Integración de desarrollos en un prototipo termosolar, diseño de los sistemas de control, montaje general y detallado del prototipo, verificación y puesta en marcha

• Autores: Javier Cano Nogueras
• Directores de la Tesis: Javier Muñoz Antón (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Materias:
  • Astronomía y astrofísica
    • Sistema solar
      • Energía solar
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología energética
      • Fuentes no convencionales de energía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • El avance que aporta esta Tesis se ubica en el paso tecnológico que va desde una concepción científica teórica de una nueva familia de colectores solares, hasta un prototipo industrializable, incluyendo la competitividad de coste como distintivo industrial. En ese paso tecnológico se han habilitado innovaciones drásticas, como el uso de espejos planos combados por momentos flectores aplicados en sus extremos, lo que a su vez ha exigido la solución de tecnologías de detalle, por ejemplo, para el posicionamiento de los espejos, y en definitiva se ha puesto en operación una línea de integración coherente de tecnologías, que a su vez permite acercarse a soluciones óptimas. Reloj de Sol o Sundial por tanto es un prototipo preindustrial y una plataforma experimental de prueba de un nuevo modelo de planta termosolar. La base del prototipo se fundamenta en los trabajos previos realizados por el Grupo de Investigaciones “Modelización de Sistemas Termoenergéticos”, GIT de la UPM en torno a una nueva configuración de planta termosolar de concentración y a una serie de patentes concedidas y en tramitación en relación con dichas investigaciones.

    El argumento o hilo conductor de esta tesis se centra en la integración coherente de tecnologías que, tal y como se presenta en el capítulo de metodología sirve de guía y criterio para la elección de los distintos elementos que integran la plataforma. La construcción del prototipo, reloj de sol, requiere la integración coherente de numerosas disciplinas y tecnologías, tan diversas como pueden ser la mecánica, termodinámica, programación, el diseño 3D, electrónica, fabricación, óptica, geometría y control entre otras muchas que son necesarias para acercarse al rendimiento térmico esperado.

    El desarrollo de este trabajo aborda los aspectos desde el estudio teórico, cálculos, diseño, configuración o la construcción hasta la realización de los ensayos para validar y comprobar el sistema completo construido. Todos los trabajos han sido ejecutados de forma personal desde la solicitud ante el ayuntamiento de los permisos de construcción, pasando por los cálculos, diseño de piezas, fabricación de piezas, montaje de estructuras, selección de componentes hasta el desarrollo de un sistema de adquisición y registro de datos de bajo coste para la realización de los ensayos, y la realización y estudio de los resultados de estos ensayos.

    Como conclusión del desarrollo y principales resultados del trabajo hay que indicar que el diseño y construcción del prototipo ha conseguido alcanzar el máximo grado de satisfacción validando y comprobando el funcionamiento íntegro de la plataforma, siendo los principales logros alcanzados: • Reducción de costes y pesos respecto a soluciones actuales como la concentración con sistema cilindro parabólicos gracias al nuevo diseño de la estructura base, el diseño de un sistema de doblado de espejos in situ y el uso de espejos planos económicos.

    • Estructura robusta y fiable que ha soportado temporales de lluvia, nieve y granizo con fuertes vientos sin fallos.

    • Validación del sistema completo. Mediante el registro de temperatura y los distintos ensayos ejecutados se ha comprobado que los valores de temperatura e índice de concentración coinciden con los valores esperados para el diseño y configuración alcanzándose en el receptor temperaturas superiores a los 300 °C e índice de concentración próximos a 40.

    Asimismo, se han detectado las vías abiertas que deja este trabajo, principalmente relacionadas con un mayor aprovechamiento del sistema aquí desarrollado y descrito aumentando la disponibilidad del sistema mediante la mejora de la estructura con un segundo grado de libertad en el seguimiento solar, Reloj de Sol 2.