ES2354560A1 - Dispositivo posicionador para captadores cilindro parabólicos y captador cilindro parabólico que incorpora dicho dispositivo posicionador. - Google Patents
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Abstract
La invención consiste en un dispositivo posicionador para captadores cilindros parabólicos. Es también objeto de la presente invención el captador cilindro parabólico que incorpora dicho dispositivo posicionador. El dispositivo posicionador para captadores cilindro parabólicos posee una estructura portante (20) de unos espejos cilindro parabólicos (30), un actuador (10) que comprende una rueda motriz (11) adaptada para situarse coaxial al eje de giro de la estructura portante (20) y solidaria a la misma (20) para su giro, un medio de accionamiento (12) de la rueda motriz (11) del actuador (10), una carcasa (13) en la que se localiza la rueda motriz (11) y que está adaptada para su unión a un poste (40) que se extiende hasta el suelo y un cojinete coaxial al eje de giro del actuador (10) situado entre la rueda motriz (11) y la carcasa (13) para la transmisión de esfuerzos.
Description
Dispositivo posicionador para captadores
cilindro parabólicos y captador cilindro parabólico que incorpora
dicho dispositivo posicionador.
El objeto de esta invención es un dispositivo
posicionador para captadores cilindro parabólicos que comprende un
conjunto de mecanismos que pueden de una manera sencilla y económica
mejorar las prestaciones mecánicas de los dispositivos
posicionadores actuales. Es también objeto de la presente invención
el captador cilindro parabólico que incorpora dicho dispositivo
posicionador.
Un captador cilindro parabólico comprende una
superficie cilindro parabólica que refleja la radiación solar
directa sobre un tubo absorbedor colocado en la línea focal de la
parábola. De esta manera la radiación reflejada, calienta un fluido
que circula por el interior del tubo absorbedor.
Como cualquier captador de concentración, los
captadores cilindro parabólicos únicamente pueden aprovechar la
radiación solar directa, lo que exige que el colector modifique su
posición siguiendo al sol. Este movimiento se consigue mediante un
giro paralelo a su línea focal y orientado en el eje
N-S.
La superficie cilindro parabólica esta soportada
por una estructura portante y un dispositivo posicionador hace girar
la misma. Finalmente una estructura poste une el dispositivo
posicionador al suelo.
La mayoría de los dispositivos posicionadores
del estado de la técnica se basan en sendos cilindros hidráulicos
que mueven un conjunto de brazos unidos a la estructura
portante.
Esta solución sin embargo presenta importantes
desventajas, como son las siguientes:
- La rigidez y capacidades mecánicas no son
constantes en todo el recorrido, los momentos producidos por los
cilindros hidráulicos varían en función del ángulo de posición de la
parábola. Se presenta un ángulo crítico cuando un cilindro esta
alineado con su manivela, de manera que únicamente trabaja el otro
cilindro.
- Las rótulas de los extremos de los cilindros,
son elementos más débiles que los propios cilindros o que el resto
de componentes.
- Como todo actuador hidráulico, puede tener
pequeñas fugas de aceite que han de ser tratadas
convenientemente.
- Finalmente, los cilindros pueden verse
sometidos a pandeo por efecto de golpes de viento sobre la
parábola.
Son conocidos también dispositivos de
accionamiento adecuados para otras aplicaciones industriales, por
ejemplo, accionamientos para grúas. En este tipo de aplicaciones la
solicitación mecánica principal que ha de soportar el accionamiento
son los momentos de vuelco, es decir, los momentos perpendiculares
al eje de giro. Sin embargo, en los accionamientos destinados a la
aplicación relativa a captadores cilindro parabólicos los momentos
de vuelco son bajos y en cambio la principal solicitación la
constituye el momento torsor.
El dispositivo posicionador para captadores
cilindro parabólicos objeto de la invención permite mover un número
variable de módulos, entendiendo como módulo una estructura
portante, un espejo y un tubo absorbedor. El dispositivo
posicionador objeto de la invención normalmente se ubica en la zona
media de una línea de módulos y mueve normalmente un número par de
módulos entre 6 y 16 constituyendo una línea de 80 a 200 metros de
longitud según la configuración.
