ES2354778A1 - Elemento reflector para un reflector de calor solar y metodo para producir el mismo. - Google Patents
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Abstract
Elemento reflector (1) para un colector solar que comprende una hoja de vidrio monolítica no flexionada mecánicamente (2) de vidrio tratado por calor que debido a sus propiedades de resistencia mejoradas se convierte en autoportante sin requerir la presencia de cualquier clase de elemento de armazón o dispositivo para mantener su forma a las temperaturas normales de utilización. El elemento reflector es sustancialmente parabólico y puede estar dotado de al menos un orificio (3) para un elemento de fijación para fijar el elemento reflector (1) a una estructura de soporte.
Description
Elemento reflector para un reflector de calor
solar y método para producir el mismo.
La presente invención se refiere a un elemento
reflector para su uso en un reflector de calor solar o similar,
comprendiendo un reflector de calor solar al menos uno de esos
elementos reflectores, comprendiendo una instalación reflectante de
calor al menos uno de esos reflectores solares, y a un método de
fabricación del elemento reflector.
Las sociedades tecnológicamente avanzadas
dependen cada vez más de la energía. A medida que aumentan las
poblaciones y niveles de vida, la demanda de energía crece y esta
tendencia continuará en el futuro. Por consiguiente, la capacidad de
una nación para satisfacer su necesidad de energía juega un papel
crucial en su productividad a nivel económico y en la calidad de
vida de sus habitantes. Los combustibles fósiles son actualmente los
recursos energéticos más utilizados. La dependencia de estos
combustibles agotables no renovables aumenta la preocupación
medioambiental y es una fuente de conflictos regionales y
globales.
A medida que crece la necesidad de energía y se
reducen las reservas de combustibles fósiles, los gobiernos de todo
el mundo están enfrentándose al reto de establecer iniciativas para
desarrollar tecnologías de energía renovable eficaces para el uso y
producción de energía obtenida a partir de fuentes naturales tales
como el viento, la luz solar, mareas, ondas o calor geotérmico.
La luz solar se ve como la más prometedora entre
los recursos energéticos renovables, puesto que es limpia, fiable,
respetuosa con el medio ambiente, inagotable y gratis. Sin embargo,
con el fin de cumplir con las necesidades energéticas crecientes en
el mundo, es esencial un desarrollo adicional, tanto en
investigación como en aplicaciones, de tecnologías para recoger,
acumular y aprovechar la energía solar, de manera que se reduzcan
los costes y se mejore la eficacia, haciendo esta energía
competitiva en todo el mundo.
Puede generarse electricidad a partir del sol de
varias maneras. Los sistemas fotovoltaicos, también conocidos como
sistemas PV (Photovoltaic), se han desarrollado
principalmente para aplicaciones de pequeño y medio tamaño debido al
alto precio de las células fotovoltaicas aunque recientemente se han
construido nuevas plantas PV multimegavatio. Para la generación a
gran escala, han sido más comunes las plantas de energía solar
térmica de concentración. Estos sistemas comprenden colectores
solares que utilizan lentes o espejos para concentrar una gran área
de luz solar en un receptor, a través del cual fluye un fluido de
trabajo, que se calienta antes de transferir su calor a una caldera
o sistema de generación de potencia.
Los colectores solares son conocidos en la
técnica. Normalmente incluyen al menos un espejo que refleja luz
incidente a una ubicación focal tal como un punto o línea focal. Un
colector solar puede incluir uno o más espejos que reflejan la luz
solar incidente y enfocan la luz a una ubicación común. Un colector
económico consiste en un reflector parabólico lineal que concentra
la luz en un receptor situado a lo largo de la línea focal del
reflector. Un líquido (por ejemplo, agua, aceite, o cualquier otro
líquido térmico adecuado) que va a calentarse, puede situarse en el
punto focal del espejo de modo que la luz solar reflejada caliente
el líquido y la energía pueda recogerse del calor o vapor acumulado
por el líquido.
