MX2011002019A - Sistema termosolar. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un sistema termosolar. Con la finalidad de aumentar la eficiencia de éste, se propone que un robot medidor desplazable en dirección longitudinal sea dispuesto en la cubierta del receptor, el cual esta soportado en forma elevada. El robot medidor referido puede medir la distribución de radiación dirigida al tubo receptor a lo largo del receptor y puede verificar, por lo tanto, si los reflectores del sistema están ajustados correctamente.

Description

SISTEMA TER OSOLAR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un sistema termosolar teniendo una multiplicidad de reflectores que reflectan la luz solar incidente a un receptor alojado más alto, teniendo el receptor un tubo receptor cubierto por una cubierta de receptor y estando dispuesto en la cubierta de receptor un robot medidor para la medición de la distribución de densidad de radiación de la luz solar reflectada por los reflectores en la zona del tubo receptor .

Un sistema termosolar consiste esencialmente de una serie de reflectores y de un tubo receptor. Los reflectores están orientados a la luz solar incidente de manera tal que esta es reflectada por los reflectores y enfocada al receptor. El receptor es un tubo que está encerrado en su lado orientado a los reflectores de una caja transparente a la luz. En el tubo se transporta un medio que se calienta por la luz solar enfocada en el tubo. Gracias a la temperatura generada de esta manera puede obtenerse energía con la ayuda de semejante disposición. Debido a que se usa toda una serie de reflectores que enfocan la luz solar incidente en el receptor es necesario que estos reflectores estén alineados en todo momento directamente al tubo receptor. Sobre todo por el motivo de que tienen que seguir la trayectoria del sol para una eficiencia mejorada se requiere un ajuste preciso y condiciones ópticas en lo posible ideales para una eficiencia tan alta como posible de semejante sistema.

En particular es un problema si -a causa de una alineación imprecisa o por un seguimiento impreciso- los reflectores individuales no están ajustados en forma óptima, o si el receptor es sucio y no se puede alcanzar una transmisión óptima de la energía luminosa. En la zona del receptor que tiene, entre otros elementos, una cubierta también azogada en su lado interno, de manera que la luz que pasa junto al tubo receptor es enfocado nuevamente en el tubo receptor, son esencialmente importantes, por un lado, la limpieza de este espejo, pero por el otro, también la limpieza del cristal que encierra el tubo receptor en la cubierta a través del cual la luz llega de los reflectores al tubo relector.

Se conoce en este contexto fijar un robot medidor en un bastidor en un receptor, de manera que este sea desplazable a lo largo del receptor y pueda definir la irradiación de la energía solar por los reflectores primarios en función su posición. Un problema de esto es, sin embargo, que los robots medidores en cuestión puedan aplicarse siempre sólo en un receptor.

La presente invención se basa, por lo tanto, en el objetivo de crear un sistema termosolar que garantiza un alto grado de efectividad y supera también en otros aspectos las desventajas del estado de la técnica.

Esto se logra mediante un sistema termosolar según las características de la reivindicación principal y de las reivindicaciones 6 y 15 coordinadas. Otros acondicionamientos convenientes del sistema termosolar puede desprenderse de las respectivas reivindicaciones subordinadas .

Inventivamente, un sistema termosolar comprende un robot medidor que puede ser instalado a lo largo del tubo receptor de manera tal que pueda medir la radiación orientada al tubo receptor. Semejante robot medidor es asociado de manera particularmente ventajosa con la cubierta de receptor, en la que el robot medidor puede estar dispuesto sin obstaculizar el paso de los rayos al tubo receptor mismo. El robot medidor está apropiado en particular para detectar la irradiación que pasa directamente junto al tubo receptor o junto todo el receptor y determinar de esta manera si, y cuáles de los reflectores están ajustado eventualmente en forma incorrecta. Un robot medidor apropiado puede usarse también para realizar el ajuste inicial de un sistema termosolar recién instalado.

