| WO/2006/116398 | SOLAR PANEL MOUNTING STRUCTURE |
| WO/2010/143173 | A SOLAR COLLECTOR PANEL SYSTEM |
| WO/2008/104691 | MOVABLE SUPPORT SYSTEM FOR AN ENERGY RECOVERY DEVICE |
DE CARLOS GANDÁSEGUI, Borja (Avda. Ciudad de la Innovación 5, Sarriguren, E-31621, ES)
CONDES VALBUENA, José Luis (Index Servicios De Ingeniería, Polígono Industrial La Corzanilla, Berantevilla, E-01211, ES)
FERNÁNDEZ MOVELLAN, José Carlos (Index Servicios De Ingeniería, Polígono Industrial La Corzanilla, Berantevilla, E-01211, ES)
ARRAIZA RUIZ DE GALARRETA, Jaime (Avda. Ciudad de la Innovación 5, Sarriguren, E-31621, ES)
DE CARLOS GANDÁSEGUI, Borja (Avda. Ciudad de la Innovación 5, Sarriguren, E-31621, ES)
CONDES VALBUENA, José Luis (Index Servicios De Ingeniería, Polígono Industrial La Corzanilla, Berantevilla, E-01211, ES)
FERNÁNDEZ MOVELLAN, José Carlos (Index Servicios De Ingeniería, Polígono Industrial La Corzanilla, Berantevilla, E-01211, ES)
| REIVINDICACIONES 1 . Pieza de unión (1 ) para módulos (10) solares cilindro-parabólicos adyacentes dotados de cajas de torsión (1 1 ), caracterizada porque comprende una estructura conectable únicamente a dos esquinas opuestas de la caja de torsión (1 1 ) de un primer módulo (10) adyacente y a dos esquinas opuestas no correspondientes de la caja de torsión (1 1 ) de un segundo módulo (10) adyacente. 2. Pieza de unión (1 ) según la reivindicación 1 , donde dicha estructura comprende unas primera y segunda placas (2a, 2b) dispuestas esencialmente en paralelo y conectadas mediante una unión (3), y donde la primera placa (2a) tiene una forma que permite su fijación únicamente a dos esquinas opuestas de la caja de torsión (1 1 ) del primer módulo (10) adyacente y la segunda placa (2b) tiene una forma que permite su fijación únicamente a las dos esquinas opuestas no correspondientes de la caja de torsión (1 1 ) del segundo módulo (10) adyacente. 3. Pieza de unión (1 ) según la reivindicación 2, donde las placas (2a, 2b) tienen forma esencialmente de boomerang con la unión (3) ubicada en el ángulo que forman sus brazos y comprenden un par de medios de fijación (4a, 4b) situados en los extremos de los brazos. 4. Pieza de unión (1 ) según la reivindicación 2, donde las placas (2a, 2b) tienen forma triangular, estando la unión (3) y el par de medios de fijación (4a, 4b) situados en dos aristas del triángulo. 5. Pieza de unión (1 ) según cualquiera de las reivindicaciones 3-4, donde los medios de fijación (4a, 4b) son orificios adecuados para pernos, pasadores o tornillos. 6. Pieza de unión (1 ) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está hecha de un material metálico. 7. Pieza de unión (1 ) según la reivindicación 6, que está hecha de acero. 8. Pieza de unión (1 ) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unión (3) tiene forma cilindrica. |
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es una pieza de unión especialmente diseñada para conectar dos módulos solares cilindróparabólicos adyacentes a través de sus cajas de torsión.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente, la tecnología solar de colectores cilindro-parabólicos está adquiriendo una importancia creciente dentro del sector de las energías renovables. Un sistema de generación de este tipo se basa fundamentalmente en un ciclo termodinámico convencional donde el calentamiento del fluido se realiza mediante un colector solar formado por un conjunto de módulos cilindro-parabólicos. Cada módulo cilindro-parabólico comprende una superficie especular en forma de sector cilindrico de sección parabólica apoyada sobre una estructura de soporte, y un conducto situado sobre la línea longitudinal que constituye el foco de la superficie especular cilindro-parabólica. El módulo puede girar con relación a un eje paralelo a dicha línea longitudinal, de modo que, controlando adecuadamente el ángulo de giro, se puede reflejar la luz del sol sobre el conducto durante todo el día. De este modo, se consigue calentar el fluido que circula por su interior, que se utiliza para generar energía mediante un ciclo termodinámico convencional. Para elevar la temperatura del fluido hasta niveles útiles para el ciclo termodinámico, es necesario conectar en serie varios módulos de este tipo formando hileras de módulos denominadas colectores. Para que todo el colector se pueda orientar solidariamente en función de la hora del día, los laterales de las estructuras de soporte de cada módulo se fijan mecánicamente entre sí.
