ECHENIQUE LIMA MARIO (MX)
DE LOS SANTOS GARCÍA FÁTIMA MARÍA ISABEL (MX)
ECHENIQUE LIMA MARIO (MA)
DE LOS SANTOS GARCIA FATIMA MARIA ISABEL (MX)
| KR20030027528A | 2003-04-07 | |||
| EP0678714A2 | 1995-10-25 | |||
| US20120073567A1 | 2012-03-29 |
| REIVINDICACIONES Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico, caracterizado porque se compone de un espejo concentrador semicircular cuya directriz consiste de un arco de círculo, dicho espejo concentrador semicircular se encuentra rotado con respecto al eje vertical, de manera que define un par de bordes rectos en los puntos extremos del arco circular, quedando uno de los bordes rectos a una altura mayor que el otro borde recto; al menos una sección de lámina recta (6) tangente al arco de círculo en al menos uno de sus extremos, que se prolonga hasta la altura máxima que alcance el foco de invierno o de verano del espejo concentrador, formando un ángulo (G) con la horizontal igual a la altitud solar mínima al mediodía del solsticio de invierno (verano); y un tubo receptor de recolección de energía solar fototérmica, dispuesto longitudinalmente, por donde circula de manera forzada el fluido caloportador, dicho tubo receptor se encuentra ubicado entre los focos de invierno y verano del espejo concentrador semicircular. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde el arco de círculo correspondiente a un ángulo preferente de 136s. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde el ángulo de 136s del arco de círculo corresponde a la suma de los 90s que definen la región paraxial más los 46s de variación estacional de la altitud solar a mediodía. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde el tubo receptor tubular consiste en un tubo receptor tubular extendido de diámetro igual a la mitad del radio de curvatura del espejo concentrador. 5. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde y la sección de lámina recta (6) puede ser una sola o dos, dependiendo de la latitud de la instalación, siendo tangente(s) al arco de círculo en su(s) extremo(s). 6. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , el cual es modular al colocar arreglos paralelos de espejos concentradores de forma horizontal manteniendo un perfil aerodinámico para minimizar esfuerzos eólicos, quedando dichos espejos concentradores colocados en orientación Este-Oeste. 7. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde el tubo receptor de recolección de la energía solar, es un tubo receptor aleteado para recolección de energía híbrida fotovoltaica y fototérmica que consiste de un tubo metálico, dispuesto longitudinalmente, de radio mucho menor al radio de curvatura del espejo concentrador, preferentemente un octavo (%), con una aleta metálica radial de ancho igual a % del radio de curvatura del espejo concentrador, dicha aleta soporta en toda su longitud a unas celdas fotovoltaicas que transforman la radiación solar en energía eléctrica y disipan el calor residual a través de la aleta metálica hacia el tubo receptor por el que circula un fluido caloportador que transporta el calor a un tanque de almacenamiento. 8. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde por la asimetría en los espejos concentradores, permite su instalación de forma horizontal y de manera rasante a las techumbres de cualquier edificación, sin necesidad de inclinar los sistemas a un ángulo igual a la latitud, para optimizar la recepción de la energía solar. 9. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a la reivindicación 1 , el cual incluye espuma de poliuretano, entre el espejo concentrador semicircular (A) y una caja de soporte de lámina (10), y una cubierta transparente de protección (D) y tapas laterales. Un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico de acuerdo a las reivindicaciones 2 y 6, el cual es modular y puede incluir arreglos modulares solo con sistemas fototérmicos (Mi) o híbridos (M2) combinando sistemas foto térmicos con sistemas fotovoltaicos, incluyendo un arreglo modular de una pluralidad de espejos concentradores semicilíndhcos planos asimétricos (A), funcionando solo como sistema fototérmico aquellos módulos (Mi) que tienen el tubo receptor extendido (E) y como sistema híbrido térmico- fotovoltáico con aquellos módulos (M2) que tienen el tubo receptor aleteado (F) con celdas fotovoltaicas (3). Un sistema de concentración de radiación solar, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico como el que se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores. |
CAMPO TÉCNICO
La presente invención pertenece al campo técnico de la ingeniería mecánica, particularmente pertenece al campo de los dispositivos solares de absorción térmica y/o de absorción y transmisión de calor para generación de energía, y aún más particular se refiere a un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico.
