ESTRUCTURA PARA COLECTOR SOLAR CILÍNDRICO.

Estructura para colector solar cilíndrico, que cuenta con una estructura de barras en celosía (16) con una viga o torque box (1) en su parte central,

válida para sustentar receptores (2) de cualquier geometría y para reflectores primarios (17, 17') también de cualquier geometría (parabólico, paramétrico ... ) pudiendo ser dicho reflector primario (17, 17') continuo o discontinuo, además la estructura puede sustentar un reconcentrador secundario, donde el torque box (1) es de geometría cilíndrica o poliédrica de múltiples caras, dividida en varias secciones (3) y cada una de las secciones (3) formadas a su vez por varias chapas (4); la estructura de celosía triangular (16) envolvente realizada en angulares en "L", con todas las uniones resueltas con remaches o equivalentes; comprende varios marcos hexagonales (19) a lo largo del torque box (1) rodeándola y reforzándola; y varios soportes que sustentan el receptor por encima del torque box (1).

Estructura para colector solar cilíndrico.

Sector técnico de la invención

Esta invención se encuadra dentro del sector de los colectores solares, más concretamente se refiere a las estructuras que se utilizan para la sujeción de dichos colectores encargados de concentrar la radiación solar.

Antecedentes de la invención

En las plantas de producción de energía eléctrica a partir de la radiación solar se pueden emplear colectores solares de varios tipos (colectores cilíndricos, disco Stirling, central de torre con helióstatos, colectores Fresnel, etc) y todos ellos requieren estructuras de soporte para los espejos que se encargan de concentrar la radiación solar.

Dentro de colectores de tipo cilíndrico, los más populares son los cilindro-parabólicos, cuyo reflector primario es una parábola. Recientemente ha surgido un nuevo tipo de colectores denominados cilindro-paramétricos. Estos últimos se distingen de los colectores cilindro-parabólicos porque la geometría del reflector primario no se corresponde con una parábola. Además, en el caso de los cilindro-paramétricos, existen desarrollos en los que el reflector no se corresponde con una curva continua, si no que se secciona obteniendo lo que se denomina reflector primario discontinuo, para lograr ventajas adicionales, pues permite evacuar el viento y reducir las cargas asociadas por m2 de espejo. En otros casos además se añade un reconcentrador secundario, generalmente por encima del receptor, que aumenta la concentración de radiación solar sobre el receptor.

Un ejemplo de este tipo de colectores se reivindica en la solicitud de patente española P200902422 “Colector solar cilindro paramétrico con reconcentrador secundario optimizado y su procedimiento de diseño” del mismo solicitante.

Dichas estructuras, sea del tipo que sea el colector, por lo general poseen además un dispositivo denominado seguidor solar que les permite orientarse en dirección al sol, lo que les conduce a la obtención de altos rendimientos.

Existe una gran cantidad de estado de la técnica referente a las estructuras soporte de módulos de colectores solares, como pueden ser las patentes US6414237, US5069540, ES2326303, ES2161589, CA1088828, EP0082068, U1070880 y muchas otras.

Muchas de las invenciones del estado de la técnica describen estructuras de celosía que soportan colectores de tipo cilindro-parabólicos.

Las estructuras que soportan estos colectores están formadas por una serie de vigas, brazos y uniones, entendiendo por vigas aquellos elementos que sirven de soporte de la estructura central, también denominado torque box. Son vigas sometidas a grandes esfuerzos de torsión y de flexión y habitualmente, de una gran longitud, lo que origina problemas por la flecha que esto produce y además complica en gran medida su transporte hasta la planta.

A la vista del estado de la técnica, la invención aquí reivindicada tiene como objetivo proporcionar una estructura de gran versatilidad, para que sirva de soporte a un módulo de colector solar de tipo cilíndrico, ya sea parabólico o paramétrico, con el reflector primario continuo o discontinuo, con reconcentrador secundario o sin él y que acepte cualquier geometría de receptor. No es objeto de la invención el seguidor solar que luego se le pueda acoplar.

