ES2351242T3 - Colector cilindro-parabólico. - Google Patents

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ES2351242T3 ES08716344T ES08716344T ES2351242T3 ES 2351242 T3 ES2351242 T3 ES 2351242T3 ES 08716344 T ES08716344 T ES 08716344T ES 08716344 T ES08716344 T ES 08716344T ES 2351242 T3 ES2351242 T3 ES 2351242T3
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Abstract

Colector cilindro-parabólico con una superficie reflectante que concentra la luz solar en un absorbedor que se extiende en la línea focal, estando dispuesta la superficie reflectante en al menos un panel con una sección transversal parabólica y una extensión rectilínea en el sentido longitudinal del colector cilindro-parabólico, y estando dispuesta en la cara inferior convexa de cada panel una construcción portante que está unida de forma articulada con una subestructura que soporta el colector cilindro-parabólico, estando dispuestos en el puntal al menos cuatro medios de transmisión de fuerza (12a -d) alargados, extendiéndose los medios de transmisión de fuerza (12a - d) entre el puntal (10) y la construcción portante (4), formando los medios de transmisión de fuerza (12a -d) los cantos laterales de una pirámide recta, cuya punta situada en el plano de simetría de la superficie reflectante (6) con forma parabólica está formada por los medios de transmisión de fuerza que se reúnen en el puntal, caracterizado porque - la construcción portante (4) presenta al menos tres cuadernas de soporte (9a -c) que están dispuestas en el lado inferior convexo del colector cilindro-parabólico (1) extendiéndose transversalmente con respecto al sentido longitudinal (8) de éste, estando dispuesto, partiendo de las cuadernas de soporte (9a, 9c) frontales, en cada segunda cuaderna de soporte (9b), un puntal (10) que se extiende hacia arriba, - en cada cuaderna de soporte (9a - c) está dispuesto un alojamiento giratorio (3) para la disposición giratoria del colector cilindro-parabólico (1) alrededor de un eje de giro (27a - c) paralelo con respecto a su eje longitudinal (8).

Description

La invención se refiere a un colector cilindro-parabólico con una superficie reflectante que concentra la luz solar en un absorbedor que se extiende en la línea focal, estando dispuesta la superficie reflectante en al menos un panel con una sección transversal parabólica y una extensión rectilínea en el sentido longitudinal del colector cilindro-parabólico, y estando dispuesta en la cara inferior convexa de cada panel una construcción portante que está unida de forma articulada con una subestructura que soporta el colector cilindro-parabólico.
Los colectores cilindro-parabólicos se componen sustancialmente de superficies reflectantes, curvadas en forma de parábola, que concentran la luz solar en un absorbedor que se extiende en la línea focal. La línea focal y el punto culminante de la parábola forman el plano de simetría de la superficie reflectante con forma parabólica. La longitud de este tipo de colectores oscila habitualmente entre pocos metros y 150 metros, según el tipo de construcción. Los colectores cilindro-parabólicos más cortos pueden reunirse como módulos individuales formando un campo de colectores. Dentro de los absorbedores, la radiación solar concentrada se convierte en calor y se emite a un fluido circulante, especialmente agua u otro medio líquido o gaseiforme.
Generalmente, por razones económicas, los espejos cilindro-parabólicos se realizan de tal forma que pueden pivotar sólo alrededor de un eje siguiendo de esta manera la dirección de la irradiación solar.
La memoria de patente europea EP1397621B1 da a conocer un colector cilindroparabólico de este tipo, que presenta varios paneles autoportantes que tienen una sección transversal parabólica y una extensión rectilínea en el sentido longitudinal. Los paneles sirven para soportar la delgada superficie reflectante unida con ellos. Por su lado convexo, el panel está dispuesto en un elemento portante tubular, que se extiende en el sentido longitudinal y que está provisto de un dispositivo automatizado para girar alrededor del eje del elemento portante, para que las superficies reflectantes en los paneles puedan seguir el movimiento solar. Los paneles, o bien, pueden estar fijados directamente al elemento portante anular, o bien, pueden apoyarse en los nervios de soporte de extensión transversal, dispuestos en el elemento portante tubular.
En cualquier caso, los colectores cilindro-parabólicos según el estado de la técnica requieren una construcción portante estable para conferir la rigidez suficiente a los paneles. Además, son extraordinariamente altos los requerimientos en cuanto a la precisión de forma y la rigidez estática de las construcciones portantes de colectores cilindro-parabólicos, que soportan las superficies reflectantes, ya que se tienen que absorber especialmente fuerzas de flexión y de torsión causadas por el peso propio y por cargas del viento, sin que un exceso de una deformación máxima definible de la parábola conduzca a una pérdida de rendimiento.
Por los altos requerimientos en cuanto a la precisión de la forma de parábola es preciso fabricar los colectores cilindro-parabólicos en plantas de fabricación equipadas especialmente para este fin. Debido a esta circunstancia, se producen elevados gastos desde la logística de transporte hasta el montaje en la obra, porque los elementos constructivos son por una parte muy frágiles y, por otra parte, muy voluminosos.
