ES2589964B1 - Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo - Google Patents

Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo Download PDF

Info

Publication number
ES2589964B1
ES2589964B1 ES201530521A ES201530521A ES2589964B1 ES 2589964 B1 ES2589964 B1 ES 2589964B1 ES 201530521 A ES201530521 A ES 201530521A ES 201530521 A ES201530521 A ES 201530521A ES 2589964 B1 ES2589964 B1 ES 2589964B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
tube
radiofrequency
interanular
radio frequency
applicator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES201530521A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2589964A1 (es
Inventor
Guillermo ESPINOSA RUEDA
Noelia Martínez Sanz
Jose Luis NAVARRO HERMOSO
Pedro CASTILLERO DURÁN
Francisco Yubero Valencia
Ángel BARRANCO QUERO
José COTRINO BAUTISTA
Juan Pedro ESPINÓS MANZORRO
Agustín RODRÍGUEZ GONZÁLEZ-ELIPE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abengoa Solar New Technologies SA
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abengoa Solar New Technologies SA filed Critical Abengoa Solar New Technologies SA
Priority to ES201530521A priority Critical patent/ES2589964B1/es
Priority to PCT/ES2016/070250 priority patent/WO2016166396A1/es
Publication of ES2589964A1 publication Critical patent/ES2589964A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2589964B1 publication Critical patent/ES2589964B1/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/68—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using high frequency electric fields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/40—Preventing corrosion; Protecting against dirt or contamination
    • F24S40/46—Maintaining vacuum, e.g. by using getters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges
    • G01L21/30—Vacuum gauges by making use of ionisation effects
    • G01L21/34—Vacuum gauges by making use of ionisation effects using electric discharge tubes with cold cathodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo.#La presente invención se refiere a un método y sistema no invasivo de evaluación del estado de vacío y detección del tipo de gas existente en la cavidad interanular de tubos receptores (1) presentes en colectores cilindroparabólicos. El método comprende la ignición de un plasma en la cavidad interanular de dicho tubo receptor (1), y la posterior evaluación del espectro emitido por el plasma excitado mediante un subsistema de análisis óptico. El sistema de la invención comprende, asimismo, una fuente de radiofrecuencia (2), un acoplador de impedancias (3) y un aplicador de radiofrecuencia (4) mediante los cuales se aplica energía de radiofrecuencia sobre la cubierta exterior (1'') de vidrio del tubo (1). El subsistema de análisis óptico está equipado un espectrómetro (7) que, conectado a un ordenador (10), realiza el análisis del espectro del gas presente en el tubo receptor (1).

Description

5
10
15
20
25
30
35
Por tanto, un problema que es necesario diagnosticar y solventar, para garantizar una vida util y eficiente de estos tubos receptores, es la eventual perdida de vacfo que se da por la incorporacion de gases en el espacio entre el tubo de vidrio y el tubo de acero. Con la perdida de vacfo, aparecen perdidas termicas por conveccion, las cuales disminuyen la eficiencia global de la planta formada por los colectores termosolares que, tfpicamente, comprende varios miles de ellos, donde ha de garantizarse una vida util de, al menos, 20-25 anos.
Considerando un vidrio en estado fntegro y con el nivel de vacfo garantizado por el suministrador, existen varias posibles causas para la perdida de este vacfo: la incorporacion de hidrogeno o alguna otra molecula gaseosa proveniente de la degradacion del aceite termico, que logra difundir a traves de la pared del tubo de acero; la incorporacion de gas exterior en el interior del tubo, por difusion a traves del tubo exterior, o bien por algun defecto en dicho tubo, como pudiera ser algun poro o grieta, o como consecuencia de una soldadura defectuosa entre el vidrio y los componentes metalicos con los que se une; y tambien puede ocurrir que el estado de vacfo de un tubo suministrado por un fabricante sea defectuoso en origen. En cualquier caso, no es evidente, partiendo de las tecnologfas del estado de la tecnica, como identificar el estado de vacfo de estos tubos receptores de una forma no intrusiva, identificando los gases presentes en los mismos.
Con el fin de minimizar los efectos de una posible perdida de vacfo, se han desarrollado soluciones consistentes en la incorporacion de elementos afinadores de vacfo introducidos en la cavidad interanular de los tubos receptores. Varios ejemplos en esta lfnea se encuentran en las solicitudes de patente US 2007/0034204 A1, WO 2011131456 A1, WO 2011051298 A1 o CA 2754797 A1. No obstante, la introduccion de elementos afinadores, aunque ayudan a limitar la perdida de vacfo de los tubos, no sirven para diagnosticar el estado de vacfo de los mismos.
