ES2337332B1 - Estructura soporte para colector solar cilindrico - parabolico. - Google Patents
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Abstract
Estructura soporte para colector solar
cilíndrico-parabólico.
Estructura que sirve de soporte para un colector
solar que es modular y configurable, que consta de una serie de
costillas entre las que se disponen una serie de tramos tubos
acoplables mediante casquillos y entre las que quedan acopladas la
parte central de las costillas, por otro lado consta de una serie de
refuerzos estructurales que permiten absorber las solicitaciones
frente al seísmo y que están dispuestos sobre los extremos de las
costillas en base a unos tramos de tubos de sismo acoplables
mediante casquillos. Gracias a la configuración obtenida es posible
obtener una estructura soporte más fácil de fabricar, más fácil de
montar, más liviana, con una mayor estabilidad y precisión en el
apuntamiento focal de la reflexión de la luz, y capaz de absorber
las solicitaciones frente al sismo.
Description
Estructura soporte para colector solar
cilíndrico-parabólico.
Es objeto de la presente invención una
estructura soporte para colector solar
cilíndrico-parabólico, este tipo de estructuras o
bastidores son utilizadas en las plantas solares térmicas, en las
que mediante concentración óptica se calienta un fluido, que bien
directamente o indirectamente a través de otro fluido mueve una
turbina para generación de energía eléctrica.
Caracteriza a la presente invención la especial
configuración y diseño de los elementos y piezas que conforman la
estructura soporte objeto de la invención, que permiten obtener una
estructura soporte de fabricación sencilla, fácil de montar, que
permite mejorar la precisión del montaje y que ofrece una elevada
estabilidad frente a las cargas producidas por los seísmos, así como
las producidas por el resto de cargas ambientales.
Por lo tanto, la presente invención se
circunscribe dentro del ámbito de las estructuras o bastidores que
hacen las funciones de seguidores solares y de soporte de espejos
reflectores en colectores solares
cilíndrico-parabólicos.
Las características constructivas o geométricas
que presenten las piezas que conforman una estructura soporte de un
colector solar son criticas en lo que se refiere a la precisión que
se puede obtener en la incidencia de la luz solar sobre el punto
focal de la parábola, lo que repercute directamente en la eficiencia
del colector solar.
Otras consecuencias derivadas de las
características constructivas o geométricas que presenten las piezas
necesarias para el montaje, hacen que el proceso de fabricación de
dichas piezas así como su montaje sea más o menos complejo, por lo
que incide directamente en el precio final del montaje.
Se conoce en el Estado de la Técnica un colector
solar como el descrito en la patente española de número de
publicación ES 2274710 A, en el que el bastidor o la estructura
soporte está conformada por dos medias costillas enlazadas en su
punto intermedio y que se asocian a un cuerpo central. Esta
configuración presenta varios inconvenientes, por un lado la
interconexión entre las dos medias costillas puede ser origen de
falta de precisión en la incidencia de la luz sobre el punto focal.
Por otro lado, complica tanto la fabricación como su posterior
montaje, debido a la necesidad de emplear mano de obra más
cualificado y el empleo de un mayor número de horas, lo que redunda
en un mayor coste de la instalación.
El problema de la precisión de la patente
anteriormente citada, ES 2274710 A, deriva de la unión embulonada,
ya que el elemento de posicionamiento también absorbe los
esfuerzos.
Además, esta estructura como otras que existen
en el mercado no cuenta con medios adicionales tales que permitan
dotar a la estructura de una estabilidad frente al sismo.
La utilización de unos elementos que
proporcionen rigidez frente al sismo permite a la estructura no
solamente ser utilizadas en zonas con actividad sismológica sino que
además si se utilizan estos elementos liberan a las costillas de ser
estas los únicos elementos que han de soportar las cargas
ambientales por lo que puede disminuirse la cantidad de material de
estas de forma significativa. De hecho el principal factor
limitativo, conocidas las cargas ambientales, es el pandeo por lo
que la utilización de las barras anti sismo puede ser recomendable
hasta en las zonas que no hay sismo para poder obtener una
estructura más liviana y económica.