Durante el funcionamiento es una ventaja si el respectivo robot medidor es desplazable en la cubierta de receptor en la extensión longitudinal de esta porque el robot medidor está provisto de un tren de rodadura. Usualmente, una cubierta de receptor tiene un contorno de polígono, de manera que existe una pista definida para el robot medidor. Con la ayuda de unos topes laterales y elementos guía es posible disponer el robot medidor de manera tal en un receptor que éste pueda ser desplazado sin dificultad en él. En particular es conveniente si el robot medidor está configurado de manera tal que envuelva en gran parte el receptor en unión positiva, de manera que se evite que el robot medidor se caiga o se salga rodando del receptor. De esta manera está garantizado que el robot medidor pueda procesar sin dificultad también varios receptores uno tras otro.

En detalle, semejante robot medidor tiene al menos un brazo medidor que está equipado con fotocélulas. Gracias al responder de algunas de estas fotocélulas en el brazo medidor, el robot medidor puede determinar por cuánto un reflector se desvía del receptor como objetivo de la irradiación solar reflectada. Mediante una disposición lineal de las fotocélulas en el brazo medidor puede detectarse una distribución con definición local de la radiación que incide en el receptor.

En otro acondicionamiento, el brazo medidor en el robot medidor puede estar articulado en forma pivotante, de manera que se pueda realizar una determinación más precisa de los rayos o haces de rayos que pasan junto al receptor. Además es posible, de esta manera, que el brazo medidor se apoye en el robot medidor en caso de requerirse, para poderlo transportar, después de su uso, en una forma compacta de transporte. Siempre que el robot medidor tenga brazos medidores pivotantes, la posición de pivote es detectable para el robot medidor, de manera que esta pueda ser considerada en una calculación de la distribución de densidad de radiación en derredor del receptor. Para realizar una medición simultánea de los reflectores dispuestos en ambos lados del receptor es posible, sin dificultad, disponer brazos medidores en ambos lados del robot medidor.

Pero también es posible, en este contexto, pivotar el al menos único brazo pivotante debajo del receptor, de manera que no se mide la radiación desviada del receptor, sino la radiación que incide en el receptor.

A manera de complemento o de alternativa puede usarse otro robot medidor en los colectores primarios de los reflectores que está equipado con un sensor de inclinación. Este robot medidor detecta la inclinación del reflector en función de la respectiva posición, preferentemente con la ayuda de al menos un sensor de inclinación. Mediante una comparación entre valor teórico y valor real puede determinarse la desviación y mejorarse la alineación. Esto hace posible realizar en la extensión completa, mediciones de alineación que hasta ahora sólo se han realizado a manera de muestras, y simplifica asi el proceso de ajuste durante el montaje de un sistema termosolar y de su precisión.

Mediante el uso de un tren de rodadura apropiado, consistiendo preferentemente de una multiplicidad de ruedas de plano para el apoyo del robot medidor en el reflector y una multiplicidad de ruedas de borde como guia lateral, el robot medidor puede desplazarse automáticamente en los reflectores y trasladarse sin dificultad, gracias a esta forma constructiva, que sólo es superpuesta, de un reflector al siguiente, adyacente en dirección longitudinal .

Una adaptación de la forma del robot medidor puede realizarse también al colector primario, de manera que un desplazamiento eventualmente automático del robot medidor sea posible también a lo largo de éste.

Se pueden asignar también medios para ajustar de una vez el respectivo reflector primario que permiten un ajuste fino de éste en cuanto a la inclinación, eventualmente también por secciones.

Es perfectamente posible prever un robot medidor que puede usarse tanto en el receptor como en el reflector y que tiene uno o varios trenes de rodadura apropiados para esto. En este caso, semejante robot medidor dispone tanto de brazos pivotantes con fotocélulas como de sensores de inclinación. Esto permite un ajuste completo del sistema termosolar con un solo robot medidor.

Para crear un sistema que funciona en lo posible en forma autónoma es conveniente que el robot medidor sea de control remoto; es conveniente en particular si el robot medidor sigue una programación al realizar sus mediciones que haga que labore automáticamente un receptor tras otro o un colector primario tras otro. Es particularmente conveniente si el robot medidor puede controlarse en forma remota desde un procesador central o de medios electrónicos correspondientes; el control remoto se realiza particularmente ventajoso sin cable, es decir, en particular por radio. También una transmisión de los valores medidos al procesador central se realiza por radio.

