Celda para la verificación de espejos en linea de fabricación

Aitor Olarra
Cristobal Villasante
Gorka Kortaberria
Eneko Gomez-Acedo
Eva Rodriguez;
IK4 Tekniker

En la actualidad las tecnologías relacionadas con la energía solar están en auge. Cada planta solar termoeléctrica está demandando una gran cantidad de metros cuadrados de espejos. Estos concentran los haces que llegan desde el sol sobre receptores que transfieren el calor a un fluido caloportador. Las características geométricas de los espejos deben satisfacer requisitos bastante exigentes, motivo por el cual son importantes las celdas de inspección que permiten controlar las características de interés, en línea de fabricación.

En este contexto, IK4 Tekniker ha trabajado en el desarrollo de una solución de verificación de espejos en línea de fabricación que ofrezca incertidumbres de medida muy bajas, adaptada al tiempo del ciclo de fabricación y que ocupe el menor espacio posible en planta.

El concepto consiste en una montura dotada de tantos autocolimadores como puntos de control se desean en el espejo, habitualmente del orden de 100 puntos. Se trata de una celda de verificación muy compacta, poco mayor que el propio espejo, sin partes móviles; el tiempo de inspección está dominado por el tiempo de manipulación y ofrece unas incertidumbres de medida muy ajustadas.

Con objeto de estudiar la viabilidad del concepto, se ha desarrollado un autocolimador económico, adecuado para ser utilizado en la celda de inspección y se ha llevado a cabo el análisis de incertidumbres de medida a nivel de la celda.

Además, con objeto de aumentar la autonomía del usuario de la celda de inspección, se ha ideado un procedimiento de calibración que permite llevarla a cabo in-situ, de una manera muy ágil y haciendo uso de un mínimo de equipamiento.

Los resultados obtenidos han motivado la solicitud de una patente.

Currently technologies related to solar energy are booming. Each new solar thermal power plant is demanding a larger number of square meters of mirrors. Mirrors focus sunlight on receptors containing heat transfer fluid. Geometric characteristics of the mirrors must meet very stringent requirements. Therefore, in-process inspection cells that control the features of interest of the mirrors are of great interest.

In this context, IK4-Tekniker has worked on the development of an in-process verification solution that offers low measurement uncertainties, is adapted to the manufacturing cycle time and requires a minimal space in the production plant. This concept consists on a frame equipped with as many autocollimators as control points are desired in the mirror. It is a very compact verification cell, slightly larger than the mirror itself, without moving parts.

Commercial feasibility of proposed approach demands the availability of cheap but yet accurate enough autocollimators. IK4-Tekniker has already demonstrated such a possibility by designing, manufacturing and testing one autocollimator unit specifically developed for this application.

Furthermore, in order to increase the autonomy of the user, a calibration procedure has been devised which enables in-situ quick calibration with a minimum of equipment required.

Obtained groundbreaking results have encouraged IK4-Tekniker to apply for a patent.

1.Introducción

En la actualidad las tecnologías relacionadas con la energía solar están en auge. Entre éstas cabe distinguir la solar fotovoltaica y la solar termoeléctrica. Las tecnologías de concentración confían principalmente en elementos reflectores, espejos, para conseguir elevados valores de radiación sobre el elemento receptor. Se pueden encontrar diferentes configuraciones de plantas de concentración, siendo las plantas termoeléctricas de torre y las de colectores cilindro-parabólicos las soluciones de mayor implantación a día de hoy.

Figura 1: Campo de helióstatos de una central de torre

Las plantas de concentración constan de amplios campos de espejos en los que la energía que proviene del sol se refleja en receptores que la transfieren a un fluido caloportador. Este calor se utiliza para generar vapor de agua directamente o mediante intercambiadores de calor para convertirlo después en energía mecánica y finalmente en energía eléctrica mediante una turbina y un generador eléctrico.