Otra dificultad existente en las estructuras
soportes conocidas son los medios de mecanizados empleados en la
fabricación de los elementos estructurales, empleándose procesos de
plegado, conformado, que en general son poco precisos.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención
desarrollar una estructura soporte para un colector solar cilíndrico
parabólico que supere los anteriores inconvenientes y que de acuerdo
a las características a continuación descritas, redunde en una mayor
precisión en el posicionamiento, en el que el elemento de
posicionamiento no reciba esfuerzos; se logre también, una mayor
rigidez estructural donde no sean las costillas los únicos elementos
que han de soportar cargas, y como consecuencia la estructura
presente una mayor facilidad de fabricación, mayor sencillez en el
montaje, lo que implica que la mano de obra a utilizar no precisa
tener una cualificación particular, y emplee un menor número de
horas. Por otro lado, la estructura cumpla con lo establecido en los
eurocódigos relativo a las solicitaciones que debe satisfacer frente
al sismo.
La Invención de estructura soporte de colector
cilíndrico-solar, básicamente consiste en una
estructura modular acoplable y configurable, que consta de una serie
de costillas entre las que se disponen una serie de tramos tubos
acoplables mediante casquillos y entre las que quedan acopladas la
parte central de las costillas.
Los tubos conforman la parte central de la
estructura a través de la cual los actuadores proporcionan el
movimiento de giro. La unión entre los tramos de tubo se lleva cabo
disponiendo entre los extremos de tramos consecutivos de tubos la
parte central de las costillas.
Con objeto de favorecer la unión entre tramos
consecutivos y de éstos con las cosquillas, los tramos de tubos
presentan un extremo en configuración macho, mientras que el otro
extremo presenta una configuración hembra. Sobre el saliente macho
del extremo del tramo de tubo descansa la parte central de la
costilla. Además, dicha zona macho sirve de registro de
posicionamiento de la costilla y posee una marca para determinar la
posición final.
Gracias a la unión de los tramos con las
costillas mediante una brida, esta unión no recibe esfuerzos, lo que
redunda en una mayor precisión en el posicionamiento, además de una
mayor precisión dimensional al separar los elementos estructurales
de los utilizados para el posicionamiento.
Por otro lado, en la unión entre tramos
consecutivos de tubos se emplea un casquillo que se introduce en la
zona macho y sirve de centraje con la zona hembra del tramo de tubo
consecutivo.
Gracias a esta configuración es posible la
obtención de una estructura de soporte modular que permite su
configuración, pudiéndose lograr la longitud que se desee.
La posibilidad de modularidad abre el campo de
utilización de cualquier dispositivo que en el futuro se estime es
adecuado para generar el movimiento de giro, eliminando la falta de
flexibilidad en un elemento de dimensión longitudinal prefijada.
Por otro lado, y con objeto de dotar a la
estructura soporte de una capacidad de estabilidad estructural ante
un requerimiento sísmico, sobre los extremos de las costillas se
procede a realizar una unión estructural de dichos extremos mediante
una serie de tramos de tubos enlazables que disponen entre sus
extremos a modo de sándwich los extremos de las cosquillas. A esto
tramos de tubo con objeto de diferenciarlos de los anteriores los
llamaremos tramos de tubo de sismo.
La razón de la disposición de los elementos
tubulares de sismo unido sobre los extremos de las costillas es
porque es dichos extremos de las costillas donde se consigue dotar a
la estructura de la mayor rigidez posible.
Alternativamente, el número de elementos
tubulares de sismo no tiene que ser únicamente dos por módulo,
pudiendo llegar a ser 4 ó 6 de elementos tubulares por módulo, lo
que redundará en un incremente de la estabilidad estructural y por
consiguiente posibilitará una reducción de masa en las costillas
importante.