Una posible evaluacion de mal funcionamiento de los tubos receptores en el campo solar es mediante el uso de camaras termicas sensibles a la radiacion infrarroja. Debido a perdidas de calor por conveccion, en los tubos que pierdan su condicion de vacfo se producira un calentamiento mayor de sus paredes, lo cual se puede diagnosticar con una camara termica. Sin embargo, esta solucion no permite identificar ni el grado de perdida de vacfo ni el tipo de gas que la provoca. Su sensibilidad en las etapas iniciales de degradacion del vacfo es, por tanto, limitada.
5
10
15
20
25
30
35
Existen muchos sistemas de deteccion de vacfo basados en metodos intrusivos (la parte activa del sensor esta situada en la zona de vacfo a detectar), pero estos sistemas no son de aplicacion en el ambito de la invencion. El metodo de diagnostico de vacfo a utilizar debe ser, preferentemente, no intrusivo, es decir, debe operar sin necesidad de intervenir ni modificar la estructura o diseno del tubo receptor. Hay que tener en cuenta que existen muchas instalaciones de aprovechamiento solar basadas en la utilizacion de tubos receptores en colectores cilindroparabolicos, cada una de ellas con miles de unidades de tubos, y que estos elementos no incorporan ningun sistema de deteccion de presion o tipo de gas en su cavidad interanular, si estuviera presente.
Dentro de los dispositivos para identificar fugas de vacfo en tubos de vidrio, son conocidos los detectores basados en el uso de bobinas de Tesla (por ejemplo, como el descrito en la patente US 4,471,309) las cuales, a partir de una descarga de varias decenas de miles de voltios y corriente de hasta algunos miliamperios, en frecuencias de centenares de kilohercios, son capaces de producir una descarga luminosa en el interior de tubos de vidrio con un gas a baja presion. Este tipo de instrumento se utiliza como detector de fugas, dado que la descarga al aire se concentra en el posible poro de la camara de vidrio. Sin embargo, como sucede con las tecnologfas previamente descritas, estas bobinas no permiten determinar ni el grado de vacfo ni el tipo de gas residual dentro de los tubos.
La presente invencion esta orientada a resolver los problemas del estado de la tecnica antes citados, mediante un novedoso metodo y un sistema no invasivo de deteccion del estado de vacfo, asf como del tipo de gas presente en la cavidad interanular de tubos instalados en colectores solares cilindroparabolicos.
DESCRIPCION BREVE DE LA INVENCION
Segun la informacion planteada en el apartado anterior, un objeto de la presente invencion es, pues, la obtencion de medios de evaluacion no invasiva del gas existente en el espacio interanular de tubos concentradores termosolares, de modo que dichos medios resulten fiables, robustos y que permitan identificar la composicion de gas que hay en el interior, asf como la presion a la que se encuentra.
Dicho objeto se realiza, preferentemente, mediante un sistema que comprende los siguientes elementos:
5
10
15
20
25
30
35
- Una fuente de radiofrecuencia cuya salida de potencia esta conectada a un acoplador de impedancias.
- Un acoplador de impedancias cuya funcion es la de ajustar la impedancia total del sistema completo, de modo que se transmita de forma eficiente la mayor cantidad de energfa posible desde la fuente de radiofrecuencia al aplicador y al objeto final analizado, es decir, que la potencia de radiofrecuencia absorbida por el objeto sea maxima y que la reflejada a la fuente de radiofrecuencia sea minima.
- Un controlador electronico interconectado entre la fuente de radiofrecuencia y el acoplador de impedancias, cuya funcion es la de leer la cantidad de energfa reflejada por el objeto final en relacion a la energfa emitida por la fuente, y modificar en consecuencia la configuracion del acoplador de impedancias, de forma que la energfa reflejada sea minima.
- Un aplicador de radiofrecuencia que se coloca en contacto con la cubierta de vidrio del tubo caloportador. Su finalidad es transmitir a la cavidad interanular del tubo la energfa suministrada por la fuente de radiofrecuencia, con el fin de producir la ignicion de un plasma con el gas presente en el interior de la cavidad. Este aplicador puede tener varias configuraciones geometricas como pudieran ser: un anillo, una bobina o serie de espiras, etc. Este aplicador consta de una conexion electrica para que sea posible aplicar la energfa en forma de radiofrecuencia, y por otro lado de un sistema de deteccion optico para poder analizar la luz generada por el plasma en el gas.
- Un cable de radiofrecuencia que conecta el acoplador de impedancias con el aplicador de radiofrecuencia y por el que circula la energfa de radiofrecuencia.
- Un sistema de deteccion optico compuesto por un espectrometro, fibra optica y una lente colimadora (integrada en el aplicador de radiofrecuencia), y un ordenador de control. La lente colimadora esta orientada hacia el centro del tubo, en la zona donde se enciende el plasma. La fibra optica conecta la lente colimadora con el espectrometro y este ultimo se conecta al ordenador.
- Un sistema activador de plasma (por ejemplo una bobina Tesla), que permite ampliar el rango de presiones en las que el equipo es capaz de encender plasma sobre un cierto gas.
- Dos conexiones a tierra. La primera se conecta a la fuente de potencia y protege por tanto a dicho equipo asf como al acoplador de impedancia y al controlador de electronica. La segunda se conecta en la conexion entre la lente colimadora y la fibra optica, protegiendo al sistema optico y al ordenador.
El aplicador de radiofrecuencia se coloca rodeando la zona de vidrio del tubo caloportador. El sistema de deteccion optico consiste en una lente colimadora a la cual se conecta una
5
5
10
15
20
25
30
35
fibra optica que transporta hasta el espectrometro optico la luz generada por la excitacion de la descarga. Ademas, el espectrometro optico esta conectado a un ordenador a traves del cual es posible visualizar el espectro de luz excitado en la descarga luminosa. El espectro de luz excitado sera caracterfstico del tipo de gas presente en la cavidad interanular del tubo receptor asf como de su presion. La lente colimadora se encuentra en una posicion radial orientada hacia el centro del tubo receptor y sirve para obtener una senal luminosa de una mayor calidad ademas de minimizar ruidos o interferencias luminosas provenientes de otras fuentes tales como, por ejemplo, la luz ambiental, permitiendo de ese modo hacer medidas durante el dfa.
El sistema de deteccion descrito permite analizar tanto tubos en almacen, como los instalados en un campo solar de tubos receptores, presentes en los colectores cilfndrico- parabolicos.
Otro objeto de la invencion se refiere a un metodo de analisis de gases presentes en tubos de colectores solares, basado dicho metodo en el sistema descrito en el presente documento, y comprendiendo los siguientes pasos:
- Se monta el sistema de analisis, fijando sus elementos de medida e ignicion de plasma sobre el tubo del colector.
- Con el sistema montado, se inicia el software de adquisicion de imagenes y se hace una calibracion de la luz (ruido) captada por el sistema, para restarlo a la senal registrada mas adelante.
- Se aplica potencia de radiofrecuencia al aplicador, estando este colocado en contacto fntimo con la cubierta de vidrio del tubo receptor.
- La frecuencia de radiofrecuencia a considerar debera estar, preferentemente, entre 30 kHz y 300 MHz.
- La potencia de radiofrecuencia a aplicar debe ser suficiente para producir la ignicion de un plasma en la cavidad interanular del tubo receptor, lo cual se consigue, en general, con potencias aplicadas de radiofrecuencia mayores de 5 vatios, en el caso de los tubos caloportadores.
- Se configura el acoplador de impedancias para conseguir que la potencia de radiofrecuencia reflejada sea nula. El acoplador de impedancias consiste, preferentemente, en un sistema electrico de condensadores y bobinas, cuya finalidad es conseguir la maxima trasferencia de energfa entre la fuente de potencia y el aplicador de radiofrecuencia. Los valores de capacidad de los condensadores e
6
5
10
15
20
25
30
35
inductancia de las bobinas adecuados para este fin se seleccionan bien de forma manual, o automatica. Este proceso lo realiza de forma automatica la electronica de control.
- Se captura el espectro registrado por el espectrometro y se analizan los picos caracterfsticos e intensidad de los mismos, para identificar la composicion y presion del gas.
Si en las condiciones anteriores no se produjera una descarga luminosa en la cavidad interanular del tubo receptor en las proximidades del aplicador de radiofrecuencia, se puede aplicar el activador de plasma, preferentemente durante 1-2 segundos, con el fin de intentar ayudar a la ignicion de la descarga luminosa.
Las condiciones en que se produce la ignicion de plasma pueden variar dependiendo de factores geometricos (distancia entre la pared interna de la cubierta de vidrio y la superficie del tubo interior, espesor de la cubierta de vidrio, geometrfa del aplicador, alineamiento entre tubo central absorbedor y cubierta de vidrio, etc.), del tipo de gas o mezcla de gases presente en la cavidad interanular del tubo receptor, y de la presion a la que se encuentre dicho gas.
