Unidad reflectora-concentradora, procedimiento de fabricación de la misma,

y dispositivo captador solar comprendiendo dicha unidad reflectora-concentradora.

La unidad reflectora-concentradora (30) comprende una estructura sándwich con una lámina superior (1), una lámina inferior (2), una capa de relleno (3) entre ambas, y un armazón (6). La lámina superior (1) tiene asociada una superficie reflectante exterior para reflectar rayos incidentes y concentrarlos en un foco lineal. El material de la capa de relleno (3) está adherido a las láminas superior e inferior (1, 2) de la estructura sándwich y al armazón (6), y es suficientemente rígido para garantizar con precisión una posición operativa estable predeterminada de la lámina superior (1) en relación con el armazón (6). El armazón (6) comprende unas configuraciones de posicionamiento (9) utilizables para posicionar con precisión la unidad reflectora-concentradora (30) y la superficie reflectante asociada en relación con un elementoexterno de una instalación

Unidad reflectora-concentradora, procedimiento de fabricación de la misma, y dispositivo captador solar comprendiendo dicha unidad reflectora-concentradora.

Campo de la técnica

La presente invención comprende una unidad reflectora-concentradora formada en esencia por una estructura sándwich y un armazón, donde una lámina superior de la estructura sándwich soporta una superficie reflectante o tiene una superficie exterior pulida que actúa como superficie reflectante. La presente invención también concierne a un procedimiento de fabricación de tal unidad reflectora-concentradora.

La unidad reflectora-concentradora de la presente invención tiene aplicación principalmente, aunque no exclusivamente, en el campo de los captadores de energía solar basados en la concentración de rayos solares reflectados.

La presente invención también concierne a un procedimiento de fabricación de dicha unidad reflectora-concentradora y a un dispositivo captador solar comprendiendo la unidad reflectora-concentradora.

Antecedentes de la invención

La patente GB-A-1581253 describe un dispositivo captador que comprende un reflector fijo con unas superficies reflectantes soportadas sobre una estructura sándwich compuesta por chapa metálica, material de relleno y chapa metálica. En un ejemplo de realización, las superficies reflectantes están proporcionadas por una superficie exterior pulida de la chapa metálica superior. Varias estructuras sándwich están dispuestas las unas al lado de las otras y sus bordes laterales están unidos entre sí de manera estanca a propósito para actuar como un tejado de un edificio. Varios receptores lineales están integrados en una estructura móvil soportada por un mecanismo de seguimiento que comprende una pluralidad de brazos de soporte pivotantes montados sobre una estructura fija que soporta a su vez el reflector, de manera que la estructura móvil, los brazos pivotantes y la estructura fija actúan como un paralelogramo articulado para guiar el movimiento de todos los receptores al unísono respecto a sus respectivas superficies reflectantes a lo largo de una trayectoria circular seleccionada para seguir la máxima concentración de los rayos solares reflectados. El mecanismo de seguimiento incluye un brazo de accionamiento conectado a la estructura móvil y accionado por un motor para mover la estructura móvil a lo largo de una porción de dicha trayectoria circular en sincronía con el movimiento relativo del Sol.

Un inconveniente del reflector del dispositivo de la patente GB-A-1581253 es que la sujeción de la estructura sándwich a unos miembros de soporte de la estructura fija se realiza mediante unos pies fijados a la chapa inferior de la estructura sándwich, mientras que la conexión entre la chapa inferior y la chapa superior que soporta la superficie reflectante se efectúa exclusivamente por medio de la capa de relleno sin que exista ninguna configuración o procedimiento que garantice con precisión la posición de la chapa inferior respecto a la chapa superior. Por consiguiente, no se puede garantizar un posicionamiento preciso de la superficie reflectante respecto a la estructura fija, y, dado que sobre esta misma estructura fija está montado también el mecanismo de seguimiento que soporta y mueve el correspondiente receptor lineal, no se puede garantizar el posicionamiento preciso del receptor lineal ni de la trayectoria que el mismo va a seguir respecto a la superficie reflectante. Esta falta de precisión en las posiciones relativas del reflector y el receptor puede hacer que el receptor lineal esté situado y/o se mueva desplazado del área de máxima confluencia de rayos reflectados por el reflector, con lo que se perdería en mayor o menor medida el beneficio de concentrar los rayos solares.

