Tema: Diseño Español de Colector Lineal Fresnel

¿Hay alguien que esté o haya trabajado en el diseño y simulación de un colector tipo lineal fresnel ? Sería muy interesante realizar un diseño del equipo partiendo de componentes muy usados en la industria (baratos y fáciles de encontrar) para que sean encargados y ensamblados por cualquier empresa de nuestro país dispuesta a ello. Yo estoy trabajando en ésto precisamente, y me gustaría saber si alguien también lo está haciendo para compartir visiones, ideas.. y de alguna forma colaborar en la idea de desarrollar nuestro fresnel porque no es tan complicado (probablemente la apuesta más simple para aprovechar la potencia solar).

Un saludo y gracias por la aportación.


{{La única forma de conseguir un planeta más verde es demostrar que es económicamente rentable}}

Hola SAAE.
Yo no estoy trabajando en esto, como pides, pero lo que llevo visto de este tipo de concentradores a base de configuraciones fresnel, también me gustan mucho, por lo sencillo, por que según parece son muy eficaces, y por que tiene muchas posibilidades de aplicar en muchos usos.
Estaré atento a este hilo, para aprender algo.
Saludos.

Te voy a comentar de primera mano, por tu agradecida atención al tema, la idea del proyecto:

La mayor parte de captadores tienen varios handicap, a saber, que son bastante caros en cuanto a fabricación, aprovechan poco el suelo en el que se situan (debido a sombreo) y necesitan juntas articuladas en las tuberias que implica roturas y fugas peligrosas, uso de aceite térmico (carisimo), etc.

La idea del equipo fresnel es solventar todos esos problemas, !A pesar de que perdemos eficiencia por el camino debido a la simplificación de tomar diferenciales de espejos para modelizar un paraboloide!.

Pero esta demostrado que la solución mejor no es la que mejor funcione sino la más barata y que más fiabilidad de, y en eso el equipo fresnel es el rey de la pista.

El problema de fabricación está resuelo ya que usamos espejos planos, tuberías normales, elementos estructurales y perfiles normalizados, etc (componentes baratos y fáciles de encontrar en España).

Al ser espejos cortos en una dirección permiten un aprovechamiento óptimo de la superficie de suelo ya que no hay apenas solape entre los mismos en posiciones solares de muy por la mañana y muy por la noche, luego conseguimos más potencia por metro cuadrado (lo cual es decisivo a la hora de comprar/alquilar suelo para la planta).

Y finalmente no hay juntas, sino uniones estancas rígidas soldadas lo cual grantiza fiabilidad (no escapa fluido) y además se puede optar por producción directa de vapor con lo que nos ahorramos el aceite térmico.

El principal hándicap en el que estoy trabajando se basa en que la estructura crea sombra sobre los espejos y eso penaliza su rendimiento. Necesito diseñar una superficie suficiente rígida, que tenga luces grandes entre pilares, y por supuesto que sean lo más esbeltos posibles dichos pilares para evitar sombreo.

Si hay alguien dedicado a estructuras, o construye enstructuras, etc. Ruego se ponga en contacto en el foro debido a que es el principal problema que presenta (y único) y que puede ser resuelto mediante un rediseño de la estructura.

Además de ésto, sería bueno alguien que trabaje con matlab/simulink/simscape, Modelica o algún software de simulación para modelizar el equipo y así testar mejoras sin ir a fabrica (hacer primeros números).

Gracias por su atención
Un saludo.

SAAE
Sociedad Agro-Energética Andaluza.

Buenas tardes SAAE.
Por lo que veo has adoptado como nick el nombre de tu empresa, de la que me gustaría saber mas.
Según cuentas, estáis inmersos en un proyecto como este:
http://www.interempresas.net/Energia/Articulos/40099-Tecnologia-Linear-Fresnel-para-la-primera-planta-de-energia-solar-termica-a-gran-escala.html
o este otro:
http://www.centralestermosolares.com/avanzadoplantafresnel.html
¿Es así?
Si es así, te diré que los problemas de sombras, deben ser parecidos al del segundo enlace. Pero como veras en el primer enlace, lo han resuelto con unos puntales muy delgados, que solo soportan el peso del absorbedor, y unos vientos que mantienen a este en su posición y con la tensión de los vientos (supongo que estarán tensados) componen un sistema vectorial que forman una estructura rígida, a modo de la jarcia firme de un velero, donde los puntales son los palos, y los vientos los obenques y los stays. Yo que tengo por afición la navegación, lo veo muy bien resuelto.
Si quieres contarme algo más, y puedo servirte para dar alguna idea, encantado.
Alguna experiencia tengo, y si no yo, mi empresa, pero no quiero identificarme en un foro, por lo que mejor por privado.
Saludos.