Para permitir una fabricación económica y un uso sencillo incluso por personal poco experimentado, el documento US2906257A da a conocer un colector cilindro-parabólico con una capa reflectante que concentra la luz solar en un absorbedor que se extiende en la línea focal. El absorbedor se encuentra en el colector cilindro-parabólico en la prolongación de pivotes laterales, dispuestos en piezas finales del colector cilindro-parabólico. En el lado inferior convexo de la capa reflectante está dispuesta una construcción portante que está formada por traviesas de arriostramiento que se extienden hacia abajo reuniéndose en un punto central por debajo del colector, y por tubos metálicos, y que lateralmente está delimitada por las piezas finales. Las piezas finales constituyen un soporte para un puntal que se extiende hacia arriba. El puntal está formado por costados laterales fijados a las piezas finales, que están unidos entre sí a través de un tubo dispuesto por encima de la línea focal. En un punto central de dicho tubo están dispuestos cuatro alambres que se extienden en diagonal hacia las esquinas del colector cilindroparabólico. Cada cable de alambre presenta un tensor para pretensar los alambres.
La estructura del colector cilindro-parabólico según el documento US2906257A, formada mediante una subconstrucción complicada en el lado inferior y un arriostramiento por cables de alambre en el lado superior, tiene una estabilidad estática suficiente. Debido a las elevadas fuerzas ejercidas por el arriostramiento por cables de alambre sobre el tubo del puntal, éste tiene que estar dimensionado lo suficientemente fuerte. Por tanto, el diámetro necesario del tubo conlleva un sombreado indeseable de la superficie reflectante. También resulta desventajoso que a creciente longitud se producen tensiones de flexión más grandes dentro del colector cilindroparabólico, de forma que su longitud máxima se ve limitada en el interés de la deformación máxima tolerable de la parábola.
Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene, por tanto, el objetivo de proporcionar un colector cilindro-parabólico que tenga una estructura constructiva más sencilla, que se pueda montar fácilmente y que, por tanto, se pueda transportar también por piezas, garantizando no obstante una alta precisión de parábola con una alta rigidez y una mayor longitud de construcción máxima. La solución está basada en la idea de hacer prescindible una complicada construcción portante en el lado inferior de la superficie reflectante del colector cilindro-parabólico y, al mismo tiempo, desviar de forma óptima las fuerzas estáticas y dinámicas que se producen en el colector cilindro-parabólico.
En concreto, el objetivo se consigue en un colector cilindro-parabólico del tipo mencionado al principio, de tal forma que
-la construcción portante está formada por al menos tres cuadernas de soporte que
están dispuestas en el lado inferior convexo del colector cilindro-parabólico
extendiéndose transversalmente con respecto al sentido longitudinal de éste, estando
dispuesto, partiendo de las cuadernas de soporte frontales, en cada segunda
cuaderna de soporte, un puntal (10) que se extiende hacia arriba,
-en cada cuaderna de soporte está dispuesto un alojamiento giratorio para la
disposición giratoria del colector cilindro-parabólico alrededor de un eje de giro
paralelo con respecto a su eje longitudinal.
La resistencia a la torsión necesaria del colector cilindro-parabólico se consigue mediante la acción conjunta de la construcción portante con los medios de transmisión de fuerza dispuestos de forma piramidal por encima del espejo cilindro-parabólico. Preferentemente, respectivamente dos paneles, especialmente en forma de chapas estructuradas con las cuadernas estables de forma pertenecientes constituyen la base para una pirámide recta, formada por el puntal que se apoya sobre la cuaderna central y por un arriostramiento formado por los medios de transmisión de fuerza, preferentemente cables de alambre, entre una fijación para los cables de alambre en el puntal hacia las esquinas de la pirámide -preferentemente las zonas finales exteriores de las cuadernas exteriores. De esta manera, se garantizan unas condiciones de palanca óptimas durante la introducción de fuerza. Los puntos de fijación, sin embargo, también pueden encontrarse en otras posiciones de la construcción portante, si la unión de los medios de transmisión de fuerza con la construcción portante queda garantizada con la misma distancia a ambos lados del plano de simetría de la superficie reflectante con forma parabólica. Una distancia más grande con respecto al plano de simetría, sin embargo, trae consigo una mejor desviación de las fuerzas que atacan en el colector cilindro-parabólico.
La construcción portante tiene que ser capaz de transmitir las tensiones de cizallamiento que se producen dentro de los paneles. Esto puede realizarse, o bien, mediante paneles suficientemente rígidos en combinación con cuadernas de soporte que se extienden transversalmente respecto al sentido longitudinal del colector cilindro-parabólico. En caso de emplear paneles menos rígidos, por ejemplo chapas estructuradas, la construcción portante presenta en el sentido longitudinal refuerzos longitudinales, especialmente en los bordes de las cuadernas. Adicionalmente, pueden estar dispuestos eventualmente en el sentido longitudinal en el lado inferior de los paneles, especialmente perfiles en forma de V. Los refuerzos longitudinales en los bordes de las chapas estructuradas están unidas preferentemente de manera fija con el lado inferior de éstas, para sujetar la chapa estructurada fijamente por ambos lados también en las zonas marginales y evitar de esta manera deformaciones locales de la chapa estructurada, por ejemplo por el ataque de cargas del viento. Adicionalmente, la chapa estructurada puede estar acodada alrededor del refuerzo longitudinal para su estabilización cerca del borde. Las cuadernas son un componente portante de la construcción portante y, al mismo tiempo, son los portadores de los paneles. Mediante este modo de construcción, se ahorro un peso considerable en comparación con una construcción portante maciza.
