es crucial para unas buenas prestaciones del colector
concentrador.
El problema a resolver es, pues, hacer
coincidir, para cada montaje, el centro de gravedad de la parte
giratoria con el centro de giro, en cada sección (o en cada porción
longitudinal del colector, que sea asimilable a una distribución de
pesos longitudinalmente uniforme).
\vskip1.000000\baselineskip
La invención consiste en equilibrar las masas
del colector para que el centro de gravedad de la parte móvil
rotatoria coincida con el eje de giro, que a su vez coincide con el
eje imaginario del tubo absorbedor fijo.
Para materializar la invención hace falta por
tanto analizar la ubicación del centro de gravedad de la parte móvil
del colector, para lo cual hay que comenzar señalando que una
fracción de la parte móvil tendrá su masa distribuida según la
propia parábola que configura la sección recta del espejo o espejos,
así como las cuadernas (de forma parabólica), y otra parte estará
compuesta de componentes geométricamente bien definidos, lineales en
general.
Tanto la estructura como la parábola serán
simétricas respecto del plano de simetría del cilindro parabólico,
en el cual se encuentra el eje focal del mismo.
Definimos un sistema de coordenadas con origen
en el ápice o punto mínimo de la parábola, que se considera abierta
hacia arriba, de tal modo que ese punto tendrá como coordenadas:
(1)x = y =
0
Se toma como ordenada "y" la altura en el
eje de simetría de la parábola, y "x" es la coordenada
perpendicular, o abscisa. El centro de gravedad se encontrará en las
coordenadas (0,c) siendo
(2)x =
0
(3)y =
c
donde el valor de c está dado por
la siguiente
ecuación
(4)c(E+w) = wc_{p} +
Ec_{e}
donde w es el peso repartido según
la línea de la parábola, y E el de la estructura que no va
proporcionalmente a la parábola, y siendo c_{p} la ordenada del
centro de gravedad de la parte parabólica y c_{e} la ordenada del
centro de gravedad de la estructura
adicional.
\newpage
La parábola en general se define como
(5)y =
ax^{2}
o alternativamente
como
(6)x^{2} =
2py
El foco de la parábola se encuentra en el
punto
\hskip1,7cm1
Para calcular c_{p} se ha de integrar a lo
largo de una rama de la parábola, ponderando la longitud diferencial
de arco que llamaremos ds, con la altura a la que está dicho arco, y
dividiendo luego esa integral por la integral de la longitud de la
parábola, estando la longitud determinada según el valor del arco
total de la rama de la parábola, llamado s_{0}. Es decir
\hskip1,7cm2
Se ha denominado I_{n} a la integral del
numerador e I_{d} a la integral del denominador.
Para efectuar la integración conviene expresar
las integrales en función de x, teniendo en cuenta que el
diferencial de arco, ds, se define en función de la primera
derivada, o tangente, de la curva, que llamamos y', lo que lleva
a
\hskip1,7cm3
En tal caso, el límite de integración será la
abscisa en la que termine la parábola, que llamaremos x_{s}.
Así pues, las dos integrales I_{n} (numerador)
e I_{d} (denominador) antedichas son
\hskip1,7cm4
Para efectuar ambas integrales se recurre a la
llamada Primera sustitución de Euler, que es el cambio de
variable
\hskip1,7cm5
que conduce
a
\hskip1,7cm6
por lo
que
\hskip1,7cm7
\newpage
El integrando de I_{d} pasa a ser
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1,7cm8
\vskip1.000000\baselineskip
Y la integral queda definida no entre x = 0 y x
= x_{s}; sino entre t_{0} y t_{s}, que son:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1,7cm9
\vskip1.000000\baselineskip
por lo que
queda
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1,7cm10
\vskip1.000000\baselineskip
Para la integral I_{n} hay que incluir en el
integrando el valor
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1,7cm11
\vskip1.000000\baselineskip
Por lo que la integral queda
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1,7cm12
\vskip1.000000\baselineskip
El análisis anterior cabe ilustrarlo con un
ejemplo, tomando un valor del parámetro definidor de la
parabóla.