La patente GB-A-1581253 tampoco resuelve el problema de fabricar un elemento de estructura sándwich con una lámina superior arqueada, una lámina inferior y un material de relleno entre ambas usando un material de relleno que está en forma líquida o pastosa en el momento de la conformación, y conseguir que la estructura sándwich obtenida tenga una estructura suficientemente rígida y que la lámina superior esté posicionada con precisión respecto a dicha estructura.

Exposición de la invención

A lo largo de esta memoria, el término "dispositivo captador solar" se usa para designar un dispositivo cuya función es transformar la radiación solar en energía térmica (dispositivo captador solar térmico) o eléctrica (dispositivo captador solar fotovoltaico), el cual puede estar constituido por varios subsistemas como receptor, reflector, mecanismo de seguimiento. El término "receptor" se usa para designar un componente de un captador solar en el que se hace efectiva la transformación de la radiación solar en energía térmica o eléctrica. El término "reflector-concentrador" se usa para designar un subsistema presente en un captador solar cuya función es concentrar la radiación solar y dirigirla hacia el receptor usando una superficie de alta reflectancia especular como medio para concentrar la energía. Con ello se consigue aumentar la eficiencia de la transformación energética, al tiempo que se reduce la superficie de receptor necesaria. El término "foco lineal" se usa para designar una zona del espacio donde la radiación reflectada por el reflector-concentrador alcanza su máxima densidad y que presenta una forma alargada, substancialmente rectilínea. Un foco lineal es producido por una superficie reflectante cóncava reglada paralela, por ejemplo, una superficie reflectante de sección transversal parabólica o aproximadamente parabólica, varias secciones de superficie reflectante, cada una de sección transversal parabólica o aproximadamente parabólica, o una pluralidad de secciones de superficie reflectante planas dispuestas a modo de espejo de Fresnel. Así, el foco lineal, aunque en algunos casos teóricos puede tener la forma de una línea geométrica, en la práctica ocupa en el espacio un cierto volumen alargado, aproximadamente prismático (véase, por ejemplo, la patente JP-A-10026423). El término "mecanismo de seguimiento" se usa para designar un sistema que permite el posicionamiento, bien del reflector-concentrador, bien del receptor, o del conjunto de ambos, en función de la posición del sol, de manera que el foco lineal producido por el reflector-concentrador coincida en todo momento con la posición del receptor.

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención aporta una unidad reflectora-concentradora que comprende una estructura sándwich con una lámina superior, una lámina inferior y una capa de relleno entre ambas, donde dicha lámina superior tiene o soporta una superficie reflectante exterior y está conformada para reflectar rayos incidentes substancialmente o aproximadamente paralelos y concentrar los rayos reflectados en un foco lineal. La unidad reflectora-concentradora de la presente invención está caracterizada porque la estructura sándwich está asociado a un armazón, de manera que forman conjuntamente la mencionada unidad reflectora- concentradora. El material de la capa de relleno está adherido al menos a dicha lámina superior de la estructura sándwich y a dicho armazón, y es suficientemente rígido para garantizar con precisión una posición operativa estable predeterminada de la lámina superior en relación con el armazón. Además, el armazón define unas configuraciones de posicionamiento, las cuales son utilizables para posicionar con precisión la unidad reflectora-concentradora, y en consecuencia la superficie reflectante asociada a la misma, en relación con un elemento externo de una instalación.

El armazón comprende preferiblemente unas placas finales, opuestas, transversales a la dirección de dicho foco lineal, unidas entre sí por unos miembros distanciadores. Cada una de las mencionadas placas finales tiene un borde superior configurado para cooperar con una correspondiente porción final de la lámina superior para posicionar la lámina superior y su superficie reflectante en relación con dicho armazón. Las placas finales del armazón están conectadas la una a la otra, por ejemplo, por unos miembros distanciadores dispuestos a través de la capa de relleno. Estos miembros distanciadores realizan además la función de transmitir cargas aplicadas sobre la lámina superior a las placas finales.