La disposición según la invención es en gran medida rígida a la torsión y, al mismo tiempo, tiene un gasto y peso de construcción reducidos. Las finas barras o cables de alambre del arriostramiento producen sombras extremadamente reducidas en la superficie reflectante. Además, el puntal que tiene especialmente forma de barra puede estar equipado al mismo tiempo con un soporte para el absorbedor cumpliendo de esta forma una doble función.
Mediante la disposición en serie de pirámides idénticas se puede generar, a lo largo de prácticamente cualquier longitud, una elevada rigidez a la torsión de un colector cilindroparabólico. Las fuerzas absorbidas por el arriostramiento se desvían a la subestructura estable de forma, a través del alojamiento giratorio dispuesto en cada cuaderna de soporte, por lo que las medidas de estabilización necesarias ya no tienen que realizarse en el espejo cilindro-parabólico que tiene que tener una forma exacta, sino en la subestructura que es menos compleja.
En intervalos regulares cuya distancia está limitada hacia arriba por los anchos de fabricación disponibles de las hojas de espejo (actualmente, como máximo 1,25 m) se disponen las cuadernas estables de forma y se unen entre ellas mediante los paneles, preferentemente en forma de chapas estructuradas. La fijación de las chapas estructuradas a las cuadernas se realiza de tal forma que elementos de unión dispuestas en la chapa estructura, por ejemplo escuadras soldadas, se atornillan con las cuadernas. Los orificios para atornillar están dispuestos en las cuadernas de tal forma que mediante una atornilladura se produce la forma de parábola deseada de las chapas estructuras. Mediante el colector cilindro-parabólico se produce una separación de las funciones: -La precisión de forma de la superficie reflectante se da sólo por la construcción portante, especialmente en forma de las escuadras y, dado el caso, de los esfuerzos longitudinales y de los paneles, especialmente en forma de las chapas estructuradas. No tienen que tenerse en cuenta fuerzas de flexión estáticas. -La subestructura estable de forma recibe las fuerzas estáticas a través de los soportes dispuestos en cada cuaderna de soporte.
Las desviaciones puntuales del espejo cilindro-parabólico de la sección transversal de parábola local, ideal, son mínimas, resultando un factor de intercepción γ máximo. El ancho focal (debido al ensanchamiento del cono de radiación solar reflejado) es menor que en cualquier espejo cilindro-parabólico realizado hasta ahora y el diámetro del tubo del absorbedor puede superar el ancho focal, por lo que el factor de intercepción γ = 100%.
En una configuración ventajosa de la invención, mediante alojamientos giratorios para la construcción portante, ajustables en la subestructura, pueden compensarse tolerancias de la subestructura. De esta forma, la subestructura puede ser confeccionada con pocos conocimientos técnicos por cualquier empresa ubicada en el lugar de colocación y no es necesario producirla en una planta de fabricación especial y transportarla después.
A continuación, la invención se describe en detalle con la ayuda de un ejemplo de realización. Muestran: La figura 1 una vista en perspectiva de un colector cilindro-parabólico según la
invención, visto desde el lado inferior, la figura 2 una vista en perspectiva del colector cilindro-parabólico según la figura 1, visto desde el lado superior, las figuras 3 a)-c) las condiciones de fuerza estática en el colector cilindro-parabólico según las figuras 1 y 2, la figura 4 las fuerzas de reacción sobre los alojamientos giratorios en un colector cilindro-parabólico con siete cuadernas de soporte,
la figura 5 las condiciones de fuerza estática en un colector cilindro-parabólico teniendo en consideración una fuerza adicional causada por cargas del viento, que actúa de forma asimétrica,
la figura 6 una vista en perspectiva de un alojamiento giratorio del colector cilindroparabólico según las figuras 1 y 2, así como la figura 7 una vista en perspectiva de una forma de realización preferible de un puntal del colector cilindro-parabólico según las figuras 1 y 2.
El CC (1) se compone sustancialmente de una subestructura (2) que, a través de alojamientos giratorios (3), está unida con una construcción portante (4) para dos paneles (5). En la superficie de los paneles (5), que se puede ver en la figura 2, está aplicada una hoja de espejo reflectante (6) que concentra la luz solar que incide en su superficie en un absorbedor (7) que se extiende en la línea focal. Los paneles (5) de sección transversal parabólica se extienden de forma rectilínea en el sentido longitudinal (8) del colector cilindro-parabólico (1).
