TRANSFERENCIA DE PAR ENTRE MÓDULOS COLECTORES CÓNCAVOS.

Un sistema para transferir un par entre módulos en un ordenamiento de colectores solares de concentración.

Un sistema de colector cóncavo incluye al menos dos módulos, incluyendo cada módulo un reflector con una superficie reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre un tubo lineal, y una malla estructural sujeta al reflector. Los módulos están constreñidos para rotar alrededor de un eje común. Una conexión de transferencia de par conecta directamente las mallas estructurales tridimensionales de los dos módulos en una ubicación alejada del eje de rotación. El par se transmite así entre los módulos mediante una pareja de fuerzas que actúa sobre el módulo. También se describe un método de transferencia de par entre módulos colectores cóncavos adyacentes, y una malla estructural tridimensional configurada para su uso en el sistema y método. Se describen mecanismos para permitir la expansión y contracción térmica del ordenamiento. Se describe un sistema de accionamiento que transmite un par a un módulo cerca de un borde del módulo.

TRANSFERENCIA DE PAR ENTRE MODULOS COLECTORES CONCAVOS Antecedentes El colector solar cóncavo es una tecnología de colector bien conocida usada en plantas de energía solar por concentración (ESC) . Como se muestra en la figura 1, una planta tal emplea normalmente un ordenamiento grande de reflectores de enfoque que siguen al sol y concentran la radiación solar incidente sobre un conducto tubular que contiene un fluido de trabajo. La radiación focalizada calienta el fluido de trabajo, por ejemplo, un aceite u otro fluido. El fluido calentado se conduce por una tubería hasta una ubicación central donde puede utilizarse su energía térmica acumulada en una máquina térmica convencional, por ejemplo, para generar vapor que acciona turbinas para producir energía eléctrica, En otras aplicaciones, el fluido calentado puede usarse directamente, por ejemplo, donde el fluido calentado se usa para calentar agua para uso doméstico o comercial. Después de que su energía térmica se haya utilizado, el fluido puede hacerse recircular a través del ordenamiento de colectores para calentarse de nuevo. Los ordenamientos de colectores pueden ser bastante grandes, cubriendo varios kilómetros cuadrados e incluyendo miles de módulos colectores, tales como el módulo 101 mostrado en el diagrama simplificado de la figura 1. Se muestran varios módulos en la figura 1, cada uno de los cuales tiene una construcción similar. El campo u ordenamiento de colectores puede dividirse en circuitos paralelos, de manera que no es necesario hacer circular el fluido de trabajo a través de todo el campo de colectores antes de conducirse por una tubería hasta la ubicación central, sino que en su lugar, puede pasarse a través de una sola fila de unas pocas docenas de módulos durante cada ciclo de calentamiento, por ejemplo. Son posibles muchas disposiciones de circuitos. Cada módulo incluye normalmente un reflector 102 parabólico reforzado por un sistema 103 de celosía o armazón en el lado posterior del reflector (lejos del sol) . El armazón añade rigidez al módulo. Los módulos se soportan normalmente en postes 104 que se ubican entre los módulos. Los módulos colectores se agrupan normalmente en conjuntos de colectores solares (CCS) orientables de varios módulos cada uno, conectados en fila. Es decir, un CCS normalmente incluye varios módulos colectores soportados por postes en una disposición lineal, tal que cada CCS puede rotar alrededor de un eje longitudinal. Para una eficacia colectora óptima, todos los módulos en un CCS rotan preferiblemente al unísono para seguir al sol durante el día. Cada CCS puede moverse mediante un mecanismo de accionamiento (no mostrado) cerca del centro del CCS, en un extremo del CCS, o en otra ubicación dentro del CCS. Los módulos colectores en un CCS se acoplan entre sí usando un elemento de torsión central (árbol) para acoplar módulos adyacentes. Los componentes involucrados en la transferencia de par desde un módulo al siguiente se designan a veces como un “conjunto de transferencia de par”. La figura 2 muestra un ejemplo de la parte de un conjunto 200 de transferencia de par de un módulo 101 desde su lado posterior. El árbol 201 del conjunto 200 de transferencia de par se ubica normalmente en el interior de la sección transversal del armazón 103, cerca del centro de masas del módulo. El árbol se fabrica normalmente a partir de una tubería o sistema de tuberías de gran diámetro y pared gruesa, y puede presentar una superficie exterior mecanizada para su uso con un cojinete que soporte el módulo. Sujeta al árbol 201 se encuentra una estructura 202 de celosía o placa gruesa que lleva las fuerzas desde el armazón grande de un módulo hasta la sección transversal relativamente pequeña del árbol 201, que transmite el par mediante torsión esencialmente pura del árbol 201. El par se