Por ejemplo, a = 1
\vskip1.000000\baselineskip
Es decir, 13
\vskip1.000000\baselineskip
De lo que se deduce la ordenada del foco, que
es
\hskip1,7cm14
El foco es independiente de donde se corte la
parábola (x_{s}) y sólo depende de a. Si la parábola se corta
en
\hskip1,7cm15
los límites de las integrales
anteriores (21) y (22)
quedan
\hskip1,7cm16
lógicamente queda por debajo de y =
1, que es el límite superior en este ejemplo. También queda algo por
debajo de 0,5 que es la mitad de la cota superior del extremo de la
parábola (como intuitivamente debe
ser).
\global\parskip0.900000\baselineskip
El análisis anterior expone el método de cálculo
para calcular el centro de gravedad de cada componente de la parte
giratoria del colector. En el caso del armazón, éste estará
compuesto por segmentos de tipo parabólico, que por tanto están
contemplados en el análisis anterior, o por piezas rectas,
generalmente delgadas.
En todo caso, se puede formular la expresión
general de situación del centro de gravedad de un conjunto de masas
asimilables a puntos, de mesa m_{i}, que respecto del eje focal (y
centro de giro) están a distancia \overline{r_{i}} , siendo
\overline{r_{i}} el vector desde dicho centro, que tomamos ahora
como origen en la representación de la sección recta en cuestión,
hasta el punto cuya masa es m_{i}.
Denominamos M a la masa total, siendo ésta M
\hskip1,7cm18
que corresponde al sumatorio de
todas las masas elementales,
m_{i}.
El vector \overline{r_{g}} posición del centro
de gravedad queda definido por la ecuación
\hskip1,7cm19
En el caso de que sea preferible representar las
partes materiales en cuestión mediante figuras continuas, la
expresión anterior pasa a ser una integral, como suma de infinitos
infinitésimos.
\hskip1,7cm20
siendo \overline{r}(m) la función
vectorial de distribución de la masa. Ahora bien, habida cuenta de
lo extendido que está el cálculo numérico, basado en ordenadas
discretas o en elementos finitos, la aproximación por sumatorio será
en general la utilizada, y da suficiente aproximación, dentro de las
tolerancias aceptables en el cálculo estructural. Más aún, el
cálculo así planteado tendría que aplicarse a las infinitas
secciones rectas sucesivas de un colector, lo cual es lógicamente
inviable. En realidad, el equilibrado másico se ha de hacer en
trozos finitos de colector, en sentido longitudinal, comprendidos
entre dos secciones rectas, de tal modo que en dicho trozo las
distribuciones de masas sean relativamente uniformes.
Junto a la condición anterior, que es la
esencial para el equilibrado, resulta asimismo útil para la
movilidad de giro del colector, que éste tenga el menor momento de
inercia central posible, respecto del eje de giro (que coincide con
el centro de gravedad) con la condición de que la distribución de
masas sea compatible con el propio movimiento de giro que se ha de
efectuar, para que no choquen unas partes con otras.
El momento central se define como
\hskip1,7cm21
habiéndose expresado en la versión
discretizada, que como se ha dicho es la habitual para el cálculo
numérico
actual.
Con estas premisas se llega a conseguir que el
centro de gravedad coincida con el eje del tubo fijo absorbedor, lo
cual en la práctica se obtiene manteniendo la simetría del sistema
respecto del plano del eje focal de la parábola, lo cual produce
automáticamente la condición x = 0 de la ecuación (2), y
distribuyendo unos contrapesos, también simétricos respecto de dicho
plano, y distribuidos de tal forma que la ordenada y = c de la
ecuación (3) coincida con la ordenada del eje imaginario del tubo
absorbedor, que es el eje de giro. Para determinar dicho valor de c
hay que determinar por un lado el peso w que corresponde a lo que
esté repartido según la línea de la parábola, y al cual
corresponderá un centro de gravedad c_{p}, ya determinado según el
procedimiento expuesto, añadiendo la ponderación del resto del peso
E, al cual corresponderá un centro de gravedad c_{e}. Este último
se ha de determinar en función de las ecuaciones anteriores, (31) ó
(32) siendo E la suma de las diversas masas M que aparecen en dichas
ecuaciones. En caso de que las masas M obedezcan a una distribución
simple, solo haría falta un cálculo que englobaría todas las masas
de forma no parabólica; pero en general, la masa total no parabólica
E se habrá de fraccionar en diversas masas M, que a su vez tendrán
una distribución espacial m_{i}, y cuyo centro de gravedad tendrá
que determinarse por separado, obteniéndose al final la ecuación
\hskip1,7cm22
siendo c_{g} la ordenada del
vector r_{g} de las ecuaciones (31) ó (32) correspondiente a cada
distribución de masas M. La ecuación (34) sirve para determinar el
valor de c en la ecuación
(4).