Además de la versatilidad y aún a pesar de estar formada por una estructura reticular de nudos y barras, la invención cuenta con una serie de características que hacen que difiera substancialmente de las conocidas en el estado de la técnica, solucionando problemas técnicos tan importantes en este tipo de colectores como son la resistencia estructural del conjunto, disminución de cargas, facilidad y abaratamiento de transporte y de montaje.

Descripción de la invención

La invención consiste en una estructura soporte para un módulo de colector solar cilíndrico.

Los componentes principales del campo solar de la tecnología cilíndrica, son:

- Reflector primario cilíndrico: su misión es la de reflejar y concentrar sobre el receptor la radiación solar directa que incide sobre su superficie. La superficie especular se consigue a través de películas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte que le da la suficiente rigidez. Puede ser parabólico o paramétrico y de geometría continua o discontinua. En el caso de geometría discontinua, el reflector queda dividido en varios tramos. Una de las divisiones más frecuentes consiste en seccionar el reflector primario en dos tramos paramétricos y un tramo parabólico central y elevado, pero son válidas otras posibilidades.

- Receptor: elemento encargado de la absorción de la energía solar y por el que circula el fluido que se calienta. Existen de varias geometrías, el más común comprende dos tubos concéntricos, uno interior metálico por el que circula el fluido y otro exterior de vidrio, manteniendo vacío entre ambos. La estructura que la invención propone es válida para cualquier geometría de receptor.

- Reconcentrador secundario: elemento reflector que aumenta la concentración de la radiación solar sobre el receptor, pero que no siempre se instala en los colectores. Si se coloca, generalmente se sitúa por encima del receptor.

- Seguidor solar: el sistema seguidor más común consiste en un dispositivo que gira el reflector alrededor de un eje.

- Estructura: la misión de la estructura del colector es la de sustentar y dar rigidez al conjunto de elementos que lo componen. Este elemento es el objeto de la presente invención.

La invención reivindicada se centra en desarrollar una estructura que, a diferencia del estado de la técnica conocido, tiene una serie de características esenciales que le aportan importantes ventajas frente a lo existente en el sector.

Estas características esenciales son:

1. Geometría del cuerpo central tipo torque box: una de las principales características que se incorporan en el torque box es el cambio de su geometría con respecto al estado de la técnica, ya que pasa de ser de sección rectangular

o triangular, a ser cilíndrica o poliédrica de múltiples caras. Otra de las diferencias en su geometría es que el torque box no está compuesto de una sola pieza, si no que está formado por una serie de sectores de igual longitud y cada uno de los sectores está formado a su vez por varias chapas finas curvadas o plegadas. Las chapas se transportan apiladas, facilitando enormemente la logística y logrando un sistema de transporte idóneo. Una vez en planta, se montan cada una de las secciones partiendo de las chapas y a continuación se monta el torque box completo, uniendo los diferentes sectores con unas piezas denominadas diafragmas que materializan la unión e impiden que se produzcan abolladuras locales en el cilindro debido a las cargas puntuales ejercidas por los soportes de basa piramidal del receptor de tubos concéntricos.

El torque box así diseñado, se encarga de soportar los esfuerzos de torsión ocasionados por el peso del receptor, el peso propio y los esfuerzos del viento. Sobre él se apoyan las estructuras de celosía triangular que soportan el reflector primario completo si es continuo o alguno de sus tramos si es discontinuo.

También sustenta los apoyos de base piramidal intermedios que soportan el receptor si este es de tubos concéntricos, así como se sujetan en él las patas que apoyan sobre el suelo el conjunto de la estructura.