Es conocido que la utilizacion de energfa en forma de radiofrecuencia (frecuentemente 13,56 MHz) es capaz de producir la ignicion de plasmas en tubos dielectricos conteniendo una presion reducida de gas, bien por aplicacion de la energfa de radiofrecuencia mediante bobinas exteriores al tubo dielectrico, bien por aplicacion de la potencia de radiofrecuencia en el interior del tubo. Esta tecnologfa es ampliamente utilizada en procesos de deposicion de recubrimientos por plasma a presion reducida o de ataques qufmicos por plasma. Sin embargo, la ignicion de un plasma en la cavidad interanular de un tubo dielectrico (vidrio) con un tubo metalico en su interior, como es el caso de los tubos de colectores solares, con el fin de evaluar el estado de vacfo de los mismos a partir de las caracterfsticas de la descarga luminosa (espectro de emision optica en funcion de la longitud de onda, color, tamano) no esta reportado en la literatura. Hay que hacer notar que las caracterfsticas de la descarga luminosa (espectro de emision optica en funcion de la longitud de onda, color, tamano) estan fntimamente ligadas al tipo y presion de gas residual en la cavidad interanular de los tubos receptores.
5
10
15
20
25
30
35
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterfsticas principales de la invencion, se incluye a continuacion una serie de figuras que se aportan con caracter ilustrativo, y no limitativo, del objeto de la misma.
La Figura 1 muestra la configuracion del sistema de medida de la invencion segun una realizacion preferente de la misma, aplicado a un tubo colector para determinar su estado de vacfo.
La Figura 2 muestra una vista ampliada del sistema de la invencion segun una realizacion preferente de la misma.
La Figura 3 muestra un espectro de emision del gas hidrogeno, en funcion de la longitud de onda (en nm).
La Figura 4 muestra el espectro de emision del gas nitrogeno, en funcion de la longitud de onda (en nm).
La Figura 5 muestra el espectro de emision del gas argon, en funcion de la longitud de onda (en nm).
Referencias numericas de las figuras 1-4:
(1) - Tubo del colector cilindroparabolico.
(1’) - Tubo absorbedor interior, tubo absorbedor central.
(1’’) - T ubo exterior de vidrio, cubierta de vidrio.
(2) - Fuente de radiofrecuencia.
(3) - Acoplador de impedancias.
(4) - Aplicador de radiofrecuencia.
(5) - Controlador de electronica.
(6) - Cable de radiofrecuencia
(7) - Espectrometro.
(8) - Fibra optica.
(9) - Lente colimadora embebida en una pieza con rosca en ambos extremos.
(10) - Ordenador de control.
5
10
15
20
25
30
35
(11) - Activador de plasma.
(12) - Primera conexion a tierra de proteccion del subsistema optico.
(13) - Segunda conexion a tierra de proteccion de la fuente de radiofrecuencia.
(14) - Primer conector para acoplar la lente colimadora del subsistema optico.
(15) - Segundo conector basado en una pieza cilfndrica, sobre la que se inserta el cable de radiofrecuencia.
(16) - Tornillo para fijar el cable de radiofrecuencia una vez insertado.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Se expone, a continuacion, una descripcion detallada de la invencion referida a una realizacion preferente de la misma, basada en los esquemas de las Figuras 1 y 2 del presente documento. Dichas figuras muestran un tubo (1) de colector cilindroparabolico, compuesto por un tubo interior metalico (1’) y otro tubo exterior (1’’) de vidrio. Sobre dicho tubo (1) se aplica, exteriormente y de forma no invasiva, el sistema de la invencion, que comprende preferentemente los siguientes elementos:
- Una fuente de radiofrecuencia (2) que se utilizara para generar y aplicar radiacion ionizante al espacio interanular del tubo (1).
- Un acoplador de impedancias (3) conectado a la salida de potencia de la fuente de radiofrecuencia (2), cuya funcion es la de ajustar la impedancia total del sistema completo de modo que, por medio de un aplicador de radiofrecuencia (4), se transmita de forma eficiente la mayor cantidad de energfa posible desde la fuente de radiofrecuencia (2), al espacio interanular del tubo (1), es decir, que la potencia de radiofrecuencia absorbida por dicho espacio sea maxima y que la reflejada a la fuente de radiofrecuencia sea minima.
- Un controlador electronico (5) interconectado entre la fuente de radiofrecuencia (2) y el acoplador de impedancias (3), cuya funcion es la de leer la cantidad de energfa reflejada por el espacio interanular del tubo (1) en relacion con la energfa emitida por la fuente (2), y modificar en consecuencia la configuracion del acoplador de impedancias (3), de forma que la energfa reflejada sea minima.
El aplicador de radiofrecuencia (4) se coloca, preferentemente, en contacto con la cubierta de vidrio (1’’) del tubo caloportador (1’). Su finalidad es transmitir a la cavidad interanular del tubo (1) la energfa suministrada por la fuente de radiofrecuencia (2), con el fin de producir la ignicion de un plasma con el gas presente en el interior de la cavidad. Este aplicador (4) puede tener varias configuraciones geometricas como pudieran ser: un anillo, una bobina o serie de espiras, etc. (las Figuras 1 y 2 del presente documento muestran una realizacion
9
5
10
15
20
25
30
35
preferente donde el aplicador (4) es un anillo que rodea el tubo exterior (1’’) de vidrio). Este aplicador (4) consta de una conexion electrica para que sea posible aplicar la energfa en forma de radiofrecuencia, y por otro lado de un subsistema de deteccion optico para poder analizar la luz generada por el plasma.
