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SOLAR RADIATION CONCENTRATOR, HAVING MULTIPLE INDEPENDENT PARABOLIC MIRRORSCM Patents

Índice de la ficha

Updated at
24/07/2026
Numero publicacion
WO.2012010720.A1
Fecha publicacion
26/01/2012
Numero solicitud
WO2011ES00209
Fecha presentacion
22/06/2011

En detalle

Resumen

The invention relates to a device comprised of a plurality of longitudinal mirrors (7) having parallel axes, which are in turn parallel to the longitudinal axis of the receiver (1) on which said mirrors focus, the straight sections of which are parabolic arcs defined for a solar reference position, the parabola (44) passing through the central point of the mirror (25), and having the central point (3) of the active side (2) of the receiver (1) as a focus, where the reflected radiation hits, the width of each mirror being defined to thereby define the deflection of reflected rays in other solar positions different from the reference positions, wherein the separation between consecutive mirrors is maintained to avoid shadows from a certain height of the sun.

Reivindicaciones

1. 1. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, basado en un conjuntode espejos (7) ligeramente cóncavos hacia arriba, paralelos entresí, de geometría marcadamente longitudinal, esto es, con unalongitud mucho mayor que su anchura, que son giratorios alrededor desu eje de simetría longitudinal (14) , que a su vez es el eje quesirve de apoyo en unos cojinetes, que se asientan sobre los pilares (9) que, cada cierto trecho de longitud, se enclavan en el suelo ysoportan rígidamente a los citados cojinetes, por lo cual el eje desujeción, que es además eje de giro, se mantiene siempre fijo en esaposición de línea recta, orientándose por giro cada espejo parareflejar la radiación hacia un receptor solar (1) de carácterlongitudinal, ubicado su eje de simetría longitudinal a una altura Hsobre la altura del eje del espejo (5) más cercano al receptor (1) , merced a unos báculos o pilares (8) que lo soportan, con una caraactiva (2) que es por donde recibe la radiación (6) reflejada porlos espejos (7) , teniendo la superficie activa (2) una anchuratransversal R; conteniendo el receptor (1) unos elementos interiores (19) que absorben la radiación solar, siendo dicho receptor (1) degeometría longitudinal, y su longitud mayor paralela a los ejeslongitudinales (14) de los espejos; habiendo un último espejo (24) que es el más alejado del receptor, pudiéndose montar dos campos deespejos simétricamente respecto de dos receptores paralelos con lascaras activas opuestas, mirando cada cara a un campo, particularmente en los montajes en los cuales los ejeslongitudinales siguen el meridiano local, y montándose tanto alnorte como al sur del receptor en los casos en que los ejeslongitudinales de los espejos son paralelos al paralelo astronómicolocal, en cuyos montajes también se pueden ubicar dos receptoresparalelos con las caras activas opuestas, mirando cada cara a uncampo; expresándose las posiciones y ángulos en un sistema decoordenadas en el plano de trabajo empleado, que es un planoperpendicular a los ejes longitudinales, y que por tanto cortatransversal y perpendicularmente al receptor y a los espejos, proyectándose sobre dicho plano de trabajo la posición del sol segúnlos datos astronómicos, y siendo el eje de ordenadas del sistema decoordenadas en el plano de trabajo la recta vertical (10) que pasapor el punto central o medio (3) del segmento que representa la caraactiva (2) del receptor (1) en el plano de trabajo, y siendo el ejede abscisas (11) la recta horizontal que pasa por el punto central (63) de la marca que, en el plano de trabajo, representa al espejo (5) más cercano al receptor (1) , caracterizado por que cadaespejo (7) tiene como sección recta un perfil de arco parabólico quecorresponde a la parábola que, pasando por el punto central (25) dela sección recta del espejo, que es el punto fijo alrededor del cualgira, tiene como foco el punto central (3) de la cara activa (2) delreceptor (1) , y el eje de simetría de la parábola es la recta quepasando por este foco, tiene una inclinación sobre la horizontaligual a la de los rayos solares (4) que se toman como rayos de laposición de referencia, teniendo cada espejo una anchura que noproduce una deriva en los rayos reflejados desde los extremos delespejo, respecto de los rayos reflejados en la situación dereferencia, superior a una fracción P, menor que 1, escogida pordiseño, de la anchura visual o aparente W con la que se ve desde elespejo (7) la cara activa (2) del receptor (1) , siendo dicha anchuravisual o aparente W igual a la anchura real R de la cara activa (2) multiplicada por el coseno del ángulo A99 (99) formado por la visualal punto central (3) de la cara activa (2) del receptor (1) desde elpunto central (25) del espejo (7) , y la normal a la cara activa (2) en su punto central (3) , y siendo el valor de R igual a la distanciaDmax desde el punto central (64) del espejo (24) más alejado delreceptor, hasta el punto central (3) de la cara activa (2) delreceptor, dividida por 107, y dividida esa distancia por el cosenodel ángulo A100 (100) formado por la visual al punto central (3) dela cara activa (2) del receptor (1) desde el punto central (64) delespejo más lejano (24) , y la normal a la cara activa (2) en su puntocentral (3) ; considerándose la cara activa (2) como un segmentorecto en el plano de trabajo, que corresponde a la aproximación auna línea recta de la conformación real que tenga la cara activa (2) , que es la cara donde se recibe la radiación concentrada (6) reflejada por los espejos (7) , siendo dicha cara activa (2) perpendicular a la bisectriz visual (69) del campo de espejos, siendo dicha bisectriz visual (69) la del ángulo formado en el puntocentral (3) de la cara activa (2) por las rectas que van desde dichopunto (3) a los puntos centrales respectivos, (63) y (64) , de losespejos más cercano (5) y más lejano (24) al receptor (1) . 2. 2. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según reivindicaciónprimera, caracterizado por que la situación o posición dereferencia de los rayos solares se define por la inclinación con queinciden los rayos solares (4, 26, 29, 32) sobre la horizontal (11) , siempre expresada en el plano de trabajo, midiéndose estainclinación, en la metodología para determinar los perfilesparabólicos de los espejos, por el ángulo que forman los rayossolares de la posición de referencia (42) con el eje vertical, quees el de ordenadas (10) del sistema de coordenadas del dispositivo;y midiéndose alternativamente la inclinación por el ángulo desituación (20) de los rayos solares en relación al eje de abscisasdel sistema de referencia asociado al plano de trabajo, contado ensentido levógiro desde el semieje positivo de abscisas (11) ;estableciéndose como prescripción de la invención, para los montajesdel dispositivo según el meridiano, un valor de 90º para este ángulode posición de la referencia, pues el movimiento del sol siempre essimétrico en este plano en su movimiento diurno, y el sol está enmitad de su recorrido en su cenit aparente, lo que equivale, respecto del eje vertical, a un ángulo nulo, 0º; y para los montajessegún el paralelo, en el hemisferio Norte, con los espejos del campoal sur del receptor, el ángulo que se toma como posición de lareferencia corresponde a la semisuma de 90º más el ángulo de alturasolar máxima, que es la suma del complementario de la latitud dellugar más 23º 27'; lo que equivale a que el ángulo de los rayossolares de referencia, respecto del eje vertical, sea elcomplementario de dicha semisuma; y para los montajes según elparalelo, en el hemisferio Norte, con los espejos del campo al nortedel receptor, el ángulo de situación que se toma como referenciatiene como valor la semisuma de 90º sexagesimales más el ángulosuplementario de altura solar máxima, siendo esta última la suma delángulo complementario de la latitud del lugar más 23º 27'; lo queequivale a que el ángulo de los rayos solares de referencia, respecto del eje vertical, sea negativo, y corresponde al valor 90ºmenos la semisuma antedicha, teniendo los rayos solares dereferencia pendiente negativa en el sistema de coordenadas de lainstalación; dándose la situación simétrica en los montajes según elparalelo en el hemisferio Sur. 3. 3. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualquiera delas reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porqueen los montajes según el paralelo, con los espejos al sur delreceptor, se selecciona su posición solar de referencia en el planode trabajo, lo cual se plasma en una dirección de los rayos solares (4) que forma un ángulo dado, A42 (42) , con la recta vertical dellugar o eje de ordenadas (10) , positivo y mayor que cero gradossexagesimales, y el perfil parabólico del espejo cuyo punto centralfijo (25) está situado en la abscisa Xc y tiene ordenada nula, yalrededor del cual gira dicho espejo, corresponde a 4. 4. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en losmontajes según el paralelo, con los espejos al norte del receptor, en el hemisferio norte, el valor del ángulo A42 (42) que forman losrayos solares de referencia con la recta vertical del lugar o eje deordenadas (10) es negativo y menor que 0º, siendo la abscisa delápice (37) , X0, positiva incondicionalmente, y el perfilparabólico del espejo cuyo punto central fijo (25) está situado enla abscisa Xc y tiene ordenada nula, y alrededor del cual gira dichoespejo, corresponde a 5. 5. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en losmontajes según el meridiano, cuya referencia es la del sol en elcenit, el ángulo A42 (42) que forman los rayos solares con lavertical del lugar, es nulo, por lo que el ápice está en el mismoeje de ordenadas en el que está el foco, que es el punto central (3) de la cara activa (2) del receptor (1) , siendo la abscisa del ápice, X0, nula; y la ecuación de la parábola en el sistema general decoordenadas (X, Y) es 6. 6. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según reivindicacionesanteriores, caracterizado por que queda definida la secciónrecta del espejo por el arco parabólico que queda encerrado dentrode la circunferencia (52) con centro en el punto central (25) delespejo, cuyo radio es E/2, siendo E la anchura del espejo, quecorresponde, para los montajes según el meridiano y para losmontajes según el paralelo con el campo de espejos al sur delreceptor, en el hemisferio Norte, al valor 7. 7. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según reivindicacionesanteriores, caracterizado por que en los montajes según elparalelo con el campo de espejos al norte del receptor, en elhemisferio Norte, el valor de la anchura E del espejo corresponde almenor de los dos valores expuestos a continuación, Eb y Ec: 8. 8. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cadaespejo queda determinado por su punto central (25) y su anchura E, siendo E/2 el radio de giro alrededor de dicho punto central, quedando los valores extremos del arco parabólico de ese espejodeterminados por sus coordenadas en polares, con centro en el puntocentral (25) del espejo, y ángulo polar (A105) rotando en sentidoantihorario a partir del eje de abscisas propio de cada espejo (104) , finalizando el espejo por cada extremo en los puntos en losque corta a la circunferencia (52) centrada en el punto central (25) del espejo y con radio (E/2) , cuyas coordenadas en polares son 9. 9. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado porque losespejos se colocan en el campo solar prácticamente en contigüidad, lo que significa que, entre dos espejos consecutivos se deja unvalor seleccionado entre 0, 1% y 5% de la semisuma de las anchuras dedichos espejos. 10. 10. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que laaltura de los puntos centrales (25) de los espejos (7) es siempre lamisma en los montajes básicos o de referencia; pero la invenciónincluye la variante de que las alturas de los puntos centrales (25) sea distinta, en cuyo caso el eje de abscisas del sistema decoordenadas con el que se especifica el perfil parabólico de cadaespejo, se adecua a cada espejo, y es una recta horizontal que pasapor su punto central (25) , por lo que no varía ni el valor de laabscisa de su centro, Xc, ni el ángulo A42, pero sí varía la alturaH del punto central (3) de la cara activa (2) del receptor, pues seexpresa como altura sobre el punto central del espejo en cuestión, trasladándose a posteriori el resultado al sistema general decoordenadas del dispositivo, por mera traslación del eje deabscisas; y expresando adecuadamente en ese sistema lascaracterísticas geométricas de cada espejo (7) . 11. 11. Concentrador de ¡a radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, enlos montajes según el paralelo con el campo de espejos al Norte delreceptor, en el hemisferio Norte, en los cuales la altura de loscentros de los espejos en el plano de trabajo, y por ende en altitudlocal, puede ir aumentando a medida que los espejos se alejan delreceptor, dándose la situación simétrica, respecto de la líneaecuatorial, en el hemisferio Sur, en el cual el aumento de dichaaltura se aplica a los campos al sur del receptor, se especifica laseparación entre puntos centrales (76 y 78) de dos espejosconsecutivos (75 y 77) en función del ángulo de altura solar A80 (80) por encima del cual no hay interferencias ópticas entre losespejos, y en función del ángulo A79 (79) formado sobre lahorizontal por la recta (90) que une virtualmente a los dos puntoscentrales antedichos (76 y 78) , así como en función de la anchurarespectiva de ambos espejos, denotada respectivamente por E y E', ydel ángulo agudo, sobre la horizontal, de la línea que une cadapunto central de un espejo con el punto central (3) de la caraactiva (2) del receptor (1) , siendo dichos ángulos el A84 (84) parael primer espejo (75) y el A82 (82) para el segundo (77) , a partirde los cuales se definen los respectivos ángulos de inclinación dela tangente a cada espejo en su punto central, siendo el ángulo A85 (85) para el primer espejo y A83 (83) para el segundo, definidospor 12. 12. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, en el que se conocen las anchuras Ey E' de dos espejos sucesivos, así como el ángulo A80 (80) deelevación del sol por encima del cual no se permiten interferenciasópticas entre espejos, siendo conocidos también el punto central (76) del primer espejo, con coordenadas X7 e Y76, y su punto extremosuperior (101) con coordenadas X101 e Y101, y estando fijado elángulo A79 (79) de elevación desde el centro del primer espejo alcentro del segundo, y teniendo el punto central (3) de la caraactiva (2) del receptor (1) unas coordenadas de abscisa nula y deordenada H, caracterizado por que el valor de la distancia Zque separa en línea recta los puntos centrales de un primer y de unsegundo espejo, (76) y (78) respectivamente, es el valor que hacenula la diferencia entre la ordenada Y102 del extremo inferior delsegundo espejo y la ordenada del la recta (81) por la que circula elrayo con ángulo A80 sobre la horizontal, y que roza por arriba alprimer espejo y por abajo al segundo, para el valor de la abscisaX102 del extremo inferior del segundo espejo, lo cual se determinainterpolando entre los valores de Zn y Zn+1 que dan elúltimo valor negativo y el primero positivo, respectivamente, de ladiferencia indexada 13. 13. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que lalongitud de los espejos (7) ha de ser igual a la longitud delreceptor (1) , con una longitud añadida por el lado desde el cual seva a recibir la radiación solar (4) en las horas de insolacióneficiente, que es el sur en el hemisferio Norte, para los montajessegún el meridiano, acortándose en igual medida los espejos por ellado norte, siendo la longitud añadida, o acortada en su caso, iguala la altura del punto medio (3) de la cara activa (2) del receptor (1) , dividida por la tangente de un ángulo de inclinación de laradiación solar, seleccionado en el diseño entre 20 grados y 90grados sexagesimales; y viceversa en el hemisferio Sur; yañadiéndose esa longitud por ambos lados respecto de la longitud delreceptor, para los montajes según el paralelo local, u orientaciónEste-Oeste. 14. 14. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que elgiro dado a cada uno de los espejos (7) , para su enfoque al sol encada momento, se define porque la normal (27) al espejo (7) en supunto central (25) coincide con la bisectriz del ángulo formado, enel plano de trabajo, por la proyección en ese plano del rayo central (26) del haz solar incidente en ese punto central (25) , y la recta (48) que va desde este punto (25) hasta el punto central (3) de lasuperficie activa (2) del receptor (1) , ya definida en ese plano, yendo el rayo (28) reflejado desde el punto central (25) a lo largode la recta (48) . 15. 15. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que elreceptor se posiciona con una inclinación de su cara activa (2) sobre la horizontal, dada por el ángulo A98 (98) en la que esteángulo A98 vale 16. 16. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por queincluye una variante en la prescripción del enfoque de la parábolasobre el receptor, en el cual el foco de la parábola se fija en unpunto (106) más allá del punto central (3) de la cara activa delreceptor, situado en la misma recta (48) que une el centro delespejo con el punto central de la superficie activa del receptor, fijándose la distancia (107) entre el punto central de la caraactiva y el foco como un fracción de la distancia desde el centrodel espejo al centro de la cara activa del receptor, seleccionándosedicha fracción entre 0 y 1, siendo la prescripción de base que dichadistancia (107) es proporcional a la distancia desde el centro delespejo (25) al centro (3) de la cara activa del receptor, en lamisma proporción que la máxima deriva de rayos reflejados desde elespejo respecto de la anchura de éste. 17. 17. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado por que aunquelos espejos se han definido de sección recta correspondiente a unarco parabólico, su curvatura intrínseca es muy exigua, por lo quepueden construirse siguiendo un perfil poligonal que siga, mediantesegmentos rectos inscritos o circunscritos, la línea de la parábolaen cuestión. 18. 18. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones anteriores, caracterizado porque laradiación solar (4) reflejada por los distintos espejos (7) incidefinalmente sobre células solares fotovoltaicas situadas en lasuperficie activa (2) del receptor (1) . 19. 19. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones 1ª a 17ª, caracterizado porque laradiación solar (4) reflejada por los distintos espejos (7) incidefinalmente sobre la superficie activa (2) de un receptor (1) en cuyointerior se disponen unos tubos longitudinales por los que circulaun fluido calorífico que alimenta una central térmica. 20. 20. Concentrador de la radiación solar, conespejos parabólicos múltiples independientes, según cualesquiera delas reivindicaciones 1ª a 17ª, caracterizado porque laradiación solar (4) reflejada por los distintos espejos (7) incidefinalmente sobre la superficie activa (2) de un receptor (1) que seconfigura con dispositivos en los que se inducen fenómenos queproducen transformaciones físico-químicas omoleculares por acción de la radiación.

Etiquetas

Inventores
Martinez-Val Penalosa Jose MariaValdes del Fresno ManuelAbanades Velasco AlbertoAmengual Matas RubenMunoz Anton JavierPiera Carrete MireiaMontes Pita Maria JoseRovira de Antonio AntonioPiera Carrete Mirela
Solicitantes
Universidad Politécnica de MadridUniv Nac de Educacion A DistanUniversidad Nacional de Educación a DistanciaUniv Politecnica de Madrid 90Martinez-Val Penalosa Jose MariaValdes del Fresno ManuelAbanades Velasco AlbertoAmengual Matas RubenMunoz Anton JavierPiera Carrete MireiaMontes Pita Maria JoseRovira de Antonio Antonio
Clasificacion ipc
F24J 2/ 54 A IF24S 23/ 70 A I
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