ANTECEDENTES
Cerca de la tercera parte de los combustibles fósiles tienen como uso final el calor de procesos industriales, siendo las industrias siderúrgica, petroquímica, minera y del cemento, las más demandantes y para las cuales los sistemas de calor solar aún no alcanzan una escala que sea rentable. Por otra parte, el uso final de la energía en edificaciones ha representado históricamente la tercera parte del consumo energético global tanto eléctrico como para confort térmico (calefacción y enfriamiento), por lo que es un sector de atención prioritaria en la transición hacia energías renovables. Así, el calentamiento de agua con energía solar es un nicho industrial y comercial de enormes dimensiones y es el sector al que se dirige nuestra invención.
La concentración de la radiación solar por medio de lentes o espejos tiene antecedentes tan antiguos como el uso de los escudos abrillantados de los guerreros de Siracusa a manera de espejos para concentrar los rayos solares sobre los bajeles de los invasores romanos, ¡dea propuesta por Arquímedes y emulada en los sistemas actuales de Torre Central para producción de electricidad. En energía solar fototérmica, se han utilizado espejos con diferentes geometrías tales como el plato parabólico de revolución, el canal parabólico (ES89A1 ) o las configuraciones equivalentes de Fresnel para sistemas de torre central (ES2625688T3) o Fresnel-lineal (GB2482553A). Además, inspirados en detectores de radiación de Cherenkov para el estudio de radiación cósmica, se ha desarrollado la óptica no formadora de imágenes de la que el canal parabólico compuesto es la configuración paradigmática (US3899672A, W02004090437A1 ). Así mismo, concentradores cilindricos multisegmentados (EP0033054A1 ) o con espejos secundarios (CN204421389U).
La tecnología que se pretende proteger, a través de la presente solicitud de patente, busca cosechar la energía radiante que incide sobre las edificaciones, para su almacenamiento y gestión del confort térmico del edificio y el consiguiente uso de la energía térmica y eléctrica en procesos industriales. La óptica se inspira en el diseño de los más grandes y modernos radiotelescopios, como el telescopio de Arecibo, Puerto Rico, el National Astronomy and Ionosphere Center (NAIC) y Five- hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) de Tianyan, China. El nombre de este último telescopio (el mayor construido en la historia) incluye el calificativo de esférico, lo que resulta de gran importancia para entender el principio de funcionamiento de los sistemas concentradores que se describirán en la presente patente. Además, el diseño de la óptica está emparentado con la óptica no formadora de imágenes en el sentido de que se parte de un receptor grande o extendido como criterio fundamental de diseño, pero difiere en la forma en que se determina la geometría de las superficies reflectoras (W02002012799A2, US3899672A).
Los sistemas de concentración que se presentan en esta memoria, por sus características aerodinámicas y de ligereza, se pueden adaptar a todo tipo de edificaciones sin tener que reforzar la estructura, por lo que permiten gestionar la energía radiante que incide sobre los edificios convertir una fracción de esta energía incidente en electricidad y colectar, almacenar y administrar el calor residual para confort térmico o para su uso en calor de procesos. OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere al desarrollo de un sistema de concentración de la radiación solar por medio de una óptica no formadora de imágenes que difiere de los principios de étendu descritos en la literatura usada en dichos sistemas. Los sistemas de concentración que se presentan en esta memoria, por sus características aerodinámicas y de ligereza, se pueden adaptar a todo tipo de edificaciones sin tener que reforzar la estructura, lo que permite controlar la radiación solar incidente sobre el edificio y, simultáneamente, la generación de electricidad fotovoltaica y administrar la energía térmica, que de otra forma produciría gastos secundarios en el enfriamiento para confort térmico del edificio, para su uso en calor de procesos.
