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Title:
STRUCTURE FOR A DISH-TYPE POINT-BASED SOLAR CONCENTRATION SYSTEM, AND CONCENTRATION SYSTEM INCLUDING SAID STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/037599
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a structure for a dish-type point-based concentration system and to a concentration system including said structure, comprising: a sub-structure (10) for anchoring to the ground; a tracking sub-structure (20) mounted on the anchoring sub-structure (10) such that it can rotate about an azimuth axis; a driving sub-structure (30) comprising two coaxial hoops (31) formed by a plurality of assembled stamped segments (33), said hoops (31) being joined by tie rods (32) and the driving sub-structure (30) being capable of zenith rotation in relation to the tracking substructure (20); a supporting sub-structure (50) in the form of a cradle, intended to support a reflective surface (70); and a modular connection sub-structure (40) which is made from stamped elements and secured inside the driving sub-structure (30) and on which the supporting sub-structure (50) is mounted. The aforementioned structure is lighter and easier to assemble.

Inventors:
MUNOZ GILABERT FELIX (ES)
GOMEZ VERGARA GONZALO (ES)
SOSA NARANJO CRISTINA (ES)
JIMENEZ LOPEZ ANTONIO ABAD (ES)
BRAVO VERA ANTONIO JOSE (ES)
Application Number:
ES2013/070614
Publication Date:
March 13, 2014
Filing Date:
September 03, 2013
Export Citation:
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Assignee:
ABENGOA SOLAR NEW TECH SA (ES)
International Classes:
F24J2/54; F24S23/71; F24S23/72; F24S50/20
Domestic Patent References:
WO2011053895A12011-05-05
Foreign References:
DE8415444U11989-12-14
US20110126884A12011-06-02
ES2368238A12011-11-15
US3977773A1976-08-31
US4870949A1989-10-03
US4491388A1985-01-01
US4209231A1980-06-24
Other References:
See also references of EP 2905556A4
None
Attorney, Agent or Firm:
PONS ARIÑO, Ángel (ES)
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Claims:
R E I V I N D I C A C I O N E S

1.- Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, caracterizado porque comprende:

- una subestructura de anclaje (10) para anclar la estructura al suelo;

- una subestructura de seguimiento (20), que comprende una pluralidad de postes (21 ), y está montada sobre la subestructura de anclaje (10) de manera giratoria respecto de dicha subestructura de anclaje (10) en torno a un eje acimutal;

- una subestructura de arrastre (30), consistiendo de al menos un aro (31 ) para proporcionar a la subestructura un seguimiento respecto de un eje cenital;

- una subestructura portadora (50) compuesta de elementos unidos entre sí, destinada a soportar una superficie reflectante;

- una subestructura de conexión (40), modular, sobre la que está montada la subestructura portadora (50), y que está fijada en el interior de la subestructura de arrastre (30);

donde la subestructura de arrastre (30) está conectada con la subestructura de seguimiento (20) de manera giratoria sobre elementos de rodadura (24) ubicados en los postes (21 ), para permitir un giro cenital de la subestructura de arrastre (30) respecto de la subestructura de seguimiento (20).

2 - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la subestructura de arrastre (30) comprende:

- dos aros (31 ) coaxiales ubicados en planos paralelos;

- una pluralidad de tirantes (32) que unen los dos aros (31 ) entre sí.

3.- Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la subestructura de anclaje (10) comprende:

- un primer prisma triangular formado por tres primeros perfiles (1 1 );

- un perno (13) ubicado a través de cada una de las aristas laterales del primer prisma, y destinados a ser insertados en respectivos pilotes (14), para anclar al suelo la subestructura de anclaje (10); y

- una primera placa (16) fijada a la parte superior del primer prisma, destinada a ser fijada a una corona acimutal (60).

4. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3, caracterizada porque la subestructura de anclaje (10) comprende adicionalmente tres segundos perfiles (15) unidos interiormente a los primeros perfiles (1 1 ), donde cada segundo perfil (15) está unido a un punto intermedio de dos primeros perfiles (1 1 ) contiguos.

5. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4, caracterizada porque la primera placa (16) está fijada sobre los tres segundos perfiles (15).

6. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la subestructura de anclaje (10) comprende adicionalmente un dispositivo de nivelación para regular la altura de cada una de las aristas laterales del primer prisma, donde dicho dispositivo de nivelación comprende:

- una base superior (17) montada en al menos un perno (13), por encima del primer prisma;

- una tuerca superior (18) roscada en el perno (13) por encima de cada base superior (17);

- una base inferior (19) montada en dicho perno (13), por debajo del primer prisma, sobre la que se apoya dicho primer prisma; y

- una tuerca inferior (9) roscada en el perno (13) por debajo de cada base inferior (19) y en contacto con dicha base inferior (19),

de tal manera que haciendo girar las tuercas inferiores (9) se elevan o descienden las bases inferiores (19), y por tanto, también las aristas laterales.