Adicionalmente, la estructura soporte puede
contar con unos medios de transmisión de la carga de los denominados
tubos de sismo a la barra central, con objeto de pasar todas las
cargas a los apoyos, logrando pasar toda la responsabilidad de la
estructura al tubo central.
Una vez optimizada la estructura en cuento a las
costillas, faltarla optimizar el tubo central, debiendo distinguirse
entre las cargas que le llegan al tubo central desde el resto de la
estructura y las cargas que realmente soporte por el sistema
actuador.
Dado que las cargas debidas al sistema actuador
son más elevadas, entonces puede contar la estructura soporte de un
sistema de rotación mediante una translación a lo largo de una guía
curva de manera que las dimensiones del tubo vengan dimensionadas
por las cargas ambientales y no por el movimiento del seguidor, con
el consiguiente ahorro de sección del tubo central.
La unión entre los extremos de las costillas y
los tramos tubulares de sismo se realiza de igual modo que la unión
entre los tramos tubulares y la parte central de las costillas. Para
ello, los tramos tubulares de sismo presentan en un extremo una zona
o configuración macho, mientras que en la otra presentan una
configuración hembra, de modo que el extremo de la costilla descansa
sobre la zona macho. Se emplea adicionalmente un casquillo de sismo
que se introduce en la zona macho y sirve de centra je con la zona
hembra del tramo de tubo de sismo consecutivo.
Mientras que la espina central obtenida a partir
de la unión modular de los tramos de tubo, es la encargada de
absorber los esfuerzos de torsión y flexión (derivados de las cargas
ambientales, viento, nieve así como de las cargas de manipulación y
funcionamiento), los elementos tubulares de sismo dispuestos sobre
los extremos absorben las solicitaciones derivadas del sismo.
Derivado del hecho del refuerzo estructural con
que se dota a la estructura o bastidor con objeto de ser capaz de
presentar una estabilidad frente al sismo, se consigue además de
reforzar y rigidizar la estructura, el poder aligerar las costillas,
tanto en su grosor como en los vaciados que presenta, de modo que la
costilla que ahora hay que emplear es más liviana, lo que redunda en
un ahorro de material y facilidad de manipulación y transporte.
Por lo tanto, gracias a la configuración
descrita de costillas enteras unidas en su parte central mediante
elementos tubulares, así como el empleo de elemento tubulares de
sismo unidos entre sí y sobre los extremos de las costillas, se
logra una estructura soporte de colector solar más sencilla de
fabricar, que ofrece una mayor sencillez en el montaje y por lo
tanto requiere de menos horas de montaje, y que ofrece una alta
estabilidad, satisfaciendo los requisitos de estabilidad estructural
frente a los requerimientos de sismo, además de lograr una precisión
y estabilidad en la incidencia de la luz en el punto focal de la
parábola.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de sus características, se acompaña a la presente
memoria descriptiva, de un juego de planos en cuyas figuras, de
forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más
significativos de la invención.
Figura 1, muestra una representación en
perspectiva de la estructura soporte de colector solar objeto de la
invención.
Figura 2, muestra la misma estructura anterior
sin los espejos reflectores.
Figura 3, muestra en explosión los elementos que
intervienen en la conformación de la espina central.
Figura 4, muestra un detalle parcial y en
explosión de los elementos que intervienen en el refuerzo
estructural para lograr absorber las solicitaciones frente a un
sismo.
A la vista de las figuras se describe
seguidamente un modo de realización preferente de la invención
propuesta.
En la figura 1 se muestra una perspectiva
general de un colector solar cilíndrico parabólico, en el que se
distingue un bastidor (10), sobre el que están fijados una serie de
espejos (9) fijados sobre la estructura. No se ha representado ni
los soportes y anclajes del bastidor al terreno ni el tubo colector
que discurre a lo largo del punto focal de la parábola.
En la figura 2 se observan los elementos que en
una posible realización preferente configuran la estructura soporte
objeto de la invención. Cabe destacarse una espina central (15),
conformada de forma modular mediante el acoplamiento de tramos de
tubos que forman la espina o parte central de la estructura.
