MX2014001210A - Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metalica. - Google Patents

Abstract

La presente invención describe un colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica constituido por un tubo de vidrio formado por dos tubos cilíndricos concéntricos, uno interior y otro exterior que están unidos por ambos extremos y con vacío en el espacio anular entre los dos cilindros caracterizado por tener un alma metálica y dos sellos en los extremos del tubo de vidrio así como conectores en los extremos que le permiten conformar una estructura modular.

Description

COLECTOR SOLAR DE TUBOS EVACUADOS DE VIDRIO CON ALMA METÁLICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con dispositivos colectores expuestos a una radiación solar para recolectar energía, es decir, tiene aplicaciones termosolares, no se limita al calentamiento de agua, se amplía para otros usos en la industria como leche, jugos y otro tipo de fluidos que requieran un proceso de calentamiento. Más específicamente, se refiere a un colector de tubos evacuados de vidrio que tiene un tubo metálico en su interior al cual se puede adicionar un recubrimiento absorbente selectivo para elevar la temperatura de un fluido que pasa por dicho tubo metálico.

OBJETO DE LA INVENCIÓN La invención descrita en el presente documento es un colector solar de tubos evacuados para su sencilla instalación, que presenta la particularidad de tener un alma metálica que mejora la recolección de energía proveniente de la radiación solar y que más específicamente, por su configuración se adapta a un concentrador solar cilindrico parabólico y le permite adaptarse de forma modular a otros colectores.

ANTECEDENTES En el estado de la tecnica se encuentran patentes relacionadas con tubos evacuados de vidrio muy comunes comercialmente y la mayoría están enfocados para su uso en aplicaciones termosolares que utilizan recubrimientos selectivos directamente en el vidrio para uña mayor absorción de la energía.

Los colectores mayormente conocidos y utilizados son los termosifónicos de tubos de vidrio, la alimentación de agua es por gravedad. Los tubos de vidrio son al vacío, tipo “Deware”, insertados en un tanque por medio de un sello de Silicon. Estos tubos no tienen características de dos tubos de vidrio concentricos al vacío. Otros pocos utilizan recubrimientos selectivos adicionados a un alma metálica, pero los costos de fabricación son muy elevados a causa de su uso en aplicaciones especificas donde el diseño se enfoca al uso en plantes termosolares y se requiere de altes temperaturas, debido a que lo que se aprovecha es el vapor de agua para la generación de electricidad mediante turbinas de vapor o están ubicadas en espacios grandes y abiertos como desiertos, lo cual requiere de costos logísticos y de mantenimiento elevados.

En el rango de los 100 °C hasta los 300 °C existen pocas opciones de aportación energética solar y es utilizado típicamente por industrias o comercios en procesos de calentamiento de agua, generación de vapor, deshidratación de productos y alimentos, entre otros. Por ello, en la invención propuesta a diferencia de otras patentes la temperatura de funcionamiento está entre los Í00°C y 200 °C, esto reduce los costos de fabricación y es útil para su uso en otro tipo de industrias y para aplicaciones donde no se requiera una elevada temperatura de funcionamiento.

La solicitud de patente MX2012001226A presenta colectores de tubos evacuados de vidrio de doble apertura, conformados por dos tubos concéntricos unidos por los extremos y evacuados, resolviendo problemas como: tubos con menor sección activa de calentamiento, decaimiento de la eficiencia del calentamiento, incrustaciones severas, menor vida útil del calentador con aguas duras.

Dicha invención no menciona del uso de recubrimientos selectivos sobre el vidrio y menos aún de un alma metálica, objeto de la presente invención.

Asimismo, la solicitud de patente MX20122G0347A presenta un sistema flexible de concentrador solar parabólico lineal en pequeña escala para generación de energía y deshidratación. Un sistema bastante completo pero que carece de la integración de recubrimientos selectivos aplicados a un colector eficiente como puede ser tubos de vidrio de doble apertura.

Las teenologías existentes que integran un elemento metálico utilizan muelles para contrarrestar la expansión derivada de las altas temperaturas ya que el vacío esta contenido directamente entre la cavidad del metal y el vidrio. Sí estos muelles no existieran el vidrio que se expande en menor medida se fracturaría o rompería.

En algunos países no se cuentan con suficientes inventivos en materia de energías renovables pues genera altos costos de instalación y puesta en marcha. Adieionaímente, los fabricantes integran costos altos en instalación y mantenimiento.