La figura 1 muestra un corte transversal de un
colector cilindro parabólico convencional, de tubo absorbedor no
fijo, con juntas rotativas.
La figura 2 está recogida de la solicitud de
patente P200800440 y muestra un colector de doble reflexión
parabólica, con tubo fijo.
La figura 3 muestra el mismo tipo de colector en
enfoque al sol fuera del cénit, evidenciándose un par de vuelco del
espejo.
La figura 4 muestra una parábola, cuyo ápice se
toma como referencia para definir el sistema de coordenadas con el
que se determina el centro de gravedad de la parte parabólica.
La figura 5 muestra un colector de doble
reflexión, con tubo fijo, equilibrado en masa por los contrapesos
inferiores.
La figura 6 muestra los sistemas de soporte del
colector de la figura anterior, y del tubo fijo, la solicitud de
patente P200800440.
La figura 7 muestra un alzado lateral de este
tipo de colectores, incluyendo los contrapesos de equilibrado.
Para mejor comprensión del problema existente,
se presentan a continuación varias figuras relativas a la práctica
habitual en los CCP, y los antecedentes de la invención.
- 1.
- Tubo del eje focal, en el cual se recibe la radiación reflejada por las paredes interiores del cilindro parabólico, 2, que son muy reflectivas.
- 2.
- Espejo cilindro parabólico. Su sección recta en un plano perpendicular al eje focal, es una parábola con foco en el eje del tubo 1.
- 3.
- Eje de sujeción del cuerpo cilindro-parabólico que es a su vez eje de giro para enfocar al sol.
- 4.
- Tirantes de sujeción firme del tubo del eje focal al cuerpo del CCP.
\global\parskip1.000000\baselineskip
- 5.
- Largueros longitudinales que confirman parte del armazón estructural del conjunto.
- 6.
- Cuadernas transversales del armazón estructural. Cada diseño comercial existente tiene una forma peculiar en este armazón, que admite una infinidad de configuraciones.
- 7.
- Soportes de los CCP, solidario con los cuales va el actuador, que por mecanismo de cremallera, de cadena o de tornillo sinfín, hace girar todo el cuerpo del CCP para que enfoque al sol. Otra alternativa es que el actuador sea de tipo hidráulico, con los correspondientes pistones y bielas.
- 8.
- Tubo fijo que se acopla a la instalación de conversión de energía, o a la red de tubos fijos de la central. No está en el mismo corte o sección que los otros elementos, sino fuera del CCP. En la conexión con el CCP, debe corresponder su eje con el eje de giro, aunque luego el tubo fijo adopte la geometría que convenga a la configuración de la instalación.
- 9.
- Piezas tubulares en forma de codo, para acoplar los tubos radíales con los tubos horizontales.
- 10.
- Tubos radiales que comunican los tubos giratorios absorbedores de la radiación, 1, con los tubos fijos 8.
- 11.
- Juntas rotativas de conexión de las piezas acodadas con los tubos horizontales, bien fijos (8), bien en el eje focal (1), y por ende, giratorios
- 12.
- Tubo absorbedor (fijo, no rotativo ni trasladable)
- 13.
- Radiación solar directa.
- 14.
- Espejo cilindro-parabólico primario.
- 15.
- Radiación reflejada por el espejo 14, convergente hacia su eje focal.
- 16.
- Segundo espejo de reflexión de la radiación
- 17.
- Radiación, concentrada, reflejada por el espejo 16.
- 18.
- Tirantes de sujeción del espejo 16 al 14. Ambos espejos son solidarios.
- 19.
- Armazón del espejo 14.
- 20.
- Carcasa que soporta el armazón 19, y cuelga de unos soportes verticales (no representados en esta figura).
- 21.
- Pies derechos de soporte de tubo fijo
- 22.
- Tornillo sinfín engranado a una parte, dentada, de la superficie exterior de la carcasa 20.
