Viga de colector solar cilindro-parabólico, modo de fijación de los soportes de espejo a la viga,

bastidor de colector solar cilindro-parabólico y procedimiento de fabricación de la viga.

Viga (1) del bastidor de colector solar cilindro-parabólico, caracterizada por ser cilíndrica, hueca y de sección circular; compuesta por dos ó más piezas o porciones de perfil (2), de longitud igual a la de la viga, de sección sector circular de ángulo igual al completo dividido por el nº de piezas que componen la viga, con pestañas (3) que poseen una zona plana de dirección radial en los dos extremos; las pestañas tienen practicados agujeros coincidentes al enfrentarse entre sí, para permitir el montaje de elementos pasantes. Dichas porciones de perfil son de chapa y se unen entre sí contactando las pestañas de manera que se forme un perfil cerrado, componiendo así una viga completa.

Modo de fijación de los brazos (5) de sustentación de los espejos (7) a la viga (1) caracterizado porque los brazos se montan entre sípor parejas, y a su vez a la viga (1) intermediados por las pestañas (3) a las que se fijan; dispuestos los brazos de cada pareja simétricos respecto a dichas pestañas y compartiendo elementos de fijación.

Un procedimiento para fabricar las porciones de perfil (2) caracterizado porque:

- se parte de un fleje de chapa de ancho igual a la longitud de la fibra neutra de la porción de perfil a fabricar;

- se punzonan los agujeros necesarios en las pestañas;

- se alimenta con el mencionado fleje a una máquina perfiladora, también llamada conformadora de perfiles en frío, en donde los trenes de rodillos dan la forma de diseño a la porción de perfil

Viga de colector solar cilindro-parabólico, modo de fijación de los soportes de espejo a la viga, bastidor de colector solar cilindro-parabólico y procedimiento de fabricación de la viga.

Sector de la técnica

La invención afecta a los principales elementos de la estructura, el modo de fijación entre ellos, y el método de fabricación de uno de sus componentes, de un colector solar cilindro-parabólico típicamente utilizado en centrales eléctricas solares térmicas. En el eje focal de dicho colector se concentra la luz solar reflejada por los espejos, y en él se dispone un tubo por el que circula un fluido. Tanto los espejos como el tubo citados, se fijan al bastidor del colector. La energía térmica almacenada por dicho fluido es utilizada para la obtención de energía eléctrica mediante una turbina de vapor.

No obstante, la invención podría ser también utilizada en otras aplicaciones en las que se necesite luz solar concentrada, como la fotovoltaica de concentración, depuración de aguas o generación de vapor.

Estado de la técnica anterior

En las actuales centrales eléctricas solares térmicas que utilizan tecnología cilindro- parabólica, se vienen utilizando colectores de entre 100 y 150 metros de largo y unos 6 metros de ancho, divididos en módulos de unos 12 metros de largo. Constan de un canal de espejo de sección parabólica en cuya línea focal, dispuesta horizontalmente, se sitúa el tubo por el que circula el fluido térmico. La estructura debe ser capaz de girar alrededor de un eje paralelo a la linea focal, para poder dirigir el eje de la parábola hacia el sol en cada momento del día. Un sistema automático se encarga de este movimiento.

De los diversos esquemas estructurales existentes, la invención objeto de la presente solicitud pertenece al tipo de estructura de cuerpo central y brazos. En este tipo de estructura el cuerpo central, también llamado tubo de torsión o viga, está situado paralelo al canal parabólico, bajo el vértice de la parábola. Los brazos se fijan al cuerpo central de forma que queden extendidos en voladizo perpendicularmente al eje de la viga. El cometido de los brazos es de servir de soporte a los espejos.

Hasta ahora se viene realizando el cuerpo central mediante dos métodos de fabricación:

Explicación de la invención

A continuación se exponen elementos necesarios para la comprensión del problema técnico que pretende solucionar la invención.

El rendimiento de un colector cilindro-parabólico depende en gran medida de la calidad geométrica de la óptica reflectante que se fija a su bastidor, por lo que se debe mantener la forma cilindro-parabólica de los espejos dentro de una determinada desviación geométrica bajo todas las condiciones posibles de funcionamiento. Por esta razón se deduce que la estructura del colector debe tener cierta calidad constructiva sumada a cierta resistencia mecánica.

La carga principal que debe soportar la estructura es la producida por el viento, debido a la cual el cuerpo central se somete a un esfuerzo de torsión sumado a otro de flexión. Cuanto más resistente sea el cuerpo central a dichos esfuerzos, especialmente a la torsión, tanto mayor será el rendimiento del colector. El tubo helicoidal presenta una resistencia a la torsión óptima, sin embargo a flexión su resistencia es inferior frente a otras formas.

Desde los puntos de vista de la calidad óptica y la economía de fabricación, es preferible que el bastidor tenga el menor número posible de uniones, especialmente de soldadura con aporte de material, pues el número y el tamaño de ellas multiplican la incertidumbre dimensional del conjunto.

La tendencia en la actualidad es construir centrales eléctricas solares térmicas que precisan gran cantidad de colectores cilindro-parabólicos. Una central típica puede necesitar la instalación de alrededor de 90.000 metros lineales de canal parabólico, de lo que se deduce la necesidad de simplificar el diseño y reducir en lo posible los tiempos de fabricación y montaje de la estructura del colector.

A continuación se exponen la descripción de la invención y las ventajas que presenta.