7 - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque en cada arista lateral existe una base superior (17) y una base inferior (19) con sus respectivas tuerca superior (18) y tuerca inferior (9). 8.- Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la subestructura de seguimiento (20) es un conjunto de forma rectangular elaborado con perfiles unidos que está fijado en su parte inferior a una segunda placa (22) destinada a ser fijada a una rueda dentada (62) interior comprendida en una corona acimutal (60).

9. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque los aros (31 ) están formados por segmentos (33) ensamblados.

10. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque los segmentos (33) son perfiles huecos, donde la subestructura de arrastre (30) incorpora adicionalmente unas barras curvadas (34) insertadas en los extremos de los segmentos (33) para proporcionar fijación entre segmentos (33) adyacentes.

1 1. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, 9 y 10, caracterizada porque la subestructura de arrastre (30) comprende un receptáculo (35) destinado a alojar un receptor solar.

12. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la subestructura de conexión (40) comprende:

- un primer núcleo (41 ) central en forma de prisma dispuesto sustancialmente perpendicular al eje de la superficie reflectante (70) y elaborado con barras conectadas; y - una pluralidad de módulos (42) elaborados con barras conectadas, estando dichos módulos (42) unidos a las caras laterales del primer núcleo (41 ).

13. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque los módulos (42) comprenden:

- un primer triángulo (43) isósceles o equilátero, y que comprende:

- una primera base (44) ubicada en la parte inferior y dotada de primeros vértices de base (45); y

- un vértice superior (46), ubicado en la parte superior, opuesto a la primera base (44);

- un segundo triángulo (47) isósceles o equilátero, ubicado paralelo al del primer triángulo (43) y que comprende:

- una segunda base (48) ubicada en la parte superior y dotada de segundos vértices de base (49); y

- un vértice inferior (8), ubicado en la parte inferior y opuesto a la segunda base (48);

- tres pares de barras de conexión (7, 6), donde dos primeros pares (7) parten uno de cada uno de los vértices superior (46) e inferior (8) y llegan hasta los vértices de base (45, 49) del otro triángulo (43, 47); así como un segundo par (6) une cada vértice de base (45, 49) de cada triángulo (43, 47) con el vértice de base (45, 49) más cercano del otro triángulo (43, 47); y

- unas patas (5) que parten de los módulos (42) para vincular la subestructura de conexión (40) con la subestructura de arrastre (30).

14. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque las bases (44, 48) de los primeros (43) y segundos triángulos (47) están ubicadas a una cota más baja que los vértices superiores (46) de los primeros triángulos (43) correspondientes.

15. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la subestructura portadora (50) comprende:

- un segundo núcleo (51 ) circular o poligonal;

- una pluralidad de brazos (52) que parten del segundo núcleo (51 ) y que definen una cuna; y

- un refuerzo poligonal, elaborado con terceras placas (53) y dispuesto coaxialmente con el segundo núcleo (51 ) y en un plano paralelo a dicho segundo núcleo (51 ),

donde las terceras placas (53) están unidas entre sí y también a los brazos (52) en puntos intermedios de los brazos (52), o

alternativamente los brazos (52) comprenden huecos intermedios en los que están insertadas las terceras placas (53).

16. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque el refuerzo poligonal, está dispuesto a una cota superior del segundo núcleo (51 ),

17. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque adicionalmente comprende una corona acimutal (60) ubicada entre la subestructura de anclaje (10) y la subestructura de seguimiento (20), donde la corona acimutal (60) comprende:

- una carcasa (61 ) exterior vinculada a la parte superior de la subestructura de anclaje (10); y

- una corona dentada (62) ubicada en el interior de la carcasa (61 ), y vinculada a la parte inferior de la subestructura de seguimiento (20), para proporcionar a la subestructura de seguimiento (20) un giro respecto de la subestructura de anclaje (10) según un eje acimutal.

18. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 17 caracterizada porque la primera placa (16) de la subestructura de anclaje (10) está fijada a la carcasa (61 ) de la corona acimutal (60), así como la segunda placa (22) de la subestructura de seguimiento (20) está fijada a la rueda dentada (62) de la corona acimutal (60).

19. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende cuatro postes (21 ) ubicados en los extremos de la subestructura de seguimiento (20) en distribución paralelepipédica, donde en los extremos superiores de los postes (21 ) están montados los medios de rodadura (24) para permitir el giro cenital de la subestructura de arrastre (30) respecto de la subestructura de seguimiento (20) en torno al eje común de los aros (31 ) coaxiales.

20. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizada porque los extremos superiores de los postes (21 ) incorporan sendos patines (23) que comprenden los medios de rodadura (24).

21. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la subestructura portadora (50) incorpora adicionalmente:

- una pluralidad de perfiles de apoyo (55) apoyados sobre los brazos (52), y

- unas grapas (54) ubicadas en los extremos de los perfiles de apoyo (55), para fijar la superficie reflectante (70) a la subestructura portadora (50).

22. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 21 , caracterizada porque los perfiles de apoyo (55) incorporan primeros agujeros (56) en los extremos, destinados a atornillar unos perfiles en U que comprenden una porción central (57) y dos porciones laterales (58), donde la porción central (57) tiene un segundo agujero (no mostrado) para atornillarse a las grapas (54) y las porciones laterales (58) están agujereadas para ser atornilladas al perfil de apoyo (55) en los primeros agujeros (56).

23. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizada porque las grapas (54) están formadas por plaquitas metálicas anguladas compuestas de varios tramos (59, 71 , 72), donde un primer tramo (59) está agujereado para atornillarse al segundo agujero, así como un segundo tramo (71 ) está agujereado para atornillarse a la superficie reflectante (70).

24. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizada porque el primer tramo (59) y el segundo tramo (71 ) son contiguos.

25. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizada porque el primer tramo (59) y el segundo tramo (71 ) están separados por un tercer tramo (72), respecto del cual están doblados, uno en un extremo y otro en un lateral.

26. - Estructura para sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos uno de los aros (31 ) incorpora adicionalmente una cadena (25) accionable para producir el giro cenital de la estructura.

27. - Sistema de concentración solar puntual de tipo disco, que comprende la estructura descrita en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende adicionalmente:

- un primer motor para accionar la corona acimutal (60);

- un segundo motor, alojado en la subestructura de seguimiento (20), para accionar el movimiento cenital de la subestructura de arrastre (10);

- un receptor solar ubicado en el receptáculo (35) de la subestructura de arrastre (30), y conectado con un motor Stirling, o una microturbina; y

- una superficie reflectante, soportada en la subestructura portadora (50).

28.- Sistema de concentración solar puntual de tipo disco, de acuerdo con la reivindicación 27, caracterizado porque la superficie reflectora (70) presenta una forma de parábola.

Description:
ESTRUCTURA PARA SISTEMA DE CONCENTRACIÓN SOLAR PUNTUAL DE TIPO DISCO, Y SISTEMA DE CONCENTRACIÓN QUE INCORPORA

DICHA ESTRUCTURA D E S C R I P C I Ó N

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se puede incluir en el campo de la tecnología termosolar, más concretamente se refiere a los sistemas de concentración puntual de tipo disco, en particular, aunque no necesariamente, de tipo parabólico, tales como los de discos Stirling o AMTEC.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un sistema de concentración solar puntual de tipo parabólico, tal como los de disco Stirling, cuenta con un concentrador parabólico que está dotado de un seguimiento a dos ejes, para reflejar hacia un foco la radiación solar incidente sobre la superficie reflectora. En el foco está ubicado un receptor solar que está conectado con un motor Stirling o una microturbina. En el receptor se absorbe la radiación solar concentrada, originando el calentamiento de un fluido hasta una temperatura adecuada para que la energía absorbida por el fluido sea empleada en el motor o microturbina para generar electricidad, a través de un generador conectado al eje del motor o de la microturbina.

Existen otros sistemas de concentración tipo disco en los que la finalidad del fluido calentado en el receptor, es el de o bien generar vapor de proceso o bien ser almacenado. En el caso de los discos AMTEC (alkali-metal thermal-to-electric conversión), similares a los discos Stirling, el motor Stirling se sustituye por una nueva unidad de conversión de potencia regenerativa que permite la conversión directa de calor en electricidad mediante la utilización de un metal alcalino. En concreto, los componentes principales de un disco Stirling son:

- Concentrador solar (también denominado reflector primario): comprende una superficie especular parabólica soportada por una estructura. Su misión es concentrar, teóricamente en un punto, que coincide con el foco de la superficie especular parabólica, la radiación solar incidente sobre la superficie especular.

- Receptor solar: es un intercambiador de calor que se sitúa en el foco y transfiere hacia un fluido de trabajo la energía solar concentrada en dicho foco.

- Motor Stirling o microturbina: comprende un eje de salida y transforma el calor absorbido por el fluido de trabajo en energía mecánica para hacer girar el eje de salida.

- Generador: está acoplado al eje de salida y transforma en energía eléctrica la energía del giro del eje de salida.

- Estructura soporte: para soportar todos los elementos mencionados y dar rigidez y resistencia al conjunto.

- Sistema de seguimiento: permite orientar el conjunto del disco Stirling de manera que los rayos incidan siempre sobre la superficie reflectante paralelos al eje de la parábola.

Sin embargo, los sistemas de concentración conocidos hasta la fecha adolecen de algunos inconvenientes que a continuación pasamos a exponer.

Se conocen discos Stirling cuya estructura está anclada al suelo mediante un pivote central y un sistema de ruedas-railes que giran sobre una cimentación en forma de anillo, desempeñando la función de mecanismo azimutal. La configuración mencionada confiere a dicho sistema errores de apunte provenientes de la cimentación, que se convierte en un paso clave del montaje.