Un método convencional para producir un
reflector parabólico consiste en doblado en caliente. Un sustrato de
vidrio se dobla sobre un molde de forma aproximadamente parabólica
utilizando altas temperaturas y una vez enfriado lentamente, se
aplica un recubrimiento reflectante o bien en el lado cóncavo o bien
en el convexo del sustrato de vidrio doblado. Un inconveniente de un
reflector parabólico producido de esta manera es que el doblado en
caliente puede provocar algunas deformaciones que llevan a
deficiencias ópticas y pérdida de reflexión de energía solar. Otros
inconvenientes son la baja tasa de producción de vidrio doblado
conseguida cuando se utiliza esta metodología de fabricación y la
baja resistencia de las hojas de
\hbox{vidrio a las cargas de viento y los impactos accidentales contra las mismas.}
Un método alternativo para producir un reflector
parabólico se describe en los documentos WO 2007/108837 y
WO2007/108861. Dicho método comprende formar un recubrimiento
reflectante sobre un sustrato de vidrio plano, utilizando un
elemento de molde para doblar en frío el sustrato de vidrio y
aplicar un elemento de armazón al sustrato de vidrio doblado en frío
para mantener mecánicamente el sustrato de vidrio doblado en frío en
una forma doblada. Por elemento de armazón se entiende cualquier
elemento sólido que se aplica al sustrato de vidrio doblado con el
fin de mantener en el mismo su forma doblada y sin cuyo elemento el
sustrato de vidrio recuperaría su forma plana inicial. Por ejemplo
un armazón, un vidrio predoblado adicional o una lámina de metal, o
un elemento termoplástico. El método expuesto en dichos documentos
presenta algunas limitaciones e inconvenientes, entre los
cuales:
- \bullet
- El sustrato de vidrio debe necesariamente ser suficientemente flexible para doblarse en frío, proporcionándose normalmente dicha flexibilidad haciendo un sustrato de vidrio relativamente delgado.
- \bullet
- Tal como se mencionó anteriormente, los reflectores parabólicos producidos mediante este método necesitan mantenerse en su forma doblada mediante un elemento de armazón, de otro modo recuperarían su forma plana.
El documento US4337997 describe un reflector de
energía alternativo y un método para producir el mismo. En ese caso
se incluye un sustrato de vidrio flexible en un laminado con una
chapa de metal y el laminado se somete a fuerzas de flexión,
provocando su flexión dentro del límite elástico de la chapa de
metal. El espesor relativo de las chapas de metal y vidrio y los
medios de doblado entre los mismos necesitan elegirse adecuadamente,
de modo que la chapa de vidrio esté sometida a esfuerzo de tracción
cuando se flexiona el laminado.
En el documento JP57198403 se da a conocer un
reflector curvado que incluye un espejo que comprende un vidrio
templado químicamente a modo de placa delgada, un recubrimiento
reflectante y un recubrimiento protector, cuyo espejo se curva
mecánicamente a lo largo de la superficie de un elemento rígido a
temperatura ambiente.
El templado químico endurece el vidrio poniendo
la superficie del vidrio a compresión, debido a un intercambio de
iones. En un proceso de templado químico se sumerge una pieza de
vidrio en un baño de sal fundida a una temperatura prescrita. El
calor provoca que los iones más pequeños abandonen la superficie del
vidrio y los iones más grandes presentes en la sal fundida entren en
la misma. Una vez que se extrae la pieza de vidrio del baño y se
enfría, se contrae. Los iones más grandes que están presentes ahora
en la superficie del vidrio se agolpan entre sí. Esto crea una
superficie comprimida, lo que da como resultado un vidrio más
resistente con una resistencia alimentada a la rotura. Este método
de templado químico lleva tiempo, tiene baja tasa de fabricación y
es muy caro.
El vidrio recocido normal, sin tratamiento
especial, se utiliza ampliamente en el campo técnico de la
invención. Sin embargo, este vidrio puede volverse frágil cuando se
expone a cargas de viento, impacto de sólidos al aire libre y cuando
está dotado de orificios no puede soportar los esfuerzos de montaje
o fijación necesarios.
Por lo tanto, es un objeto de la presente
invención proporcionar un reflector mejorado para un colector de
calor solar, que solucione los inconvenientes mencionados
anteriormente presentes en los reflectores comprendidos en la
técnica anterior, es decir, un reflector con las propiedades ópticas
apropiadas, resistente y que no requiera el uso de un elemento de
armazón para mantener su forma curvada. Un segundo objeto de la
presente invención es proporcionar un método eficaz para producir un
reflector de este tipo, que sea económico, sencillo y
reproducible.