En el caso de los colectores cilindro-parabólicos, el flujo solar se concentra sobre un largo tubo colocado en el foco de un espejo cilindro-parabólico. El tubo receptor se sitúa alrededor de 1,7 m por delante del espejo donde el fluido caloportador absorbe el calor y, a través del propio tubo, lo conduce hasta el intercambiador de calor y la turbina.

En las centrales de torre, se focaliza el flujo solar sobre un receptor situado en lo alto de una torre mediante helióstatos. Éstos constan de uno o varios espejos cuya orientación se puede controlar a voluntad tanto en azimut como en elevación para dirigir los haces de luz que llegan desde el sol hacia el receptor. El receptor se encuentra habitualmente a centenares de metros de los espejos. En la figura 1 se muestra un campo de helióstatos de una central de torre.

Con objeto de proporcionar una idea de las dimensiones de estas instalaciones se dan a continuación algunos números de la planta Gemasolar, funcionando en Sevilla desde Abril de 2011 [1]. La planta consta de 2 650 helióstatos con 120 m ² de espejo cada uno, sumando así más de 300 000 m ² de superficie espejada. Varias plantas en fase de construcción actualmente hacen uso de más de 1 000 000 m ² de superficie espejada. Por ejemplo, Crescent Dunes Solar Energy Project pasa ligeramente de 1 000 000 m ² [2], e Ivanpah Solar Electric Generating Station llegará a 2 600 000 m ² [3].

Tanto en las centrales de torre como en las plantas con colectores cilindro-parabólicos la geometría de los espejos juega un papel primordial. Además de alcanzar los máximos valores de interceptación, porcentaje de haces que llegando del sol inciden sobre el receptor, es importante conseguir un flujo uniforme en la superficie del receptor. De esta manera se evitan puntos calientes que deterioran el receptor, acortan su vida e incluso pueden llegar a destruirlo.

Los espejos utilizados en los campos suelen tener tamaños que oscilan entre 1 m ² y 7 m ² , siendo cuadrados o rectangulares, con factores de forma entre 1:1 y 1:1,5. Las características geométricas de mayor interés son las distancias focales en ambos planos, la torsión a lo largo de cada eje, errores de dirección de la normal en puntos discretos así como el valor cuadrático medio de la normal.

A medida que se proyectan campos de helióstatos de mayores dimensiones, se ve necesario reducir las tolerancias de fabricación de algunos elementos que los constituyen. Es bien conocido que la mejora de los procesos productivos se debe apoyar en medios de control y medida. En la actualidad existen algunas soluciones comerciales para llevar a cabo el control en línea de fabricación de facetas de espejo individuales [1]. En muchas ocasiones estas soluciones se apoyan en la deflectometría. Las celdas de control consisten básicamente en una cámara que adquiere la imagen de un patrón plano, distorsionada por el espejo bajo ensayo. El análisis de la imagen permite deducir las características geométricas del espejo. Este principio de medida es muy sensible a la dirección de la normal del espejo bajo ensayo, pero también a otros aspectos tales como la posición y orientación de los elementos que constituyen la celda, esto es, la posición de la cámara y el patrón en relación al espejo. Las soluciones comerciales para el control en línea de fabricación poseen incertidumbres en torno a 0,2 mrad [1] para mediciones puntuales de la normal al espejo. Algunas soluciones para el control de espejos en laboratorio reclaman incertidumbres del orden de 0,05 mrad [2] para el mismo parámetro.

En este contexto, IK4-Tekniker ha trabajado en el desarrollo de una solución de verificación de espejos en línea de fabricación que ofrezca incertidumbres de medida muy bajas, adaptada al tiempo de ciclo de fabricación y que ocupe el menor espacio posible en planta.

A continuación se describe el concepto de celda de medida y los trabajos llevados a cabo para estudiar la viabilidad técnica y económica de la solución. Los resultados obtenidos han motivado la solicitud de una patente.

