Colector solar cilindro parabólico descompuesto.

Colector cilindro parabólico descompuesto.

Consiste en un colector para la concentración de la radiación solar caracterizado,

en su sección transversal, por la descomposición de la geometría parabólica en tramos de distintas distancias focales a las cuales se les hace coincidir su foco en un mismo punto, los tramos de parábolas exteriores tienen una distancia focal mayor que el tramo de parábola interior. Gracias a dicha disposición se crea un camino libre en el seno del colector, para la circulación del viento incidente, transmitiendo en menor medida las cargas de viento que es soportado por la estructura.

COLECTOR SOLAR CILINDRO PARABÓLICO DESCOMPUESTO

La presente invención se refiere a un Colector Cilindro Parabólico Descompuesto (CCPD) para la concentración de la radiación solar, gracias al cual se consiguen notables mejoras en relación a los Colectores Cilindro Parabólicos conocidos hasta ahora, cuyas mejoras afectan al comportamiento estructural del mismo frente a las cargas del viento, y a la reducción de altura geométrica requerida por los espejos que describen geometrías parabólicas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos Colectores Cilíndrico Parabólicos para la concentración de la radiación solar, que presentan gran dificultad a la hora de minimizar las cargas de viento incidentes en los espejos parabólicos, provocando un desenfoque de la línea de concentración de radiación solar por vibración de la estructura soporte.

Para solventar dicho problema se desarrolló, entre otros modelos, el colector Eurotrough, patentado con el nombre de ESTRUCTURA CON VIGA DE TORSIÓN EN CELOSÍA PARA COLECTOR SOLAR CILINDRO-PARABÓLICO, número de publicación ES2380850 Al, el cual cuenta con una estructura en celosía rigidizadora en el mismo vértice de la parábola que minimiza las vibraciones de la estructura ante las cargas de viento incidentes, pero introduce una gran cantidad de material en la celosía rigidizadora. A medida que se desarrolla la tecnología de colectores cilindro parabólicos de concentración, se crean diversas estructuras, pudiéndose destacar el último modelo comercial conocido, que se denomina SENERtrough. Este colector consta de una estructura que minimiza la cantidad de material empleado intentando no perjudicar a la rigidez de la estructura, básicamente se compone de un tubo cilíndrico estructural, a modo de espina dorsal, sobre el cual descansan las estructuras soportes de los espejos parabólicos, como si de costillas de una caja torácica se tratase.

No obstante, todos estos modelos desarrollan geometrías parabólicas continuas, las cuales en su superficie espejada crean recintos en los que el viento impacta y es atrapado transformando gran parte de su energía en forma de movimiento, en energía en forma de presión que es transferida a la estructura soporte creando vibraciones de la misma que perjudican al rendimiento de captación por desenfoque de la radiación solar. En consecuencia, se ha ideado un nuevo Colector Cilindro Parabólico, cuyas características son el objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El Colector Cilindro Parabólico Descompuesto consta de un diseño de tramos de parábolas de diferentes relaciones geométricas, distintas distancias focales, en las que se hacen coincidir sus puntos focales. Dicha configuración se realiza para crear un camino libre en el seno del captador para que circule el viento incidente sobre éste, así el viento no queda atrapado y transfiere en menor medida cargas a la estructura incurriendo en menores vibraciones de ésta.

Esta configuración de los espejos parabólicos permite introducir una estructura triangulada internamente en el lugar geométrico de los puntos que describirían la parábola exterior, que rigidizan la estructura y consiguen disminuir la altura neta de construcción del captador en comparativa a una geometría de parábola continua, consiguiendo un captador parabólico más plano.

En una realización opcional, el Colector Cilindro Parabólico Descompuesto, utiliza como receptor longitudinal un tubo de vidrio con tecnología de vacío perteneciente a captadores de agua caliente sanitaria. Dicho receptor se compone únicamente de vidrio y se caracteriza por la cámara al vacío que existe entre el vidrio que contiene al agua y el vidrio en contacto con el exterior. Geométricamente el tubo se encuentra ciego por un extremo,

conteniendo un único orificio de entrada y salida del fluido a tratar, como si de un vaso de tubo se tratase. La justificación del empleo de dicho tubo es simplemente la búsqueda de materiales que abaraten el coste total del captador sin dejar de usar la tecnología de vacío en el receptor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para la mejor compresión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos en los que, tan sólo a título de ejemplo, se representa un caso práctico de realización del Colector Cilindro Parabólico Descompuesto (CCPD) .