Dicha conexion electrica se proporciona, preferentemente, mediante un cable de radiofrecuencia (6) que conecta el acoplador de impedancias (3) con el aplicador de radiofrecuencia (4) y por el que circula la energfa de radiofrecuencia.
Por su parte, el subsistema de deteccion optico esta compuesto por un espectrometro (7), una fibra optica (8) y una lente colimadora (9) (preferentemente integrada en el aplicador de radiofrecuencia (4)), junto con un ordenador de control (10). La lente colimadora (9) esta preferentemente orientada hacia el centro del tubo (1), en la zona donde se enciende el plasma. Asimismo, la fibra optica (8) conecta la lente colimadora (9) con el espectrometro (7) y este ultimo se conecta al ordenador (10), por ejemplo mediante un cable USB.
En una realizacion preferente, el sistema de la invencion comprende un activador de plasma (11) que, ventajosamente, permite ampliar el rango de presiones en las que el equipo es capaz de encender plasma sobre un cierto gas.
Mas preferentemente, el sistema de la invencion comprende dos conexiones a tierra (12, 13), donde la primera conexion a tierra (12) se conecta a la fuente de radiofrecuencia (2) y protege, por tanto, a dicho equipo, asf como al acoplador de impedancia (3) y al controlador de electronica (5). La segunda conexion a tierra (13) se conecta, preferentemente, entre la lente colimadora (9) y la fibra optica (8), protegiendo asf el subsistema optico y el ordenador (10).
Como ejemplo de una realizacion preferente de la invencion, el aplicador de radiofrecuencia (4) puede ser una cinta de cobre, de 1-2 cm de anchura y 0,3-0,7 mm de espesor, que se coloca abrazando el exterior de vidrio (1’’) del tubo receptor (1). Con estas dimensiones y configuracion, se consigue un rango de presiones de encendido optimo (desde 10-3 hasta 200 mbar) para la aplicacion de los tubos receptores (1) de colectores termosolares cilindroparabolicos. La utilizacion del cobre como material del aplicador y las dimensiones mencionadas garantizan una buena conductividad de la corriente de radiofrecuencia, asf como la instalacion del aplicador (4) de forma comoda. Este aplicador (4) (Figura 2 del presente documento) tiene dos conectores (14, 15) unidos de forma solidaria a la cinta de
10
5
10
15
20
25
30
35
cobre. Un primer conector (14) es para el subsistema optico, en concreto para acoplar la lente colimadora (9). Consiste, por ejemplo, en una pieza circular con rosca sobre la que se enrosca la lente (9), quedando asf en una posicion fija. El segundo conector (15) consiste, por ejemplo, en una pieza cilfndrica solidaria a la cinta de cobre, sobre la cual se inserta el cable de radiofrecuencia (6), proveniente de la fuente de radiofrecuencia (2), y se fija mediante el apriete de un tornillo (16).
En el conector (14) del sistema optico se ubica, asf, la lente colimadora (9), tras la cual se conecta la fibra optica (8) que dirigira la senal luminosa hasta el espectrometro optico (7). El espectrometro (7) se conecta al ordenador (10) que permite, mediante un software especffico, la adquisicion y tratamiento del espectro luminoso detectado.
En una realizacion preferente de la invencion, se utiliza una fuente de radiofrecuencia (2) de 13,56 MHz, junto con un acoplador de impedancias (3) cuya salida se conecta, como se ha mencionado, al aplicador (4) mediante un cable de radiofrecuencia (6). El controlador de la electronica (5) se conecta entre ambos equipos, y permite ajustar de forma automatica la configuracion del acoplador de impedancias (3).
Como elemento complementario para ampliar el rango de presiones de encendido del plasma, se utiliza una bobina Tesla como activador (11) de dicho plasma. Este dispositivo se coloca, preferentemente, proximo al tubo exterior (1’’) a una distancia optima de entre 5 y 10 cm. Su activacion es manual y se ha de aplicar su descarga de forma simultanea a la aplicacion de radiofrecuencia.
La conexion a tierra (12) protectora de la fuente de radiofrecuencia (2) se clava en el suelo mediante, por ejemplo, una pica de cobre. La conexion a tierra (13) protectora del subsistema optico se conecta, por ejemplo, a la estructura de soporte del colector.
