ABENGOA SOLAR PATENTA UN ESPECTROFOTOMETRO PARA CARACTERIZACION OPTICA AUTOMATIZADA

Queremos compartir con vosotros la última invención, en nuestra sección de “Patentes verdes“, de la empresa Abengoa Solar, líder en energía solar. Se trata de un nuevo Espectrofotómetro para caracterización óptica automatizada de tubos colectores solares y método de funcionamiento.

La invención se encuadra dentro del sector de los aparatos de medida, más concretamente, en los aparatos o instrumentos de medida de parámetros ópticos, como son coeficientes de reflexión y transmisión en superficies cilíndricas.

Las superficies a caracterizar son los tubos absorbedores que se instalan en los colectores solares, normalmente compuestos por dos tubos concéntricos: un tubo interior metálico del que interesa conocer su coeficiente de reflexión y un tubo exterior de vidrio, del que interesa conocer su coeficiente de transmisión.

Este equipo incluye todos los componentes necesarios para hacer la medida, como son el banco sobre el que se soporta el tubo permitiendo el giro del mismo y el desplazamiento del cabezal óptico de medida, el cabezal óptico que realiza las medidas de reflexión y de transmisión, el módulo que genera los haces ópticos de medida de transmisión y reflexión, el sistema electrónico de adquisición y tratamiento de datos, un ordenador externo para el control del equipo y la exportación de datos medidos y un sistema de comunicación entre el equipo y el ordenador.

Las energías renovables por captación de energía solar térmica son de relevante importancia tecnológica y econó- mica en el sector doméstico e industrial. Entre las tecnologías destacadas se encuentran las centrales termoeléctricas solares de concentración de energía solar por espejos cilindro-parabólicos sobre tubos de captación solar.

Estos sistemas requieren un máximo de absorción de la energía solar y las menores pérdidas energéticas posibles. Con este fin, están configurados en tubos de vacío o estructuras similares que disminuyen las pérdidas por conducción y convección y poseen recubrimientos con gran poder absorbente de la energía solar y características de baja emisividad para disminuir las pérdidas energéticas por radiación térmica en el infrarrojo lejano, en los que los recubrimientos absorbentes selectivos juegan un papel esencial en el rendimiento del sistema.

Por todo ello, se hace relevante disponer de un sistema adecuado de caracterización de los tubos absorbentes que permita medir con resolución espectral sus coeficientes de transmisión y de reflexión (máxima absorción de energía y mínimas pérdidas energéticas) y que también permita asegurar la uniformidad de estos valores en todos los puntos del tubo.

La invención toma en consideración las características específicas para un diseño que reúna requisitos como automatización, precisión, rapidez en la medida, sensibilidad y rango dinámico adecuados.

El equipo realiza la medida del coeficiente de transmisión del tubo exterior de vidrio y del coeficiente de reflexión del tubo interior metálico. El equipo realiza las medidas para diferentes longitudes de onda determinadas por un monocromador que filtra espectralmente el haz de luz obtenido de una lámpara de luz blanca. Las medidas pueden realizarse automáticamente en cualquier punto del tubo.

Para automatizar el proceso de caracterizar cualquier punto del tubo, el equipo incorpora un sistema de rotación del tubo que permite el giro del mismo en al menos ±180º y un sistema de desplazamiento lineal que permite desplazar el módulo de medida a lo largo de toda la longitud del tubo y más allá de la longitud del mismo para permitir también la calibración del espectrofotómetro en base a un patrón.

Para realizar la medida de transmisión y de reflexión de forma simultánea e independiente, en el equipo se generan dos haces de luz, uno para transmisión y el otro para reflexión, obtenidos desde la misma fuente de luz y marcados a diferente frecuencia para su correcta diferenciación en detección. Estos dos haces son generados en el módulo principal, que permanece fijo en el banco de medida para mayor estabilidad y durabilidad de las fuentes de luz. Los dos haces son llevados mediante dos fibras ópticas multimodo hasta el módulo de medida, donde se realizan las medidas y que se desplaza a lo largo de la longitud del tubo mediante el sistema de desplazamiento lineal.

Con el objeto de conseguir una medida estable frente a cambios de potencia de la fuente y de variaciones de los modos en las fibras multimodo utilizadas en el espectrofotómetro para encaminar la luz hasta el tubo, el equipo realiza de manera simultánea la medida de los coeficientes de transmisión y reflexión de cada punto del tubo bajo medida, simultaneando también para cada una de ellas la medida de luz directa (transmitida y reflejada) con las correspondientes medidas de referencia.

Una de las ventajas y avances que aporta la invención es el hecho de que el sistema sea capaz de realizar medidas de transmitancia y reflectancia de los tubos de forma automatizada en cualquier punto o puntos elegidos, con alta resolución espectral y en rangos espectrales configurables de forma sencilla ajustados a la normativa aplicable en cada caso.

FUENTE | OEPM