Así, el objeto de la invención de la presente patente es un sistema óptico reflector de concentración de la radiación solar o espejo en canal cilíndrico-plano, con un receptor lineal aleteado con celdas fotovoltaicas por el que circula un fluido caloportador. Las características de ligereza y perfil aerodinámico le permiten ser ubicado sobre las techumbres de cualquier nave industrial u otro tipo de edificaciones, sin requerimiento de refuerzos estructurales ni anclajes especiales para soportar esfuerzos eólicos y sin necesidad de sistemas de seguimiento.
Por lo tanto, el objeto principal de protección se refiere a un dispositivo concentrador solar con espejo semicircular asimétrico, caracterizado porque se compone de un espejo concentrador semicircular cuya directriz consiste de un arco de círculo, dicho espejo concentrador semicircular se encuentra rotado con respecto al eje vertical, de manera que define un par de bordes rectos en los puntos extremos del arco circular, quedando uno de los bordes rectos a una altura mayor que el otro borde recto; al menos una sección de lámina recta (6) tangente al arco de círculo en al menos uno de sus extremos, que se prolonga hasta la altura máxima que alcance el foco de invierno o de verano del espejo concentrador, formando un ángulo (G) con la horizontal igual a la altitud solar mínima al mediodía del solsticio de invierno (verano); y un tubo receptor de recolección de energía solar fototérmica, dispuesto longitudinalmente, por donde circula de manera forzada el fluido caloportador, dicho tubo receptor se encuentra ubicado entre los focos de invierno y verano del espejo concentrador semicircular.
Los objetivos de la presente invención antes referidos y aun otros no mencionados, serán evidentes a partir de la descripción de la invención y las figuras que con carácter ilustrativo y no limitativo la acompañan, que a continuación se presentan.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Muestra una vista lateral del espejo concentrador (A) cuya sección transversal es semicircular en el que se muestran la región paraxial (1 ) definida por un ángulo central de 90 s (H) bisectado por el eje de simetría del espejo y sombreada se encuentra la región no paraxial (8). Se muestran además dos rayos incidentes paralelos al eje de simetría; el rayo (7) para la región paraxial que es reflejado hacia el foco paraxial (4) y otro rayo para la región no paraxial (5) que se refleja fuera de foco.
Figura 2. Muestra una vista transversal del espejo concentrador semicircular plano asimétrico que muestra los rayos incidentes (B) verticalmente desde el Sol en verano. La sección semicircular subtiende, desde el centro de curvatura (C), un ángulo de 136 s (D). Los rayos después de ser reflejados en el espejo (A), inciden mayoñtañamente sobre el tubo receptor extendido (E) que se ubica tocando, tangencialmente por debajo, a los focos paraxiales vernal FV e invernal Fl. La sección plana (6) del espejo forma un ángulo (G) con la horizontal igual a la mínima altitud solar al mediodía en el solsticio de invierno Boreal (verano Austral), que se alcanza.
Figura 3. Muestra una vista transversal del espejo concentrador (A) que muestra los rayos incidentes (B) desde el Sol en invierno. La sección semicircular subtiende, desde el centro de curvatura (C), un ángulo de 136 s (D). Los rayos después de ser reflejados en el espejo (A), inciden mayoñtañamente sobre el tubo receptor extendido (E) que se ubica tocando, tangencialmente por debajo, a los focos paraxiales vernal FV e invernal Fl. La sección plana (6) del espejo forma un ángulo (G) con la horizontal igual a la mínima altitud solar al mediodía en el solsticio de invierno Boreal (verano Austral), que se alcanza.