Otros sistemas comprenden un pedestal de varios metros sobre el que está dispuesta la estructura del concentrador, y un sistema de cercha en cuyo extremo se ancla el motor Stirling. Este sistema de "apoyo puntual" produce gran concentración de tensiones en los mecanismos de giro, incrementando en gran medida el coste de mantenimiento e instalación de la tecnología, debido también a las deformaciones que presenta el pedestal a lo largo del día.

Otra de las desventajas que presentan los hasta la fecha existentes seguidores de disco, y que ha supuesto un impedimento para su producción en serie en grandes plantas, es el gran costo que supone el transporte de estas estructuras, ya que necesitan de un gran volumen en relación al peso que suponen.

En resumen, nos encontramos con las siguientes desventajas: estructuras pesadas y complejas, lo cual encarece y complica la fabricación de la estructura, el transporte de las piezas que la componen, el montaje y el mantenimiento; imprecisiones en la cimentación, que se trasladan al funcionamiento de la estructura; elevadas concentraciones de tensiones; y falta de precisión en el enfoque de la radiación concentrada en el foco.

Se pretende describir un sistema de concentración solar puntual parabólico exento de los inconvenientes mencionados anteriormente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve los inconvenientes referidos, de acuerdo con un primer aspecto de la invención, mediante una estructura para un sistema de concentración solar puntual de tipo disco y, de acuerdo con un segundo aspecto de la invención, mediante un sistema de concentración solar puntual parabólico que incorpora la mencionada estructura.

La estructura de la invención comprende una subestructura de anclaje destinada a ser anclada al suelo, preferentemente mediante pilotes (bien de hormigón o bien pilotes metálicos anclados directamente al suelo). La subestructura de anclaje proporciona fijación al suelo para la estructura.

Se dispone asimismo de una subestructura de seguimiento, que está conectada sobre la subestructura de anclaje de manera giratoria respecto de dicha subestructura de anclaje en torno a un eje acimutal para producir el seguimiento acimutal de la subestructura de seguimiento. A modo de ejemplo, la subestructura de anclaje y la subestructura de seguimiento están conectadas a través de una corona acimutal que comprende una carcasa, fijada a la subestructura de anclaje, y una rueda dentada, interior a la carcasa, que es giratoria respecto de la carcasa según un eje acimutal, y que está vinculada a la subestructura de seguimiento. Un primer motor se encarga de accionar la rueda dentada, de tal manera que el giro de la rueda dentada respecto de la carcasa arrastra la subestructura de seguimiento, generando la orientación acimutal adecuada de dicha estructura de seguimiento.

La estructura comprende adicionalmente una subestructura de arrastre, que comprende dos aros coaxiales, ubicados en planos paralelos y conectados entre sí por medio de tirantes, pudiendo ser dichos tirantes oblicuos y/o perpendiculares a los aros. Los aros están configurados a partir de segmentos que son ensamblables para montar cada uno de los aros. De manera preferente, los segmentos son perfiles huecos en cuyos extremos son insertables unas barras curvadas para proporcionar la correspondiente fijación entre segmentos adyacentes. La subestructura de arrastre, una vez ensamblada, comprende un receptáculo en su contorno para alojar un receptor solar, que estará en conexión con un motor Stirling, una microturbina o similar, de acuerdo con el segundo objeto de la invención. La subestructura de arrastre está vinculada a la subestructura de seguimiento, de tal manera que es arrastrada por el movimiento acimutal de dicha subestructura de seguimiento. Asimismo, la subestructura de arrastre es giratoria respecto de la subestructura de seguimiento en torno al eje común a los aros, para dotar al receptáculo de seguimiento cenital.

En particular, la estructura puede incorporar dos pares de patines, uno para cada aro, montados en la subestructura de seguimiento, para alojar los aros y guiar la estructura de arrastre en su movimiento cenital. Los patines incorporan elementos de rodadura destinados a contactar con los aros, para facilitar el movimiento cenital.

Un segundo motor produce el giro de la subestructura de arrastre respecto de la subestructura de seguimiento. De manera preferente, el segundo motor ataca una transmisión (por ejemplo una cadena, o bien una cremallera curva, vinculadas a al menos uno de los aros, para producir el movimiento cenital referido.

Por tanto, con el movimiento de la subestructura de seguimiento por parte del primer motor, junto con el movimiento de la subestructura de arrastre por parte del segundo motor, se consigue un seguimiento en dos ejes del receptáculo destinado a alojar el receptor solar, por tanto, del foco de concentración.

La invención también incorpora una subestructura de conexión, y una subestructura portadora, vinculada a la subestructura de conexión, y destinada a soportar una superficie de reflexión en forma preferentemente de paraboloide, cuyo foco coincide sustancialmente con el receptáculo, que define el concentrador solar de un sistema de concentración de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, tal como se describirá más adelante.