En esta figura 2 se observa cómo la espina o
parte central (15) está conformada por una sucesión alternada de
tramos de tubos, por un lado tubos centrales (1) y tubos intermedios
(2), cuya única diferencia radia en su longitud, siendo uno más
largo que otro. La diferencia de longitud viene originada por la
adaptación a los puntos de cogida entre espejos. Por lo que, la
espinal central puede también estar formada por una sucesión de
tramos de tubos de iguales dimensiones.
También se observan unas costillas (4)
dispuestas de modo intermedio en el encuentro de los extremos de dos
tramos de tubos consecutivos, esto es entre un tramo de tubo central
(1) y un tramo de tubo intermedio (2). Sobre los extremos de las
costillas (2) se disponen unos medios de refuerzo de la estructura
con objeto de dotarla de estabilidad frente a un seísmo, que constan
de una serie de tramos de tubo de sismo, quedando los extremos de
las costillas dispuestos a modo de sándwich entre los extremos de un
tramo de tubo de sismo central (5) y otro tramo de tubo de sismo
intermedio (6).
El número de refuerzos estructurales, no tiene
porqué ser dos por módulo, pudiendo ser cuatro o seis o los que se
requieran con objeto de dotar a la estructura soporte de la
estabilidad estructural que se requiera y poder aligerar la masa de
las costillas.
La diferencia de longitud de los tramos de tubo
de sismo central e intermedio radica en la adaptación a la
separación existente entre las cogidas de los espejos, y en caso de
que no fuera necesaria dicha adaptación ambos tramos de tubo podrían
ser iguales.
En la figura 3 se muestra las características
constructivas que presentan los elementos que conforman la
estructura para llevar a cabo la unión modular de los elementos de
la estructura, para ello, los tramos de tubo central (1) e
intermedio (2) cuentan sobre sus extremos con un saliente anular
(12), mientras que sobre uno de los extremos hay definida una zona
de acoplamiento macho (11), mientras que en el otro extremo hay
definida una zona de acoplamiento hembra. Por otro lado, las
costillas en su parte central cuentan con una zona central de
acoplamiento (16) de dimensiones similares a los salientes anulares
de los tramos de tubo. Tanto los salientes anulares (12) como la
parte central de acoplamiento (16) presentan una serie de
perforaciones dispuestas de modo enfrentado para una vez dispuesta
la parte central de la costilla entre los extremos de dos tramos de
tubo consecutivos puedan fijarse. También en la unión se emplea unos
casquillos (3) que se disponen entre la zona de acoplamiento macho y
la zona de acoplamiento hembra de los tramos de tubos, en este caso
del tramo de tubo central e intermedio.
En la figura 4 se muestra de modo similar las
características de los elementos que conforman el refuerzo
estructural para absorber las solicitaciones frente al sismo, por lo
que los tramos de tubo de sismo central e intermedio presentan sobre
sus extremos unos salientes anulares (14), presentando en uno de sus
extremos una zona de acoplamiento macho (13), mientras que en la
otra una zona de acoplamiento hembra, empleándose también un
casquillo de sismo (7) entre cada zona de acoplamiento macho y
hembra de los tubos de sismo central (5) e intermedio (6).
Sobre los extremos (8) de las costillas (4) hay
definida una zona de acoplamiento anular (17) de dimensiones
coincidentes con el salientes anular (14) de los extremos de los
tramos de tubo de sismo, y ambas partes con unas perforaciones de
manera que al disponer enfrentada los extremos de los tramos de tubo
de sismo y entre éstos la zona de acoplamiento (17) del extremo de
las costillas puedan fijarse mediante tornillos.
Gracias a las características constructivas y
geométricas definidas y su interrelación se consigue una estructura
soporte de colector solar, fácil de montar, fácil de fabricar,
ligera, modular y configurable, capaz de resistir antes las
solicitaciones frente a un seísmo, y con una mayor estabilidad y
precisión en la incidencia de la luz sobre el punto focal.