Figura 4. Muestra una vista transversal de una segunda modalidad que consiste en un sistema híbrido térmico-fotovoltáico con el espejo concentrador semicilíndrico plano asimétrico (A) y un tubo receptor aleteado (F), cuya aleta (2) metálica está recubierta por celdas fotovoltaicas (3). Por el tubo receptor aleteado (F) circula un fluido caloportador y se ubica entre los focos vernal e invernal del sistema concentrador, se muestran, además rayos incidentes de invierno (B).
Figura 5. Se muestra una vista transversal de un arreglo modular de cuatro espejos concentradores semicilíndricos planos asimétricos (A), funcionando solo como sistema fototérmico aquellos módulos (Mi) que tienen el tubo receptor extendido (E) y como sistema híbrido térmico-fotovoltáico con aquellos módulos (M2) que tienen el tubo receptor aleteado (F) con celdas fotovoltaicas (3). Los espejos (A) tienen una espuma de material polimérico (v.g. poliuretano o poliestireno expandido) como relleno para dotarlos de soporte mecánico y una cubierta poliméhca delgada de alta transparencia (9) (v.g. policarbonato con tratamiento UV) para proteger los espejos y evitar pérdidas por convección o advección. Es notorio el perfil aerodinámico del arreglo, mismo que le confiere una sección óptima de arrastre eólico que minimiza los esfuerzos producidos por el viento.
Figuras 6a-6b. Se muestra el arreglo modular de cuatro espejos concentradores semicilíndricos planos asimétricos (A), funcionando como sistema híbrido térmico- fotovoltáico con aquellos módulos (M2) que tienen el tubo receptor aleteado (F) con celdas fotovoltaicas (3). Los espejos (A) tienen una espuma de material polimérico (v.g. poliuretano o poliestireno expandido) como relleno para dotarlos de soporte mecánico y una cubierta poliméhca delgada de alta transparencia (9) (v.g. policarbonato con tratamiento UV) para proteger los espejos y evitar pérdidas por convección o advección. Es notorio el perfil aerodinámico del arreglo, mismo que le confiere una sección óptima de arrastre eólico que minimiza los esfuerzos producidos por el viento. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En geometría, un cilindro es una superficie formada por el desplazamiento paralelo de una recta llamada generatriz, a lo largo de una curva plana, denominada directriz. Así, en sistemas lineales de concentración, las superficies reflectoras más usadas son cilíndrico-parabólicas, es decir, son superficies cuya sección recta es la directriz del cilindro y tiene forma parabólica. Estos espejos concentradores se denominan de “canal parabólico y son extensamente usados en centrales termosolares de potencia, en las que el espejo concentrador debe seguir al Sol durante el día.
Como se ha mencionado anteriormente, una superficie cilindrica está conformada por rectas paralelas, denominadas generatrices, las cuales contienen los puntos de una curva plana, denominada directriz del cilindro. La superficie lateral cilindrica se obtiene mediante el giro de una recta alrededor de un eje.
Con el objeto de hacer más clara la descripción de la presente invención, así como para mejor comprensión de esta, debe entenderse que la terminología utilizada en este documento no se pretende que sea limitante. A continuación, se enlista un glosario de términos técnicos utilizados en la presente memoria descriptiva.
Con el objeto de hacer más clara la descripción de la presente invención, así como para mejor comprensión de esta, debe entenderse que la terminología utilizada en este documento no se pretende que sea limitante. A continuación, se enlista un glosario de términos técnicos utilizados en la presente memoria descriptiva.