La subestructura de conexión es una estructura modular de barras, y por tanto de gran rigidez, que está conectada con la estructura de arrastre y está destinada a soportar la superficie reflectante y la subestructura portadora de dicha superficie reflectante.

La subestructura portadora tiene forma de cuna y está unida sobre la subestructura de conexión.

La estructura de la invención supera los problemas de variaciones del foco del paraboloide con respecto al centro del receptor provenientes de la cimentación, gracias a un dispositivo de nivelación que proporciona un desacoplamiento entre la superficie receptora y el terreno, evitando la transferencia de las variaciones del terreno a la estructura. La subestructura de anclaje, con su dispositivo de nivelación, sustituye a los altos pedestales del estado del arte evitando así las tensiones que se generan debido al terreno y a la cimentación puntual.

Por otra parte, el rozamiento y el efecto de deslizamiento (efecto arrancada- parada, también conocido por su denominación en inglés, Stick-Slip) están minimizados gracias al empleo de los patines dotados de elementos de rodadura asistidos por cojinetes. El giro de la subestructura de arrastre está sujeto a errores muy reducidos, puesto que dichos errores se traducen en diferencias angulares muy bajas, debido al elevado diámetro de los aros. La solución aportada permite prescindir de fustes de apoyo de gran altura presentes en el estado de la técnica y de los sistemas de movimientos anteriormente empleados y que contaban con una gran concentración de tensiones.

Asimismo, la subestructura de arrastre constituye una construcción muy estable y rígida, ideal para alojar el receptor conectado a un motor Stirling o similar con una precisión mucho más elevada que la proporcionada por otras soluciones conocidas, tales como, por ejemplo, los soportes en forma de cuello de cisne, que suponen un gran inconveniente ante las vibraciones, el par de arranque del motor e incluso su propio peso, haciendo que se tengan que dimensionar con gran consumo de materia prima.

La facilidad en el giro del tambor, hace que la eficiencia en el mantenimiento del motor sea inmejorable, ya que este se coloca en posiciones muy cercanas al suelo evitando el uso de maquinaria de elevación auxiliar.

Tal como se ha explicado anteriormente, y como quedará más claro en la realización preferente explicada más adelante, tanto la subestructura de arrastre, como la subestructura de conexión y la subestructura portadora han sido concebidas para ser montadas a través de piezas simples, preferentemente con una dimensión lineal predominante, con el objetivo de favorecer una logística de transporte por peso y no por volumen.

Dichas piezas pueden ser transportadas de forma compacta, con lo cual se evitan deformaciones que pueden invalidar su función y encarecer o incluso arruinar su puesta en función. El diseño se ha realizado con criterios constructivos que nos permite aplicar técnicas de fácil producción para su ensamblaje ("lean manufactunng"), consiguiendo de esta manera un montaje en un tiempo ciclo conocido y estable e igualmente su calidad.

Adicionalmente, la solución propuesta sobre cómo elaborar las subestructuras de arrastre, de conexión y portadora a partir de uniones sencillas de piezas longitudinales apilables de configuración sencilla (barras, o piezas estampadas), elaboradas preferentemente en acero galvanizado en caliente, permite un gran aprovechamiento del material en relación a la resistencia y la rigidez obtenidas, así como proporciona ventajas en el transporte, pues las piezas pueden empaquetarse de manera compacta. Asimismo, el acero galvanizado en caliente es un producto extendido y de fácil adquisición, cuya capacidad de soportar el paso del tiempo está ampliamente constatada.

El ensamblaje de la subestructura de conexión y de la subestructura portadora está concebido como un sistema de fácil producción ("lean manufactunng") de gran simplicidad que no requiere inversiones adicionales, sin necesidad de emplear mesas especiales, ni útiles específicos para su ensamblaje. El centro de gravedad del conjunto de las subestructuras de arrastre, de conexión y portadora se encuentra, durante todo el recorrido, en la intersección del eje acimutal y del eje de giro cenital, evitando contrapesar el sistema y reduciéndose notablemente el coste de material en la estructura y el asociado a los motores, pudiéndose usar un primer y un segundo motores de muy baja potencia para transferir el movimiento.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1.- Muestra una perspectiva de un sistema de concentración de acuerdo con la invención.

Figura 2 - Muestra una perspectiva de la corona acimutal. Figura 3.- Muestra una perspectiva de una realización preferente de la subestructura de anclaje.

Figura 4.- Muestra una perspectiva de una realización preferente de la subestructura de seguimiento.

Figura 5- Muestra una perspectiva de una realización preferente de la subestructura de arrastre. Figura 6.- Muestra una perspectiva en detalle de un ejemplo particular de ensamblaje de los segmentos que componen los aros de la subestructura de arrastre.

Figura 7.- Muestra una vista lateral del montaje de la conexión de la subestructura de arrastre sobre la subestructura de seguimiento.

Figura 8.- Muestra una perspectiva de una realización preferente de la subestructura de conexión montada sobre la subestructura de arrastre.