La unidad reflectora-concentradora puede incluir una o más láminas superiores, y cada lámina superior puede definir uno o más elementos de reflector cóncavos, cada uno capaz de concentrar los rayos reflectados en un respectivo foco lineal. Opcionalmente, cuando la lámina superior o una...

1. Unidad reflectora-concentradora, del tipo que comprende una estructura sándwich con al menos una lámina superior (1), al menos una lámina inferior (2) y una capa de relleno (3) entre ambas, donde dicha lámina superior (1), que es al menos unas, tiene asociada una superficie reflectante exterior y está conformada para reflectar rayos incidentes y concentrar los rayos reflectados en al menos un foco lineal, donde

dicha estructura sándwich está asociada a un armazón (6);

el material de dicha capa de relleno (3) está adherido al menos a dicha lámina superior (1) de la estructura sándwich y a dicho armazón (6);

el material de la capa de relleno (3) es suficientemente rígido para garantizar con precisión una posición operativa estable predeterminada de la lámina superior (1) en relación con el armazón (6); y

el armazón (6) comprende unas configuraciones de posicionamiento (9) utilizables para posicionar con precisión la unidad reflectora-concentradora (30) y la superficie reflectante asociada en relación con un elemento externo de una instalación,

caracterizada porque el armazón (6) comprende además:

unas placas finales (16), opuestas, transversales a la dirección de dicho foco lineal, teniendo formados dichas placas finales (16) unos agujeros (13);

unas piezas de unión (11) acopladas a dichos agujeros (13) de las placas finales (16), estando formadas dichas configuraciones de posicionamiento (9) en dichas piezas de unión (11); y

unos miembros conectores (7) dispuestos a través de la capa de relleno (3) y fijados por sus extremos a las piezas de unión (11) para conectar las placas finales (16) la una con la otra.

2. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dichas piezas de unión (11) que tienen unas respectivas porciones interiores (12) insertadas en dichos agujeros (13) de las placas finales (16) y unas respectivas porciones exteriores (14) que se apoyan contra una superficie exterior de las placas finales (16) y en las que están formadas las configuraciones de posicionamiento (9).

3. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque dichos miembros conectores (7) son unos miembros tubulares que tienen unos extremos apoyados contra unas superficies interiores de las placas finales (16) y dichas porciones interiores (12) de las piezas de unión (11) están acopladas a enchufe en el interior de los miembros conectores (7) y fijadas a los mismos mediante unos tornillos (18).

4. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque cada pieza de unión (11) tiene un agujero axial (17) a través del cual está instalado uno de dichos tornillos (18), el cual está acoplado a un agujero radial fileteado (21) formado en un pasador (20) dispuesto transversalmente a través del correspondiente miembro conector (7).

5. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque cada una de las placas finales (16) del armazón (6) tiene un borde superior configurado para cooperar con una correspondiente porción final (1a) de la lámina superior (1) para posicionar la lámina superior (1) y su superficie reflectante en relación con dicho armazón (6).

6. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la lámina superior (1) define al menos un elemento de reflector (4) capaz de concentrar los rayos reflectados en un foco lineal, y dicho borde superior de cada una de las placas finales (16) define al menos un asiento (6b) para soportar dichas porciones finales (1a) de la lámina superior (1) correspondientes a dicho elemento de reflector (4), que es al menos uno.

7. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizada porque la lámina superior (1) define al menos un par de elementos de reflector (4), cada uno capaz de concentrar los rayos reflectados en un respectivo foco lineal, y comprende al menos un pliegue lineal (8), longitudinal, en el que confluyen bordes adyacentes de dicho par de elementos de reflector (4), y dicho borde superior de cada una de dichas placas finales (16) define al menos un vértice (6a) que coopera con dicho pliegue lineal (8), que es al menos uno, para posicionar la lámina superior (1) y su superficie reflectante en relación con dicho armazón (6).

8. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el borde superior de cada placa final (16) define al menos un par de asientos (6b), uno a cada lado de dicho vértice (6a), para soportar unas porciones finales (1a) de la lámina superior (1) correspondientes a dicho par de elementos de reflector (4).

9. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque comprende un número de láminas superiores (1), cada una con un pliegue lineal (8) y un par de elementos de reflector (4), uno a cada lado del pliegue lineal (8), y el borde superior de cada placa final (16) define un número igual de vértices (6a), donde cada vértice (6a) de cada placa final (16) coopera con el pliegue lineal (8) de una de las láminas superiores (1).

10. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque el borde superior de cada placa final (16) define un número igual de pares de asientos (6b), con un asiento (6b) de cada par a cada lado de un correspondiente vértice (6a), donde unas porciones finales (1a) correspondientes a cada par de elementos de reflector (4) de cada lámina superior (1) están soportadas en el correspondiente par de asientos (6b) de cada placa final (16).

11. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque la lámina superior (1) o cada lámina superior (1) tiene unas porciones laterales (1b) dobladas hacia abajo y el material de la capa de relleno (3) está adherido a dichas porciones laterales (1b).

12. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque la lámina inferior (2) tiene unas porciones laterales (2b) dobladas hacia arriba y el material de la capa de relleno (3) está adherido a dichas porciones laterales (2b).

13. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque la lámina superior (1) o cada lámina superior (1) tiene unas porciones laterales (1b) dobladas hacia abajo y la lámina inferior (2) tiene unas porciones laterales (2b) dobladas hacia arriba, y el material de la capa de relleno (3) está adherido a dichas porciones laterales (1b, 2b) de las láminas superior e inferior (1, 2).

14. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina superior o láminas superiores (1) es o son de un material metálico y tiene o tienen una superficie exterior pulida que actúa como la superficie reflectante.

15. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque el material de la lámina superior o láminas superiores (1) es una aleación de aluminio.

16. Unidad reflectora-concentradora, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el material de la capa de relleno (3) es una espuma de poliuretano.

17. Procedimiento de fabricación de una unidad reflectora-concentradora (30) del tipo que comprende una estructura sándwich con al menos una lámina superior (1), al menos una lámina inferior (2) y una capa de relleno (3) entre ambas, donde dicha lámina superior (1), que es al menos una, tiene asociada una superficie reflectante exterior y está conformada para reflectar rayos incidentes y concentrar los rayos reflectados en al menos un foco lineal, comprendiendo el procedimiento los pasos de:

aportar un molde (50) en forma caja con un fondo conformado (51) de acuerdo con el negativo de dicha superficie reflectante de la unidad reflectora-concentradora (30);

introducir en dicho molde (50) la lámina superior (1), que es al menos una, con la superficie reflectante enfrentada a dicho fondo conformado (51);

introducir en el molde (50) un armazón (6) por encima de la lámina superior (1), que es al menos una, comprendiendo dicho armazón (6) unas placas finales (16), opuestas, transversales a la dirección de dicho foco lineal, conectadas la una a la otra por unos miembros conectores (7), los cuales están unidos a unas piezas de unión (11) parcialmente insertadas en unos correspondientes agujeros (13) formados en dichas placas finales (16), y donde dichas piezas de unión (11) definen además unas configuraciones de posicionamiento (9);

verter en el molde (50) un material capaz de fluir (3a) por encima de dicho armazón (6) y la lámina superior (1), que es al menos una, llenando el molde (50) hasta un nivel predeterminado, siendo dicho material capaz de fluir (3a) capaz de expandirse y endurecer para formar dicha capa de relleno (3) y de adherirse a al menos dicho armazón (6) y a la lámina superior (1), que es al menos una;

introducir en el molde (50) dicha lámina inferior (2) por encima de dicho material capaz de fluir (3a);

colocar una tapa (54) sobre la lámina inferior (2) fijándola a una distancia predeterminada del fondo conformado (51); y

dejar expandir y endurecer el material capaz de fluir (3a) hasta formar la capa de relleno (3), contribuyendo la expansión de dicho material capaz de fluir (3a) a presionar la lámina superior (1), que es al menos una, contra el fondo conformado (51) del molde (50) para conformarla de acuerdo con la forma del fondo conformado (51) del molde (50).

18. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende dotar al armazón (6) con unas configuraciones de posicionamiento (9) utilizables para posicionar con precisión dicha unidad reflectora-concentradora (30) y la superficie reflectante asociada en relación con un elemento externo de una instalación, y utilizar dichas configuraciones de posicionamiento (9) u otras configuraciones del armazón (6) en cooperación con configuraciones de posicionamiento del molde (50) para posicionar con precisión el armazón (6) en relación con el fondo conformado (51) del molde (50) durante la operación de moldeo.

19. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende posicionar en el molde (50) el armazón (6) con al menos parte de un borde superior de cada placa final (16) presionando una correspondiente porción final (1a) de la lámina superior (1), que es al menos una, contra el fondo conformado (51) del molde (50).

20. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende:

formar el fondo conformado (51) del molde (50) con al menos dos porciones de molde (52), cada una de acuerdo con el negativo de un elemento de reflector (4) capaz de concentrar los rayos reflectados en un respectivo foco lineal, con unos bordes adyacentes de dichas porciones de molde (52) confluyendo en al menos un surco (53);

formar la lámina superior (1), que es al menos una, con al menos un pliegue lineal (8) longitudinal entre al menos dos elementos de reflector (4) e introducir en el molde (50) la lámina superior (1), que es al menos una, colocando dicho pliegue lineal (8) en coincidencia con dicho surco (53) en el fondo conformado (51) del molde (50);

formar el armazón (6) con al menos un vértice (6a) en un borde superior de cada placa final (16), e introducir en el molde (50) el armazón (6) colocando dicho vértice (6a) de cada placa final (16) en coincidencia con el pliegue lineal (8) de la lámina superior (1), que es al menos una, para presionar el pliegue lineal (8) contra el fondo conformado (51) del molde (50).

21. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende formar el armazón (6) con al menos dos asientos (6b), uno a cada lado de dicho vértice (6a), que es al menos uno, en el borde superior de cada placa final (16), e introducir el armazón (6) en el molde (50) con dichos asientos presionando dicha porción final (1a) correspondiente a cada elemento de reflector (4) de la lámina superior (1), que es al menos una.

22. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque comprende formar varias láminas superiores (1), cada una con al menos un pliegue lineal (8) longitudinal, e introducir en el molde (50) las varias láminas superiores (1) colocando los respectivos pliegues lineales (8) en coincidencia con correspondientes surcos (53) en el fondo conformado (51) del molde (50).

23. Procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque comprende conformar la lámina superior (1) con unas porciones laterales (1b) dobladas hacia abajo y configuradas para contener, al menos en parte, el material capaz de fluir (3a) dentro del molde (50) y/o conformar la lámina inferior (2) con unas porciones laterales (2b) dobladas hacia arriba y configuradas para contener, al menos en parte, el material capaz de fluir (3a) dentro del molde (50).

24. Procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, caracterizado porque comprende introducir el armazón (6) en el molde (50) con dichos miembros distanciadores (7) posicionados a propósito para quedar incrustados en la capa de relleno (3) una vez expandido y endurecido el material capaz de fluir (3a).

25. Procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque comprende preparar el material capaz de fluir (3a) por mezcla de al menos dos componentes adecuados para formar una espuma de poliuretano.

26. Procedimiento, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque comprende formar la lámina superior (1) a partir de una chapa de una aleación de aluminio y pulir una superficie exterior de la lámina superior (1) suficientemente para actuar como la superficie reflectante.

27. Dispositivo captador solar caracterizado porque comprende al menos una unidad reflectora-concentradora (30) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 o fabricado de acuerdo con el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 26 dispuesto para reflectar rayos solares, y al menos un receptor alargado (10) soportado en la posición de dicho foco lineal o movido para seguir la máxima confluencia de rayos solares reflectados a medida que cambia la posición del Sol en relación con la superficie reflectora.