ES1071669U - Concentrador solar linear parabolico autoorientable. - Google Patents
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Abstract
1. Concentrador solar linear parabólico autoorientable caracterizado por: a) Una estructura metálica de soporte, ligera, de dimensiones externas 2100 mm x 1000 mm aprox., que consta de dos trapecios (1) unidos en sus vértices inferiores por dos tirantes laterales (2). b) Una superficie de espejo u otro material reflectante de 2000 mm x 1000 mm (3) que mediante la sujeción a tres tensores de 900 mm (4) y dos tensores de 2000 mm (5) perpendiculares a los anteriores (unidos en un ángulo de 45°), forma una parábola lineal perfecta con una distancia entre el foco (F) y la directriz de 600 mm. c) Tubo metálico de acero inoxidable que actúa como colector-concentrador de calor (6) y que recorre a lo largo de su eje el foco (F) de la parábola sujeto a los tensores de 900 mm (4) mediante tres aros circundantes (7). El eje del tubo se sitúa, una vez fijado éste a ambos trapecios (1), a una distancia de 300 mm del vértice de la parábola que forma la superficie de espejo u otro material reflectante (3). 2. Concentrador solar linear parabólico autoorientable según reivindicación 1 caracterizado por: Un dispositivo de seguimiento solar para disposición Este-Oeste y para disposición Norte-Sur basado al menos en tres sensores de oscuridad (SS{sub,1}, SS{sub,2} y SS{sub,3}) y un sensor de luz (SL). Los mecanismos de los sensores son alimentados por una fuente de corriente continua de 12V y están dispuestos en serie a partir de SL. Para la disposición Norte-Sur se incorpora en el circuito eléctrico un temporizador o dispositivo fin de carrera. 3. Concentrador solar linear parabólico autoorientable según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por: Dispositivo motriz que consta de al menos un motor-reductor (8), de corriente continua a 12V, que se activa cuando SL recibe una señal lumínica y SS{sub,1}, SS{sub,2} o SS{sub,3} detecta la sombra del colector-concentrador de calor (6). El motor-reductor (8) a través de una polea, transmite el movimiento a la parábola lineal (3) mediante una correa (10) conectada a los tensores de 900 mm (4).
Description
Concentrador solar linear parabólico
autoorientable.
Esta invención se basa en el principio físico u
óptico de concentración de los rayos solares en el foco de una
parábola. Se trata de un dispositivo en el que hay una superficie
reflectante (cristal plástico, aluminio, etc.) de 2 m^{2}
dispuesta en forma de parábola perfecta, continuamente orientable de
manera automática según la posición solar mediante un motor de
corriente continua (preferentemente 12 V) activados por sensores
lumínicos y dispositivos temporizadores o "fin de carrera".
Su aplicación fundamental es para calentamiento
de agua de uso doméstico (ACS, calefacción) aunque puede ser
aplicado para el calentamiento de otros fluidos. Su disposición
geográfica, tanto en suelo como en tejados, puede ser
Este-Oeste o Norte-Sur siguiendo la
trayectoria solar.
El principio físico en que se basa la invención
es muy conocido y utilizado a nivel industrial y experimental (i.e.
Plataforma Solar de Almería), pero su aplicabilidad a pequeña escala
y para uso doméstico es prácticamente desconocida o limitada, si se
compara con los paneles solares. Una de las razones puede ser a que
la eficacia o rendimiento de los concentradores basados en la
parábola exige la orientación permanente de la misma, de tal forma
que la incidencia de los rayos solares sea perpendicular a la
directriz de la parábola para que los rayos se concentren en el
foco.
Ese efecto se conseguiría con un seguidor solar;
no obstante, los seguidores solares disponibles en el mercado están
diseñados para grandes instalaciones industriales parabólicas o para
orientar muchos paneles planos a la vez, por lo que tienen un precio
muy elevado o son muy grandes, resultando inviables para el uso
doméstico. Aunque existe numerosa bibliografía sobre concentración
de la energía solar mediante el principio de la parábola, hasta la
fecha el solicitante de esta invención, no tiene conocimiento de la
existencia de dispositivos de uso doméstico en los términos que se
proponen en la solicitud de este modelo de utilidad.