Estos y otros objetos de la invención se
consiguen mediante un elemento reflector para un reflector de calor
solar según la reivindicación 1 independiente, un reflector de calor
solar según la reivindicación 11 independiente, una instalación
reflectante de calor solar según la reivindicación 12 independiente
y un método para producir un elemento reflector para un reflector de
calor solar según la reivindicación 13 independiente. Realizaciones
ventajosas se definen mediante las reivindicaciones
dependientes.
Un reflector de calor solar según la invención
comprende un número de elementos reflectores que forman una
superficie reflectante sustancialmente parabólica que refleja y
concentra la radiación solar incidente a un receptor focal que
funciona como un colector de calor. Normalmente el reflector de
calor comprende cuatros elementos reflectores que siguen una curva
sustancialmente parabólica.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona un elemento reflector para un reflector de calor solar,
que comprende una pieza monolítica curvada no flexionada
mecánicamente autoportante.
El término "no flexionada mecánicamente"
deberá entenderse en todo este documento como una hoja de vidrio que
no es flexible en una situación estática y que no puede doblarse en
frío, que mantiene la forma doblada o curvada deseada y preformada
sin el uso de un elemento de armazón, elemento rígido o cualquier
otra fuerza externa. Estos elementos de armazón o rígidos se han
utilizado en la técnica anterior para mantener la forma del vidrio
una vez que se ha doblado en frío mecánicamente.
"Monolítica" deberá entenderse en todo este
documento como una hoja de vidrio hecha de una única pieza de vidrio
en contraposición a un vidrio de múltiples piezas, tal como
laminado, que está compuesto por al menos dos vidrios y una o varias
resinas entre capas.
El tratamiento térmico del vidrio implica el
calentamiento del vidrio a una temperatura próxima a su punto de
reblandecimiento y forzarlo a enfriarse rápidamente bajo condiciones
controladas cuidadosamente. Los vidrios tratados térmicamente pueden
clasificarse como termoendurecidos ("heat strengthened")
o bien completamente templados ("fully tempered"), según
sus grados de compresión de superficie. El proceso de tratamiento
térmico produce condiciones altamente deseables de esfuerzo
inducido, lo que da como resultado resistencia adicional,
consiguiendo hasta seis veces la del vidrio recocido normal,
resistencia a choque térmico (variación brusca de su temperatura) y
resistencia al impacto. Estas condiciones mejoradas son
especialmente ventajosas para un elemento reflector que va a
utilizarse en un reflector de calor solar ubicado al aire libre,
normalmente en regiones desérticas, donde el colector está sometido
a grandes variaciones de temperatura y altas cargas de viento en
esos grandes espacios
abiertos.
abiertos.
El proceso de tratamiento térmico para templar o
bien termoendurecer el vidrio por calor, confiere propiedades de
resistencia mejoradas al elemento reflector de la invención. Durante
dicho proceso, una vez que la pieza de hoja de vidrio tratada
térmicamente se ha ablandado, se dobla en un proceso continuo a una
forma curvada adecuada para un colector de calor solar. El elemento
reflector se dobla preferiblemente en una forma sustancialmente
parabólica pero pueden preverse otras formas, tal como cilíndrica o
esférica, para diferentes realizaciones de la inven-
ción.
ción.
"Sustancialmente parabólica" deberá
entenderse en todo este documento como cualquier sección transversal
del elemento reflector de la invención que presente una forma muy
parecida a una parábola. Tal forma "sustancialmente parabólica"
puede caracterizarse por el factor de interceptación (IF,
intercept factor). Este factor se define aquí como el
porcentaje de la radiación solar entrante total que choca con el
reflector y que se refleja sobre un tubo de 70 mm de diámetro (el
receptor lineal o tubo absorbente) con su eje ubicado a lo largo de
la línea focal teórica del reflector de calor solar. El factor IF de
los elementos reflectores producidos por el método descrito en el
presente documento, tiene un valor mínimo del 95%.
En este sentido una hoja de vidrio
"autoportante" deberá entenderse en todo este documento como
una hoja de vidrio que no requiere la cooperación de un elemento de
armazón o cualquier otro dispositivo para mantener su forma a las
temperaturas normales de utilización, y que se mantiene en su
posición de trabajo mediante la estructura de soporte. La ausencia
de un elemento de armazón u otro dispositivo en el elemento
reflector de la invención para mantener su forma curvada da como
resultado ahorro de material, de dinero y de tiempo en su
fabricación y también tiene la ventaja de un peso y coste de
mantenimiento inferiores del reflector de calor solar.