Otro aspecto, que sin problema puede aplicarse también independientemente de los robots medidores para la mejora de la eficiencia de un sistema termosolar, es la adición de una ventilación entrante o saliente controlada que se realiza mediante un ventilador separado. Para garantizar la limpieza del receptor, el tubo receptor es alojado usualmente en la zona, donde los reflectores desvían la luz solar al tubo receptor, en una cavidad formada por la cubierta de receptor y que está cerrada en el lado del reflector por un cristal. De esta manera se evita confiablemente que el reflector secundario que también está alojado en el receptor, y el tubo receptor se cubran de polvo y se menoscaben sus propiedades ópticas. Además, el cristal que cierra la cavidad usualmente hacia abajo también se protege de alguna manera del ensuciamiento. Sucede, sin embargo, que la cavidad generada de esta manera en el receptor, se llena de una mezcla de gases, por ejemplo, de aire, y se calienta y expande también al calentarse el receptor. Siendo esta mezcla de gases usualmente aire, se presenta entonces una descarga de aire del receptor al calentarse, mientras que aire entra durante el enfriamiento. Pero el aire entrante puede introducir polvo a la cavidad del receptor que será muy difícil de eliminar y que ensucia con el tiempo el cristal, el tubo receptor y el reflector secundario. Se prevé por lo tanto inventivamente ventilar la cavidad a través de un tubo de ventilación y se asocia un filtro de aire con el tubo ventilador, preferentemente un filtro de polvo fino. De esta manera, el polvo no puede penetrar al interior de la cavidad y ensuciar el cristal o el tubo receptor.

En un perfeccionamiento conveniente, el tubo de ventilación puede estar asociado también con un ventilador que controla la corriente de aire para la entrada y salida de aire.

La invención descrita en lo precedente es explicada más detalladamente a continuación mediante un ejemplo de realización.

Se muestra Fig. 1 un sistema termosolar en una representación esquematizada que secciona el receptor y los reflectores en sentido transversal, Fig. 2 un robot medidor colocado sobre el receptor en una representación de sección transversal, Fig. 3 el receptor en una representación de detalle comprendiendo una ventilación con filtro de polvo fino, y Fig. 4 un reflector con un robot medidor superpuesto en una representación de perspectiva oblicuamente desde arriba.

La figura 1 muestra un sistema 10 termosolar que tiene esencialmente una serie de reflectores 11 y un receptor 20. El receptor 20 está dispuesto elevado encima de los reflectores 11. Luz 12 solar incidente es enfocado por los reflectores 11 y desviado al receptor 20. La luz 13 solar reflectada que incide en el receptor 20 calienta un tubo 22 receptor dispuesto dentro del receptor 20, el cual conduce un medio cuyo calentamiento permite la producción de energía dentro del sistema. Para garantizar que los reflectores 11 estén alineados con precisión al receptor 20, el sistema 10 termosolar puede estar asociado con un robot 30 medidor que verifica la alineación de los reflectores 11 de seguimiento automático y que puede optimizar la alineación eventualmente con base en los valores medidos.