El dispositivo posicionador objeto de la
invención se caracteriza porque comprende:
- un actuador que comprende una rueda motriz
adaptada para situarse coaxial al eje de giro de la estructura
portante y solidaria a la misma para el giro de ésta,
- un medio de accionamiento de la rueda motriz
del actuador,
- una carcasa en la que se localiza la rueda
motriz y que está adaptada para su unión a un poste que se extiende
hasta el suelo,
- un cojinete coaxial al eje de giro del
actuador situado entre la rueda motriz y la carcasa para la
transmisión de esfuerzos de la rueda motriz a la carca-
sa.
sa.
Según lo anterior, el dispositivo posicionador
objeto de la invención comprende un actuador que arrastra la
estructura portante y sitúa el módulo con la orientación adecuada.
Los esfuerzos soportados por el actuador son transmitidos a la
carcasa en la que se localiza la rueda motriz y ésta a su vez a un
poste de unión al suelo. Entre la carcasa y la rueda motriz se sitúa
un cojinete.
Un aspecto importante de la invención respecto
de los accionamientos hidráulicos es que la incertidumbre del
posicionamiento se reduce a menos de la mitad de la solución
hidráulica (0,1º). Una ventaja adicional del dispositivo
posicionador objeto de la invención, frente a los dispositivos
hidráulicos, es que se puede extender el curso de los \pm 110º
actuales a \pm157,5º. Esto permite posicionar el colector en una
situación de aparcamiento más defensiva en caso de condiciones
climáticas adversas.
Otra ventaja adicional del dispositivo objeto de
la invención, con respecto a las soluciones hidráulicas, es que las
capacidades mecánicas tanto de absorber impactos de viento como de
rigidez y generación de par de giro son constantes a lo largo del
todo el recorrido.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática frontal
de un ejemplo de realización de sendos módulos de captadores
cilindro parabólicos y un dispositivo posicionador.
Figura 2.- Muestra una vista esquemática frontal
de un ejemplo de realización de un dispositivo posicionador.
Figura 3.- Muestra una vista esquemática en
perspectiva del ejemplo de realización del dispositivo posicionador
correspondiente a la figura 2.
Figura 4.- Muestra una vista esquemática de una
sección del dispositivo posicionador correspondiente al ejemplo de
realización de la figura 2.
Figura 5.- Muestra una vista esquemática en
perspectiva del ejemplo de realización de la figura 2, en la que se
incluye un final de carrera.
Figura 6.- Muestra una vista esquemática en
perspectiva del ejemplo de realización de la figura 2, en la que se
incluye un mecanismo para el control del posicionamiento de la rueda
motriz.
Figura 7.- Muestra una vista esquemática en
alzado de un segundo ejemplo de realización del medio de
accionamiento de la rueda motriz.
Figura 8.- Muestra una vista esquemática en
alzado de un tercer ejemplo de realización del medio de
accionamiento de la rueda motriz.
Figura 9.- Muestra una vista esquemática en
perspectiva de un módulo y de un cojinete portamódulos que se
localiza entre módulos anexos.
El ejemplo de realización de la invención
mostrado en las figuras 1 y 2 posee un actuador (10) que hace girar
una estructura portante (20) de espejos
cilindro-parabólicos (30). Un poste (40) une el
actuador (10) al suelo. Unas extensiones (50) unen el actuador (10)
a la estructura portante (20).
En la figura 3 se representa un ejemplo de
realización del dispositivo posicionador que posee un actuador (10)
que consiste en una rueda motriz (11) siendo el medio de
accionamiento (12) del actuador (10) sendos engranajes sinfín (15)
situados en posiciones diametralmente opuestas respecto de la rueda
motriz (11). Una carcasa (13) porta los engranajes sinfín (15) y la
rueda motriz (11). Los engranajes sinfín (15) son accionados por
sendas motoreductoras (16) de una a varias etapas de reducción.
Podrían también ser accionados por sendos motores hidráulicos.
Para los casos en los que un único dispositivo
posicionador mueve un conjunto de módulos, el disponer de un ataque
de sendos engranajes sinfín (15), respecto a soluciones de un único
sinfín (15) o engranaje de ataque, permite que las fuerzas
tangenciales producidas sobre la rueda motriz (11) por el sinfín
(15) estén equilibradas y no se transmitan al resto del mecanismo.
Equilibrando estas fuerzas además se consigue la ventaja de que es
posible accionar un número mayor de módulos.