Ejemplo de aplicacion 1: tubo receptor (1) con 1 mbar de H2 en su cavidad interanular:
En esta realizacion preferente de la invencion, la prueba se realiza en un tubo receptor (1) de tipo SCHOTT PTR70, donde se ha introducido de forma controlada 1 mbar de hidrogeno en su cavidad interanular.
Condiciones en las que se realizo la prueba:
- Diametro externo del tubo central (1’) absorbedor del tubo (1) receptor: 7 cm.
- Diametro externo de cubierta (1’’) de vidrio del tubo (1) receptor: 12,5 cm.
11
5
10
15
20
25
30
35
- Tubo absorbedor central (1’) y cubierta de vidrio (1’’) alineados con el eje axial del tubo receptor (1).
- Anchura del aplicador de radiofrecuencia (4): 2 cm.
- Frecuencia y potencia de radiofrecuencia aplicada: 13,56 MHz; 50W.
- Tipo de gas y presion en cavidad interanular: Hidrogeno, 1 mbar.
Siguiendo el protocolo descrito anteriormente, se produce la ignicion, sin necesidad de usar el activador de plasma (11), de una descarga luminosa, cuya extension sera de aproximadamente 10 cm en torno a la posicion del aplicador de radiofrecuencia (4), cuyo espectro de emision optica es el reportado en la Figura 3 del presente documento. Este espectro identifica de forma inequfvoca la presencia de hidrogeno en la cavidad interanular del tubo receptor (1). La lfnea de emision mas intensa a 656 nm es caracterfstica de la excitacion H_alpha el atomo de hidrogeno. Por otro lado, la lfnea de emision a 456 nm es caracterfstica de la emision H_beta del atomo de hidrogeno. El cociente de intensidades de estas lfneas (y el tamano de la descarga luminosa) es caracterfstico de la presion de hidrogeno en la cavidad interanular del tubo receptor (1).
Ejemplo de aplicacion 2: tubo receptor (1) con 1 mbar de aire en su cavidad interanular:
En esta realizacion preferente de la invencion, la prueba se realiza en un tubo receptor (1) de tipo SCHOTT PTR70, donde se ha introducido de forma controlada 1 mbar de aire en su cavidad interanular.
Condiciones en las que se realizo la prueba:
- Diametro externo tubo central (1 ’) absorbedor: 7 cm.
- Diametro externo cubierta (1 ’’) de vidrio: 12,5 cm.
- Tubo absorbedor central (1’) y cubierta de vidrio (1’’) alineados con el eje axial del tubo receptor (1).
- Anchura del aplicador de radiofrecuencia (4): 2 cm.
- Frecuencia y potencia de radiofrecuencia aplicada: 13,56 MHz; 50W.
- Tipo de gas y presion en cavidad interanular del tubo receptor (1): Aire, 1 mbar.
Siguiendo el protocolo descrito en el apartado, se produce la ignicion, sin necesidad de usar el activador de plasma (11), de una descarga luminosa, cuya extension sera de aproximadamente 10 cm en torno a la posicion del aplicador de radiofrecuencia (4), cuyo espectro de emision optica sera el reportado en la Figura 4 del presente documento. Este
12
5
10
15
20
25
30
35
espectro identifica de forma inequfvoca la presencia de nitrogeno (principal componente del aire) en la cavidad interanular del tubo receptor. Entre otras lfneas caracterfsticas de la emision de nitrogeno, se observan los sistemas de emisiones a 700-760 nm y 300-400 nm correspondientes a dicho atomo. El cociente de intensidades de las lfneas mas intensas de estos sistemas (y el tamano de la descarga luminosa) es caracterfstico de la presion de nitrogeno en la cavidad interanular del tubo receptor (1).
Ejemplo de aplicacion 3: tubo receptor (1) con 5-10-3 mbar de argon en su cavidad interanular:
En esta realizacion preferente de la invencion, la prueba se realiza en un tubo receptor (1) de tipo SCHOTT PTR70, donde se ha introducido de forma controlada 5-10-3 mbar de argon en su cavidad interanular.
Condiciones en las que se realizo la prueba:
- Diametro externo tubo central absorbedor (1’): 7 cm.
- Diametro externo cubierta de vidrio (1 ’’): 12,5 cm.
- Tubo absorbedor central (1’) y cubierta de vidrio (1’’) alineados con el eje axial del
tubo receptor (1).
- Anchura aplicador radiofrecuencia (4): 2 cm.
- Frecuencia y potencia de radiofrecuencia aplicada: 13,56 MHz, 50 W.
- Tipo de gas y presion en cavidad interanular del tubo receptor: Argon, 5-10-3 mbar.