distribuye desde el árbol 201 hasta el armazón o celosía 202 del siguiente módulo por medio de una placa correspondiente del siguiente módulo (no mostrado en la figura 2) . Un par desde al menos dos fuentes diferentes se transfiere entre los módulos por medio del conjunto 200 de transferencia de par. En primer lugar, un mecanismo de accionamiento ubicado cerca del centro del CCS aplica un par directamente a aquellos módulos adyacentes al mecanismo de accionamiento. Para el resto de los módulos en el CCS, el par se acopla desde un módulo al siguiente de modo que todo el grupo de módulos en el CCS rota al unísono. En segundo lugar, los ordenamientos de módulos están también sujetos a la carga del viento, que puede ejercer fuerzas y pares muy grandes en el ordenamiento. La carga del viento sobre cada módulo se transmite al módulo adyacente. El par resultante puede ser mínimo en los módulos de extremo de un CCS, pero puede acumularse a través de los módulos en la fila del CCS hasta que el mecanismo de accionamiento deba resistir la carga del viento torsional acumulada de muchos módulos. Estos pares pueden ser de hasta cientos de miles de newton-metros. Para mantener una orientación adecuada del ordenamiento hacia el sol, el mecanismo de accionamiento debe poder resistir y vencer el par resultante de la carga del viento, y el CCS deber ser lo suficientemente resistente como para que ningún módulo se desvíe lo suficiente del enfoque óptimo como para que su funcionamiento de captación de energía se degrade significativamente. Mientras que los pares cerca del mecanismo de accionamiento son máximos, y los módulos adyacentes al mecanismo de accionamiento deben resistir los mayores pares, la desviación puede acumularse fuera del mecanismo de accionamiento, y puede ser máxima en el extremo del CCS más alejado del mecanismo de accionamiento. Para alcanzar suficiente resistencia, el árbol 201 central debe ser bastante grande. El conjunto 200 de transferencia de par puede requerir una gran cantidad de material, y puede suponer el 20 por ciento o más del coste estructural de cada módulo. Además, el acoplamiento de dos dispositivos ópticamente precisos, tales como los módulos de un CCS, requiere que el conjunto se fabrique con un grado de precisión relativamente alto para una captación apropiada de energía. Habitualmente se requiere un procedimiento de alineación adicional como parte del proceso de instalación para reducir la desalineación rotacional entre módulos. Otro aspecto significativo en el diseño de un CCS es permitir la expansión y contracción térmica. Los CCS son a menudo bastante grandes y pueden emplearse en entornos con extremos de temperatura significativos. Por ejemplo, un CCS puede tener 150 metros de largo, y su longitud puede cambiar hasta 20 centímetros entre los extremos de temperatura que experimenta. Puesto que el CCS normalmente está anclado por el centro en el mecanismo de accionamiento, que no puede moverse libremente, cada extremo puede moverse como mucho hasta 10 centímetros durante un ciclo de temperatura. Debido a las altas cargas de par y cizalla sobre los árboles 201 de transferencia de par, normalmente es prohibitivo por su coste emplear medios tales como árboles ranurados o telescópicos para absorber la expansión y contracción térmica longitudinal. Normalmente, la expansión y contracción térmica se permiten dejando simplemente que toda la fila se expanda y contraiga respecto del anclaje central. Esto requiere sobredimensionar la longitud de los árboles de transferencia de par para proporcionar un margen entre cada armazón de módulo y su estructura de soporte en ambos extremos de temperatura. Esto aumenta adicionalmente el coste del material usado para el árbol, y la longitud de árbol aumentada reduce adicionalmente la resistencia del árbol, agravando los aspectos de desviación descritos previamente. SUMARIO En una realización, un sistema de colector cóncavo comprende un primer y segundo módulo. El primer módulo comprende un primer reflector con una primera superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre un tubo lineal, y una primera malla estructural tridimensional sujeta el primer reflector por la cara opuesta a la primera superficie frontal reflectora. El segundo módulo comprende un segundo reflector con una segunda superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre el tubo lineal, y una segunda malla estructural tridimensional sujeta al segundo reflector por la cara opuesta la segunda superficie frontal reflectora. Los módulos primero y segundo se constriñen para rotar alrededor de un eje de rotación común paralelo al tubo lineal. El sistema de colector comprende además una conexión de transferencia de par que conecta directamente la primera malla estructural tridimensional a la segunda malla estructural tridimensional en una ubicación alejada del eje de rotación. La conexión de transferencia de par se adapta...