En la presente memoria, las formas singulares "un", "una" y "el" incluyen tanto las referencias en singular y plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario. A modo de ejemplo, "una nanopartícula" significa una nanopartícula o más de una nanopartícula. Los términos "que comprende", "comprende" como se usa en el presente documento son sinónimo de "incluyendo", "incluye" o "que contiene", "contiene", y están incluidos o de composición abierta y no excluye adicional, no recitado miembros, elementos o etapas del procedimiento. Se apreciará que los términos "que comprende", "comprende" y "que comprenden" como se usa en la presente memoria comprenden los términos "que consiste en", "consiste en" y "consiste en". La recitación de intervalos numéricos por puntos finales incluye todos los números enteros y, en su caso, fracciones subsumidas dentro de ese rango (por ejemplo 1 a 5 puede incluir 1 , 2, 3, 4 cuando se refiere a, por ejemplo, una serie de elementos, y puede también incluir 1.5, 2, 2.75 y 3.80, cuando se refiere a, por ejemplo, las mediciones). La recitación de puntos finales incluye también el punto final valora a sí mismos (por ejemplo, de 1.0 a 5.0 incluye tanto 1.0 y 5.0). Cualquier rango numérico citado en el presente documento se pretende que incluya todos los subintervalos subsumidos en el mismo.
A lo largo de esta solicitud, el término "aproximadamente" se utiliza para indicar que un valor incluye la desviación estándar del error para el dispositivo o método que se emplea para determinar el valor.
En esta memoria, se emplea el término "una realización" o "una realización" que significa un rasgo, estructura o característica particular descrita en conexión con la realización se incluye en al menos una realización de la presente invención. Por lo tanto, las apariciones de las frases "en una realización" o "en una realización" en diversos lugares a lo largo de esta especificación no son necesariamente todo lo referente a la misma realización, pero puede. Además, las características particulares, estructuras o características se pueden combinar de cualquier manera adecuada, como sería evidente para un experto en la técnica a partir de esta descripción, en una o más realizaciones. Además, aunque algunas realizaciones descritas en este documento incluyen algunos, pero no otras características incluidas en otras realizaciones, las combinaciones de características de diferentes formas de realización están destinadas a estar dentro del alcance de la invención, y formar diferentes formas de realización, tal como se comprendería por aquellos en la técnica. Por ejemplo, en las reivindicaciones adjuntas, cualesquiera de las realizaciones reivindicadas se pueden utilizar en cualquier combinación.
En la figura 1 se muestra como los rayos (7) paralelos provenientes del sol se reflejan en una superficie de espejo semicircular que define un concentrador semicilíndhco plano asimétrico (A) y se concentran mayohtahamente en un foco ubicado a la mitad del radio de curvatura del espejo, sobre el rayo que cruza dicho centro, denominado foco paraxial (4), sin embargo, conforme se alejan del rayo que cruza por el centro de curvatura o rayo axial, los demás rayos (5) son reflejados hacia posiciones cada vez más por debajo del foco paraxial (4). Así, definimos la sección paraxial del espejo como aquella para la cual los rayos reflejados forman un ángulo menor o igual a 90 s con su correspondiente rayo incidente. Es decir, que la región paraxial del espejo semicircular corresponde a un arco de círculo que subtiende un ángulo (H) de los mismos 90 s desde el centro de curvatura (ángulo central) del espejo.
Considerando las anteriores definiciones, para el caso del invento que se presenta, el dispositivo concentrador solar comprende un espejo concentrador semicircular (A) consiste en una lámina de alta reflectancia de aluminio anodizado que se arrola con un radio de curvatura del doble del diámetro máximo de un tubo receptor (E).
En la figura 2 se muestra que el espejo concentrador semicircular (A) define un arco de circunferencia que subtiende un ángulo (D) desde el centro de curvatura de 136 e que corresponden a 90 s de la sección paraxial (H) del espejo, más 46 s correspondientes a la variación estacional máxima de la altitud solar a mediodía, dicho espejo concentrador semicircular se encuentra rotado con respecto al eje vertical, de manera que dicho espejo concentrador semicircular (A) define un par de bordes rectos en los puntos extremos del arco circular, quedando uno de los bordes rectos a una altura mayor que el otro borde recto.