- 23.
- Actuador del tornillo sinfín (motor eléctrico, aunque también pudiera ser un actuador hidráulico)
- 24.
- Centro de gravedad de la masa rotante en esa sección del colector.
- 25.
- Peso de dicha masa rotante.
- 33.
- Foco de la parábola, que siempre estará, por simetría, en el eje de ordenadas según la representación adoptada, estando en este caso en la ordenada 2,5.
- 34.
- Extremos físicos (simétricos) de la parábola que configura el espejo
- 49.
- Tirantes para aguantar contrapesos.
- 50.
- Contrapesos de equilibrado
- 51.
- Abrazaderas del tubo fijo, que se asientan en los pies derechos 21
- 52.
- Holgura entre el tubo fijo y la pieza tubular 49
- 53.
- Pieza tubular solidaria a la carcasa 20, sobre la que se asienta rígida y solidariamente el armazón 19 del espejo cilindro-parabólico 14
- 54.
- Cojinete en el que se asienta la pieza tubular 49, que a su vez asienta en el ojal horizontal del soporte 51.
- 55.
- Soporte o pilar que aguanta todo el peso del colector cilindro-parabólico y su armazón, pero no el tubo absorbedor, 12.
- 56.
- Pies derechos de apoyo del tornillo sinfín, 22
- 57.
- Cara exterior de parte de la carcasa, 20, a su vez solidaria con la pieza tubular 49, y dentada en su exterior para engranarse al tornillo sinfín, 22.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 3 se esquematiza un caso general,
donde el centro de gravedad (de esa sección recta del colector) está
representado por el punto imaginario 24, del que pende todo el peso
de la estructura rotante, representado por el vector 25. Ello
provocaría un par de vuelco, que tendría que estar permanentemente
compensado por la reacción del sistema de sujeción, lo cual
representa un importante inconveniente mecánico y una gran
dificultad para mantener el enfoque óptico. La situación ideal para
eliminar ese par de vuelco en todo momento, es hacer coincidir, en
cada sección, el centro de gravedad con el centro de giro, esto es,
el eje imaginario del tubo absorbedor (el cual no forma parte de la
parte móvil del colector, que es para la cual se ha de cumplir la
antedicha prescripción, de coincidir su centro de gravedad con el
centro de giro).
La figura 5 muestra un corte trasversal del
colector representado en la figura 2, con los añadidos necesarios de
contrapesos, en este caso en la parte inferior del espejo
parabólico, que corresponden a las piezas 49 y 50.
La figura 6 muestra el esquema de sujeción de
dicho colector, en uno de sus extremos, asentado en el pilar 55,
provisto de un orificio horizontal en su cabezal, u ojal, dentro del
cual se asienta un cojinete 54, que a su vez soporta a la pieza
tubular 53, solidaria con la carcasa 20 que soporta el armazón 19
del espejo cilindro-parabólico. Asimismo se aprecia
la rueda dentada del mecanismo de giro 57, engranado al tornillo
sinfín 22, que se mantiene sobre unos soportes 56, distintos a los
pies derechos, 21, que mantienen fijo al tubo absorbedor, 12.
En la figura 7 aparece un módulo de colector
completo, entre dos soportes, 55, que son los apoyos de la parte
rotatoria del colector en su conjunto, apareciendo también la serie
de pies derechos, 21, que soportan fijamente el tubo absorbedor, 12,
separadas entre sí la distancia que soporte la cubierta de vidrio
del tubo fijo absorbedor, 12. En la tecnología actual esta distancia
es de unos 4 metros. En el espacio comprendido entre dos pies
derechos consecutivos, se disponen los contrapesos 50, suspendidos
de los tirantes 49. Los contrapesos 50 deben cubrir prácticamente
todo el espacio longitudinal disponible, salvo la holgura dejada
para que no haya interferencia, al rotar la parte móvil
cilindro-parabólica a la que pertenecen, con los
pies derechos 21, del tubo fijo.
Los citados tirantes 49 van solidarios al
armazón 19 que soporta al espejo
cilindro-parabólico, tal como se aprecia, en sección
recta, en la figura 11; aunque hay que advertir que hay un problema
de superposición visual en esa figura, y los citados tirantes 49 no
van directamente unidos a la carcasa 20, aunque giran con ella, sino
al armazón 19, que está soportado por la carcasa 20, siendo todo el
conjunto mecánicamente solidario y rotatorio.