1. Sistema de colector solar cóncavo, caracterizado por que comprende: un primer módulo que comprende un primer reflector con una primera superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre un tubo lineal, y una primera malla estructural tridimensional sujeta al primer reflector por la cara opuesta a la primera superficie frontal reflectora; un segundo módulo que comprende un segundo reflector con una segunda superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre el tubo lineal, y una segunda malla estructural tridimensional sujeta al segundo reflector por la cara opuesta a la segunda superficie frontal reflectora, en el que los módulos primero y segundo se disponenpara rotar alrededor de un eje de rotación común (311) paralelo al tubo lineal; y una conexión de transferencia de par que conecta directamente la primera malla estructural tridimensional a la segunda malla estructural tridimensional en una ubicación alejada del eje de rotación (311) , en el que la conexión de transferencia de par se adapta en una dirección paralela al eje de rotación (311) , y es sustancialmente rígida en una dirección transversal al eje de rotación (311) .

2. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que la conexión de transferencia de par comprende una unión que es sustancialmente paralela al eje de rotación (311) .

3. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 2, caracterizado por que la unión es telescópica.

4. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que: el primer módulo comprende además un primer segmento (1002) de eje en el eje de rotación común (311) ; y el segundo módulo comprende además un segundo segmento (1003) de eje en el eje de rotación común (311) .

5. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por

que además comprende un eje común (314) a lo largo del eje de rotación común (311) , extendiéndose el eje común desde el primer módulo (301) hasta el segundo módulo (302) .

6. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 5, en el que cada módulo se sujeta al eje común (314) de tal modo que el eje común (314) puede transmitir el par de un módulo a otro.

7. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 5, caracterizado por que al menos un módulo puede rotar con respecto al eje común (314) , de tal modo que el eje común (314) no transmite el par de un módulo a otro.

8. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que además comprende medios para permitir la expansión y contracción térmica de los módulos.

9. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que la alineación rotacional de los módulos puede ajustarse.

10. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado porque la conexión de transferencia de par comprende una unión de longitud ajustable con extremos primero y segundo, el primer extremo está acoplado de forma rotatoria a la primera malla estructural tridimensional, el segundo extremo está acoplado de forma rotatoria a la segunda malla estructural tridimensional, y la unión de longitud ajustable se extiende de forma sustancialmente perpendicular al eje de rotación (311) .

11. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que las superficies reflectoras son parabólicas.

12. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que además comprende: un poste entre y que soporta al menos parcialmente las mallas estructurales tridimensionales primera y segunda; y un enganche, configurado para enganchar de manera liberable al menos uno de los módulos al poste o una base del poste.

13. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 12, caracterizado por que el enganche puede engancharse automáticamente.

14. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 12, caracterizado por que el enganche puede liberarse manualmente.

15. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 12, caracterizado por que el enganche puede liberarse automáticamente.

16. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que además comprende al menos una pieza que se flexiona para permitir la expansión y contracción térmica de los módulos.

17. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 1, caracterizado por que además comprende un sistema de accionamiento que hace rotar los módulos alrededor del eje de rotación común (311) , comprendiendo el sistema de accionamiento un brazo (1703) que se acciona para rotar alrededor del eje de rotación común (311) , y que transmite un par a la primera malla estructural tridimensional cerca de un borde del primer módulo.