La construcción portante del colector cilindro-parabólico (1), designada por (4) en su conjunto, está formada por tres cuaderna de soporte (9a, 9b, 9c) dispuestas en el lado inferior convexo del colector cilindro-parabólico extendiéndose transversalmente con respecto al sentido longitudinal (8) de éste, y por refuerzos longitudinales (19a -19d), llevando la cuaderna de soporte (9b) dispuesta entre las dos cuadernas de soporte frontales (9a, 9c) un soporte para el puntal (10) en forma de barra, que no se puede ver en detalle en las figuras. El soporte puede estar realizado, por ejemplo, de tal forma que en el lado estrecho, orientado hacia arriba, de la cuaderna de soporte central (9b) está dispuesta una espiga que engrana en unión geométrica en una cavidad correspondiente, dispuesta en el extremo inferior del puntal (10). El puntal (10) mismo se encuentra en el plano de simetría de la superficie tendida en forma parabólica por los paneles (5), estando situado el eje de la parábola en el plano de simetría, a lo largo de la longitud total del colector cilindro-parabólico. El eje de la parábola designa los grados de unión desde el punto focal de la parábola hasta su vértice. Las cuadernas (9a -c) están realizadas en forma parabólica transversalmente con respecto al eje longitudinal (8) del colector cilindro-parabólico, y en sección transversal están perfiladas preferentemente de tal forma que oponen un elevado momento de resistencia a las fuerzas que se producen en la dirección del eje longitudinal (8). Como secciones transversales perfiladas entran en consideración, por ejemplo, perfiles rectangulares, perfiles en T o perfiles en I.
A una distancia (11) respecto a la fijación del puntal (10) en la cuaderna de soporte (9b), están fijados a la misma altura cuatro cables de alambre (12a, b, c, d) que por sus extremos opuestos están unidos con las zonas finales exteriores (13a, 13b, 13c, 13d) de las cuadernas de soporte (9a, 9c) contiguas a la cuaderna de soporte central (9b). Los cuatro cables de alambre (12a, b, c, d).forman los cantos laterales de una pirámide recta, cuyo vértice está formado por los cables de alambre que se reúnen en el puntal (10). Todos los cables de alambre presentan la misma longitud. Los cantos de la superficie base de la pirámide tendida por los cables de alambre (12a -d) se extienden paralelamente con respecto a los bordes longitudinales (14a, b) o los bordes frontales (15a, 15b) del espejo cilindro-parabólico.
Por debajo de la última fijación (16) para los cables de alambre (12a -d), el puntal (10) presenta una amortiguación (17) que actúa en el sentido axial del puntal (10) y que pretensa los cables de alambre (12a -d). La amortiguación (17) está realizada a modo de una amortiguación telescópica y equipada adicionalmente con un amortiguador de resorte no representado que evita la formación de oscilaciones dentro del colector cilindro-parabólico.
En la punta del puntal (10) está dispuesto un soporte (18) cilíndrico hueco para alojar el absorbedor tubular (7) que se encuentra en la línea focal del espejo cilindro-parabólico formado por los paneles (5).
Como ya se ha descrito, la construcción portante (4) se estabiliza en el sentido longitudinal (8) mediante refuerzos longitudinales (19a -d) atornillados a los bordes de los paneles (5) entre las cuadernas de soporte (9a, b, c). Adicionalmente, en el lado inferior pueden estar dispuestos perfiles en V (20).
La subestructura (2) presenta en total tres patas (21a-c), estando unidas las patas (21a,
b) entre sí mediante un travesaño (22). El uso de tres patas permite la colocación segura incluso en terrenos irregulares. La pata (21c), pero también las patas (21a, b) están guiadas en abrazaderas de sujeción (23) y, por tanto, se pueden ajustar sin problemas en altura para la orientación horizontal del colector cilindro-parabólico (1). Entre la pata (21c) y el tubo transversal
(22) apoyado por las patas (21a, b) se extiende un elemento portante (24) cilíndrico, en cuyo lado superior está dispuesto el alojamiento giratorio (3) asignado a cada cuaderna de soporte (9a -c). Cada alojamiento giratorio (3) se compone de dos costados (25) dispuestos paralelamente entre sí, entre los que está alojado respectivamente un eje de giro (27a -c), alrededor del cual puede hacerse pivotar el colector cilindro-parabólico. Todos los ejes de giro (27a -c) están alineados entre sí y se extienden a través de pasos alineados entre sí en apéndices semicirculares (26a -c) en las cuadernas de soporte (9a -c).
El seguimiento del colector cilindro-parabólico se realiza pivotando el colector cilindroparabólico (1) alrededor del eje de giro (27a -c) definido por el alojamiento giratorio (3), realizándose el movimiento pivotante mediante un accionamiento de giro que ataca en la construcción portante (4) y que, para mayor claridad, no está representado en las figuras 1 y 2 y cuya salida ataca preferentemente en ambas cuadernas de soporte frontales (9a, 9c), por ejemplo en los perfiles (28) que se extienden en forma semicircular hacia abajo, para reducir las fuerzas de torsión dentro del colector cilindro-parabólico.