Respecto a soluciones donde cada módulo es
accionado por su propio dispositivo posicionador, al estar los
módulos mecánicamente unidos entre sí y teniendo en cuenta que en el
final de la línea el tubo absorbedor está unido a una tubería fija
mediante una junta rotativa, si el conjunto del colector tiene
varios accionamientos, una falta de sincronización, entre ellos y/o
si uno de ellos tiene una avería o un mal funcionamiento, puede
provocar torsiones internas no deseadas, que podrían provocar daños
mecánicos o pérdidas en el seguimiento. En el ejemplo de realización
de la invención en el que un único dispositivo actuador acciona
varios módulos, este riesgo no existe.
Los cojinetes pueden ser de elementos rodantes o
bien de fricción (14). En el ejemplo de realización correspondiente
a la figura 4, se representan sendos cojinetes de fricción (14) que
transmiten las fuerzas generadas en la rueda motriz (11) a la
carcasa (13). Los cojinetes de fricción (14) pueden ser aros de baja
fricción, de bronce, de bronce con grafito, plásticos técnicos,
resinas o similar. Frente a soluciones basadas en cojinetes de
elementos rodantes, la fricción presenta una mayor superficie de
contacto y un mayor amortiguamiento, para absorber vibraciones
producidas por el viento.
El cojinete de fricción (14), por lo tanto,
permite que entre ambos elementos (11, 13) exista una amplia
superficie de contacto de modo que permite amortiguar las
vibraciones producidas por el viento en el dispositivo, vibraciones
que dañarían el mismo. Otra ventaja del cojinete de fricción (14)
frente a un cojinete de elementos rodantes es que es un cojinete
libre de mantenimiento con una eficiencia coherente con el tipo de
accionamiento, ya que, hay que tener en cuenta que la velocidad de
rotación del seguidor solar es baja comparada con otras aplicaciones
industriales de accionamientos, por ejemplo los accionamientos
destinados a grúas. Como las velocidades de rotación son muy lentas
en el caso del accionamiento de captadores cilindro parabólicos, la
fricción no presenta efectos no deseados de calentamiento por
funcionamiento.
Una tapa (17) atornillada retiene al conjunto
cojinete y rueda motriz (11). Dos retenes-rascadores
(18) sellan el interior del mecanismo.
En la figura 5 se representa un dispositivo
posicionador que integra un final de carrera (60) que se dispone
unido a la tapa (17) mediante una placa de adaptación (61). Sendos
topes (62) solidarios a la rueda motriz (11), definen la posiciones
límites de rotación con el final de carrera (60). Cuando físicamente
accionan el final de carrera (60), éste (60) da una señal de alarma
y corta la energía parando el mecanismo. Se representan también en
la figura 5 las extensiones (50) de unión del actuador (11) a la
estructura portante (20).
En la figura 6 se representa un mecanismo de
control de posicionamiento de la rueda motriz (11), por ejemplo, un
captador magnético (70) solidario a la carcasa (13) en combinación
con una banda magnética (71) solidaria a la rueda motriz (11). De
esta manera contando pulsos se define el ángulo de posición de la
rueda motriz (11) y por lo tanto del conjunto de espejos (30).
En la figura 7 se representa una variante
adicional de esta invención que consiste en que el medio de
accionamiento (12) de la rueda motriz (11) comprende una polea (81)
y una correa de transmisión (82) que se extiende entre la rueda
motriz (11) y la polea (81) para el accionamiento de la rueda motriz
(11).
En la figura 8 se representa otro ejemplo de
realización en el que el medio de accionamiento (12) de la rueda
motriz (11) comprende sendas ruedas dentadas (80) localizadas en
posiciones diametralmente opuestas de la rueda motriz (11).
Es también objeto de la invención el captador
cilíndrico parabólico que incorpora el dispositivo posicionador
descrito.
Para que el dispositivo posicionador funcione
adecuadamente el captador cilíndrico parabólico comprende entre
módulos anexos unos cojinetes portamódulos (70). Estos cojinetes
(70) portamódulos permiten que las estructuras roten. Es importante
que los cojinetes portamódulos (70) sean eficientes ya que en el
caso de que fueran ineficientes, esto exigiría un
sobredimensionamiento del dispositivo actuador al exigir más
fricción. En este sentido, si la fricción y la holgura son altas
existirá un mayor error de posicionamiento.
