Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular que se compone de una estructura principal encargada de resistir los esfuerzos de torsión y flexión del colector y una estructura auxiliar que equilibra el conjunto y soporta el peso propio de los espejos y del tubo absorbedor,

comprendiendo la estructura principal: una subestructura triangular con pirámides, regulares y dos semi-pirámides en los extremos, unas barras (5) que unen el vértice superior de cada pirámide (1) con el vértice superior (1) de la pirámide adyacente o con el vértice superior (1') de la semi-pirámide (1') adyacente, una barra diagonal (4) que une dos vértices opuestos de la base de cada pirámide y dos pendolones (6) situados uno en cada extremo de la subestructura triangular. La estructura auxiliar comprende: brazos (7, 7'), puntales (8, 8', 8'') de cada brazo (7, 7'), correas (9) y soportes (11) del tubo absorbedor (12).

MÓDULO SOPORTE PARA COLECTOR SOLAR CON SUBESTRUCTURA TRIANGULAR

Sector técnico de la invención

La invención se encuadra dentro del sector de las estructuras soporte para colectores solares, más concretamente se refiere a los módulos o armazones que se utilizan para la sujeción de los espejos o reflectores y de los tubos receptores o absorbedores. Estos módulos han de soportar todas las cargas y esfuerzos, tanto los propios del colector como los de los agentes externos a los que están sometidos.

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 (colector cilindro parabólico, disco Stirling, central de torre con helióstatos, colectores Fresnel, etcétera) y todos elloS requieren módulos de soporte para los espejos o reflectores que se encargan de concentrar la radiación solar. Los colectores, 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. La invención que aquí se reivindica hace referencia al módulo soporte del colector. solar, no siendo objeto de la invención el seguidor solar que luego se le pueda acoplar. Muchas de las invenciones del estado de la técnica describen módulos de celosíél que soportan colectores de tipo cilindro-parabólicos. Los colectores cilindru parabólicos para recolectar la energía del sol emplean espejos de forma cilindro parabólica. Por el foco de la parábola pasa una tubería o tubo absorbedor por el que circula un fluido caloportador que se calienta al recibir los rayos concentrados del sol. Una vez calentado el fluido, el cual alcanza temperaturas próximas a 400 oC, si dicho fluido es vapor se envía directamente a una turbina para la producción de electricidad o si se trata de otro tipo de fluidos caloportadores que a dicha temperatura no están en fase vapor, entonces se envían a un intercambiador de calor para la producción de éste. En cuanto a su geometría, un único colector de tipo cilindro-parabólico se compone de varios módulos consecutivos. Cada uno de estos módulos comprende una estructura soporte, un reflector cilindro-parabólico y un tubo absorbedor.

Todos los módulos de soporte se componen de dos tipos de elementos. El primer tipo comprende un conjunto de elementos denominados miembros estructurales o estructura principal, encargados de dar rigidez al conjunto y de soportar los esfuerzos de torsión y de flexión a los que se ve sometido todo el conjunto del colector. El segundo tipo comprende todos aquellos elementos denominados elementos accesorios o estructura auxiliar, que se encargan simplemente de equilibrar el conjunto y soportar el peso propio de los espejos (reflector) o del tubo absorbedor. Dentro de los elementos estructurales se encuentran los cordones, los postes, los brazos y las uniones entre ellos. Los cordones son las barras o elementos que recorren todo el módulo longitudinalmente. Los brazos son transversales a los cordones y otorgan la curvatura necesaria para el reflector cilíndrico parabólico. Los· postes se sitúan en posición vertical (con mayor o menor inclinación) y se unen a los cordones en los nudos o conexiones. Además, pueden existir elementos estructurales secundarios dependiendo de cómo se conciba el diseño del módulo. Por ejemplo, pueden añadirse barras de arriostramiento que limiten la longitud de pandeo de los elementos principales, Dentro de los elementos accesorios se encuentran las correas y los soportes del tubC) absorbedor. Las correas se instalan sobre los brazos y sujetan los espejos. Los soportes del tubo absorbedor se elevan verticalmente sobre el foco de la parábola '1 soportan el tubo a la altura precisa para la correcta concentración en el fluido caloportador que recorre el tubo de los rayos solares que reflejan los espejos. Existe una gran cantidad de estado de la técnica referente a las estructuras soporte de módulos de colectores solares, entre las que se encuentran las patente$ US6414237, US5069540, ES2326303, ES2161589, CA1088828, EP0082068, U1070880. Concretamente, la patente W02008039233A2 "Space frames and connection nade arragement" de GOSSAMER SPACE FRAMES describe una armadura móvil para reflector curvo de las conocidas como de doble capa, llamadas así por comprender dos superficies, paralelas o no, pero situadas a diferente altura. En esta estructura, dentro de los elementos estructurales figuran:

• la capa inferior constituida por dos cordones principales paralelos entre ellos (51, 52) Y paralelos al eje de curvatura del reflector, cuya longitud coincide con la longitud total del módulo;

• la capa superior de la estructura constituida por tres cordones superiores, uno central (57) y dos laterales (58, 59) encontrándose en distinto plano el cordón

central de los laterales, para configurar la curvatura requerida por el reflector;

• cordones menores de la capa inferior (53) y cordones menores de la capa superior (61) que se colocan transversalmente a los cordones principales;

• postes (62) que unen en diagonal los cordones principales superiores (57, 58, 59) con los cordones principales inferiores (51, 52) ,

• conectores de nodo que conectan cada cordón principal (51, 52, 57, 58, 59) con los cordones menores (53) y los postes (62) ,

• barras de torsión (92) que conectan en diagonal los cordones (58) y (59) con el cordón (57) , así como conectan en diagonal los cordones principales (51, 52) de la capa inferior

• diagonales o postes (60) que conectan los cordones principales (51, 52) deJ

plano inferior con el cordón principal central del plano superior (57) . Entre los elementos accesorios, la invención describe:

• unos miembros de montaje del reflector (99) sobre los cordones menores, 10!S cuales definen una superficie curva que sigue la curvatura del reflector,

• unos voladizos o miembros de montaje del reflector (100) alargados que sobresalen de los cordones superiores laterales (58, 59) Y suponen una prolongación, con un ángulo diferente, del cordón menor de la capa superior (61 ) .

• soportes (90) del tubo absorbedor que requieren barras (95, 96) para estabilizar dicho soporte y conectarlo con la base.

A la vista del estado de la técnica, la invención aquí reivindicada tiene como objetivo proporcionar un módulo que sirva de soporte a un colector solar del tipo cilindroparabólico y que, aún a pesar de estar formado por una estructura reticular de nudos y barras, tenga una serie de características que hagan que difiera substancialmente de las conocidas en el estado de la técnica, aportando importantes ventajas tanto de resistencia estructural, como de facilidad y abaratamiento en el transporte y montaje, todo ello gracias a que se simplifica de manera considerable los elementos denominados estructurales, es decir, aquellos que soportan las cargas y los esfuerzos del conjunto del colector.

Descripción de la invención La invención describe un módulo soporte para un colector solar cilindro-parabólico de los que no tienen doble superficie o doble capa, sino una superficie inferior y una línea superior cuyo conjunto forma una viga de torsión (o torque-box) de sección triangular.

Esta viga de torsión es la encargada de resistir las cargas de torsión y flexión debidas al peso y el viento sobre los reflectores y que se transmiten de un módulo a otro a lo largo del colector, ya que cada colector puede estar formado por varios módulos. La invención 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. Como se explicó anteriormente, los módulos soportes se componen de:

• Estructura principal: se denomina así al conjunto de elementos estructurales encargados de soportar las cargas y esfuerzos del colector solar, así como d@ conferirle la rigidez necesaria.

• Elementos accesorios o estructura auxiliar: cuya misión es la de equilibrar el conjunto y soportar únicamente el peso propio de los espejos o reflector y del tubo absorbedor o receptor y transmitirlo a la estructura triangular. La torsión inducida de un módulo a otro por las cargas de viento y peso no se conduce por los elementos accesorios, por lo que estos elementos no incrementan su carga a lo largo del colector, a diferencia de la estructura principal.

En el caso de la invención reivindicada, la estructura principal...

1. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular, de superficie única inferior y una línea superior, conformando una subestructura triangular para resistir las cargas, que comprende una serie de miembros estructurales o estructura principal encargados de resistir los esfuerzos de torsión y flexión del colector así como todas las cargas del módulo y una serie de elementos accesorios o estructura auxiliar cuya misión es la de equilibrar el módulo y soportar el peso propio del reflector y del tubo absorbedor caracterizado porque la estructura principal comprende:

• Subestructura triangular o prisma triangular: trasmite la torsión a lo largo del módulo y comprende:

o una única fila de pirámides regulares de base rectangular, situadas una a continuación de otra, teniendo cada una de las pirámides un vértice superior (1) , cuatro aristas (2) que son las diagonales que conectan et vértice superior (1) de la pirámide con los vértices inferiores de la base de pirámide y tres aristas (3-13) que forman la base;

o dos tetraedros o semi-pirámides situados uno en cada extremo de la subestructura triangular y formados por un vértice superior (1 ') , dos aristas (2') que conectan el vértice superior (1') con los vértices inferiores de la base de la semi-pirámide y las aristas (3') que forman la base de la semipirámide;

o barras individuales (5) que unen el vértice superior de cada pirámide (1, con el vértice superior (1) de la pirámide adyacente o con el vértice superior (1') de la semi-pirámide (1') adyacente,

o barra diagonal (4) que une dos vértices opuestos de la base de cada pirámide;

• Dos pendolones (6) : situados uno en cada extremo de la subestructura triangular, formados por una pieza vertical de perfil normalizado que transmite la torsión que proviene del módulo adyacente a la subestructura triangular y donde se conectan:

o las aristas (2') diagonales de los dos tetraedros o semi-pirámides de la subestructura triangular,

o las aristas (3') de la base triangular de la semi-pirámide,

o las barras individuales (5) que unen los vértices superiores de las

pirámides de los extremos (1) con los de las semi-pirámides (1') , o el eje central, en uno de los dos extremos, el cual es coincidente con el centro de gravedad de la estructura incluido el reflector y el tubo absorbedor.

y la estructura auxiliar o los elementos accesorios comprenden:

• Brazos (7, 7') : formados por un tubo quebrado de sección rectangular o por un tubo curvo de sección rectangular, que permite adaptarse a la curvatura que presenta la parábola del reflector, existiendo brazos interiores (7') que se unen a los vértices superiores (1) de las pirámides y dos brazos exteriores (7) que se unen a los vértices superiores (1') de las semi-pirámides por medio de placas solidarias al pendolón (6) ,

• puntales o elementos soporte (8, 8') de cada brazo (7, 7') hasta los vértices inferiores de las pirámides,

• correas (9) : de longitud igual a la del módulo se apoyan directamente sobre. los brazos (7, 7') Y sobre ellas se monta el reflector por medio de grapas (10) ,

• soportes (11) del tubo absorbedor (12) : estructuras verticales fijados a cada uno de los vértices superiores de las pirámides (1) Y a uno de los dos pendolones (6) .

2. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 1 caracterizado porque los puntales (8) conectan el vértice inferior de la pirámide correspondiente con los extremos de los dos brazos adyacentes simulando una forma de "V'.

3. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 1 caracterizado porque el elemento soporte (8') de los extremos de cada brazo (7, 7') tiene configuración en "Y" y comprende una barra conectada en el extremo de cada brazo y que se une en el punto medio entre brazos y a una altura intermedia con la barra que sale del extremo del brazo adyacente; del punto de conexión entre ambas barras sale una única barra vertical que las une con el vértice de la base de la pirámide correspondiente.

4. MÓdulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 2 ó 3 caracterizado porque todos los vértices inferiores son dotados con puntales.

5. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 2 ó 3 caracterizado porque se dota con puntales a vértices alternos manteniendo con puntales los de los extremos del módulo.

6. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 1 caracterizado porque se disponen dos puntales para los dos brazos de los extremos (los externos) donde un puntal va desde el extremo inferior del pendolón al extremo del brazo y el otro puntal discurre en paralelo y se fija algo más arriba en el pendolón yendo hasta el quiebro del brazo; en los brazos internos también se dispone de dos puntales que parten del vértice inferior que es nudo de unión entre la semipirámide y la primera pirámide, yendo el primer puntal desde el vértice hasta el extremo superior del brazo y el otro puntal desde el mismo vértice hasta el quiebro del brazo.

7. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 1 caracterizado porque los soportes del tubo absorbedor presentan libertad de giro en el sentido longitudinal del colector, rigidez a flexiórt transversal y una estructura de mínima opacidad para evitar que produzca. sombras en la superficie de los espejos.

8. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 1 caracterizado porque los perfiles empleados en el diseño de la subestructura triangular (2, 2', 3, 3', 4) Y las barras individuales (5) que unen los vértices de las pirámides (1) Y semi-pirámides (1') son tubos de sección circular (J cuadrada.

9. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 2 caracterizado porque los brazos se fabrican con tubos de sección rectangular o perfiles abiertos con sección en "C"

1O. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 2 caracterizado porque las correas, los puntales y la arista de arriostramiento (13) o arista de la base de las pirámides que es común entre pirámides adyacentes, se fabrican a base de perfiles con sección abierta en C o en omega (w) .

11. Módulo soporte de colector solar con subestructura triangular según reivindicación 1 caracterizado porque el material empleado para todos los elementos estructurales será acero 8275 ó 8355 galvanizado en caliente.