De la manera descrita, estos colectores
cilindro-parabólicos de doble reflexión quedan
equilibrados en peso, y su centro de gravedad, en cada tramo de
colector, se sitúa en el eje de giro, que es a su vez el eje
imaginario del tubo fijo absorbedor, 12.
Se construyen estos colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados, con tubo
absorbedor fijo, con un montaje basado en concentración de la
radiación solar por doble reflexión en espejos
cilindro-parabólicos contrapuestos, 14 y 16, que se
mueven solidariamente, girando con todo su armazón alrededor de un
eje de giro que coincide con el eje imaginario del tubo fijo
absorbedor de radiación, 12, efectuándose el giro de la parte
rotatoria del colector mediante la actuación de un tornillo sinfín,
22, sobre el engranaje de la cara exterior de una parte de la
carcasa, 20, sobre la que se asienta el armazón, 19, del espejo
cilindro-parabólico primario, que a su vez sustenta
al espejo secundario a través de los tirantes 18, estando a su vez
soportada toda la parte rotatoria del colector en unos pilares
ubicados en sus extremos longitudinales, y no así el tubo fijo, que
se soporta en un conjunto de pies derechos, 21. En la invención, al
armazón 19 se le cuelgan unos tirantes 49, de los que penden unos
contrapesos, 50, de forma longitudinal paralela al eje de giro, y
pasando éstos tirantes y estos contrapesos a formar parte de la
parte rotatoria del colector, pues quedan unidos solidaria y
rígidamente a su armazón, 19.
Los tirantes 49 y contrapesos 50 se fijan al
armazón de tal forma que el centro de gravedad de la parte rotatoria
del colector se asienta sobre el eje de giro, e igualmente se
asientan en dicho eje los centros de gravedad de los tramos
longitudinales que quepa identificar en dicha parte rotatoria,
habiéndose de cumplir el procedimiento de equilibrado, definido por
la condición
siendo m_{i} las masas
individuales o discretizadas que puedan distinguirse en la parte
rotatoria del colector, o en cada uno de sus tramos identificativos,
y \overline{r_{i}} el vector de posición radial de las masas
m_{i} respecto del eje de giro, que a su vez es el eje imaginario
del tubo fijo, por propiedad geométrica de su
montaje.
El armazón 19 de sustentación de los espejos
primario y secundario, incorpora solidariamente los tirantes 49 y
contrapesos, 50, quedando todo suspendido merced a que el armazón 19
se asienta a su vez solidaria y rígidamente con la carcasa 20, a su
vez solidaria con la pieza tubular 53 que se asienta sobre los
cojinetes 54 que se alojan en los ojales de los pilares 55 que en
definitiva soportan toda la parte rotatoria del colector, y no así
el tubo fijo 12 absorbedor de la radiación solar, que está zunchado
por los aros 51 que lo asientan en los pies derechos 21, quedando el
tubo fijo coaxial con la pieza tubular giratoria 53, por cuyo
interior pasa sin rozar.
Los contrapesos longitudinales 50, con sus
tirantes 49, se fijan al armazón 19 de manera no continuada, sino
dejando huelgos en las partes que coinciden con los pies derechos 21
que soportan al tubo fijo, teniendo esos huelgos de separación entre
contrapesos 50 consecutivos, una anchura igual a la anchura de los
pies derechos 21, más un centímetro por cada lado, como tolerancia
para evitar roces o choques de los contrapesos con los pies derechos
21, e igualmente con los pilares soporte, 55, de los extremos del
colector, y con los soportes 56 de los tornillos sinfín 22 que se
engranan a las caras dentadas 57 de las carcasas 20 solidarias al
armazón 19.