2. Marcos hexagonales rodeando el torque box: a lo largo de su longitud, el torque box queda abrazado por marcos hexagonales en sucesivas secciones. El lado superior del hexágono sustenta: un pilar de celosía siempre que se necesite, el tramo central del reflector primario -si este es discontinuo y el número de secciones en que se divide el primario es impar-yel reconcentrador secundario si existe. Los marcos también realizan la función de unir las estructuras de celosía triangular al torque box. Los marcos hexagonales están realizados con angulares en “L”, todas sus uniones estarán resueltas con remaches o cualquier sistema de unión equivalente.

4. Estructura atirantada: el conjunto de la estructura se pretensa mediante dos tirantes horizontales, optimizando el comportamiento de la misma a flexión, de esta forma se...

1. Estructura para colector solar cilíndrico, de las formadas por una estructura de barras en celosía (16) con una viga o torque box (1) en su parte central, válida para sustentar receptores (2) de cualquier geometría y para reflectores primarios (17, 17’) también de cualquier geometría, ya sea parabólico, paramétrico... pudiendo ser dicho reflector primario (17, 17’) continuo o discontinuo, además la estructura puede sustentar un reconcentrador secundario, caracterizada porque:

- la viga central o torque box (1) es de geometría cilíndrica o poliédrica de múltiples caras, dividida en varias secciones (3) y cada una de las secciones (3) formadas a su vez por varias chapas (4) ;

- la estructura de celosía triangular (16) envolvente está realizada en angulares en “L”, con todas las uniones resueltas con remaches o métodos de unión equivalentes;

- comprende varios marcos hexagonales (19) a lo largo de la viga central o torque box (1) rodeándola y reforzándola;

- comprende varios soportes que sustentan el receptor por encima del torque box (1) .

2. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque las chapas están plegadas

o curvadas (4) .

3. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 2 caracterizada porque las diferentes secciones

(3) del cuerpo central o torque box (1) se unen entre sí mediante unos elementos de unión denominados diafragmas

(5) los cuales están formados por una chapa plegada (8) o cilíndrica cuyos pliegues o su curvatura coinciden con los pliegues o la curvatura de las chapas (4) de las secciones (3) del torque box (1) .

4. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 3 caracterizada porque los diafragmas cuentan con una serie de radios (9) que rigidizan el conjunto.

5. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizado porque en los extremos del torque box (1) se colocan dos tapas (10, 12) .

6. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 5 caracterizado porque en una tapa (12) se encuentra ubicado el eje de giro del colector (11) .

7. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 5 caracterizado porque una tapa (10) está destinada para conectar este módulo de colector solar con su contiguo.

8. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizado porque los soportes (6) que sustentan el receptor (2) se apoyan sobre una base piramidal directamente sobre el torque box (1) .

9. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque los soportes (20) que sustentan el receptor (2) se apoyan directamente sobre el lado superior del marco hexagonal (19) .

10. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 9 caracterizada porque los soportes (20) que sustentan el receptor (2) también sujetan el reconcentrador secundario.

11. Estructura para colector solar cilindro-paramétrico según reivindicación 9 caracterizada porque los soportes

(20) tienen forma de pilar de celosía.

12. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque el lado superior del hexágono soporta el tramo central (17’) del reflector primario discontinuo.

13. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque los dos lados del marco hexagonal (19) contiguos al superior quedan libres.

14. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque los tres lados inferiores del hexágono (19) realizan la transición desde el torque box (1) a la estructura de celosía triangular (16) .

15. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque el conjunto de la estructura está atirantada.

16. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 14 caracterizada porque se atiranta mediante dos tirantes horizontales (13, 15) situados uno a cada lado del torque box (1) .

17. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 15 caracterizada porque los tirantes (13, 15) cuentan con unos puntos de amarre donde se pretensan y unos puntos intermedios, solo pasantes, que mantienen la curvatura y la tensión.

18. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 16 caracterizada porque los puntos de amarre están situados en los extremos de los tirantes (14, 15) .

19. Estructura para colector solar cilíndrico según reivindicación 1 caracterizada porque la estructura de celosía triangular (16) soporta el reflector primario completo si es continuo y los tramos de los extremos del reflector si es discontinuo.