Normalmente, para proporcionar un par de giro a la estructura, se emplea un actuador formado por un motor eléctrico conectado a un sistema hidráulico que, a su vez, actúa sobre el módulo o módulos centrales del colector. En consecuencia, es necesario transmitir ese par de giro a lo largo del colector para que todos los módulos que lo forman se orienten solidariamente entre sí. Por tanto, las piezas intermedias que unen unos módulos con otros están especialmente diseñadas, teniendo además en cuenta tanto su función, como la configuración de los módulos que deben conectar. Un tipo de módulos conocidos son aquellos cuya estructura de soporte comprende una denominada "caja de torsión", que sirve para transmitir los esfuerzos de torsión generados durante el proceso de orientación a lo largo de la hilera de módulos que forman el colector. Una caja de torsión consiste fundamentalmente en una estructura con forma de prisma cuadrangular formado por cuatro barras longitudinales unidas por medio de múltiples barras transversales perpendiculares y/o inclinadas.
El módulo conocido denominado Eurotrough comprende una caja de torsión de este tipo, como se describe en "Eurotrough - Parabolic Trough Collector Developed for Cost Efficient Solar Power Generation", de M. Geyer et al, 11 th Symposium on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Technologies, September 4-6, 2002, Zurich. En este documento se describe además una pieza de unión conocida, que se adjunta a la presente solicitud como Fig. 1. Adicionalmente, la Fig. 2 muestra otro tipo de pieza de unión conocida en la técnica. Ambas piezas de unión están formadas fundamentalmente por dos placas paralelas conectadas por una unión cilindrica que constituye el eje de giro del colector, estando configurada cada placa para su conexión a las cuatro esquinas de la caja de torsión de uno de los módulos adyacentes. La separación entre placas permite conectar las uniones cilindricas, a través de rodamientos, a pilones de soporte que proporcionan el apoyo sobre el que descansan los módulos. Normalmente, se utilizan rodamientos de material plástico y mínimo rozamiento para la conexión entre los pilones y las uniones cilindricas. Además, las piezas de unión se suelen diseñar para que, una vez conectadas a los módulos, las uniones cilindricas coincidan con la línea del centro de masas de los módulos. Así, cada colector se apoya sobre un conjunto de pilones y gira, apoyado sobre los pilones, alrededor un eje que pasa por las uniones cilindricas de las piezas de unión.
Sin embargo, estas piezas empleadas actualmente aún presentan serios inconvenientes, como un peso excesivo, un elevado coste de fabricación y un elevado tiempo de montaje. Nótese que un colector puede comprender 12 o más módulos, y que el tamaño de las piezas de unión está en el orden de varios cientos de Kg. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Según un aspecto de la invención, la pieza de unión de la presente invención resuelve los inconvenientes anteriores gracias a un nuevo diseño basado en una estructura que es conectable únicamente a dos esquinas opuestas de la caja de torsión de un primer módulo adyacente y a dos esquinas opuestas no correspondientes de la caja de torsión de un segundo módulo adyacente.