No altera la esencialidad de esta invención
variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los
elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando
ésta para su reproducción por un experto.
Claims (10)
1. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico que consta de una espina central sobre la que
se fijan una serie de costillas de soporte de unos espejos de
reflexión de la luz solar, caracterizada por que la
estructura es modular y configurable, donde la espina central consta
de una serie de tramos de tubos acoplables entre si, y entre los que
se dispone y fija una parte central de cada costilla, que está
realizada en pieza única, contando además dicha estructura de una
serie de refuerzos estructurales que unen costillas adyacentes.
2. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 1,
caracterizada por que los tramos de tubo cuentan sobre sus
extremos con un saliente anular (12), por otro lado, en cada tramo
de tubo sobre uno de sus extremos hay definida una zona de
acoplamiento macho (11), mientras que en el otro extremo hay
definida una zona de acoplamiento hembra.
3. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 1,
caracterizada por que los refuerzos estructurales colocados
sobre las costillas consisten en una serie de tramos de tubos de
sismo enlazables que presentan sobre sus extremos unos salientes
anulares (14), contando en uno de sus extremos una zona de
acoplamiento macho, mientras que en el otro extremo una zona de
acoplamiento hembra.
4. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 2 y 3,
caracterizada por que las costillas realizadas en pieza única
cuentan en su parte central con una zona central de acoplamiento
(16) de dimensiones similares a los salientes anulares de los tramos
de tubo central, mientras que en sus extremos cuentan con una zona
de acoplamiento (17) de dimensiones coincidentes con el saliente
anular (14) de los extremos de los tramos de tubo de sismo.
5. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 2,
caracterizada por que la espinal central está conformada por
una sucesión alternada de tramos de tubos, por un lado de tubos
centrales (1) y tubos intermedios (2).
6. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 3,
caracterizada por que los tramos de tubo de sismo enlazables
presentan dos longitudes diferentes, tramos de tubo de sismo
centrales (5), y tramos de tubo de sismo intermedios (6).
7. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 2,
caracterizada por que la unión entre los tramos de tubo con
la parte central de las costillas se realiza disponiendo la parte
central de las costillas entre los salientes anulares de los
extremos de dos tramos consecutivos de tubo empleándose además un
casquillo (3) que se introduce en la zona macho y sirve de centraje
con la zona hembra del tramo de tubo consecutivo.
8. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 4,
caracterizada por que la unión entre los tramos de tubo de
sismo con los extremos de las costillas se realiza disponiendo la
zona de acoplamiento (17) de los extremos de las costillas entre los
salientes anulares (14) de los extremos de dos tramos consecutivos
de tubo empleándose además un casquillo (7) que se introduce en la
zona macho y sirve de centraje con la zona hembra del tramo de tubo
consecutivo.
9. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 1,
caracterizada por que el número de refuerzos estructurales
por módulo es de 2.
10. Estructura soporte de colector solar
cilíndrico parabólico según la reivindicación 1,
caracterizada por que el número de refuerzos estructurales
por módulo es superior a dos.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901608A ES2337332B1 (es) | 2009-07-17 | 2009-07-17 | Estructura soporte para colector solar cilindrico - parabolico. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200901608A ES2337332B1 (es) | 2009-07-17 | 2009-07-17 | Estructura soporte para colector solar cilindrico - parabolico. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| ES2337332A1 ES2337332A1 (es) | 2010-04-22 |
| ES2337332B1 true ES2337332B1 (es) | 2011-06-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES200901608A Withdrawn - After Issue ES2337332B1 (es) | 2009-07-17 | 2009-07-17 | Estructura soporte para colector solar cilindrico - parabolico. |
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| ES (1) | ES2337332B1 (es) |
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- 2009-07-17 ES ES200901608A patent/ES2337332B1/es not_active Withdrawn - After Issue
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Effective date: 20111114 |