Muy buena puntualización, pues en eso mismo estamos trabajando. Trabajar con estructuras pretensadas es una idea muy buena, pero tiene un mantenimiento significativo ya que hay que regular la tensión de los cables para que estén en su sitio y eso es mano de obra (aunque no veo solución más pequeña y esbelta).

Otra idea es intentar conseguir luces longitudinales mayores mediante una estructura portante articulada (lo que quede encima del colector puede ser voluminoso (no pesado sino voluminoso)) lo cual permita que una misma masa de acero consiga un modulo resistente mayor y así lograr luces mayores (menos pilares y menos tirantes) lo cual ahorra mantenimiento y sombra.

Hay alguna idea para autoregular los tensores de forma automática y así conseguir estabilizar la estructura sin mantenimiento en tiempo real?

El problema es que la estructura atirantada necesariamente tiene que trabajar a tracción porque en el momento que aparezca compresión, como se buscan perfiles muy esbeltos aparece pandeo y todo va al traste..

No es por discutir, ni por empecinarme, pero la jarcia de los veleros no se destensan tan fácilmente, y eso que están sometidas a esfuerzos tremendos.
Se podría hacer una prueba, ya que no se requiere mucha inversión, total simulando un par de tramos, se podría ver como se puede ajustar, si resulta firme, y con tiempo, si se desajusta.
Por otro lado, se podría investigar como les va a estos de NOVATEC, en esa planta de Murcia.
También se puede dar mas rigidez al tubo absorbedor, si lo acompañamos con un perfil lo mas rígido posible en toda su longitud, y que sujete al absorbedor por la parte de arriba, obviamente.
Incluso se podrían prolongar los puntales, por encima del absorbedor, para sujetar otra colección de cables, a modo de puente colgante, para aumentar la luz entre puntales.
En fin un cacao de cables.
Para mantener los cables tensados con una fuerza controlada y constante, no se me ocurre mas que unos muelles, como los que se utilizan en los amarres de los barcos, que compensen la posible elongación de estos con el tiempo y la tensión (cosa que me parece poco probable, si utilizamos un buen cable de acero, que los hay, además que la longitud es corta, y no haría falta mucha tensión), además de un tensor para corregir, y si queremos estar seguros de lo que pasa, sin estar todo el día pendientes, podríamos intercalarles una galga extensiometrica y monitorizarlas, para que nos diera una alarma. O si parece excesivo y complicado, que lo es, podríamos disponer unas barreras láser, de tal manera, que en cuanto se mueva un pelin el absorbedor de su posición, nos salte una alarma, y podamos corregirla con los tensores, y con la ayuda de estos posicionadores láser.

Y no se me ocurre nada más.

Me empeño en esta idea, por que me parece que es la que menos sombra proyectaría, y por que si se hace con esmero, podría ser barata, y eficaz.

También tengo la experiencia de torres de hasta 22m de altura, de esas triangulares, que con tres juegos de vientos a 120º, no se han movido ni un ápice, y que incluso hemos trepado por ellas para montar antenas y demás (claro que entonces tenia yo 20 años, que tiempos)

Saludos.

Me encanta... son buenas propuestas todas y cada una de ellas.

Comento que no tengo experiencia directa con estructuras pretensadas y por ello me cabe la duda de si suelen plastificar (destensarse) o no, pues lo único que se es que los cables son muy puñeteros.
De todas maneras, con algún dispositivo laser que controle que el captador está en su sitio es facil realizar el mantenimiento.
Para el pretensado es tan simple como un dispositivo tornillo que pueda ser bloqueado mediante un pasante interior. Si según su experiencia la estructura no destensa fácilmente, no es necesario recurrir a un tensador electrico servocontrolado ya que multiplica el precio.
Lo de las galgas, si eres capaz de pegar una galga correctamente en un cable, entrarás en el libro guiness de los records seguro je, je. No es nada facil y menos que funcione bien.

