CONCENTRADOR SOLAR LINEAR PARABOLICO AUTOORIENTABLE.

1. Concentrador solar linear parabólico autoorientable caracterizado por:

a) Una estructura metálica de soporte, ligera, de dimensiones externas 2100 mm x 1000 mm aprox., que consta de dos trapecios (1) unidos en sus vértices inferiores por dos tirantes laterales (2).

b) Una superficie de espejo u otro material reflectante de 2000 mm x 1000 mm (3) que mediante la sujeción a tres tensores de 900 mm (4) y dos tensores de 2000 mm (5) perpendiculares a los anteriores (unidos en un ángulo de 45°), forma una parábola lineal perfecta con una distancia entre el foco (F) y la directriz de 600 mm.

c) Tubo metálico de acero inoxidable que actúa como colector-concentrador de calor (6) y que recorre a lo largo de su eje el foco (F) de la parábola sujeto a los tensores de 900 mm (4) mediante tres aros circundantes (7). El eje del tubo se sitúa, una vez fijado éste a ambos trapecios (1), a una distancia de 300 mm del vértice de la parábola que forma la superficie de espejo u otro material reflectante (3).

2. Concentrador solar linear parabólico autoorientable según reivindicación 1 caracterizado por:

Un dispositivo de seguimiento solar para disposición Este-Oeste y para disposición Norte-Sur basado al menos en tres sensores de oscuridad (SS{sub,1}, SS{sub,2} y SS{sub,3}) y un sensor de luz (SL). Los mecanismos de los sensores son alimentados por una fuente de corriente continua de 12V y están dispuestos en serie a partir de SL. Para la disposición Norte-Sur se incorpora en el circuito eléctrico un temporizador o dispositivo fin de carrera.

3. Concentrador solar linear parabólico autoorientable según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por: Dispositivo motriz que consta de al menos un motor-reductor (8), de corriente continua a 12V, que se activa cuando SL recibe una señal lumínica y SS{sub,1}, SS{sub,2} o SS{sub,3} detecta la sombra del colector-concentrador de calor (6). El motor-reductor (8) a través de una polea, transmite el movimiento a la parábola lineal (3) mediante una correa (10) conectada a los tensores de 900 mm (4)

Concentrador solar linear parabólico autoorientable.

Objeto de la invención

Esta invención se basa en el principio físico u óptico de concentración de los rayos solares en el foco de una parábola. Se trata de un dispositivo en el que hay una superficie reflectante (cristal plástico, aluminio, etc.) de 2 m² dispuesta en forma de parábola perfecta, continuamente orientable de manera automática según la posición solar mediante un motor de corriente continua (preferentemente 12 V) activados por sensores lumínicos y dispositivos temporizadores o "fin de carrera".

Su aplicación fundamental es para calentamiento de agua de uso doméstico (ACS, calefacción) aunque puede ser aplicado para el calentamiento de otros fluidos. Su disposición geográfica, tanto en suelo como en tejados, puede ser Este-Oeste o Norte-Sur siguiendo la trayectoria solar.

Antecedentes de la invención

El principio físico en que se basa la invención es muy conocido y utilizado a nivel industrial y experimental (i.e. Plataforma Solar de Almería), pero su aplicabilidad a pequeña escala y para uso doméstico es prácticamente desconocida o limitada, si se compara con los paneles solares. Una de las razones puede ser a que la eficacia o rendimiento de los concentradores basados en la parábola exige la orientación permanente de la misma, de tal forma que la incidencia de los rayos solares sea perpendicular a la directriz de la parábola para que los rayos se concentren en el foco.

Ese efecto se conseguiría con un seguidor solar; no obstante, los seguidores solares disponibles en el mercado están diseñados para grandes instalaciones industriales parabólicas o para orientar muchos paneles planos a la vez, por lo que tienen un precio muy elevado o son muy grandes, resultando inviables para el uso doméstico. Aunque existe numerosa bibliografía sobre concentración de la energía solar mediante el principio de la parábola, hasta la fecha el solicitante de esta invención, no tiene conocimiento de la existencia de dispositivos de uso doméstico en los términos que se proponen en la solicitud de este modelo de utilidad.

Descripción de la invención

1. Estructura

La invención se resuelve en una estructura metálica (u otro material resistente) muy estable pero ligera, con medidas muy precisas (dimensión máxima: 2.10 x 1.00 x 0.65 m), en la cual los diversos componentes son montables y desmontables mediante tornillería. Las medidas permiten de forma muy sencilla crear una parábola lineal con un material reflectante que concentra la radiación solar en un tubo metálico fijado, aunque a su vez desmontable, a un soporte de la estructura. Por dicho tubo metálico circula agua (válido para otro fluido) que es calentada por la acción directa de la radiación solar concentrada.