Una ventaja adicional del elemento reflector de
la invención es que comprende un vidrio monolítico, es decir, no se
necesita laminación o combinación de vidrio con otras hojas de
vidrio u otros materiales.
La hoja de vidrio del elemento reflector para un
reflector de calor solar según la invención presenta preferiblemente
un espesor igual o inferior a 5 mm, aunque pueden fabricarse hojas
de vidrio más gruesos y utilizarse como reflectores según la
invención.
El elemento reflector de la invención comprende
también medios reflectantes, tal como un recubrimiento reflectante o
una capa de un elemento reflectante depositada o bien en su lado
cóncavo o bien en el convexo, proporcionándose las capacidades
reflectantes por una o más capas de recubrimiento, cubiertas por una
o más capas protectoras de un elemento protector tal como
revestimientos de pintura o películas adhesivas. El fin de tales
capas de protección es la conservación del comportamiento
reflectante de los elementos reflectores y el aumento de la duración
de los recubrimientos reflectantes del elemento reflector, instalado
normalmente en lugares en los que está expuesto a condiciones
medioambientales muy agresivas.
Cuando se aplica una capa de recubrimiento
reflectante sobre el lado convexo de la hoja de vidrio curvada, la
primera capa de protección sobre el elemento reflector de la
invención comprende una capa antioxidante o de pasivación,
depositada químicamente directamente sobre la parte superior de la
capa reflectante, y sobre la parte superior de esta primera capa de
protección, se depositan secuencialmente una segunda o incluso más
capas de pintura adicionales para aumentar la resistencia a la
intemperie y la durabilidad de la capa reflectante.
El elemento reflector proporcionado por la
presente invención presenta óptimas propiedades ópticas, tales como
reflectancia de energía solar (R_{E} %) superior al 92% y
reflectancia de luz (RL_{D65} %) superior al 94% en el espectro
solar que comprende de 270 a 2500 nm, cuando las mediciones se
realizan según la ISO 9050:2003 con un valor de masa de aire de
1,5.
Cuando está termoendurecido, el elemento
reflector presenta capas a compresión en ambas superficies entre 20
MPa y 69 MPa, dando como resultado propiedades mecánicas mejoradas
con respecto a reflectores de vidrio recocido típicos
utilizados.
Cuando está templado térmicamente, el elemento
reflector presenta capas a compresión por encima de 70 MPa en ambas
superficies, dando como resultado propiedades mecánicas muy
mejoradas con respecto a reflectores de vidrio recocido típicos
utilizados.
Debido a sus propiedades mecánicas el elemento
reflector de la invención puede proporcionarse con al menos un
orificio sin fractura cuando se somete a esfuerzos de montaje. Dicho
orificio puede utilizarse de manera ventajosa para fijar el elemento
reflector a una estructura de soporte en el reflector de calor solar
por medio de un elemento de fijación y puede presentar diferentes
valores de diámetro dependiendo del acoplamiento requerido del
elemento reflector a su estructura de soporte.
Otros reflectores de la técnica anterior se
fracturarían fácilmente cuando se someten a esfuerzos de montaje en
los orificios, y por lo tanto necesitan fijarse a estructuras de
soporte mediante productos adhesivos, que se sabe que se degradan en
el tiempo cuando se exponen a la radiación solar ultravioleta y a
las condiciones medioambientales desfavorables encontradas
normalmente en las ubicaciones en las que suelen emplazarse las
instalaciones de recogida de calor solar.
Un segundo aspecto de la invención es
proporcionar un reflector de calor solar que comprenda al menos un
elemento reflector según la invención.
Un tercer aspecto de la invención es
proporcionar una instalación reflectante de calor solar que
comprenda al menos un reflector solar según la invención.
Un cuarto aspecto de la invención es
proporcionar un método para fabricar el elemento reflector de la
invención.