Siguiendo el protocolo descrito en el apartado se producira la ignicion, siendo necesario el uso del activador de plasma (11), de una descarga luminosa cuya extension sera de aproximadamente 10 cm en torno a la posicion del aplicador de radiofrecuencia, cuyo espectro de emision optica sera el reportado en la Figura 5 del presente documento. Entre otras lfneas caracterfsticas de la emision de argon, se observan las emisiones del primer (810 nm), segundo (750 nm) y tercer (763 nm) sistemas positivos de emision del atomo de
argon. El cociente de intensidades de las lfneas mas intensas de estos sistemas (y el
tamano de la descarga luminosa) es caracterfstico de la presion de argon en la cavidad interanular del tubo receptor.
Sobre este mismo escenario y tomando como parametro variable la presion, se exponen algunos ejemplos en los que tambien se conseguira encender plasma sobre argon (Tabla 1, a continuacion):
Presion (mbar)
Potencia radiofrec. (W) Activador de plasma necesario
3-10'3
50 SI
4-10-3
50 SI
5-10'3
50 SI
110-2
50 SI
3-10'2
50 NO
1-10"1
50 NO
3-10'1
50 NO
1
50 NO
3
50 NO
6
50 SI
7
50 SI
Tabla 1. Analisis del uso del activador de plasma (11) en medidas realizadas en presencia de gas argon.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. - Sistema de analisis del gas presente en el espacio interanular de un tubo (1) de colector cilindroparabolico, del tipo de los que comprenden un tubo interior metalico (1’) y otro tubo exterior (1’’) de vidrio, caracterizado dicho sistema por que comprende:
    - una fuente de radiofrecuencia (2);
    - un aplicador de radiofrecuencia (4) adaptable al contorno exterior (1’’) del tubo (1) del colector cilindroparabolico;
    - un acoplador de impedancias (3) conectado a la salida de potencia de la fuente de radiofrecuencia (2) y conectado, asimismo, al aplicador de radiofrecuencia (4);
    - un controlador electronico (5) del aplicador de radiofrecuencia (4), interconectado entre la fuente de radiofrecuencia (2) y el acoplador de impedancias (3);
    - un subsistema (7, 8, 9, 10) de deteccion optica de las propiedades de los gases presentes en el espacio interanular del tubo (1), conectado al aplicador de radiofrecuencia (4);
    - un activador de plasma (11) equipado con medios de encendido de plasma sobre el gas presente en el espacio interanular del tubo (1).
  2. 2. - Sistema segun la reivindicacion anterior, donde el aplicador de radiofrecuencia (4) es un anillo, una bobina o una serie de espiras.
  3. 3. - Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una primera conexion a tierra (12) conectada a la fuente de radiofrecuencia (2).
  4. 4. - Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el subsistema (7, 8, 9, 10) de deteccion optica comprende un espectrometro (7), fibra optica (8), una lente colimadora (9) y un ordenador (10).
  5. 5. - Sistema segun la reivindicacion anterior, donde la lente colimadora (9) esta orientada hacia el centro del tubo (1).
  6. 6. - Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 4-5, que comprende una segunda conexion a tierra (13) conectada entre la lente colimadora (9) y la fibra optica (8).
  7. 7. - Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el aplicador de radiofrecuencia (4) es una cinta de cobre con una anchura comprendida entre 1-2 cm y con un
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    espesor comprendido entre 0,3-0,7 mm, colocado abrazando el exterior de vidrio (1’’) del tubo receptor (1).
  8. 8. - Sistema segun la reivindicacion anterior, donde el aplicador de radiofrecuencia (4) tiene dos conectores (14, 15) unidos de forma solidaria a la cinta de cobre, donde un primer conector (14) se aplica al subsistema de deteccion optica, y donde el segundo conector (15) comprende una pieza cilfndrica solidaria a la cinta de cobre, sobre la cual se inserta el cable de radiofrecuencia (6) conectado a la fuente de radiofrecuencia (2) y fijado mediante el apriete de un tornillo (16).
  9. 9. - Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la fuente de radiofrecuencia (2) posee un regimen de trabajo de frecuencia 13,56 MHz y potencia de radiofrecuencia 50 W.
  10. 10. - Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el activador de plasma (11) comprende una bobina Tesla.
  11. 11. - Metodo de analisis del gas presente en el espacio interanular de un tubo (1) de colector cilindroparabolico, del tipo de los que comprenden un tubo interior metalico (1’) y otro tubo exterior (1’’) de vidrio, caracterizado por que comprende el uso de un sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y la realizacion de al menos los siguientes pasos:
    - se fija el aplicador de radiofrecuencia (4) y el activador de plasma (11) del sistema al tubo exterior (1’’);
    - se aplica potencia de radiofrecuencia a dicho aplicador (4) por medio de la fuente de radiofrecuencia (2), hasta producir la ignicion de un plasma en la cavidad interanular del tubo (1);
    - se captura el espectro registrado por el espectrometro (7) y se analizan los picos caracterfsticos, la intensidad de los mismos, y el tamano de la descarga luminosa, para identificar la composicion y presion del gas.