A partir de uno de los puntos extremos del arco circular, es decir del borde recto inferior, se proyecta una sección de lámina recta (6) formando un ángulo (G) con la horizontal igual a la altitud solar mínima al mediodía del solsticio de invierno (verano) y se prolonga su longitud hasta que alcance la altura máxima sobre la horizontal que alcanzará el foco paraxial invernal Boreal (Fl) (vernal en hemisferio Austral) del espejo semi-circular (A) así construido. Con ello se consigue un canal semi-cilíndrico cuya directriz es la curva compuesta por el arco de círculo y las secciones (segmentos en la zona tórrida) de recta antes descritos. Al ser la directriz un arco de círculo, las variaciones estacionales de la altitud solar al mediodía harán que la mayor parte de la radiación se enfoque en los focos de invierno y verano respectivamente, en donde se dispone un tubo receptor (E), si éste, por su tamaño, se ubica interceptando ambos focos (que es el caso, como se verá más adelante). Además, la parte baja del tubo receptor (E) interceptará los rayos reflejados en las regiones distales, no paraxiales del espejo.
Además, el dispositivo concentrador solar puede incluir una sola sección de lámina recta (6) en uno de sus bordes rectos o puede incluir dos secciones de lámina recta (6), una en cada borde recto, dependiendo de la latitud de la instalación, siendo tangente(s) al arco de círculo en su(s) extremo(s).
Las generatrices del espejo concentrador (A), así construido deberán orientarse de Este a Oeste (evitando el seguimiento horario) y la sección de lámina recta y plana (6) del espejo formará un ángulo (G) con la horizontal igual a la mínima altitud solar al mediodía en el solsticio de invierno Boreal (verano Austral), que se alcanza. Dicha sección de lámina recta (6) deberá tener su normal orientada hacia el sur o norte dependiendo del hemisferio en donde se ubique el sistema.
La geometría del espejo concentrador semicircular (A), es definida a partir del diámetro máximo del tubo receptor (E), por donde circula el fluido a calentar, este tubo receptor (E) se coloca en una ubicación que toque de manera tangencial a los dos focos paraxiales (invernal y vernal) (Fl y FV) del espejo concentrador semicircular (A). Con ello se garantiza que toda la luz incidente en las regiones paraxiales correspondientes a cada estación del año sea colectada por el tubo receptor (E). Adicionalmente, al ser el diámetro máximo del tubo receptor igual a la distancia focal paraxial del espejo circular, éste interceptará la mayoría de los rayos reflejados tanto en la sección paraxial como en la no paraxial correspondiente a la época del año. Cabe señalar que el tubo receptor (E) deberá estar recubierto con un material selectivo, el cual puede extenderse desde el tubo formando aletas receptoras cuyas dimensiones deberán considerarse al definir el diámetro mayor del tubo receptor.
Con este diseño del espejo concentrador semicircular (A) y la ubicación del tubo receptor extendido (E), se asegura que: i) Durante todo el año, el factor de concentración sobre el receptor será mayor a dos soles.
¡i) El espejo no tendrá auto-sombreado durante las horas de máxima intensidad de radiación incidente sobre ellos. iii) Durante el verano, cuando la altitud solar al mediodía es mayor que en el resto del año, los segmentos planos del espejo estarán aportando una mayor cantidad de luz reflejada que incide sobre el receptor.