La invención se resuelve en una estructura
metálica (u otro material resistente) muy estable pero ligera, con
medidas muy precisas (dimensión máxima: 2.10 x 1.00 x 0.65 m), en la
cual los diversos componentes son montables y desmontables mediante
tornillería. Las medidas permiten de forma muy sencilla crear una
parábola lineal con un material reflectante que concentra la
radiación solar en un tubo metálico fijado, aunque a su vez
desmontable, a un soporte de la estructura. Por dicho tubo metálico
circula agua (válido para otro fluido) que es calentada por la
acción directa de la radiación solar concentrada.
A lo largo del tubo metálico, que recorre el
Foco de la parábola y actúa como colector, se disponen
simétricamente tres anclajes sujetos a tres aros metálicos
(opcionalmente con rodamientos) concéntricos al tubo, de los cuales
se suspenden tres tensores paralelos a la directriz, que permiten
sustentar a ambos lados unos perfiles metálicos (o plásticos) de 2 m
de longitud para mantener la parábola indeformable. Este
dispositivo, al estar fijado el tubo que recorre el foco de la
parábola en la estructura soporte, permite el giro de la misma,
alrededor del tubo metálico, prácticamente sin esfuerzo. Esto
facilita que la fuerza motriz necesaria para orientar la parábola
sea suministrada por un motor de poca potencia y sensores lumínicos
de bajo consumo, empleándose fuentes de alimentación de bajo voltaje
(idealmente
12 V).
12 V).
El motor, fuente de alimentación y automatismos
estarán situados debajo de la parábola en caja aislada para uso
exterior. La transmisión del movimiento desde el motor se llevará a
cabo mediante una polea y una correa dentada acoplada debajo de la
parábola uniendo los extremos del tensor central.
El mecanismo de seguimiento se ha diseñado para
disposición Este-Oeste o Norte-Sur.
Se basa en tres sensores de oscuridad y uno de luz, todos de alta
sensibilidad y que se hallan disponibles en el mercado. La
activación de los sensores se producirá por la sombra que proyecta
el tubo que recorre el foco sobre la parábola. La descripción
ofrecida a continuación es para el hemisferio norte aunque la misma
es válida para el hemisferio sur invirtiendo la disposición
Norte-Sur.
Cuando la parábola está orientada, el sol
proyecta una sombra muy definida sobre su vértice. A ambos lados de
dicha sombra se sitúan dos sensores de oscuridad que activan el giro
de un motor de 12 V. A medida que el sol se desplaza a lo largo de
su recorrido, la sombra proyectada por el tubo activa uno (SS_{1})
u otro sensor (SS_{2}), que a su vez activa el movimiento de la
parábola (giro a izquierda o derecha) mediante el motor.
El recorrido de giro (izquierda o derecha) se
interrumpe justo en el vértice de la parábola (centro de la sombra)
cuando se activa el sensor de luz (SL) dispuesto de forma que
interrumpe la corriente eléctrica al recibir la sombra, puesto que
SL actúa como interruptor de los sensores de sombra (SS_{1} y
SS_{2}) que se disponen en serie tras SL en el circuito eléctrico.
Para que la parada en el vértice de la parábola sea con precisión,
SL se sitúa sobre uno de los aros que circunda el tubo metálico,
debajo de un pequeño testigo (metálico o plástico) situado en el
plano del eje de la parábola y que proyecta una sombra muy estrecha
(de aproximadamente 5 mm) sobre SL.