Figura 9.- Muestra una perspectiva de un módulo comprendido en una realización preferente de la subestructura de conexión.

Figura 10.- Muestra una perspectiva en detalle de la unión de las barras del módulo de la figura 8.

Figura 1 1.- Muestra una perspectiva de una realización preferente de la subestructura portadora. Figura 12.- Muestra una perspectiva de la subestructura portadora de la figura 1 1 montada sobre la subestructura de conexión de la figura 10.

13.- Muestra un detalle de la estructura portadora donde se aprecian unos perfiles de apoyo y unas grapas para fijar la superficie reflectante.

Figura 14.- Muestra una vista de perfil de un detalle del montaje de la subestructura de seguimiento sobre la subestructura de anclaje.

Figuras 15a a 15c: Muestran esquemáticamente tres posiciones de la estructura, donde se aprecia la facilidad de acceso al receptor solar en caso de mantenimiento. Figura 16.- Se aprecian detalles de las grapas.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Seguidamente se describe, con ayuda de las figuras 1 a 15 anteriormente referidas, una descripción en detalle de una realización preferente de la invención.

A continuación, se expone un listado de las referencias numéricas empleadas en la descripción de la realización preferente, en correspondencia con las figuras.

- 10 subestructura de anclaje

- 1 1 primeros perfiles

- 13 pernos

- 14 pilotes

- 15 segundos perfiles

- 16 primera placa

- 17 base superior

- 18 tuerca superior

- 19 base inferior

- 9 tuerca inferior

- 20 subestructura de seguimiento

- 21 postes

- 22 segunda placa

- 23 patines

- 24 elementos de rodadura

- 25 cadena

- 30 subestructura de arrastre

- 31 aros -32 tirantes

-33 segmentos

-34 barras curvadas

-35 receptáculo

-40 subestructura de conexión

-41 núcleo central

-42 módulos

-43 primer triángulo

-44 primera base

-45 primeros vértices de base

-46 vértice superior

-47 segundo triángulo

-48 segunda base

-49 segundos vértices de base

-8 vértice inferior

-7 primeros pares de barras de conexión

-6 segundo par de barras de conexión

-5 patas

-4 pletinas

-3 taladros

-50 subestructura portadora

-51 segundo núcleo

-52 brazos

-53 terceras placas

-54 grapas

-55 perfiles de apoyo

-56 primeros agujeros

-57 porción central

-58 porciones laterales

-59 primer tramo

-71 segundo tramo

-72 tercer tramo - 60 corona acimutal

- 61 carcasa exterior de la corona acimutal

- 62 rueda dentada interior de la corona acimutal

- 70 superficie reflectante

De acuerdo con lo mostrado en la figura 1 , la estructura para un sistema de concentración solar puntual parabólico de acuerdo con un primer aspecto de la invención comprende:

- una subestructura de anclaje (10), para vincular la estructura al suelo;

- una subestructura de seguimiento (20), conectada con la subestructura de anclaje (10) a través de (ver figura 2) una corona acimutal (60) para dotar a la subestructura de seguimiento (20) de un seguimiento acimutal;

- una subestructura de arrastre (30) vinculada a la subestructura de seguimiento (20) y giratoria respecto de dicha subestructura de seguimiento (20) para proporcionar un seguimiento cenital;

- una subestructura de conexión (40), dispuesta en el interior de la subestructura de arrastre (30) y fijada a dicha subestructura de arrastre (30); y

- una subestructura portadora (50), fijada a la parte superior de la subestructura de conexión (40), y destinada a soportar una superficie reflectante (70), con una forma global de paraboloide cuyo foco se encuentra en la subestructura de arrastre (30). La superficie reflectante (70) puede estar formada por un solo elemento reflectante, con forma de paraboloide, o bien puede estar formada por una pluralidad de elementos reflectantes, que conforman una superficie reflectante (70) dotada de una forma asimilable a un paraboloide. Entre otras opciones, los elementos reflectantes pueden tener curvatura esférica o plana.

En la figura 3 se aprecia que la subestructura de anclaje (10) comprende un primer prisma triangular formado por tres primeros perfiles (1 1 ) rectangulares soldados. A través de las aristas laterales del primer prisma están dispuestos sendos pernos (13) destinados a ser insertados en respectivos pilotes (14) para proporcionar fijación al suelo. La subestructura de seguimiento (20), mostrada en la figura 4, es un conjunto de forma rectangular elaborado con perfiles rectangulares soldados y que comprende una pluralidad de postes (21 ), preferentemente cuatro postes (21 ) ubicados en los extremos según una distribución paralelepipédica.

La corona acimutal (60) (ver de nuevo figura 2) está vinculada a la parte superior de la subestructura de anclaje (10) y a la parte inferior de la subestructura de seguimiento (20), para proporcionar a la subestructura de seguimiento (20) un giro respecto de la subestructura de anclaje (10) según un eje acimutal. En concreto, la corona acimutal (60) comprende una carcasa (61 ) exterior, así como una corona dentada (62) dispuesta en el interior de la carcasa (61 ).