Un vidrio recocido plano se puede cortar
mediante varios medios posibles, tal como rueda de corte de
diamante, fresado, chorro de agua, etc., a su forma y dimensiones
perimétricas deseadas y entonces se rectifica para un acabado de
borde o bien plano o bien curvado. Esta operación de rectificado de
bordes impide la rotura por esfuerzo del vidrio debido a las
pequeñas grietas de superficie que aparecen normalmente en el borde
del vidrio en las operaciones de corte. Después del rectificado de
bordes, pueden perforarse uno o más orificios en el plano del vidrio
dependiendo del método de acoplamiento del reflector a su estructura
de soporte. Los bordes de las perforaciones en cada lado del vidrio
pueden avellanarse para
\hbox{suavizar el esfuerzo mecánico de los dispositivos de fijación que se fijarán a través de las mismas.}
Cuando todas estas operaciones mecánicas sobre
el vidrio han finalizado, el vidrio se lava y seca cuidadosamente.
En las operaciones de lavado en primer lugar se lleva a cabo un
lavado con agua común para eliminar partículas de vidrio que
provienen del rectificado de los bordes e inmediatamente después se
realiza un aclarado con agua desmineralizada para evitar depósitos
de contaminación de sal de agua sobre las superficies del
vidrio.
El secado del vidrio se realiza normalmente por
medio de proyección inclinada de aire frío o caliente a alta
velocidad sobre las superficies del vidrio.
El vidrio cortado, rectificado por los bordes,
perforado y limpiado se carga en un horno de curvado para llevar a
cabo su doblado y tratamiento térmico de reforzamiento.
El vidrio se sitúa de manera apropiada sobre la
mesa de carga del horno de calentamiento y se calienta
progresivamente a su temperatura de doblado mediante desplazamiento
continuo, o por etapas, a través del túnel de calentamiento. Puede
utilizarse radiación con fuentes de calor eléctricas o convección
por medio de calentamiento por aire caliente para calentar el
vidrio. Cuando el vidrio alcanza la temperatura deseada, se mueve
rápidamente a la sección de doblado, en la que se dobla el vidrio a
su forma curvada deseada e inmediatamente se termoendurece o se
templa (tratamiento térmico) con enfriamiento rápido por medio de
aire fuerte que sopla sobre ambos lados del vidrio. Después de este
tratamiento térmico el vidrio se enfría hasta una temperatura de
manipulación normal (por debajo de 50ºC) mediante desplazamiento
continuo o discontinuo en un túnel de enfriamiento donde se le sopla
aire atmosférico que proviene de uno o varios ventiladores. Es
también posible aplicar enfriamiento para reforzamiento del vidrio
utilizando aire comprimido.
La manipulación de vidrio se realiza con
dispositivos manuales o automáticos especiales que permiten un
desplazamiento fácil cuando se llevan a cabo operaciones de carga y
descarga.
Todas las operaciones de corte, rectificado y
perforación se llevan a cabo en máquinas automáticas de control
numérico (NC, numerically controlled). También se controlan
por PLC (programmable logic controller, controlador lógico
programable) la velocidad, la temperatura del aire y del agua en las
operaciones de lavado y secado.
Todas estas operaciones, incluyendo doblado y
templado, se llevan a cabo en equipos específicos, en ciertos modo
similares a los utilizados en la fabricación de vidrio tratado
térmicamente, ampliamente conocido para el experto, como por ejemplo
en la industria del automóvil.
Los parámetros del horno (velocidad del vidrio,
temperaturas, operación de doblado, presión de aire, etc.), las
operaciones del horno y su coordinación son completamente
automáticas y se controlan por medio de un sofisticado sistema de
control informático.
El vidrio doblado se mueve entonces a una línea
de recubrimiento para proporcionarle las capacidades reflectantes
necesarias, llevando a cabo un proceso de formación de espejo, pero
adaptado específicamente a hojas de vidrio de forma parabólica
curvada.
Sobre el lado convexo de la hoja de vidrio, se
lleva a cabo un proceso de recubrimiento reflectante que comprende
la aplicación de una capa reflectante, capas de antioxidación y de
pasivación, y varias capas protectoras.
Estos y otros aspectos de la invención serán
evidentes a partir de y se aclararán con referencia a las
realizaciones descritas posteriormente en el presente documento.
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 de
realización preferente y 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:
La figura 1 muestra vistas desde arriba y
lateral del elemento reflector parabólico de la invención.
La figura 2 muestra el principio de reflexión de
un rayo solar incidente en un elemento reflector parabólico y el
tubo de absorción correspondiente.
La figura 3 muestra vistas desde arriba y
lateral de un elemento reflector con medios de montaje
convencionales.
La figura 4 muestra una configuración preferida
de las capas reflectante y de protección aplicadas al lado convexo
del elemento reflector.