Al final del recorrido solar diario (en el
ocaso), la parábola queda dispuesta en posición parecida al inicio
del mismo (en el orto). La orientación automática se inicia después
de amanecer, mediante la activación de otro sensor de sombra
(SS_{3}) dispuesto en el borde de la parábola o por encima de
dicho borde mediante una guía graduable. Esta guía permitiría
ajustar la altura del sensor SS_{3} y aprovechar los rayos solares
desde el primer momento del orto en que la luz solar tuviera
intensidad suficiente para que el tubo que recorre el foco de la
parábola pueda formar una sombra detectable por SS_{3}. Tras
activar SS_{3} el motor y el mismo movimiento que SS_{1}, la
parábola se detiene cuando está perfectamente orientada al sol
porque actúa el detector de luz SL que interrumpe el movimiento
cuando a éste le da la sombra. En esta posición, hasta el ocaso, ya
sólo actúan SS_{1}, SS_{2} y SL.
Los mismos principios y componentes que en la
disposición Este-Oeste, intervienen en la
disposición Norte-Sur. No obstante, al final del
recorrido solar, la parábola queda orientada hacia el Oeste, por lo
que es necesario acoplar un dispositivo "final de carrera" o
temporizador para que la parábola regrese a la orientación Este. Una
vez en tal orientación el ajuste de la parábola será según se
describe en los apartados anteriores (2.1 y 2.2).
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 1.- Muestra la planta (A), alzado (B) y
perfil (C) del concentrador solar lineal parabólico, así como la
disposición de los mecanismos de control.
Figura 2.- Muestra de forma esquemática los
fundamentos del control de orientación del concentrador solar. A:
Proyección de la sombra del tubo colector sobre el vértice de la
parábola y disposición de los sensores de sombra (SS_{1}, SS_{2}
y SS_{3}) y de luz (SL). B: Esquema de activación de SS_{3}
siguiendo la trayectoria del sol al inicio del orto para el comienzo
de la orientación de la parábola. C: Esquema de disposición
Este-Oeste y D: Esquema de disposición
Norte-Sur.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con la descripción y figuras, la
forma de construir la invención se basa en una estructura ligera
(preferentemente metálica) desmontable mediante tornillería, de
dimensiones externas 2.100 mm x 1.000 mm. Tal estructura origina un
soporte donde va apoyado y sujeto mediante dos tornillos (uno a cada
lado) el tubo colector (6) que estará fabricado con tubo de acero
inoxidable de 6 cm de diámetro. El soporte lleva dos trapecios (1)
donde va atornillado el tubo colector (6) de acero inoxidable y que
están unidos en la parte inferior por dos tirantes laterales (2) de
2 m (dispuestos uno a cada lado). Debajo de la parábola dos pletinas
de hierro (u otro material equivalente) situadas a 480 mm una de
otra conectan los dos tirantes laterales (2) de la estructura
soporte a una altura de 180 mm de la directriz de la parábola (12),
para atornillar una arqueta plástica estanca donde se sitúan los
elementos motrices, fuente de alimentación y componentes
electrónicos.
Se forma una parábola perfecta al construir tres
tensores (4) con perfil en L de hierro (u otro material resistente)
de 2.5 cm que se disponen geométricamente según se observa en la
Fig. 1. Dichos tensores (4) se conectan a tres aros (7) concéntricos
al tubo colector (6) (los aros pueden ser de hierro, acero o
rodamientos) mediante perfil en L de hierro de 2. 5 cm y de 90 mm de
longitud (9). Por último los tres tensores (4) sustentan a cada lado
de la parábola, dos barras de hierro (5) suficientemente resistentes
de 2 m donde se sujeta el material reflectante (3) para mantener la
parábola indeformable con el vértice a 300 mm de su directriz
(12).
El material reflectante (3), cuyas dimensiones
son 2.000 mm x 1.000 mm es "espejo plástico" de gran capacidad
reflectora o aluminio cromado de 0.5 mm o 0.8 mm de espesor.