  12. 12. - Metodo segun la reivindicacion anterior, donde se aplica el activador de plasma (11) al espacio interanular del tubo (1) para la ignicion de plasma en el gas.
  13. 13.- Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 11-12, donde se regula el acoplador de impedancias (3) hasta conseguir que la potencia de radiofrecuencia reflejada por el tubo (1) sea nula.
    5 14.- Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 11-13, donde la frecuencia de la
    fuente de radiofrecuencia (2) a aplicar esta comprendida entre 30 kHz y 300 MHz.
  14. 15.- Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 11-14, donde el activador de plasma (11) esta situado a una distancia de entre 5 y 10 cm del tubo exterior (1 ’’).
    10
ES201530521A 2015-04-17 2015-04-17 Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo Active ES2589964B1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201530521A ES2589964B1 (es) 2015-04-17 2015-04-17 Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo
PCT/ES2016/070250 WO2016166396A1 (es) 2015-04-17 2016-04-12 Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201530521A ES2589964B1 (es) 2015-04-17 2015-04-17 Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2589964A1 ES2589964A1 (es) 2016-11-17
ES2589964B1 true ES2589964B1 (es) 2017-09-05

Family

ID=57126945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201530521A Active ES2589964B1 (es) 2015-04-17 2015-04-17 Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2589964B1 (es)
WO (1) WO2016166396A1 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2583897A (en) * 2019-04-05 2020-11-18 Servomex Group Ltd Glow plasma stabilisation
CN112097991B (zh) * 2020-09-11 2021-06-08 无锡物联网创新中心有限公司 一种皮拉尼真空计系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3495165A (en) * 1967-02-13 1970-02-10 Gen Electric Vacuum device gas measurement apparatus and method
FR2788854B1 (fr) * 1999-01-22 2001-05-04 Cit Alcatel Systeme et procede d'identification d'effluents gazeux, equipement pourvu d'un tel systeme
US6867859B1 (en) * 1999-08-03 2005-03-15 Lightwind Corporation Inductively coupled plasma spectrometer for process diagnostics and control
FR2866956B1 (fr) * 2004-02-26 2006-05-19 Cit Alcatel Detection d'especes gazeuses minoritaires par spectroscopie d'emission optique
FR2880105B1 (fr) * 2004-12-23 2007-04-20 Cie Financiere Alcatel Sa Dispositif et procede de pilotage de l'operation de deshydratation durant un traitement de lyophilisation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016166396A1 (es) 2016-10-20
ES2589964A1 (es) 2016-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006514745A (ja) ガスセンサ
ES2589964B1 (es) Sistema y método de análisis del gas presente en el espacio interanular de receptores solares de tubo
CN105627857B (zh) 卷尺
CN105158187A (zh) 一种在线监测式吸收型光纤气体传感器气室
RU157463U1 (ru) Трассовый газоанализатор
CN107148566A (zh) 具有用于发射窄带宽的光的led发射体的光学气体传感器
CN101887009A (zh) 基于光学声波传感器的本征安全光声光谱气体监测系统
CN111307295A (zh) 红外测温模块、测温枪、安检门装置及红外测量温方法
ES2972810T3 (es) Sistema de espectroscopia que utiliza guía de ondas y emplea un medio láser como su propio detector de emisiones
KR101303599B1 (ko) 적외선 광학계 보정용 진공 흑체 챔버 장치
ES2396914T3 (es) Sensor de fibras ópticas de efecto Faraday
ES2533778B1 (es) Espectrofotómetro para caracterización de receptores de colectores solares
JPS61160027A (ja) 分析用スペクトロホトメ−タ
CN211576376U (zh) 一种红外测温模块、非接触式红外测温枪及安检门
JP4507912B2 (ja) 照明器具
CN110084991A (zh) 火焰传感器
CN205107628U (zh) 固有荧光激发光发生装置
JP3122986U (ja) 耐候試験機用放射照度計及び該放射照度計を搭載した耐候試験機
TW200938769A (en) Point light source with accurate positioning
CN208984518U (zh) 一种多通道三维光学检测装置
JP4528522B2 (ja) 光学分析用センサ装置
CN219675761U (zh) 一种白光测烟系统
WO2019054250A1 (ja) 光源装置、露光装置、および光源装置の判定方法
CN220380524U (zh) 一种可检测光纤插拔的光纤探测结构
TW202229825A (zh) 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2589964

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20170905