Claims (4)
1. Colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados, con tubo
absorbedor fijo, con montaje basado en concentración de la radiación
solar por doble reflexión en espejos
cilindro-parabólicos contrapuestos, 14 y 16, que se
mueven solidariamente, girando con todo su armazón alrededor de un
eje de giro que coincide con el eje imaginario del tubo fijo
absorbedor de radiación, 12, efectuándose el giro de la parte
rotatoria del colector mediante la actuación de un tornillo sinfín,
22, sobre el engranaje de la cara exterior de una parte de la
carcasa, 20, sobre la que se asienta el armazón, 19, del espejo
cilindro- parabólico primario, que a su vez sustenta al espejo
secundario a través de los tirantes 18, estando a su vez soportada
toda la parte rotatoria del colector en unos pilares ubicados en sus
extremos longitudinales, y no así el tubo fijo, que se soporta en un
conjunto de pies derechos, 21, caracterizados tales
colectores por que al armazón 19 se le cuelgan unos tirantes 49, de
los que penden unos contrapesos, 50, de forma longitudinal paralela
al eje de giro, y pasando éstos tirantes y estos contrapesos a
formar parte de la parte rotatoria del colector, pues quedan unidos
solidaria y rígidamente a su armazón, 19.
2. Colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados, con tubo
absorbedor fijo, según reivindicación primera, caracterizados
por que tales tirantes 49 y contrapesos 50 se fijan al armazón de
tal forma que el centro de gravedad de la parte rotatoria del
colector se asienta sobre el eje de giro, e igualmente se asientan
en dicho eje los centros de gravedad de los tramos longitudinales
que quepa identificar en dicha parte rotatoria, habiéndose de
cumplir el procedimiento de equilibrado, definido por la
condición
siendo m_{i} las masas
individuales o discretizadas que puedan distinguirse en la parte
rotatoria del colector, o en cada uno de sus tramos identificativos,
y \overline{r_{i}} el vector de posición radial de las masas
m_{i} respecto del eje de giro, que a su vez es el eje imaginario
del tubo fijo, por propiedad geométrica de su
montaje.
3. Colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados, con tubo
absorbedor fijo, según reivindicaciones anteriores,
caracterizados por que el armazón 19 de sustentación de los
espejos primario y secundario, incorpora solidariamente los tirantes
49 y contrapesos, 50, quedando todo suspendido merced a que el
armazón 19 se asienta a su vez solidaria y rígidamente con la
carcasa 20, a su vez solidaria con la pieza tubular 53 que se
asienta sobre los cojinetes 54 que se alojan en los ojales de los
pilares 53 que en definitiva soportan toda la parte rotatoria del
colector, y no así el tubo fijo 12 absorbedor de la radiación solar,
que está zunchado por los aros 51 que lo asientan en los pies
derechos 21, quedando el tubo fijo coaxial con la pieza tubular
giratoria 53, por cuyo interior pasa sin rozar.
4. Colectores solares
cilindro-parabólicos equilibrados, con tubo
absorbedor fijo, según reivindicaciones anteriores,
caracterizados por que los contrapesos longitudinales 50, con
sus tirantes 49, se fijan al armazón 19 de manera no continuada,
sino dejando huelgos en las partes que coinciden con los pies
derechos 21 que soportan al tubo fijo, teniendo esos huelgos de
separación entre contrapesos 50 consecutivos, una anchura igual a la
anchura de los pies derechos 21, más un centímetro por cada lado,
como tolerancia para evitar roces o choques de los contrapesos con
los pies derechos 21, e igualmente con los pilares soporte, 55, de
los extremos del colector, y con los soportes 56 de los tornillos
sinfín 22 que se engranan a las caras dentadas 57 de las carcasas 20
solidarias al armazón 19.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200801909A ES2337121B1 (es) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Colectores solares cilindro-parabolicos equilibrados con tubo absorbedor fijo. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200801909A ES2337121B1 (es) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Colectores solares cilindro-parabolicos equilibrados con tubo absorbedor fijo. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2337121A1 ES2337121A1 (es) | 2010-04-20 |
ES2337121B1 true ES2337121B1 (es) | 2011-02-09 |
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ID=42074570
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ES (1) | ES2337121B1 (es) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2396245A1 (fr) * | 1977-06-29 | 1979-01-26 | Lacaze Jean Claude | Capteur solaire a concentrateur cylindro-parabolique |
JPS60196548A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Toshiba Corp | 太陽自動追尾装置 |
BE1003504A3 (nl) * | 1989-09-04 | 1992-04-07 | Ven Irja | Spiegelkonstruktie voor het opvangen en koncentreren van zonnestraling. |
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