En la figura 1 un elemento reflector (1) para un
colector solar según una realización preferida de la invención se
muestra en ambas vistas, desde arriba y lateral, sección AA. Dicho
elemento reflector comprende una hoja de vidrio monolítica no
flexionada mecánicamente (2) de vidrio tratado térmicamente que
debido a sus propiedades de resistencia mejoradas se convierte en
autoportante sin requerir la presencia de cualquier clase de
elemento de armazón o dispositivo para mantener su forma a las
temperaturas normales de utilización. El principio de reflexión de
un rayo solar incidente (6) en un elemento reflector (1) y en el
tubo de absorción (5) correspondiente se muestra en la figura 2.
En una realización el espesor de la hoja de
vidrio es igual o inferior a 5 mm.
La figura 3 muestra el elemento reflector (1) de
la invención y un detalle de medios de montaje convencionales (7)
para fijar el elemento reflector (1) a una estructura de reflector
de calor solar. Estos medios de montaje convencionales (7), que no
requieren orificios en el reflector, comprenden almohadillas de
soporte (8) para la instalación sobre la estructura del colector
acoplada a la superficie posterior del elemento reflector (cara
convexa) mediante un material adhesivo (9). Este sistema es
perfectamente utilizable en el reflector de la invención.
En una realización adicional se han realizado
cuatro orificios (3) a través del espesor de la hoja de vidrio (2)
para proporcionar alojamiento para elementos de montaje a través de
los cuales el elemento reflector (1) se fijará a la estructura de
colector solar. Un detalle de un orificio (3) se muestra en la
figura 1.
Sobre la cara convexa de la hoja de vidrio (2),
se han aplicado una capa reflectante (10) compuesta por plata
depositada químicamente, una capa antioxidante y de pasivación hecha
de cobre depositado químicamente (11), y tres capas (12 a 14) de
pintura para proporcionar las características de reflexión y
resistencia a la intemperie al elemento reflector.
En la figura 4 se muestra la composición de las
capas reflectante (10) y protectoras (11 a 14) aplicadas a la cara
convexa del elemento reflector según una realización preferida de la
invención.
El método de producción del elemento reflector
de la invención comprende las etapas de:
- \bullet
- cortar un vidrio recocido,
- \bullet
- rectificar los bordes de la hoja de vidrio cortada,
- \bullet
- lavar la hoja de vidrio,
- \bullet
- cargar la hoja de vidrio en un horno de curvado para su doblado hasta la forma curvada deseada,
- \bullet
- tratar térmicamente la hoja de vidrio con enfriamiento rápido con el fin de aumentar su resistencia,
- \bullet
- enfriar la hoja de vidrio hasta una temperatura de manipulación normal, y
- \bullet
- aplicar un recubrimiento reflectante.
En una realización particular el tratamiento
térmico es termoendurecimiento o templado térmico.
En una realización particular la etapa de
rectificado de los bordes comprendes la operación de perforar
orificios (3) en la hoja de vidrio (2). Estos orificios (3) los
utilizarán los medios de montaje correspondientes para fijar el
elemento reflector a la estructura del reflector de calor solar.
A su vez, la aplicación de un recubrimiento
reflectante (10) y sus capas protectoras (11 a 14) comprende las
siguientes etapas.
La primera etapa en la fabricación del elemento
reflector es la eliminación de todas las impurezas y defectos de
superficie menores sobre el lado del vidrio que va a recubrirse.
Esto se consigue utilizando una suspensión de agua de un material de
pulido tal como óxido de cerio (CeO) en combinación con agua. El
pulido se realiza proporcionando los medios de pulido a una estación
equipada con escobillas que describen movimientos tanto de rotación
como de lado a lado. Después de que se realiza la operación de
pulido, el polvo de pulido residual se elimina mediante aclarado con
agua desmineralizada.
Las láminas de vidrio se calientan entonces
hasta cerca de 25ºC mediante aclarado con agua caliente y luego se
pulverizan con una disolución de promotor de adhesión compuesta por
sal de cloruro de estaño en agua.