En dichos dibujos, la figura 1 es una vista en perspectiva isométrica del Colector Cilindro Parabólico Descompuesto; la figura 2 es una sección transversal del Colector Cilindro Parabólico Descompuesto, en la que se observa con detalle como los tramos de parábolas de propiedades geométricas distintas (2) , (3) Y (4) , comparten un mismo foco (1) . Perteneciendo los espejos (2) y (4) a una geometría parabólica de distancia focal mayor que la correspondiente a la descrita por el espejo (3) . Gracias a la descomposición del captador en distintos tramos de parábolas de características geométricas distintas, la estructura soporte (5) ocupa el lugar geométrico de los puntos que describen la parábola de mayor distancia focal (2) y (4) , reduciendo así la altura geométrica neta del colector.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

El Colector Cilíndrico Parabólico consta de unos espejos, de vidrio o de metales pulidos, con forma parabólica continua que concentran la radiación solar en un tubo que se encuentra en el foco de la parábola descrita por dichos espejos. Comercialmente hablando, se puede mencionar como receptor focal, al tubo PTR 70, fabricado en Sanlúcar la Mayor (Sevilla) , por la empresa SCHOTT solar. Dicho receptor se compone de un tubo de acero por el que circula el fluido térmico a tratar, y una cubierta de vidrio que contiene a toda la zona externa al tubo de acero al vacío, minimizando así las pérdidas térmicas.

Hasta aquí se han descrito aspectos del Colector Cilindro Parabólico, ya conocidos.

Las características esenciales del Colector Cilindro Parabólico Descompuesto consisten en la descomposición de la geometría parabólica de los espejos en tramos de parábolas de diferentes distancias focales que se disponen de tal forma que se hacen coincidir los focos de ambas parábolas. Los espejos parabólicos (2) y (4) se caracterizan por tener una distancia focal mayor que la del espejo parabólico (3) . En la realización de un primer prototipo se determina por minimización de pérdidas de captación, que el espejo (3) tendrá una distancia focal de 400rnm y los espejos (2) y (4) tendrán una distancia focal de 600rnm.

Caracterizando al captador por una apertura de parábola exterior de de 2200rnm y una longitud de 1450rnm debido al tubo receptor utilizado, sabiendo que esta longitud puede ser ampliable según el tubo de vidrio al vacío a instalar.

La estructura soporte se realiza de forma que en los extremos de los espejos, los tubos estructurales sean tangentes a las geometrías parabólicas, minimizando así los errores constructivos del colector. Para la estructura soporte (5) del espejo (3) se contempla la instalación de una cruz de san Andrés creando una estructura hiperestática caracterizada por su rigidez, puesto que esta estructura central también recoge las cargas de los espejos (2) y (4) .

Para evitar la deformación de la geometría óptima parabólica de los espejos se disponen correas longitudinales entre las estructuras soporte.

1. Colector Cilindro Parabólico Descompuesto para la concentración de la radiación solar caracterizado por no desarrollar geometrías parabólicas continuas y describir tramos de parábolas de distintas distancias focales, parábola (2) y (4) , mayor distancia focal que parábola (3) . Haciendo coincidir el foco de éstas para crear colectores con caminos libres en el seno de éstos, para que circule el aire incidente en ellos y minimice las cargas de viento que se transmiten a la estructura soporte, provocando menores vibraciones que peIjudican en menor medida el rendimiento de captación por desenfoque de la radiación solar.

2. Colector Cilindro Parabólico Descompuesto para la concentración de la radiación solar, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de requerir menor altura geométrica en una sección del conjunto de las parábolas que los desarrollos parabólicos continuos.

3. Colector Cilindro Parabólico Descompuesto para la concentración de la radiación solar, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de poder introducir la estructura soporte (5) de los espejos, en el lugar geométrico de los puntos que describen la parábola de mayor distancia focal (2) y (4) , gracias a la descomposición en tramos de parábolas de distintas distancias focales.

4. Colector Cilindro Parabólico Descompuesto para la concentración de la radiación solar, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de utilizar como receptor un tubo de vidrio con tecnología de vacío perteneciente a captadores de tubos cuya característica geométrica es que solo tienen un orificio de entrada/salida, y cuya aplicación en el captador se justifica por el necesario uso de la tecnología de vacío y por el bajo costo que supone instalarlo en comparativa con los receptores desarrollados con un tubo interno de acero y una cubierta de vidrio que mantiene el vacío.

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