Respecto a la estructura superior que soporta el colector a modo de puente colgante, es muy buena idea hacerla resistente para aumentar las luces, pero cuanto más grande (y pesada) la hagamos mas luz tendremos entre pilares pero más grandes serán.

Si no fuera por el pandeo de esos pilares centrales que trabajan a compresión sería fantastico, pero eso limita mucho y hace el pilar mucho mas grande de lo que debería.

De todos modos, una estructura articulada en la parte superior (que son bastante ligeras) en forma triangular (en sección), puede ser una buena solución.. es cosa de estudiar cuanto aumenta el tamaño del pilar conforme se aumenta la luz.. porque también entrarian en juego factores de viento que flexionarian lateralmente la estructura soporte del colector, etc..

Es cosa de ponerse con el cype a simular y ver que sale..

¿Qué opinas del último párrafo? ¿Que estructura elegirias para soporte del colector y qué sección de pilar usarias? ya que hemos arreglado por unanimidad el problema de los tirantes

Un saludo

Muy bien,
Y ya que vamos a co diseñar el soporte (jejeje), dime que diámetro tiene el tubo absorbedor, peso del metro de tubo una vez lleno, altura desde el suelo, y luz que habíais pensado, así como la longitud de cada sector, y distancia del puntal hasta donde se puedan anclar los vientos. Y si me mandas un croquis acotado, mejor.
Pero cuéntame algo mas del proyecto, que yo disfruto con las instalaciones y dando ideas, aunque no sirvan para nada.

Aquí puedes ver como se monta una galga extensiométrica para medir axialmente, como, por ejemplo, hacer un cacharro para pesar colgando la carga.
Habría que buscar una comercial, pero ahora no la encuentro, ya veré si es que te interesa.
http://www.ual.es/~aposadas/Practica_05.pdf

El último párrafo no lo he entendido, no he sido capaz de imaginarlo, ¿podrías darme mas detalles?
Saludos.

Bueno, aquí hay alguna.
http://www.insatecsl.com/celulas.htm
y otra mas, por ejemplo.
http://www.sensocar.com/web.asp?mod=cataleg&idProducte={F646C64F-0EBC-423E-AF55-E977E097F90B}

Mi idea es deshacerme del tubo absorbedor que fabrica Schott para las cilindro-parabolicas porque es CARISIMO !!! y resulta mucho mejor rediseñar un colector tipo campana..

Necesito un tiempo para dibujar croquis y acotar las dimensiones..
Adelanto que el colector estara a unos 8-10 metros del suelo y que el ancho del sistema de espejos será de unos 15-20 metros.

El largo dependerá del resultado de la simulación, con el objetivo de que se obtenga vapor (a ser posible sobrecalentado) a una temp decente de 350ºC.. Pero eso no me preocupa proque la idea es hacer modulos de unos 25-30m (o lo que permita la estructura portante superior) de largo que sean puestos en serie longitudinalmente.

Yo pienso que la madre del cordero es diseñar la campana colector, y la estructura portante, ya que hemos visto que el sistema barra a compresión y tirantes pretensados con tensores de tornillo y sistema laser de comprobación de posicionamiento no puede funcionar mejor

Es cosa de ponerme a hacer un esquema de la campana colectora y su estructura soporte para ver como de grande puede ser la luz sin que aparezca una flexión excesiva que situe fuera de lugar la campana colectora.

(lo que llamo campana colectora es en realidad un un semicilindro muy largo en una dirección, con el tubo (de cobre pintado en negro o algun material que pese menos si es posible) y un vidrio termico en el tragaluz (para limitar perdidas radiantes)

Por ultimo, lo de la galga es una solucion barata, aunque es mucho mas preciso y viable colocar un puntero laser abajo y un reflector en la campana, de manera que se genere una señal de error en el modulo que el haz laser no sea devuelto por el reflector (la campana se ha movido de su posicion óptima). Los sistemas laser son relativamente baratos, ya que son similares a los que se usan en la puerta de la cochera y llegan a distancias de hasta 16m (suelen costar sobre 100€ que para el proyecto es una birria dada la precisión y fiabilidad que tiene).