El primer aspecto de la invención se refiere a la viga de la estructura de colector solar cilindro-parabólico, caracterizada por ser cilíndrica, hueca y de sección circular; compuesta por dos ó más piezas o porciones de perfil, de longitud igual a la de la viga, de sección sector circular de ángulo igual al completo dividido por el nº de piezas que componen la viga, con pestañas que poseen una zona plana de dirección radial en los ángulos extremos del sector circular; las pestañas tienen practicados agujeros coincidentes para permitir el montaje de elementos pasantes. Dichas porciones de perfil son de chapa y se unen entre sí contactando las pestañas de manera que se forme un perfil cerrado, componiendo así una viga completa.

El material puede ser de chapa galvanizada conformada en frío mediante perfiladora.

La técnica de unión entre las piezas que forman la viga será tal que evite deformaciones y que no deteriore de forma notable la capa de galvanizado de la chapa. Ésta puede ser mediante elementos de unión como tornillos, remaches, roblones, o mediante soldadura por resistencia de puntos o de roldana.

Nótese la circunstancia de que si el diseño es cuidadoso, el ensamblaje del cuerpo central completo se puede conseguir con piezas idénticas colocadas en tantas posiciones diferentes como en partes esté dividido el cuerpo central, con las consiguientes ventajas de producción.

A continuación se describirán las partes de una porción de perfil.

Las ventajas que presenta este cuerpo central frente a los modelos de tubo helicoidal son:

1. Una viga (1) del bastidor de colector solar cilindro-parabólico, caracterizada por ser cilíndrica, hueca y de sección circular; compuesta por dos ó más piezas o porciones de perfil (2), de longitud igual a la de la viga, de sección sector circular de ángulo igual al completo dividido por el nº de piezas que componen la viga, con pestañas (3) que poseen una zona plana de dirección radial en los dos extremos de ángulo del sector circular; las pestañas tienen practicados agujeros (10 y 11) coincidentes al enfrentarse entre sí, para permitir el montaje de elementos pasantes. Dichas porciones de perfil son de chapa y se unen entre sí contactando las pestañas de manera que se forme un perfil cerrado, componiendo así una viga completa.

2. Una viga de la reivindicación 1 caracterizada por tener la sección elíptica, aproximadamente elíptica, ovalada o circunferencial achatada.

3. Una viga de la reivindicación 1 caracterizada por tener la sección poligonal.

4. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3 caracterizada porque las pestañas tienen una extensión (4) sustancialmente plana en una dirección aproximadamente perpendicular a la pestaña, con la función de aumentar la resistencia a flexión de la viga y/o servir de soporte para otros elementos.

5. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-4 compuesta por 2 piezas o medios de perfil (8).

6. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-4 compuesta por 3 piezas o tercios de perfil.

7. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-4 compuesta por 4 piezas o cuartos de perfil (2).

8. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-7 caracterizada porque la chapa es galvanizada.

9. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-8 caracterizada porque la chapa tiene de 2,5 a 8 milímetros de espesor.

10. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizada por estar unidas las porciones de perfil mediante tornillos y tuercas (6).

11. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizada por estar unidas las porciones de perfil mediante remaches.

12. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizada por estar unidas las porciones de perfil mediante roblones.

13. Una viga de cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizada por estar unidas las porciones de perfil mediante soldadura.

14. Un colector solar cilindro-parabólico en cuyo bastidor se encuentre al menos un cuerpo central, viga o tubo de torsión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13.

15. Un modo de fijación de los brazos (5) de sustentación de los espejos (7) a la viga (1) de cualquiera de las reivindicaciones 1-13 caracterizado porque el montaje se realiza sobre las pestañas (3), en las cuales hay practicados los agujeros que sirven de paso a los elementos de fijación (9) de los brazos a la viga.

16. El modo de la reivindicación 15 en el que además los brazos (5) se fijan entre sí por parejas, y a su vez a la viga (1) intermediados por las pestañas (3) a las que se fijan; dispuestos los brazos de cada pareja simétricos respecto a dichas pestañas y compartiendo elementos de fijación (9).

17. Un colector solar cilindro-parabólico de acuerdo con la reivindicación 14 caracterizado porque además posee al menos un brazo fijado al modo de cualquiera de las reivindicaciones 15 y 16.

18. Un procedimiento para fabricar las porciones de perfil (2) que componen una viga conforme a las reivindicaciones 1-13 caracterizado porque:

19. El procedimiento de la reivindicación 18 caracterizado porque además se punzonan los agujeros necesarios para el ensamblaje de la viga y el montaje de los brazos, antes de perfilar.

20. El procedimiento de la reivindicación 18 caracterizado porque además se punzonan los agujeros necesarios para el ensamblaje de la viga y el montaje de los brazos, después de perfilar.

21. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 18, 19 y 20 caracterizado porque además, previamente a su entrada en la perfiladora, se corta la chapa de manera que se obtienen rectángulos de longitud igual a la longitud del perfil a fabricar.

22. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 18, 19 y 20 caracterizado porque además, a la salida de la perfiladora se cortan los perfiles obtenidos a la longitud de diseño.

23. Un colector solar cilindro-parabólico caracterizado porque el cuerpo central, viga o tubo de torsión de su bastidor, tiene en su composición principal al menos una pieza fabricada conforme al procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 18-22.

24. Un colector solar cilindro-parabólico caracterizado por estar su bastidor conforme a cualquiera de las reivindicaciones 14, 17 y 23 y por estar los brazos compuestos por porciones de tubo estructural soldado y sometidos a proceso electrolítico de protección anti-corrosión.

25. Un colector solar cilindro-parabólico caracterizado por estar su bastidor conforme a cualquiera de las reivindicaciones 14, 17 y 23 y por estar los brazos compuestos principalmente por chapa estampada.

26. Un colector solar cilindro-parabólico caracterizado por estar su bastidor conforme a cualquiera de las reivindicaciones 14 y 23 y por ser el soporte de los espejos una subestructura espacial en sustitución de los brazos citados en las presentes reivindicaciones.