Todas las fuerzas eólicas que atacan en el colector cilindro-parabólico en sentido perpendicular con respecto al eje longitudinal (8) se desvían directamente a través del alojamiento giratorio (3) a la subestructura (2) y a los cimientos. Por estas fuerzas no se producen tensiones de flexión en el colector cilindro-parabólico (1) giratorio.
Dado que las fuerzas eólicas estáticas producen también fuerzas de torsión dentro del colector cilindro-parabólico y, por tanto, dentro del espejo, el colector cilindro-parabólico (1) debe estar reforzado también contra la torsión. La rigidez a la torsión se logra mediante el arriostramiento piramidal en el lado superior del colector cilindro-parabólico.
Como se puede ver en la figura 3a), mediante una amortiguación pretensada, en forma de un muelle de compresión, en la dirección del puntal (10) vertical en forma de barra se establece una fuerza de compresión D que a su vez genera por descomposición vectorial en los cables de alambre (12a-d) una tensión de cable S constante en la dirección de los cables de alambre.
En la figura 3b) en combinación con la figura 3c) se puede ver que esta fuerza de tracción generada por la tensión de cable S actúa también como vector sobre las zonas finales (13a -d) de las cuadernas de soporte (9a -c). Si este vector se descompone en componentes, resulta que una fuerza transversal Q actúa sobre los refuerzos longitudinales (19a -d) como fuerza de compresión. Tanto la componente horizontal H como la componente vertical V de la fuerza actúan sobre las zonas finales (13a -d) de las cuadernas de soporte (9a -c) y generan a través del efecto de palanca en la cuaderna de soporte (9a, 9c) un momento de flexión que ha de ser absorbido por la estructura de ésta.
En la figura 4 en una sección transversal a través del colector cilindro-parabólico que presenta siete cuadernas de soporte está representado como las fuerzas de reacción F repercuten en los alojamientos correspondientes (3a -d). Se puede ver que alterna el sentido de acción de las fuerzas de reacción F y que la suma de todas las fuerzas de reacción es cero. La fuerza de reacción provocada por cada puntal en los alojamientos asignados (3b) es cuatro veces más grande que la componente vertical V de las tensiones de cable S individuales. Las fuerzas de reacción F/2 en los soportes finales (3a, 3c) son sólo la mitad de las de los demás soportes (3b, 3d) entre los soportes finales (3a, 3c).
Las condiciones de fuerza estática representadas en las figuras 3a) -c) y 4 no tienen en cuenta ninguna actuación de una fuerza exterior, por ejemplo el ataque de fuerzas eólicas. Cuando actúan fuerzas exteriores, el sistema estático reacciona de tal forma que, aunque todas las fuerzas de reacción F se compensan a 0, se producen fluctuaciones entre la intensidad de las fuerzas de reacción F que se producen en los alojamientos (3a -d), cuya magnitud debe limitarse para limitar la deformación de la superficie parabólica del espejo con todas las fuerzas exteriores admisibles, de tal forma que no se tengan que esperar pérdidas de energía por el desenfoque.
Las fuerzas exteriores más importantes son las cargas del viento que atacan en el colector cilindro-parabólico que actúa como perfil aerodinámico y que reacciona a la corriente de aire con fuerzas estáticas y dinámicas, pudiendo conducir las fuerzas dinámicas, debido a oscilaciones resonantes, a daños del colector cilindro-parabólico.
En la figura 5 está representado esquemáticamente como una fuerza adicional Z de acción asimétrica, causada por ejemplo por el viento, simulada por una fuerza vertical en una zona final (13c), repercute en la distribución interior de las fuerzas en el colector cilindroparabólico. Como consecuencia de la fuerza adicional Z, la tensión original S en los cables de alambre (12a, 12c) aumenta en un valor ZS 1 que resulta de la descomposición vectorial de la fuerza que actúa, en el sentido de extensión del cable, mientras que la fuerza S en los cables de alambre (12b, 12d) a lo largo del canto lateral de la pirámide, que cruza, disminuye en un valor ZS 2.
La amortiguación (17) queda comprimida a causa de la fuerza de compresión D alterada. Por consiguiente, la fijación (16) de los cables de alambre (12a -d) se desplaza ligeramente hacia abajo. En el colector cilindro-parabólico se produce un giro alrededor del eje longitudinal. La resistencia contra este giro se denomina resistencia a la torsión. Es el factor decisivo para la absorción de las cargas del viento. La resistencia a la torsión está determinada en medida decisiva por la rigidez transversal de las cuadernas de soporte (9a -c) con respecto al eje longitudinal del colector cilindro-parabólico, la extensión longitudinal de los cables de alambre (12a -d) y la rigidez de la amortiguación (17). A nivel constructivo, la rigidez de las cuadernas de soporte (9a -c) y la extensión de longitud de los cables de alambre, preferentemente, se determina de tal forma que por el desplazamiento de la fijación (16) contra la fuerza de la amortiguación (17) se absorbe casi la totalidad de la fuerza adicional Z, teniendo que limitarse el trayecto de desplazamiento de tal forma que todos los rayos de sol que incidan en la hoja de espejo (6) sigan incidiendo en el absorbedor (7).