La figura 2 muestra semejante robot 30 medidor posicionado sobre un receptor 20. El robot 30 medidor tiene para ello una entalladura 35 que está ajustada en su contorno al receptor 20. Mediante un tren 34 de rodadura que está asociado con el robot 30 medidor para poder ser desplazado en el receptor 20 a lo largo de su extensión longitudinal se preserva cierta distancia entre el robot 30 medidor y el receptor 20. El robot 30 medidor posee en ambos lados en cada caso un brazo 31 medidor que está dispuesto en forma pivotante mediante una articulación 32 en el robot 30 medidor. Gracias a la articulación 32 es posible colocar el brazo 31 medidor en diferentes posiciones angulares con relación al robot 30 medidor, de manera que detecta la radiación desviada del receptor 20 que es reflectada de los reflectores 11, y que puede ser medida en cuanto a la distribución de densidad de radiación. Alternativamente, el brazo 31 medidor puede ser pivotado también entre los reflectores 11 y el receptor 20 para detectar, no la radiación desviada, sino la que incide en el receptor 20. Con base en la radiación desviada del receptor 20 pueden descubrirse, y corregirse, errores de alineación de los reflectores 11. De esta, manera puede mejorarse la eficiencia del sistema entero. Semejante brazo 31 medidor está dispuesto en ambos lados del robot 30 medidor, de manera que se pueda realizar simultáneamente una medición de los reflectores 11 en ambos lados del receptor 20. Con la finalidad de lograr para el transporte, después de retirar el robot 30 medidor del receptor 20, una forma constructiva tan compacta como posible, el brazo 31 medidor puede ser fijado mediante un sujetador 33 en ambos lados del robot 30 medidor. Si el robot 30 medidor es posicionado sobre un receptor 20, entonces el robot 30 medidor es desplazable con la ayuda del tren 34 de rodadura en la cubierta 21 de receptor. Esto puede realizarse ya sea mediante un control remoto, para lo cual el robot 30 medidor posee una antena 36; pero también es posible equipar el robot 30 medidor con una programación de manera que éste mida un receptor 20 de manera totalmente automática. La transmisión de datos se realiza entre el robot 30 medidor y un procesador central instalado de manera central y se lleva a cabo por radio a través la antena 36.

La figura 3 muestra otra opción para aumentar la eficiencia de un sistema 1 termosolar. Se prevé para ello que la cavidad, formada entre la cubierta 21 de receptor y la placa de cristal que cierra en el lado inferior la cubierta 21 de receptor, está cerrada completamente, de manera que no pueda penetrar polvo. Pero la cavidad, llena de aire, se calienta a causa de la irradiación solar que es desviada con la ayuda de los reflectores al tubo 22 receptor que se extiende dentro de la cavidad. A causa del calentamiento el aire se expande y se sale a través de aberturas de ventilación previstas correspondientemente. Al enfriarse el tubo 22 receptor, y con ello también el aire dentro de la cavidad, se succiona nuevamente aire el cual, sin embargo, puede arrastrar partículas de polvo al interior del receptor 20. Para ello se encuentra asociado con la cavidad un tubo 41 de ventilación y un ventilador en conexión con un filtro de polvo fino, no mostrado a detalle, de manera que se pueda regular con precisión, por un lado, con la ayuda del ventilador el influjo, por el otro, el aire que entra a la cavidad pueda ser liberado de polvo. De esta manera se garantiza que el receptor 20, en particular la placa de vidrio que cierra el receptor hacia abajo, no se ensucie por el polvo aspirado.

En la medición del receptor se detecta si la luz reflectada de los reflectores al receptor atina al receptor y la magnitud de la densidad de radiación correspondiente a 10 largo del receptor y su alrededor inmediato. Pero para un incidir preciso en el blanco de la luz reflectada en el receptor también es necesario que la inclinación del reflector corresponda a las definiciones. Por lo tanto, un robot 50 medidor según la figura 4 está posicionado sobre un reflector 11 y equipado con un sensor de inclinación, de manera que el robot 50 medidor pueda detectar en cada posición del reflector 11 a lo largo de la extensión longitudinal de éste la inclinación del mismo. Simultáneamente compara los valores medidos en la posición en cuestión con la inclinación definida, y puede ajustar la inclinación del reflector con la ayuda de medios de ajustes apropiados en la respectiva posición. Se tiene en cuenta para ello también el tiempo actual, porque los reflectores 11 son movidos siguiendo la respectiva posición del sol y se requieren, por lo tanto, en diferentes momentos diferentes grados de inclinación. Gracias al tren 52 de rodadura previsto también aquí que define con la ayuda de ruedas 54 de borde y ruedas 53 de plano una posición y dirección de marcha definidas, el robot 50 medidor puede ser desplazado en el reflector 11. Esta forma constructiva, simplemente superpuesta, permite además que se pueda llegar a reflectores adyacentes en dirección longitudinal superando una distancia, porque no se prevé una restricción a un reflector 11 determinado mediante medidas constructivas correspondientes, como rieles guia, etc.