18. Sistema de colector solar cóncavo caracterizado porque comprende: un primer módulo que comprende un primer relector con una primera superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre un tubo lineal, y una primera malla estructural tridimensional sujeta al primer reflector por la cara opuesta a la primera superficie frontal reflectora; un segundo módulo que comprende un segundo reflector con una segunda superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre el tubo lineal, y una segunda malla estructural tridimensional sujeta al segundo reflector por la cara opuesta a la segunda superficie frontal reflectora, en el que los módulos primero y segundo se disponen para rotar alrededor de un eje de rotación común (311) paralelo al tubo lineal; y una conexión de transferencia de par que conecta directamente la primera malla estructural tridimensional a la segunda malla estructural tridimensional en una ubicación alejada del eje de rotación (311) , en el que la conexión de transferencia de par comprende una pieza tensora que se sujeta a la primera malla estructural tridimensional a una primera distancia desde la primera superficie reflectora y se sujeta a la segunda malla estructural tridimensional

a una segunda distancia desde la segunda superficie reflectora, y en el que la primera y segunda distancias son diferentes.

19. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 18, caracterizado por que la pieza tensora es sustancialmente rígida.

20. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 18, caracterizado por que la pieza tensora es una primera pieza tensora, comprendiendo además el sistema de colector cóncavo una segunda pieza tensora que se sujeta a la primera malla estructural tridimensional a una tercera distancia desde la primera superficie reflectora y se sujeta a la segunda malla estructural tridimensional a una cuarta distancia desde la segunda superficie reflectora, en el que la tercera distancia es diferente de la cuarta distancia.

21. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 18, caracterizado por que además comprende: un poste entre y que soporta al menos parcialmente las mallas estructurales tridimensionales primera y segunda; y un enganche, configurado para enganchar de manera liberable al menos uno de los módulos al poste o una base del poste.

22. Sistema de colector solar cóncavo según la reivindicación 18, caracterizado por que además comprende un sistema de accionamiento que hace rotar los módulos alrededor del eje de rotación común (311) , comprendiendo el sistema de accionamiento un brazo que se acciona para rotar alrededor del eje de rotación común (311) , y que transmite el par a la primera malla estructural tridimensional cerca de un borde del primer módulo.

23. Método para ensamblar un conjunto colector solar según reivindicación 1, caracterizado por que el método comprende: situar un primer módulo sobre postes primero y segundo, comprendiendo el primer módulo un primer reflector con una primera superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre un tubo lineal, y una primera malla estructural tridimensional sujeta al primer reflector por la cara opuesta a la primera superficie frontal reflectora; y situar un segundo módulo sobre el segundo y un tercer poste, comprendiendo

el segundo módulo un segundo reflector con una segunda superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre el tubo lineal, y una segunda malla estructural tridimensional sujeta al segundo reflector por la cara opuesta a la segunda superficie frontal reflectora; en el que los módulos primero y segundo se disponen para rotar alrededor de un eje de rotación común (311) sustancialmente paralelo al tubo lineal, y el método comprende además conectar directamente, en una ubicación alejada del eje de rotación (311) , la primera malla estructural tridimensional a la segunda malla estructural tridimensional por medio de una conexión que se adapta en una dirección paralela al eje de rotación (311) , y es sustancialmente rígida en una dirección transversal al eje de rotación (311) .

24. Método según la reivindicación 23, caracterizado por que conectar directamente la primera malla estructural tridimensional a la segunda malla estructural tridimensional comprende además: conectar una unión tanto a la primera como a la segunda malla estructural tridimensional, en el que la unión se extiende de forma sustancialmente paralela al eje de rotación (311) .

25. Método para ensamblar un conjunto colector solar según reivindicación 18, caracterizado por que el método comprende: situar un primer módulo sobre postes primero y segundo, comprendiendo el primer módulo un primer reflector con una primera superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre un tubo lineal, y una primera malla estructural tridimensional sujeta al primer reflector por la cara opuesta a la primera superficie frontal reflectora; y situar un segundo módulo sobre el segundo y un tercero poste, comprendiendo el segundo módulo un segundo reflector con una segunda superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación incidente sobre el tubo lineal, y una segunda malla estructural tridimensional sujeta al segundo reflector por la cara opuesta a la segunda superficie frontal reflectora;

en el que los módulos primero y segundo se disponenpara rotar alrededor de un eje de rotación común (311) sustancialmente paralelo al tubo lineal, y el método comprende además sujetar una pieza tensora a la primera malla estructural tridimensional a una primera distancia de la primera superficie reflectora; y sujetar la pieza tensora a la segunda malla estructural tridimensional a una segunda distancia de la segunda superficie reflectora; en el que las distancias primera y segunda son diferentes.