Una superficie curvada como la que constituye la superficie de espejo del colector cilindro-parabólico (1) reacciona a las corrientes de forma similar a un plano sustentador de un avión. Esto significa que, con las condiciones de corriente dadas por el viento que reina actualmente, la superficie de espejo puede llegar a posiciones de pivotamiento por el seguimiento del sol, que pueden conducir a la destrucción por oscilaciones resonantes.
Cuando a un colector cilindro-parabólico orientado horizontalmente llega una corriente de viento, el viento produce fuerzas de resistencia y de descenso que inicialmente actúan sobre el colector sólo estáticamente como esfuerzos de flexión y de torsión. Si el espejo sigue girando al viento, el descenso y la resistencia aumentan hasta que el descenso llega al máximo, después de lo cual disminuye rápidamente por apartamientos de vórtices. Detrás del borde de salida se va formando una llamada "calle de vórtices de Karmán". Los vórtices producen fuerzas que actúan periódicamente sobre el colector. La frecuencia de excitación de estas fuerzas se sitúa en las geometrías de espejo actuales entre aproximadamente dos y tres hertzios. Ahora, el espejo según la invención está concebido de tal forma su frecuencia propia inferior es al menos dos veces más alta que la frecuencia de excitación de aproximadamente dos a tres hertzios. A nivel constructivo, esto se consigue mediante la rigidez más elevada junto a la masa reducida del colector cilindro-parabólico según la invención, especialmente debido a la construcción portante ligera, soportada en cada cuaderna de soporte. En estudios se ha demostrado que, por su tipo de construcción, el colector según la invención puede resistir sin problemas incluso excitaciones de fuerzas dinámicas.
Sobre la subestructura (2) que puede fabricarse con tolerancias de fabricación relativamente grandes por empresas de baja cualificación, se montan los alojamientos giratorios (3a -d) suministrados, de tal forma que mediante posibilidades de ajuste de los alojamientos giratorios (3a -d) tan sólo los ejes de giro (27a -c) dispuestos entre los costados de éstos tienen que alinearse entre ellos. Un ajuste preciso de la distancia entre los alojamientos, en cambio, no es necesario, porque preferentemente sólo un alojamiento giratorio (3a) está dispuesto como soporte fijo, no deslizable en el sentido longitudinal (8), y todos los demás alojamientos (3b, c, d) están dispuestos de forma deslizable en el sentido longitudinal como soportes sueltos, especialmente también para compensar variaciones de extensión debidas a la temperatura.
Para explicar la posibilidad de ajuste de los alojamientos giratorios (3a -d), la figura 6 muestra como detalle sólo un alojamiento giratorio (3b) ajustable con respecto al elemento portante (24) de la subestructura (2). A diferencia del ejemplo de realización según las figuras 1 y 2, el elemento portante (24) representado sólo en parte está realizado aquí como perfil en U y no como tubo cilíndrico hueco. Lo decisivo para la elección del elemento portante es tan sólo que éste sea rígido a la flexión gracias al perfilado. Con el lado superior del elemento portante (24) en forma de U están fijados cuatro espárragos (29) orientados verticalmente hacia arriba para la recepción ajustable del alojamiento giratorio (3b). El alojamiento giratorio (3b) comprende costados (25) paralelos que se extienden verticalmente hacia arriba y que por su borde inferior se sujetan a una distancia entre ellos mediante una placa (30). La placa (30) tiene en sus zonas de esquina cuatro agujeros oblongos, cuya sección transversal de paso es mayor que el diámetro de los espárragos (29).
A través de las tuercas de apoyo (31) que está en contacto con la cara inferior de la placa
(30) se puede ajustar con precisión la altura del alojamiento giratorio (3b). Los agujeros oblongos permiten un deslizamiento limitado de la placa (30) en el plano de la placa y, por tanto, junto con el ajuste de altura por las tuercas de apoyo (31), permiten una alineación del eje de giro (27b) con respecto a los demás ejes de giro (27a, c) de los alojamientos giratorios (3a, 3b) contiguos. El alojamiento giratorio (3b) representado en la figura 6 está realizado como soporte suelto. Para este fin, el aro de soporte (32) fijado en el paso del apéndice (26b) de la cuaderna de soporte (9b) está dispuesto con un juego axial. En el ejemplo de realización representado, el aro de soporte (32) se fija en el paso del apéndice (26) mediante dos aros tensores (33) que están en contacto con los dos lados del apéndice (26b) y que están atornillados entre ellos. Tras la orientación correcta de los alojamientos giratorios (3a -c) unos respecto a otros, se inmovilizan mediante contratuercas (34) enroscadas desde arriba sobre los espárragos.