En efecto, investigaciones realizadas por los inventores de la presente solicitud han dado como resultado, en contra de la opinión establecida en este campo de la técnica, que una pieza de unión conectada únicamente a un par de esquinas opuestas y no correspondientes de las respectivas cajas de torsión es capaz de soportar y transmitir adecuadamente el par de giro necesario para orientar de una hilera de módulos solares cilindro- parabólicos.
En el presente documento, al hablar de "dos esquinas opuestas no correspondientes" se hace referencia a las dos esquinas opuestas de la caja de torsión del segundo módulo que no están enfrentadas con las dos esquinas opuestas de la caja de torsión del primer módulo. Esto quedará más claro a la vista de las figuras adjuntas, que se describirán más adelante en el presente documento. Además, el hecho de que la estructura sea "conectable únicamente" a las esquinas mencionadas significa que, cuando la pieza de unión de la invención está conectada a las esquinas mencionadas de las cajas de torsión de los módulos adyacentes, no existen partes de la estructura que queden enfrentadas a otras esquinas diferentes. Es decir, el hecho de que sea "conectable únicamente" a las esquinas mencionadas significa que no es posible su conexión a otras esquinas diferentes de las mencionadas empleando los medios habituales en este campo como bulones, tornillos, pernos, etc.
Una ventaja de esta novedosa pieza de unión es su menor peso, ya que al estar enfrentada únicamente a dos esquinas opuestas de cada caja de torsión, en lugar de a las cuatro, su tamaño es menor con relación a las piezas conocidas en la técnica. Este menor tamaño no sólo facilita su manejo, sino que también se consigue un ahorro en material. Además, se reduce el tiempo de montaje, ya que la pieza de unión de la presente invención sólo requiere la fijación de cuatro puntos, correspondiente a las dos esquinas opuestas de las cajas de torsión de cada módulo, en lugar de los ocho puntos de las piezas de la técnica anterior.
Según una realización preferente, la estructura comprende dos placas (que se denominarán primera placa y segunda placa) dispuestas esencialmente en paralelo y conectadas mediante una unión, y donde la primera placa tiene una forma que permite su fijación únicamente a dos esquinas opuestas de la caja de torsión del primer módulo adyacente y la segunda placa tiene una forma que permite su fijación únicamente a dos esquinas opuestas no correspondientes de la caja de torsión del segundo módulo adyacente.
Preferentemente, las placas tienen forma esencialmente de boomerang, estando la unión ubicada en el ángulo que forman sus brazos y comprendiendo un par de medios de fijación en los extremos de los brazos. Según otra realización preferida, las placas tienen forma esencialmente triangular, estando en ese caso la unión rotativa y el par de medios de fijación situados en dos aristas del triángulo. En cualquiera de estos casos, las aristas pueden tener formas suaves y redondeadas para evitar puntos de concentración de tensiones cuando la pieza está en carga. La pieza de unión de la invención es preferentemente metálica, y más preferentemente de acero. Por otro lado, los medios de fijación pueden ser cualesquiera siempre que permitan una fijación adecuada de la pieza de unión a las respectivas cajas de torsión, aunque preferentemente se trata de orificios adecuados para pernos, pasadores o tornillos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Las Figs. 1 y 2 muestran dos piezas de unión de acuerdo con la técnica anterior. La Fig. 3 muestra un ejemplo de pieza de unión de acuerdo con la presente invención. La Fig. 4 muestra la pieza de unión de la Fig. 3 fijada a un módulo solar con caja de torsión.
La Fig. 5 muestra un colector formado por una hilera de módulos solares conectados por medio de múltiples piezas de unión según la Fig. 3.
La Fig. 6 muestra los resultados de un estudio realizado por los solicitantes de la presente invención. REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras adjuntas. La Fig. 1 muestra la pieza de unión según la técnica anterior descrita en el documento "Eurotrough" mencionado anteriormente, mientras que la Fig. 2 muestra otra pieza de unión conocida. Se observa cómo ambas piezas comprenden una estructura configurada para su conexión simultáneamente a las cuatro esquinas de la caja de torsión (11 ) de los dos módulos solares (10) cilindro-parabólicos adyacentes. Es decir, el montaje de estas piezas de unión requiere la fijación de ocho puntos a las cajas de torsión correspondientes.