Los sensores de sombra (SS_{1}, SS_{2},
SS_{3}) y de luz (SL) se sitúan encapsulados en vidrio, tal como
aparece reflejado en las figuras, aunque SS_{3} puede desplazarse
a lo largo de la guía (11). El circuito de control está constituido
por un motor-reductor (8) de 12 V, cuatro tarjetas
relés para los sensores de luz y sombra y una fuente de alimentación
de 12 V. Todo el conjunto va protegido en arqueta estanca bajo la
parábola. La fuerza motriz se transmite desde el
motor-reductor (8) mediante una correa dentada (10)
de nylon o caucho sujeta a los tensores laterales (5). Mediante una
disposición en serie de los relés de activación de los sensores de
oscuridad (SS_{1}, SS_{2}, SS_{3}), actuando SL como
interruptor general, se consigue un control de la orientación que
hace que la parábola esté permanentemente orientada al sol. El
motor-reductor (8) está protegido por un relé en
caso de que accidentalmente los sensores de sombra SS_{1}/SS_{3}
o SS_{2} envíen señales de polaridad opuestas.
Claims (3)
1. Concentrador solar linear parabólico
autoorientable caracterizado por:
- a)
- Una estructura metálica de soporte, ligera, de dimensiones externas 2100 mm x 1000 mm aprox., que consta de dos trapecios (1) unidos en sus vértices inferiores por dos tirantes laterales (2).
- b)
- Una superficie de espejo u otro material reflectante de 2000 mm x 1000 mm (3) que mediante la sujeción a tres tensores de 900 mm (4) y dos tensores de 2000 mm (5) perpendiculares a los anteriores (unidos en un ángulo de 45º), forma una parábola lineal perfecta con una distancia entre el foco (F) y la directriz de 600 mm.
- c)
- Tubo metálico de acero inoxidable que actúa como colector-concentrador de calor (6) y que recorre a lo largo de su eje el foco (F) de la parábola sujeto a los tensores de 900 mm (4) mediante tres aros circundantes (7). El eje del tubo se sitúa, una vez fijado éste a ambos trapecios (1), a una distancia de 300 mm del vértice de la parábola que forma la superficie de espejo u otro material reflectante (3).
2. Concentrador solar linear parabólico
autoorientable según reivindicación 1 caracterizado por:
- Un dispositivo de seguimiento solar para disposición Este-Oeste y para disposición Norte-Sur basado al menos en tres sensores de oscuridad (SS_{1}, SS_{2} y SS_{3}) y un sensor de luz (SL). Los mecanismos de los sensores son alimentados por una fuente de corriente continua de 12 V y están dispuestos en serie a partir de SL. Para la disposición Norte-Sur se incorpora en el circuito eléctrico un temporizador o dispositivo fin de carrera.
3. Concentrador solar linear parabólico
autoorientable según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado
por:
- Dispositivo motriz que consta de al menos un motor-reductor (8), de corriente continua a 12 V, que se activa cuando SL recibe una señal lumínica y SS_{1}, SS_{2} o SS_{3} detecta la sombra del colector-concentrador de calor (6). El motor-reductor (8) a través de una polea, transmite el movimiento a la parábola lineal (3) mediante una correa (10) conectada a los tensores de 900 mm (4).
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|---|---|---|---|
| ES200901296U ES1071669Y (es) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | Concentrador solar linear parabolico autoorientable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901296U ES1071669Y (es) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | Concentrador solar linear parabolico autoorientable |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1071669U true ES1071669U (es) | 2010-03-25 |
| ES1071669Y ES1071669Y (es) | 2010-06-21 |
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|---|---|---|---|
| ES200901296U Expired - Fee Related ES1071669Y (es) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | Concentrador solar linear parabolico autoorientable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1071669Y (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013113959A1 (es) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | Daniel Enrique Perez Rodriguez | Equipo de captación y distribución óptica, modular y adaptativo |
-
2009
- 2009-11-02 ES ES200901296U patent/ES1071669Y/es not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013113959A1 (es) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | Daniel Enrique Perez Rodriguez | Equipo de captación y distribución óptica, modular y adaptativo |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1071669Y (es) | 2010-06-21 |
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