Después del aclarado con agua, se crea la capa
reflectante (10). La superficie reflectante (10) está compuesta por
una capa de plata metálica depositada químicamente, que se crea a
partir de dos disoluciones: la primera está compuesta por nitrato de
plata y la segunda está compuesta por un reductor. Ambas se
pulverizan independientemente y se mezclan sobre la parte superior
de la superficie del vidrio. Después de dejar pasar un tiempo de
reacción, normalmente de 1 a 2 minutos, los vidrios se aclaran con
agua desmineralizada seguido por la aplicación de una capa de
anticorrosión y antioxidante hecha de cobre metálico (11).
En una realización particular la capa de plata
metálica (10) presenta un espesor mínimo de 0,7 g/m^{2}.
La capa de cobre (de pasivación) (11) se
deposita a partir de dos disoluciones; conteniendo la primera
sulfato de cobre y siendo la segunda una suspensión de polvo de
hierro. Se pulverizan independientemente y se mezclan sobre la parte
superior de la capa reflectante (10) anterior. Después de dejar
pasar un tiempo de reacción de 1 a 2 minutos, los vidrios se aclaran
con agua y se secan con aire antes de introducirse en un túnel de
calentamiento para el secado final de los revestimientos metálicos
(10, 11).
En una realización particular la capa de cobre
(11) presenta un espesor mínimo de 0,3 g/m^{2}.
Además, se aplican las capas protectoras (12 a
14) de pintura sobre la parte superior de los revestimientos
metálicos (10, 11) descritos.
La primera de las tres capas de pintura o
pintura "de revestimiento de base" (12) se aplica mediante una
máquina de recubrimiento de cortina seguida por el correspondiente
horno de curado infrarrojo (IR, infrared) y un túnel de
enfriamiento por aire para reducir la temperatura del vidrio antes
de la siguiente etapa. En una realización particular el espesor de
película seca para el revestimiento de base (12) está comprendido
entre aproximadamente 20 y 45 micrones.
La segunda capa de pintura o pintura
"intermedia" (13) también se aplica en una máquina de
recubrimiento de cortina seguida por el correspondiente horno de
curado IR y un túnel de enfriamiento por aire. En una realización
particular, el espesor de película seca para la pintura intermedia
(13) está comprendido entre aproximadamente 25 y 55 micrones.
La tercera capa de pintura o revestimiento
"superior" (14) también se aplica en una máquina de
recubrimiento de cortina con su correspondiente horno de curado IR y
un túnel de enfriamiento por aire. En una realización particular, el
espesor de película seca para el revestimiento superior (14) está
comprendido entre aproximadamente 25 y 55 micrones.
Una vez que se han depositado todas las capas
(10 a 14) que componen el espejo final, el elemento reflector pasa a
través de una estación de lavado final dotada de agua
desmineralizada, para eliminar cualquier contaminación provocada
durante el proceso sobre su lado no recubierto opuesto, y luego a
través de una estación de secado por aire para eliminar la humedad
de la etapa de lavado anterior.
Después del proceso de recubrimiento, las hojas
de vidrio se mueven a la sección de fijación en la que se montan los
accesorios de fijación de las hojas de vidrio por medio de equipos
robotizados para un montaje rápido, fácil y preciso de las piezas de
fijación sobre los puntos calculados del elemento reflector para su
acoplamiento a la estructura del reflector de calor solar.
Finalmente las hojas de vidrio se empaquetan y
almacenan de manera segura para el envío a su destino final en las
instalaciones colectoras solares.
Claims (24)
1. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar que comprende una hoja de vidrio tratada térmicamente
monolítica curvada no flexionada mecánicamente autoportante (2) y
medios de reflexión.
2. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque
el proceso de tratamiento térmico consiste en
termoendurecimiento.
3. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque
el proceso de tratamiento térmico consiste en templado térmico.
4. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque es sustancialmente parabólico.
5. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque está dotado de al menos un orificio (3)
para un elemento de fijación para fijar el elemento reflector (1) a
una estructura de soporte.
6. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el espesor de la hoja de vidrio (2) es
igual o inferior a 5 mm.
7. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque su reflectancia de energía (R_{E} %)
es superior al 92% en el espectro solar que comprende de 270 a 2500
nm, con un valor de masa de aire de 1,5.
8. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque su reflectancia de luz (RL_{D65} %) es
superior al 94% en el espectro solar que comprende de 270 a 2500 nm,
con un valor de masa de aire de 1,5.
9. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque cuando la hoja de vidrio (2) está
termoendurecida, ambos lados de superficie del elemento reflector
presentan una capa a compresión con intensidad en un intervalo entre
aproximadamente 20 MPa y aproximadamente 69 MPa.