Por lo anterior, es complicado encontrar una tecnología que se ajuste a las necesidades del usuario y a bajo costo.

Por tanto, la invención propuesta presenta una opción de colector con alma metálica de bajo costo que puede ser utilizado para aplicaciones industriales, comerciales y domésticas, al alcanzar temperaturas en el rango de los 100 °C a los 200 °C y para que dentro de ellos fluyan diversos líquidos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1. Vista frontal del colector con alma metálica.

Figura 2. Vista en explosivo del extremo del colector con alma metálica.

Figura 3. Corte transversal del colector con alma metálica.

Figura 4. Vista del conector al extremo del tubo metálico DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un colector solar que se conforma de un tubo de vidrio (1), un tubo metálico (2) denominado alma metálica y dos sellos polimericos (3).

Dicho tubo de vidrio (1) está formado por dos tubos cilindricos concéntricos, uno interior (la) y otro exterior (Ib) que están unidos por ambos extremos y con vacío (le) en el espacio anular entre los dos cilindros.

El tubo de vidrio (1) está abierto por ambos lados para permitir la introducción del alma metálica (2) y así el flujo de entrada y de salida de un líquido eleve su temperatura.

Al interior de dicho tubo de vidrio (1) y de forma concéntrica se coloca dicha alma metálica (2) con un recubrimiento absorbente selectivo (2a) preferentemente, y que está sujeto mediante sellos poliméricos (3) en los extremos del tubo de vidrio (1) con el fin de evitar pérdidas por convección térmica.

El espacio entre el tubo intemo (la) y el recubrimiento absorbente selectivo (2a) está conformado por aire (2b).

Asimismo, se integra de manera modular con otros colectores a través de un conector (3a) en el extremo donde uno puede ser conector macho y otro hembra.

Este tubo (2) es un receptor térmico que usualmente está fabricado de acero inoxidable y revestido con una superficie selectiva (2a) a la radiación solar.

La función principal de esta configuración es que mejora la recolección de energía proveniente de la radiación solar ya que no se conoce un colector que tenga las características de ser un sistema compuesto por un alma metálica con tubos concentricos. Esta invención está diseñada para funcionar con un concentrador solar cilindrico parabólico.

Su forma de funcionamiento es la siguiente: al ser transparente el vidrio, la luz del sol entra al alma metálica y ésta absorbe la mayor cantidad de energía, esta energía de radiación solar es convertida en energía térmica que a su vez es transferida al líquido de trabajo, dicho líquido se hace fluir en la tubería metálica permitiendo que aumente su temperatura al absorber la energía calorífica proveniente del sol, transportando la energía a un ciclo termodinámico convencional.

El líquido de trabajo puede ser agua, leche, jugo o cualquiera con características de líquido. El eje longitudinal del colector es alineado en el lugar de concentración de un concentrador solar cilindrico parabólico. Dicho concentrador solar puede ser adaptado a un concentrador de tipo Fresnel, un concentrador biparabólico o de cualquier otra forma.

Claims (9)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito de manera suficiente y clara mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica constituido por un tubo de vidrio formado por dos tubos cilindricos concéntricos, uno interior y otro exterior que están unidos por ambos extremos y con vacío en el espacio anular entre los dos cilindros caracterizado por tener un alma metálica y dos sellos en los extremos del tubo de vidrio.

2. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 1, caracterizado además porque dicha alma metálica es un tubo metálico que se introduce al interior de los tubos evacuados de vidrio y es por este donde se hace fluir un líquido.

3. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 1, caracterizado también porque dichos sellos son poliméricos o de materiales de características similares.

4. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 2, caracterizado también porque dicho tubo metálico contiene recubrimiento absorbente selectivo de la radiación térmica solar.

5. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado también porque el espacio anular entre el tubo interno y el recubrimiento absorbente selectivo se constituye de aire.

6. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 1 y 2, caracterizado también porque a los extremos de dicho tubo metálico se acoplan conectores.

7. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 6, caracterizado también porque los conectores que se acoplan puede ser uno macho y otro hembra para permitir una integración modular con otros colectores.

8. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 1, caracterizado también porque está diseñado para funcionar con un concentrador solar cilindrico parabólico.

9. Colector solar de tubos evacuados de vidrio con alma metálica según la reivindicación 1 y 8, caracterizado también porque para funcionar con un concentrador solar cilindrico parabólico el eje longitudinal del colector se alinea en el lugar de concentración de dicho concentrador solar.