A continuación, con la ayuda de la figura 7 se describe en detalle un puntal (10) preferible para el arriostramiento piramidal de la construcción portante (4):
El puntal (10) en forma de barra está alojado por su lado frontal inferior por un soporte dispuesto en cada segunda cuaderna de soporte (9b), que no está representado en la figura 7. A una distancia con respecto a dicho soporte que ataca en el lado frontal inferior del puntal (10), alrededor del puntal (10), está dispuesta una brida de apoyo (35) que no puede deslizarse en el sentido longitudinal del puntal (10) en forma de barra. Sobre la brida de apoyo (35) se apoya una columna de resortes de disco (36), correspondiendo los pasos (37) de los resortes de disco individuales, que están superpuestos formando la columna de resortes de disco (36), al menos a la sección transversal cilíndrico del puntal (10) en forma de barra, de modo que la columna de resortes de disco (36) puede ser recibida por el tramo (38) del puntal (10), situado por encima de la brida de apoyo (35).
Sobre la columna de resortes de disco (36) está colocado un casquillo (39) cilíndrico hueco que presenta en su lado frontal superior un paso (40) para el tramo (38) del puntal (10), mientras que el lado frontal inferior está completamente abierto. El diámetro interior del casquillo
(39) cilíndrico hueco es mayor que el diámetro exterior de la columna de resortes de disco y de la brida de apoyo (35), de modo que el casquillo (39) puede deslizarse con su superficie de camisa interior a lo largo del borde exterior de la brida de apoyo (35).
El casquillo (39) forma al mismo tiempo la fijación (16) para los cuatro cables de alambre
o finas barras (12a -d) del arriostramiento piramidal de la construcción portante (4) del colector cilindro-parabólico (1).
A nivel constructivo, la fijación (16) al casquillo (39) está realizada mediante cuatro soportes (41) dispuestos uniformemente a lo largo del contorno del casquillo (39), en el borde superior de éste, presentando cada soporte (41) en su lado frontal orientado radialmente hacia fuera, una ranura (42) abierta hacia arriba, que se extiende en el sentido vertical. Los extremos
(43)
engrosados de los cables de alambre (12a -d) engranan detrás de las ranuras (42) y, por
tanto, pueden unirse sin problemas con el casquillo (39) durante el montaje. Preferentemente, los resortes de disco individuales de la columna de resortes de disco
(36)
están superpuestos estando orientados en el mismo sentido. De esta manera, se multiplica la fuerza de resorte, sin que cambie el recorrido del resorte. De esta manera, se tiene en cuenta el requerimiento de que las fuerzas introducidas en el puntal (10) a través de los cables de alambre (12a -d) puedan ser absorbidas completamente por la columna de resortes de disco
(36)
sin exceder un recorrido de desplazamiento máximo admisible de la fijación (16), que tendría como consecuencia una desenfoque del colector cilindro-parabólico. Otra ventaja decisiva de las columnas de resortes de disco consiste en la fricción que se produce en los resortes de disco y que contrarresta la fuerza aplicada desde fuera. Las fuerzas de fricción se manifiestan como histéresis en la línea característica de fuerza-recorrido de la columna de resortes de disco. Las fuerzas de fricción son generadas por a) la fricción entre el casquillo (39) que introduce la fuerza y los resortes de disco
individuales de la columna de resortes de disco (36), b) la fricción entre las superficies en contacto mutuo de los resortes de disco individuales, dispuestos unos dentro de otros en el mismo sentido, de la columna de resortes de disco
(36) y c) la fricción entre el tramo (38), el puntal (10) y los pasos (37) de la columna de resortes de
disco (36).
La fricción hace al mismo tiempo que la amortiguación queda amortiguada contra oscilaciones por la columna de resortes de disco (36). Por lo tanto, esta amortiguación de oscilaciones que en otras formas de resortes tiene que lograrse mediante un amortiguador de oscilaciones separado, puede integrarse en el puntal (10) de una manera constructiva ventajosa y económica usando una columna de resortes de disco superpuestos al menos en parte en el mismo sentido.
Evidentemente, está dentro del marco de la invención unir el puntal (10), descrito en detalle con la ayuda de la figura 7, directamente con la cuaderna de soporte (9b). Además, la invención no se limita a la forma de realización preferible de un puntal en forma de barra. Lo decisivo para la realización del puntal es sólo que los medios de transmisión de fuerza forman los cantos laterales de una pirámide recta, mientras que la punta situada en el plano de simetría de la superficie reflectante con forma parabólica está formada por medios de transmisión de fuerza que se reúnen en el puntal. Además, el puntal debe configurarse de forma simétrica con respecto al plano de simetría de la superficie reflectante con forma parabólica y en el sentido longitudinal con respecto a la cuaderna de soporte que soporta el puntal, para que quede garantizada una introducción uniforme de la fuerza en la cuaderna de soporte.
Lista de signos de referencia: Nº Denominación
1.
Colector cilindro-parabólico
2.
Subestructura 3a -d Alojamientos giratorios
4.
Construcción portante
5.
Paneles
6.
Hoja de espejo
7.
Absorbedor
8.
Sentido longitudinal 9a -c Cuadernas de soporte
10.
Puntal
11.
Distancia 12a -d Cables de alambre 13a -d Zonas finales 14a, b Bordes longitudinales
15a, b Bordes frontales
16.