De nuevo en la figura 3, se aprecia que tres segundos perfiles (15) están soldados interiormente a los primeros perfiles (1 1 ), disponiéndose un segundo perfil (15) soldado a puntos intermedios de cada dos primeros perfiles (1 1 ) contiguos. Sobre los segundos perfiles (15) se encuentra fijada una primera placa (16) que a su vez está fijada a la carcasa (61 ) de la corona acimutal (60).

Siguiendo con la figura 4, se aprecia que una segunda placa (22) está fijada en la parte inferior de la subestructura de seguimiento (20), y está a su vez fijada a la rueda dentada (62) de la corona acimutal (60). De este modo, se permite el montaje de la subestructura de seguimiento (20) sobre la subestructura de anclaje (10), a través de la corona acimutal (60) que, accionada por un primer motor (no representado) permite un giro de la subestructura de seguimiento (20) respecto de la subestructura de anclaje (10) según el eje acimutal.

Tal como se muestra en la figura 3, la subestructura de anclaje (10) incorpora adicionalmente un dispositivo de nivelación que permite regular la altura de cada una de las aristas laterales del primer prisma, para obtener una orientación vertical del eje acimutal. El dispositivo de nivelación comprende una base inferior (19) montada en al menos un perno (13), por debajo del primer prisma, y una tuerca inferior (9) roscada en el perno (13) por debajo de cada base inferior (19). El dispositivo de nivelación puede incorporar adicionalmente una base superior (17) montada en al menos uno de los pernos (13), por encima del primer prisma, y una tuerca superior (18) roscada en el perno (13) por encima de cada base superior (17), para evitar que la subestructura de seguimiento (20) se separe de la subestructura de anclaje (10). Preferentemente, las bases (17, 19) y las tuercas (18, 9) están montadas en los tres pernos (13). Haciendo girar en un sentido o en el contrario las tuercas inferiores (9), se levantan o se bajan las bases inferiores

(19) , y por tanto, también las aristas laterales, que descansan sobre las bases inferiores (19), obteniéndose la orientación adecuada de la subestructura de seguimiento (20).

De acuerdo con lo representado en la figura 5, la estructura de arrastre (30) comprende dos aros (31 ) dispuestos coaxialmente en planos paralelos, y conectados entre sí por medio de tirantes (32). Los tirantes (32) están unidos, en cada uno de sus extremos, a uno de los aros (31 ). Los tirantes (32) pueden ser oblicuos y/o tener dirección normal a ambos aros (31 ). Cada aro (31 ) se materializa por medio de un ensamblado de segmentos (33). De acuerdo con una realización preferente, mostrada en la figura 6, los segmentos (33) son perfiles huecos, en cuyos extremos son insertables unas barras (34) curvadas para proporcionar la correspondiente fijación entre segmentos (33) adyacentes.

Una vez ensamblada, la subestructura de arrastre (30) comprende un receptáculo (35) en su contorno para alojar un receptor solar (no representado) conectable a un motor Stirling o similar (no representados). La subestructura de arrastre (30) está conectada a la subestructura de seguimiento (20), de tal manera que no solo es arrastrada por el movimiento acimutal de dicha subestructura de seguimiento

(20) , sino que además es giratoria respecto de la subestructura de seguimiento (20) en torno al eje común a los aros (31 ), para dotar al receptáculo (35) de seguimiento cenital. Para ello, según se muestra en la figura 7, la estructura incorpora dos pares de patines (23) montados en los postes (21 ) de la subestructura de seguimiento (20), para alojar los aros (31 ) y guiar la estructura de arrastre (30) en su movimiento cenital. Los patines (23) incorporan elementos de rodadura (24) destinados a contactar con los aros (31 ), para facilitar el movimiento relativo entre la subestructura de arrastre (30) y la subestructura de seguimiento (20), que es provocado por un segundo motor (no representado), alojado en la subestructura de seguimiento (20), atacando una cadena (25) (ver figura 7) vinculada a uno de los aros (31 ), para producir el movimiento cenital referido. Los patines (24) pueden ser sustituidos por otros elementos que permitan la rotación de los aros (31 ), por ejemplo, rodillos sobre cojinetes.

Del modo referido, se consigue dotar a la estructura de un seguimiento solar en dos ejes debido a la combinación del giro acimutal de la subestructura de seguimiento (20), y del giro cenital de la subestructura de arrastre (30).

Según se muestra en la figura 8, la subestructura de conexión (40) presenta una configuración modular y está formada por barras. De acuerdo con una realización preferente, la subestructura de conexión (40) comprende un primer núcleo (41 ) central en forma de prisma dispuesto perpendicular al eje de la superficie reflectante y elaborado con barras conectadas, a cuyas caras laterales están unidos sendos módulos (42) elaborados también con barras conectadas.