26. Método según la reivindicación 25, caracterizado por que la pieza tensora es una primera pieza tensora, comprendiendo además el método: sujetar una segunda pieza tensora a la primera malla estructural tridimensional a una tercera distancia de la primera superficie reflectora; y sujetar la segunda pieza tensora a la segunda malla estructural tridimensional a una cuarta distancia de la segunda superficie reflectora; en el que la tercera distancia es diferente de la cuarta distancia.

27. Sistema de colector solar según reivindicación 1 caracterizado por que la malla estructural tridimensional comprende: una pluralidad de piezas alargadas sustancialmente rígidas interconectadas configuradas para sujetarse a un reflector de colector solar de concentración; un elemento de constricción que define un eje de rotación para la malla estructural tridimensional; unos extremos primero y segundo desplazados entre sí a lo largo del eje de rotación; un primer conector en el primer extremo, estando configurado el primer conector para recibir un primer dispositivo de conexión de transferencia de par, estando desplazado el primer conector del eje de rotación y desplazado una primera distancia del reflector; un segundo conector en el segundo extremo, estando configurado el segundo conector para recibir un segundo dispositivo de conexión de transferencia de par, estando desplazado el segundo conector del eje de rotación y desplazado una segunda distancia del reflector.

28. Sistema de colector solar según la reivindicación 27, en la que las distancias primera y segunda son iguales.

29. Sistema de colector solar según la reivindicación 27, en la que las distancias primera y segunda son diferentes.

30. Sistema de colector solar según reivindicación 17 caracterizado por que el sistema de accionamiento tridimensional comprende : un eje (314) posicionado en un eje de rotación (311) del sistema de colector cóncavo; una pareja de abrazaderas de palanca (1705) se disponen para rotar alrededor del eje de rotación (311) ; dos cilindros (1704) hidráulicos, estando fijado cada cilindro (1704) hidráulico a una de las abrazaderas de palanca (1705) de modo que el accionamiento de los cilindros (1704) provoca que las abrazaderas de palanca (1705) roten alrededor del eje de rotación (311) ; una barra (1706) desplazada del eje de rotación (311) y accionada por las abrazaderas de palanca (1705) para rotar también alrededor del eje de rotación (311) ; un brazo (1703) se dispone para rotar alrededor del eje de rotación (311) y accionado por la barra (1706) , extendiéndose el brazo (1703) sustancialmente hasta un borde de un módulo comprendido en el sistema de colector cóncavo, transmitiendo el brazo (1703) el par al módulo a través de una conexión de transferencia de par cerca del borde del módulo.

31. Sistema de colector solar según la reivindicación 30, caracterizado por que el brazo transmite el par a una malla estructural tridimensional comprendida en el módulo.

32. Sistema de colector solar según la reivindicación 30, caracterizado por que además comprende un soporte para recibir un tubo que porta un fluido de trabajo calentado por el sistema de colector cóncavo, estando constreñido también el soporte para rotar alrededor del eje de rotación (311) , manteniendo de este modo el tubo sustancialmente en una línea focal del sistema de colector cóncavo.

33. Sistema de colector solar según la reivindicación 30, caracterizado por que el sistema de accionamiento está configurado para accionar el sistema de colector cóncavo desde un extremo de una serie de módulos.

34. Sistema de colector solar según la reivindicación 30, caracterizado por que el

sistema de accionamiento está configurado para accionar el sistema de colector cóncavo desde una posición en el interior de una serie de módulos colectores.

35. Sistema de colector solar según la reivindicación 34, caracterizado por que el brazo es un primer brazo, comprendiendo además el sistema de accionamiento un segundo brazo constreñido para rotar alrededor del eje de rotación (311) y accionado por la barra, estando configurado el primer brazo para accionar un primer módulo en un primer lado del sistema de accionamiento, y estando configurado el segundo brazo para accionar un segundo módulo en un segundo lado del sistema de accionamiento.