Fijación
17.
Amortiguación
18.
Soporte 19a -d Refuerzos longitudinales
20. Perfil en V 21a -c Patas
22.
Travesaño
23.
Abrazadera
24.
Elemento portante
25.
Costado 26a -c Apéndices 27a -c Ejes de giro
28.
Perfil (accionamiento)
29.
Espárragos
30.
Placa
31.
Tuerca de apoyo
32.
Aro de soporte
33.
Aros tensores
34.
Contratuerca
35.
Brida de apoyo
36.
Columna de resortes de disco
37.
Paso
38.
Tramo
39.
Casquillo
40.
Paso
41.
Soporte
42.
Ranura
43.
Extremo engrosado

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Colector cilindro-parabólico con una superficie reflectante que concentra la luz solar en un absorbedor que se extiende en la línea focal, estando dispuesta la superficie reflectante en al menos un panel con una sección transversal parabólica y una extensión rectilínea en el sentido longitudinal del colector cilindro-parabólico, y estando dispuesta en la cara inferior convexa de cada panel una construcción portante que está unida de forma articulada con una subestructura que soporta el colector cilindro-parabólico, estando dispuestos en el puntal al menos cuatro medios de transmisión de fuerza (12a -d) alargados, extendiéndose los medios de transmisión de fuerza (12a -d) entre el puntal (10) y la construcción portante (4), formando los medios de transmisión de fuerza (12a -d) los cantos laterales de una pirámide recta, cuya punta situada en el plano de simetría de la superficie reflectante (6) con forma parabólica está formada por los medios de transmisión de fuerza que se reúnen en el puntal, caracterizado porque
    -la construcción portante (4) presenta al menos tres cuadernas de soporte (9a -c) que están dispuestas en el lado inferior convexo del colector cilindro-parabólico (1) extendiéndose transversalmente con respecto al sentido longitudinal (8) de éste, estando dispuesto, partiendo de las cuadernas de soporte (9a, 9c) frontales, en cada segunda cuaderna de soporte (9b), un puntal (10) que se extiende hacia arriba,
    - en cada cuaderna de soporte (9a -c) está dispuesto un alojamiento giratorio (3) para la disposición giratoria del colector cilindro-parabólico (1) alrededor de un eje de giro (27a -c) paralelo con respecto a su eje longitudinal (8).
  2. 2.
    Colector cilindro-parabólico según la reivindicación 1, caracterizado porque los cantos de la superficie base de cada pirámide tendida por los medios de transmisión de fuerza (12a -d) se extienden paralelamente con respecto a los bordes longitudinales y frontales (14a, 14b, 15a, 15b) del colector cilindro-parabólico (1).
  3. 3.
    Colector cilindro-parabólico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los medios de transmisión de fuerza (12a -d) son medios de tracción o barras.
  4. 4.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque partiendo de las cuadernas de soporte frontales (9a, 9c), en cada segunda cuaderna de soporte (9b) está dispuesto un soporte (9b) dispuesto en el lado inferior convexo del colector cilindroparabólico para el puntal (10) que se extiende hacia arriba, y a una distancia (11) con respecto a la fijación del puntal (10), en el soporte (9b) están dispuestos los medios de transmisión de fuerza
    (12a -d) en el puntal.
  5. 5.
    Colector cilindro-parabólico según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de transmisión de fuerza (12a -d) se extienden entre cada puntal (10) y las zonas finales exteriores (13a -d) de las cuadernas de soporte (9a, 9c) contiguas.
  6. 6.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el puntal (10) que tiene especialmente forma de barra presenta por debajo de una fijación (16) para los medios de transmisión de fuerza (12a -d) una amortiguación (17) que actúa en la dirección de la fijación (16).
  7. 7.
    Colector cilindro-parabólico según la reivindicación 6, caracterizado porque a la amortiguación (17) está asignado un amortiguador de oscilaciones.
  8. 8.
    Colector cilindro-parabólico según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque la amortiguación comprende al menos un resorte de disco.
  9. 9.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el puntal (10) que tiene especialmente forma de barra está configurado al mismo tiempo como soporte (18) para el absorbedor.
  10. 10.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque en cada cuaderna de soporte (9a -c) están dispuestos varios elementos de unión que determinan la forma de parábola deseada para cada panel (5) y la superficie reflectante (6) dispuesta encima.
  11. 11.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la superficie reflectante (6) está unida de forma separable con cada panel (5) del colector cilindroparabólico (1).
  12. 12.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la superficie reflectante (6) forma parte de una hoja aplicada sobre cada panel (5).
  13. 13.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 4 a 12, caracterizado porque en el sentido longitudinal (8) del colector cilindro-parabólico (1), entre las cuadernas de soporte (9a c) están dispuestos refuerzos longitudinales (19a -d, 20)
  14. 14.
    Colector cilindro-parabólico según las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el alojamiento giratorio (3a -d) dispuesto en cada cuaderna de soporte (9a -c) puede fijarse de forma ajustable a la subestructura (2).
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