En lo precedente se ha descrito un sistema termosolar que se hace sustancialmente más eficiente porque se puede llevar a cabo un ajuste del sistema con una inversión claramente reducida mediante un robot medidor que puede medir la irradiación solar desviada del receptor y/o la inclinación de los reflectores, y que permite un ajuste mejor y más preciso de los reflectores mediante una comparación con los valores teóricos correspondientes. Además es posible mejorar la eficiencia porque se evita un empolvarse del receptor con la ayuda de una instalación de ventilación, protegida por un filtro.

Lista de signos de referencia 10 Sistema termosolar 11 Reflector 12 Luz solar incidente 13 Luz solar reflectada 20 Receptor 21 Cubierta de receptor 22 Tubo receptor 30 Robot medidor 31 Brazo medidor 32 Articulación 33 Sujetador Tren de rodadura Entalladura Antena Empalme de ventilación Tubo de ventilación Ventilador Robot medidor Colector primario Tren de rodadura Ruedas de plano Ruedas de borde

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema termosolar teniendo una multiplicidad de reflectores que reflectan luz solar incidente a un receptor posicionado más alto; el receptor tiene un tubo receptor envuelto por una cubierta de receptor y en la cubierta de receptor está dispuesto un robot medidor para la medición de la distribución de densidad de radiación de la luz solar reflectada por los reflectores en la región del tubo receptor, caracterizado porque el robot medidor posee un tren de rodadura con el cual está posicionado en la cubierta de receptor, siendo desplazable el robot medidor en dirección longitudinal de la cubierta de receptor mediante el tren de rodadura.

2. Un sistema termosolar según la reivindicación 1, caracterizado porque el robot medidor tiene asociado al menos un brazo medidor que posee fotocélulas para la resolución local de la distribución de densidad de radiación .

3. Un sistema termosolar según la reivindicación 2, caracterizado porque el brazo medidor está montado en forma articulada en el robot medidor de modo que pueda pivotar y la posición de pivote es detectable mediante el robot medidor.

4. Un sistema termosolar según la reivindicación 3, caracterizado porque el brazo medidor es pivotable a una posición entre el receptor y los reflectores.

5. Un sistema termosolar según la reivindicación 2 a 4, caracterizado porque el robot medidor tiene asignado respectivamente al menos un brazo medidor en ambos lados.

6. Un sistema termosolar comprendiendo una multiplicidad de reflectores que reflectan la luz solar incidente a un receptor posicionado más alto; los reflectores tienen en cada caso un reflector primario para la reflexión de la luz incidente a un receptor, caracterizado porque en el reflector primario un robot medidor está dispuesto para la detección de inclinación del reflector, el cual es desplazable en los reflectores mediante un tren de rodadura.

7. Un sistema termosolar según la reivindicación 6, caracterizado porque el tren de rodadura está formado en cada caso por una multiplicidad de ruedas de plano para el apoyo del robot medidor en el reflector primario y ruedas de borde para la guia lateral del robot- medidor en dirección longitudinal del reflector.

8. Un sistema termosolar según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque el robot medidor tiene un sensor de inclinación para la detección de la inclinación de un reflector primario.

9. Un sistema termosolar según la reivindicación 8, caracterizado porque el robot medidor tiene medios para el ajuste, eventualmente por secciones, del reflector primario en cuanto a su inclinación.

10. Un sistema termosolar según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el robot medidor envuelve en unión positiva al menos en parte la cubierta de receptor o el reflector primario.

11. Un sistema termosolar según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el robot medidor es desplazable mediante control remoto.

12. Un sistema termosolar según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el robot medidor es programable para la realización automática de series de mediciones.

13. Un sistema termosolar según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque se realiza una transmisión de datos entre un procesador central para la captura de datos y eventualmente el control remoto del robot medidor y el robot medidor, preferentemente en forma inalámbrica.

14. Un sistema termosolar según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el robot medidor tiene asociado una fuente de energía autónoma, preferentemente un acumulador.

15. Un sistema termosolar según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el robot medidor tiene medios para la detección del desplazamiento longitudinal relativo en la cubierta de receptor o en el reflector primario.