A lo largo del tubo metálico, que recorre el Foco de la parábola y actúa como colector, se disponen simétricamente tres anclajes sujetos a tres aros metálicos (opcionalmente con rodamientos) concéntricos al tubo, de los cuales se suspenden tres tensores paralelos a la directriz, que permiten sustentar a ambos lados unos perfiles metálicos (o plásticos) de 2 m de longitud para mantener la parábola indeformable. Este dispositivo, al estar fijado el tubo que recorre el foco de la parábola en la estructura soporte, permite el giro de la misma, alrededor del tubo metálico, prácticamente sin esfuerzo. Esto facilita que la fuerza motriz necesaria para orientar la parábola sea suministrada por un motor de poca potencia y sensores lumínicos de bajo consumo, empleándose fuentes de alimentación de bajo voltaje (idealmente 12 V).

El motor, fuente de alimentación y automatismos estarán situados debajo de la parábola en caja aislada para uso exterior. La transmisión del movimiento desde el motor se llevará a cabo mediante una polea y una correa dentada acoplada debajo de la parábola uniendo los extremos del tensor central.

2. Orientación (Seguimiento solar)

El mecanismo de seguimiento se ha diseñado para disposición Este-Oeste o Norte-Sur. Se basa en tres sensores de oscuridad y uno de luz, todos de alta sensibilidad y que se hallan disponibles en el mercado. La activación de los sensores se producirá por la sombra que proyecta el tubo que recorre el foco sobre la parábola. La descripción ofrecida a continuación es para el hemisferio norte aunque la misma es válida para el hemisferio sur invirtiendo la disposición Norte-Sur.

2.1. Orientación en disposición Este-Oeste

Cuando la parábola está orientada, el sol proyecta una sombra muy definida sobre su vértice. A ambos lados de dicha sombra se sitúan dos sensores de oscuridad que activan el giro de un motor de 12 V. A medida que el sol se desplaza a lo largo de su recorrido, la sombra proyectada por el tubo activa uno (SS₁) u otro sensor (SS₂), que a su vez activa el movimiento de la parábola (giro a izquierda o derecha) mediante el motor.

El recorrido de giro (izquierda o derecha) se interrumpe justo en el vértice de la parábola (centro de la sombra) cuando se activa el sensor de luz (SL) dispuesto de forma que interrumpe la corriente eléctrica al recibir la sombra, puesto que SL actúa como interruptor de los sensores de sombra (SS₁ y SS₂) que se disponen en serie tras SL en el circuito eléctrico. Para que la parada en el vértice de la parábola sea con precisión, SL se sitúa sobre uno de los aros que circunda el tubo metálico, debajo de un pequeño testigo (metálico o plástico) situado en el plano del eje de la parábola y que proyecta una sombra muy estrecha (de aproximadamente 5 mm) sobre SL.

2.2. Inicio de la orientación en disposición Este-Oeste (ajuste automático)

Al final del recorrido solar diario (en el ocaso), la parábola queda dispuesta en posición parecida al inicio del mismo (en el orto). La orientación automática se inicia después de amanecer, mediante la activación de otro sensor de sombra (SS₃) dispuesto en el borde de la parábola o por encima de dicho borde mediante una guía graduable. Esta guía permitiría ajustar la altura del sensor SS₃ y aprovechar los rayos solares desde el primer momento del orto en que la luz solar tuviera intensidad suficiente para que el tubo que recorre el foco de la parábola pueda formar una sombra detectable por SS₃. Tras activar SS₃ el motor y el mismo movimiento que SS₁, la parábola se detiene cuando está perfectamente orientada al sol porque actúa el detector de luz SL que interrumpe el movimiento cuando a éste le da la sombra. En esta posición, hasta el ocaso, ya sólo actúan SS₁, SS₂ y SL.

2.3. Orientación en disposición Norte-Sur

Los mismos principios y componentes que en la disposición Este-Oeste, intervienen en la disposición Norte-Sur. No obstante, al final del recorrido solar, la parábola queda orientada hacia el Oeste, por lo que es necesario acoplar un dispositivo "final de carrera" o temporizador para que la parábola regrese a la orientación Este. Una vez en tal orientación el ajuste de la parábola será según se describe en los apartados anteriores (2.1 y 2.2).

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Muestra la planta (A), alzado (B) y perfil (C) del concentrador solar lineal parabólico, así como la disposición de los mecanismos de control.

Figura 2.- Muestra de forma esquemática los fundamentos del control de orientación del concentrador solar. A: Proyección de la sombra del tubo colector sobre el vértice de la parábola y disposición de los sensores de sombra (SS₁, SS₂ y SS₃) y de luz (SL). B: Esquema de activación de SS₃ siguiendo la trayectoria del sol al inicio del orto para el comienzo de la orientación de la parábola. C: Esquema de disposición Este-Oeste y D: Esquema de disposición Norte-Sur.

Descripción de una forma de realización preferida

De acuerdo con la descripción y figuras, la forma de construir la invención se basa en una estructura ligera (preferentemente metálica) desmontable mediante tornillería, de dimensiones externas 2.100 mm x 1.000 mm. Tal estructura origina un soporte donde va apoyado y sujeto mediante dos tornillos (uno a cada lado) el tubo colector (6) que estará fabricado con tubo de acero inoxidable de 6 cm de diámetro. El soporte lleva dos trapecios (1) donde va atornillado el tubo colector (6) de acero inoxidable y que están unidos en la parte inferior por dos tirantes laterales (2) de 2...

1. Concentrador solar linear parabólico autoorientable caracterizado por: