CONCENTRADOR DE RADIACION HIPERBOLICO PARABOLICO

Os queremos presentar la última invención en energía solar de la Universidad Politécnica de Madrid: Concentrador de radiación hiperbólico parabólico.

La invención se encuadra dentro del sector técnico de la óptica, concretamente como componente óptico concentrador, colimador, acoplador, reflector o en general manipulador de haces o fuentes de energía radiante no formadores de imagen.

La concentración óptica es un campo de interés creciente dentro de la óptica, usualmente de aplicación en dispositivos de energía solar para incrementar la densidad de energía radiante en un detector aumentando la capacidad
energética del dispositivo.

La óptica no formadora de imagen (anidolica) estudia el diseño de estos concentradores. Típicamente pueden funcionar de dos formas diferenciadas, concentrar energía de una fuente distante (como puede ser el sol) en un detector o bien puede colimar radiación de una fuente “extensa” que se encuentre próxima al sistema. La ventaja de la óptica no formadora de imagen es la libertad de diseño que se obtiene al no ser importante la conjugación de puntos necesaria en los sistemas tradicionales formadores de imagen.

Descripción de la invención

La invención tiene por objeto un componente óptico para manipulación de radiaciones, principalmente diseñado como concentrador de radiación solar por reflexión, mejora claramente los ratios de concentración de los dispositivos conocidos, aunque puede, emplearse también en modo inverso, como colimador o acoplador óptico, y como componente refractivo en lugar de reflexivo tanto para concentración como para colimación de radiación.

El componente óptico de la invención comprende una superficie que está generada a partir de un perfil geométrico,
en dos dimensiones, que está obtenido de las líneas de flujo, o parte de las mismas, producidas por una cuña infinita
seccionada y que no pasan por los vértices de la cuña, entendiendo las líneas de flujo como las líneas del campo
vectorial luminoso producido por una fuente de luz Lambertiana. Entendiendo a su vez las líneas del campo vectorial
luminoso como líneas continuas, que cumplen la condición de ser tangentes al vector de campo luminoso en todos los
puntos del espacio.

El perfil citado está formado por una hipérbola truncada unida a una parábola girada o por partes del mismo, como
puede ser una hipérbola truncada adecuadamente. El punto de unión de las dos cónicas, hipérbola y parábola, coincide con el punto de truncadura del perfil en el caso de hipérbola truncada, este punto de unión/truncadura se obtiene a partir de tres condiciones:

- El punto de unión/truncadura es el punto de corte entre la rama de la hipérbola más cercana al foco F y una recta que pasando por el foco F de la hipérbola, forma un ángulo θ con el eje de la hipérbola.

- Coincidencia en el foco, de ambas curvas F’=Fp donde Fp es el foco de la parábola, F y F’ son los focos de la hipérbola.

- El eje de la parábola, que pasa por su foco F’=Fp, forma un ángulo θ con el eje de la hipérbola, para el perfil hipérbola más parábola.

El concentrador hiperbólico parabólico de la invención tiene una directa aplicación industrial, por ejemplo como
dispositivo concentrador de radiación solar, mejorando la eficacia de los dispositivos actualmente en uso para la misma aplicación. La sustitución de elementos tipo concentrador parabólico compuesto por concentradores hiperbólicos parabólicos de acuerdo con la invención, del tipo hipérbola más parábola, construidos por revolución, implica una mejora en las prestaciones, pudiendo cuantificarse esta mejora entorno al 5%.

El proceso productivo para la fabricación de un concentrador del tipo de la invención es completamente análogo al de un concentrador parabólico compuesto y de sencilla implementación, técnicas estándar como estampado, troquelado o inyección de plástico son válidas para la fabricación del concentrador hiperbólico parabólico de la invención.

FUENTE | OEPM