10. Elemento reflector (1) para un reflector de
calor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque cuando la hoja de vidrio está templada
por calor térmicamente, ambos lados de superficie del elemento
reflector presentan una capa a compresión con intensidad por encima
de 70 MPa.
11. Reflector de calor solar que comprende al
menos un elemento reflector (1) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10.
12. Instalación reflectante de calor solar que
comprende al menos un reflector de calor solar según la
reivindicación 11.
13. Método para producir el elemento reflector
(1) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 que comprende las
etapas de
- i)
- cortar un vidrio recocido, rectificar los bordes de la hoja de vidrio cortada,
- ii)
- lavar la hoja de vidrio,
- iii)
- cargar la hoja de vidrio en un horno de curvado para su doblado hasta la forma curvada deseada,
- iv)
- tratamiento térmico de la hoja de vidrio calentando y enfriando rápidamente con el fin de aumentar su resistencia,
- v)
- enfriar la hoja de vidrio hasta temperatura de manipulación normal, y
- vi)
- aplicación de un recubrimiento reflectante (10) y capas protectoras (11 a 14).
14. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque el tratamiento térmico es
termoendurecimiento.
15. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque el tratamiento térmico es templado
térmico.
16. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque el horno de curvado dobla la hoja de
vidrio hasta una forma sustancialmente parabólica.
17. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque la etapa i) de rectificado de bordes,
adicionalmente comprende la operación de perforar orificios (3) en
la hoja de vidrio.
18. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque la etapa vi) de aplicación de un
recubrimiento reflectante (10) y de capas protectoras (11 a 14)
comprende las siguientes etapas:
- a)
- preparación de la hoja de vidrio eliminando todas las impurezas y defectos de superficie menores sobre el lado del vidrio que va a recubrirse, puliendo y calentando además hasta una temperatura de aproximadamente 25ºC,
- b)
- deposición de una capa de plata metálica (10)
- c)
- dejar pasar un tiempo de reacción y aplicación de una capa anticorrosión y antioxidante hecha de cobre metálico (11),
- d)
- dejar pasar un tiempo de reacción, aclarado con agua, secado por aire e introducción en un túnel de calentamiento para el secado final de revestimientos metálicos (10, 11),
- e)
- aplicación de una capa de pintura "de revestimiento de base" (12), curado en un horno de curado infrarrojo y un enfriamiento para reducir la temperatura de la hoja de vidrio antes de la siguiente etapa,
- f)
- aplicación de una segunda capa de pintura o pintura "intermedia" (13), curado en un horno de curado infrarrojo y un enfriamiento para reducir la temperatura de la hoja de vidrio antes de la siguiente etapa, y
- g)
- aplicación de una tercera capa de pintura o revestimiento "superior" (14), curado en un horno de curado infrarrojo y un enfriamiento para reducir la temperatura de la hoja de vidrio.
19. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque la etapa b) de deposición de una capa de
plata metálica (10) se realiza a partir de dos disoluciones, una
primera disolución de nitrato de plata y una segunda disolución de
un reductor, pulverizándose ambas disoluciones independientemente y
mezclándose sobre la parte superior de la superficie de la hoja de
vidrio (2).
20. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque la capa de plata metálica (10) presenta
un espesor mínimo de 0,7 g/m^{2}.
21. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque la etapa c) de deposición de una capa de
cobre metálico (11) se realiza a partir de dos disoluciones, una
primera disolución de sulfato de cobre y una segunda disolución de
una suspensión de polvo de hierro, pulverizándose ambas disoluciones
independientemente y mezclándose sobre la parte superior de la capa
(10).
22. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque la capa de cobre (etapa c)) presenta un
espesor mínimo de 0,3 g/m^{2}.
23. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque el espesor de película seca para el
revestimiento de base (12) está en un intervalo entre
aproximadamente 20 y 45 micrones, el espesor de película seca para
la pintura intermedia (13) está en un intervalo entre
aproximadamente 25 y 55 micrones, y el espesor de película seca para
el revestimiento superior (14) está en un intervalo entre
aproximadamente 25 y 55 micrones.
24. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 18 a 23, caracterizado porque el
recubrimiento reflectante y las capas de protección se aplican al
lado convexo de la hoja de vidrio (2).
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