Basados en los principios de diseño antes descritos, se tiene una segunda modalidad de la invención, en donde el tubo receptor extendido (E) de la luz solar se puede modificar para ser un elemento híbrido que provea de energía fototérmica y fotovoltaica simultáneamente. Para ello, el tubo receptor (E) puede ser sustituido por un tubo receptor aleteado (F) que consiste de un tubo de cobre de diámetro mucho menor al radio de curvatura del espejo concentrador semicircular (aproximadamente 1/8 de dicho radio de curvatura) como se muestra en la figura 4 con una aleta recta radial (2) de aluminio o cobre de anchura aproximadamente igual a % del radio de curvatura del espejo y longitud igual a la del tubo receptor aleteado (F) como se muestra en la Fig. 4, dicha aleta (2) se recubre de celdas fotovoltaicas (3), como se muestra en la Fig. 4, interconectadas parcialmente en serie y parcialmente en paralelo para lograr voltajes y corrientes de salida acordes con los elementos de electrónica de potencia o microinversores disponibles en el mercado. Las celdas fotovoltaicas (3) deben hacer un buen contacto térmico con la aleta metálica (2) para poder transferir el calor residual debido a la luz solar concentrada sobre ellas, luego de producir electricidad y disipar dicho calor en la aleta metálica (2), misma que lo transferirá hacia el tubo receptor aleteado (F) y al agua o fluido circulante en dicho tubo receptor aleteado (F) en un sistema de calentamiento solar activo, por ser de circulación forzada.
Los canales concentradores definidos por los espejos concentradores semicirculares (A), se pueden disponer de forma modular, repitiéndose paralelamente uno tras otro, con el fin de hacer un módulo o arreglo que se coloca horizontal y rasante sobre la techumbre como se muestra en la Fig . 5, presentando un perfil aerodinámico óptimo para evitar los esfuerzos eólicos ejercidos sobre estos sistemas. La estructura que da soporte y solidez al aluminio reflectante de los espejos concentradores se consigue inyectando espuma de poliuretano (no ¡lustrado), entre el espejo concentrador semicircular (A) y la caja de soporte de lámina (10), dentro de un molde que tiene la forma del concentrador diseñado conforme a los principios ópticos antes descritos. Con ello se consiguen arreglos modulares de concentradores que se ensamblan uno tras otro, para posteriormente colocar los arreglos de tubos receptores extendidos (E) o los tubos receptores aleteados (F) y las cubiertas transparentes de protección (D) como se muestra en la Fig. 5.
Siguiendo los pasos anteriores se logran módulos concentradores como los mostrados esquemáticamente en la Figura 5, cuyo peso por cada metro cuadrado de superficie reflectora no supera los 4 kg y que, ya con los tubos receptores y las cubiertas protectoras no supera los 10 kg/m2.
Por último, para protección de los espejos concentradores (A) y con la finalidad de evitar pérdidas por convección y radiación desde los tubos receptores (E), se coloca una cubierta de policarbonato (D) de alta transparencia y tapas laterales al sistema. Dicha cubierta (D) deberá ser ligera con el fin de mantener un bajo peso de los sistemas y poder ubicarlos sobre techumbres industriales sin necesidad de reforzar las estructuras. El dispositivo concentrador solar es modular y puede incluir arreglos modulares solo con sistemas fototérmicos (Mi) o híbridos (M2) combinando sistemas fototérmicos con sistemas fotovoltaicos, como en la Figura 5 en donde se muestra un arreglo modular de cuatro espejos concentradores semicilíndhcos planos asimétricos (A), funcionando solo como sistema fototérmico aquellos módulos (Mi) que tienen el tubo receptor extendido (E) y como sistema híbrido térmico-fotovoltáico con aquellos módulos (M2) que tienen el tubo receptor aleteado (F) con celdas fotovoltaicas (3).
Los aspectos ventajosos no esperados son aportados por el diseño óptico de un sistema de concentración de la radiación solar no-formadora de imágenes que difiere de los principios descritos en la literatura usada en dichos sistemas, además de incorporar un receptor que colecta la energía radiante para producir electricidad y calor simultáneamente, incrementando con ello la eficiencia del sistema.
No obstante que la anterior descripción se realizó tomando en cuenta las modalidades preferidas del invento, deberá tenerse en cuenta por aquellos expertos en el ramo, que cualquier modificación de forma y detalle estará comprendida dentro del espíritu y el alcance del presente invento. Los términos en los que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo. Los materiales, forma y descripción de los elementos, serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración de la característica esencial del modelo.