Los módulos (42), según se aprecia en la figura 9, están formados por doce barras dispuestas como sigue:

- tres barras definiendo un primer triángulo (43) isósceles o equilátero, y que comprende:

- una primera base (44), ubicada en la parte inferior y dotada de primeros vértices de base (45); y

- un vértice superior (46), ubicado en la parte superior, opuesto a la primera base (44);

- otras tres barras definiendo un segundo triángulo (47) isósceles o equilátero invertido, ubicado paralelo al del primer triángulo (43) y que comprende:

- una segunda base (48), ubicada en la parte superior y dotada de segundos vértices de base (49); y

- un vértice inferior (8), ubicado en la parte inferior y opuesto a la segunda base (48); y

- tres pares de barras de conexión (7, 6), donde dos primeros pares (7) parten uno de cada uno de los vértices superior (46) e inferior (8) y llegan hasta los vértices de base (45, 49) del otro triángulo (43, 47); así como un segundo par (6) une cada vértice de base (45, 49) de cada triángulo (43, 47) con el vértice de base (45, 49) más cercano del otro triángulo (43, 47). En la figura 10 se aprecia en detalle una solución para la unión entre sí de las barras que componen un módulo, así como para la unión de los módulos al primer núcleo (41 ). En particular, la unión se puede establecer de manera muy sencilla mediante, por ejemplo, pletinas (4) soldadas entre sí y dotadas de taladros (3) para atornillar o remachar las barras.

Cada uno de los primeros triángulos (43) está conectado a uno de los vértices del polígono (preferentemente hexágono) del primer núcleo (41 ). De los módulos (42) parten unas patas (5) que vinculan la subestructura de conexión (40) con los aros (31 ) de la subestructura de arrastre (30). Se prefiere que las bases (44, 48) de los primeros (43) y segundos triángulos (47) estén ubicadas a una cota más baja que los vértices superiores (46) de los primeros triángulos (43) correspondientes, para que la subestructura de conexión (40) presente forma cóncava de bóveda que optimice la transmisión de esfuerzos, especialmente los de viento. La figura 1 1 muestra la subestructura portadora (50), que comprende un segundo núcleo (51 ) circular o poligonal del cual parten radialmente una pluralidad de brazos (52) planos estampados que definen una cuna. Un refuerzo poligonal elaborado con terceras placas (53) estampadas huecas está dispuesto coaxialmente con el segundo núcleo (51 ) y en un plano paralelo a dicho segundo núcleo (51 ). Dos terceras placas (53) contiguas se unen entre sí y también a los brazos (52) en puntos intermedios de los brazos (52) por medio de remaches. La subestructura portadora (50) está fijada sobre la subestructura de conexión (40), según se muestra en la figura 12. Sobre la subestructura portadora (50) se puede disponer una superficie reflectante (70) (ver figura 1 ), la posición de cuyo foco coincide sustancialmente con la de un receptor solar (no representado) dispuesto, en conexión con un motor Stirling o similar, en el receptáculo (35) de la subestructura de arrastre (30).

Según se aprecia en la figura 13, la subestructura portadora (50) incorpora una pluralidad de perfiles de apoyo (55) apoyados sobre los brazos (52), donde dichos perfiles de apoyo (55) incorporan primeros agujeros (56) en los extremos, destinados a atornillar unos perfiles en U que comprenden una porción central

(57) y dos porciones laterales (58), donde la porción central (57) tiene un segundo agujero (no mostrado) para atornillarse a las grapas (54) y las porciones laterales

(58) están a su vez agujereadas para ser atornilladas al perfil de apoyo (55) en los primeros agujeros (56). Los primeros agujeros (56) son preferentemente en forma de coliso.

En la figura 16 se aprecia que las grapas (54) están preferentemente formadas por plaquitas metálicas anguladas compuestas de varios tramos (59, 71 , 72). Un primer tramo (59) está agujereado para atornillarse al segundo agujero (no mostrado), así como un segundo tramo (71 ) está agujereado para atornillarse a la superficie reflectante (70) a través de elementos de conexión (no representados). De acuerdo con un primer ejemplo, el primer tramo (59) y el segundo tramo (71 ) son contiguos. De acuerdo con un segundo ejemplo, el primer tramo (59) y el segundo tramo (71 ) están separados por un tercer tramo (72), respecto del cual están doblados, uno en un extremo y otro en un lateral.

Por sencillez, en las figuras no se han representado otros dos ejemplos que son imágenes especulares de los dos ejemplos referidos.

Una vez montada la estructura de la invención, se pueden disponer la superficie reflectora (70), los motores de accionamiento, el motor Stirling o similares, y el receptor solar para obtener un sistema de concentración solar puntual parabólico.

En las figuras 15a, 15b, 15c se aprecia la facilidad de acceso al receptor solar y al motor Stirling o similar, en caso de mantenimiento.