Por otro lado, la Fig. 3 muestra la pieza de unión (1 ) de la presente invención, que en este ejemplo está formada por un par de placas (2a, 2b) esencialmente paralelas con forma de boomerang unidas por una unión (3), normalmente cilindrica. Cada placa (2a, 2b) comprende un par de medios de fijación (4a, 4b), que en este ejemplo son orificios adecuados para bulones.
En la Fig. 4 se aprecia una pieza de unión (1 ) de este tipo ya conectada a la caja de torsión (11 ) de un módulo (10). Se observa cómo una primera placa (2a) está conectada a un par de esquinas diametralmente opuestas de la caja de torsión (11 ) del módulo (10) representado, mientras que la segunda placa (2b) está preparada para su conexión únicamente al par de esquinas diametralmente opuestas y no correspondientes de la caja de torsión (1 1 ) de un segundo módulo que no se muestra en la Fig. 4. El resultado final se muestra en la Fig. 5, donde se representa una hilera de módulos (10) unidos mediante una pluralidad de piezas de unión (1 ) de la presente invención. Se han representado esquemáticamente también en la Fig. 5 los pilones (12) de soporte de los módulos (10) que constituyen el colector, cada uno de los cuales está conectado, a través de un rodamiento de material plástico, a la unión (3) de la pieza (1 ) de la invención. El colector de la Fig. 5, por tanto, se orienta girando en torno a un eje horizontal que pasa por todas las uniones (3) de todas las piezas de unión (1 ) de la invención, y que normalmente coincide con la línea del centro de gravedad de los módulos (10). Por último, los inventores de la presente solicitud han realizado un estudio comparativo de comportamiento de diferentes modelos de piezas de unión según la técnica anterior, basadas en 4 puntos de conexión, y de la pieza de unión de la presente invención donde únicamente se conectan esquinas opuestas de una caja de torsión y esquinas opuestas no correspondientes de la otra caja de torsión. El estudio está basado en medidas de la tensión máxima que aparece en las diferentes piezas de unión ante una carga estándar similar a las cargas a las que están sometidas habitualmente durante su vida útil: se entiende que una pieza bien diseñada sufrirá, ante una carga dada, tensiones máximas más pequeñas que una pieza mal diseñada. Además, se tiene en cuenta en el estudio el peso de los diferentes modelos de piezas de unión: obviamente, cuanto menor sea el peso, mayor el ahorro en material. Por tanto, un parámetro 1/(PesoTmax) alto significa que la pieza de unión en cuestión sufre tensiones máximas bajas y/o que tiene un peso moderado.
La siguiente tabla muestra los datos obtenidos en este estudio, que se ha representado gráficamente en la Fig. 6. Los pesos están en kg. y las tensiones máximas en MPa. Los modelos de pieza de unión 1 -10 corresponden a piezas que requieren la conexión de los cuatro puntos de cada caja de torsión, mientras que la pieza 1 1 del estudio es la pieza de unión de la presente invención.
Modelo
a Peso Tmax 1/(Peso * Tmax)
1 175 764 74,8
2 223 728 61 ,6
3 198 762 66,3
4 162 709 87, 1
5 155 971 66,4
6 166 764 78,8
7 152 3744 17,6
8 209 442 108,3
9 165 740 81 ,9
10 232 835 51 ,6
11 144 327 212,4
Se observa en cómo la pieza de unión de la presente invención, número 1 1 , no sólo tiene un peso menor que el resto de piezas consideradas, sino que además la tensión máxima de la pieza es la menor de todas. Sorprendentemente, por tanto, la pieza de unión de la invención sería capaz de soportar cargas mayores aún teniendo un menor peso que el resto.