En la figura 7 se representa un ejemplo de
realización del cojinete portamódulos (70) que comprende un tubo
metálico (71) que se apoya en un cojinete superior (72) y en un
cojinete inferior (73) que se disponen unidos mediante una unión
atornillada. El cojinete inferior (73) se une a una placa intermedia
(74) que a su vez se une a un poste (40) mediante uniones
atornilladas (75). Estas uniones atornilladas (75) permiten regular
el cojinete en los seis grados de libertad, 3 giros y 3
desplazamientos. Los cojinetes inferior (73) y superior (72) son de
perfil de aluminio extrusionado. El tubo metálico (71) puede ser de
aluminio extrusionado o de acero inoxidable o de acero impregnado de
una poliamida, teflón, compuestos basados en bisulfuros de molibdeno
o resinas de baja fricción. Respecto a los cojinetes (72, 73) pueden
ser también de aluminio impregnado de poliamida o de teflón o de
compuestos basados en bisulfuro de molibdeno o de resinas de baja
fricción, pueden también ser de bronce o bronce con insertos de
grafito.
El aluminio no necesita recubrimientos
posteriores anticorrosión, puede ser perfilado con muy bajas
tolerancias dimensionales de fabricación y presenta de por sí
superficies muy pulidas que favorecen el deslizamiento. De esta
manera se consigue un conjunto sin necesidad de lubricación, con
mínimo juego y económico.
Claims (11)
1. Dispositivo posicionador para captadores
cilindro parabólicos comprendiendo el captador una estructura
portante (20) de unos espejos cilindro parabólicos (30)
caracterizado porque comprende:
- un actuador (10) que comprende una rueda
motriz (11) adaptada para situarse coaxial al eje de giro de la
estructura portante (20) y solidaria a la misma (20) para su
giro,
- un medio de accionamiento (12) de la rueda
motriz (11) del actuador (10),
- una carcasa (13) en la que se localiza la
rueda motriz (11) y que está adaptada para su unión a un poste (40)
que se extiende hasta el suelo, y
- un cojinete coaxial al eje de giro del
actuador (10) situado entre la rueda motriz (11) y la carcasa (13)
para la transmisión de esfuerzos de la rueda motriz (11) a la
carcasa (13).
2. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cojinete coaxial al
eje de giro del actuador (10) es un cojinete de fricción (14).
3. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque el medio de
accionamiento (12) de la rueda motriz (11) comprende sendos
engranajes sinfín (15) localizados en posiciones diametralmente
opuestas de la rueda motriz (11).
4. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque el medio de
accionamiento (12) de la rueda motriz (11) comprende una polea (81)
y una correa de transmisión (82) que se extiende entre la rueda
motriz (11) y la polea (81) para el accionamiento de la rueda motriz
(11).
5. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque el medio de
accionamiento (12) de la rueda motriz (11) comprende sendas ruedas
dentadas (80) localizadas en posiciones diametralmente opuestas de
la rueda motriz (11).
6. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende unas
extensiones de unión (50) del actuador (10) a la estructura portante
(20).
7. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque el actuador (10)
comprende una tapa (17) para la retención del conjunto cojinete y
rueda motriz (11).
8. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 7, caracterizado porque comprende un final de
carrera (60) que se dispone unido a la tapa (17) mediante una placa
de adaptación (61) y sendos topes (62) para el final de carrera (60)
solidarios a la rueda motriz (11).
9. Dispositivo posicionador según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende un captador
magnético (70) solidario a la carcasa (13) en combinación con una
banda magnética (71) solidaria a la rueda motriz (11) para el
control del posicionamiento de la rueda motriz (11).
10. Captador cilindro parabólico que comprende
al menos un módulo comprendido por un espejo cilindro parabólico
(30) soportado por una estructura portante (20) caracterizado
porque comprende el dispositivo posicionador descrito en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores solidario a la
estructura portante (20) para el giro de la misma
(20).
(20).
11. Captador cilindro parabólico según la
reivindicación 10, caracterizado porque comprende entre
sendos módulos anexos un cojinete portamódulos (70) que comprende un
tubo metálico (71) que se apoya en un cojinete superior (72) y en un
cojinete inferior (73) metálicos que se dispone unido a una placa
intermedia (74) que a su vez se une a un poste (40) mediante uniones
atornilladas (75) adaptadas para permitir el movimiento de la placa
intermedia (74) respecto del poste (40) en seis grados de
libertad.
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