2. Solución propuesta

La solución propuesta para la verificación de espejos consiste en un conjunto de autocolimadores, todos ellos enfrentados al espejo y soportados por una montura que garantiza la estabilidad mecánica del conjunto. En la Figura 2 se puede apreciar la disposición de los elementos anteriores.

Figura 2: Concepto de solución

Un autocolimador es un instrumento óptico que permite llevar a cabo la medida de ángulos pequeños con incertidumbres muy bajas. Los autocolimadores se utilizan en diferentes áreas: tareas de alineamiento en grandes instalaciones científicas, verificación de mesas giratorias, determinación de errores angulares parásitos en desplazamientos lineales o en perfilómetros deflectométricos [6].

En la Figura 3 se presenta un esquema de los principales elementos de los que consta un autocolimador [7]. El ángulo a medir se obtiene por medio de un espejo. Este espejo devuelve al instrumento el haz de luz colimado que sale de él, con una orientación que depende de la del espejo. El haz de luz colimado se genera por medio de una fuente de luz y una lente apropiada. Esta misma lente, con ayuda de un divisor de haz, focaliza el haz de vuelta que llega desde el espejo sobre el plano focal en el que se dispone un detector electrónico. La posición en la que se focaliza depende de la orientación de los haces que llegan desde el espejo, de modo que es posible relacionar la orientación del espejo con la lectura del detector electrónico.

Figura 3: Esquema de un autocolimador

Aún cuando no se ha mostrado en la Figura 3, el autocolimador permite llevar a cabo la medida según ambos ejes perpendiculares al eje óptico del instrumento. El comportamiento del instrumento es similar con relación a ambos planos de trabajo.

En esta aplicación, el espejo bajo ensayo se enfrenta directamente al autocolimador.

Se ha optado por utilizar tantos autocolimadores como puntos de control sobre el espejo. De esta manera se evita la necesidad de realizar movimientos, se agiliza la medida y se evitan problemas a largo plazo. Para determinar los parámetros de interés globales y además hacer un muestreo representativo del error local de la normal al espejo es necesario utilizar alrededor de cien puntos de control.

Tal como se ha indicado anteriormente, cada uno de los autocolimadores proporciona la lectura directa de la orientación de la zona del espejo bajo ensayo en el área de visión del autocolimador. Gracias a que la lectura es directa, la determinación de los parámetros de interés requiere un procesamiento relativamente simple de las medidas, y por lo tanto rápido.

La solución propuesta ofrece varias ventajas frente a otras soluciones: La celda de inspección es muy compacta, los tiempos de medición son muy cortos y las incertidumbres de medida bajas.

Tal como se puede observar en la Figura 2, los elementos funcionales de la celda son de un tamaño similar al espejo bajo ensayo. Otras soluciones requieren de una habitación completa para poder acomodar los elementos necesarios, a la distancia apropiada del espejo.

El tiempo de ciclo que se puede alcanzar con esta solución está limitado por la manipulación del propio espejo y la problemática asociada a las vibraciones que puede presentar tras su manipulación. Una vez que el espejo se ha estabilizado, la medida consiste en tomar la lectura de todos los autocolimadores de manera simultánea. La lectura de un autocolimador consiste en adquirir una única imagen, de modo que se puede considerar rápida en relación a los tiempos de manipulación.

Por último, se prevé una reducción significativa de las incertidumbres de medida en comparación con otras soluciones para línea de fabricación. El objetivo es alcanzar 0,050 mrad.

3.Desarrollo

La viabilidad técnico económica de la solución propuesta depende de varios aspectos.

Por una parte, los autocolimadores comerciales son instrumentos muy precisos pero relativamente costosos. Esta solución requiere de una gran cantidad de ellos, pero sin llegar a las bajas incertidumbres de medida que ofrecen los equipos comerciales. Por lo tanto, es necesario desarrollar un autocolimador que satisfaga las prestaciones requeridas por la aplicación, a un coste muy inferior al de adquisición de un equipo comercial.

Por otra parte, se deben ofrecer las medidas de todos los autocolimadores en el mismo sistema de referencia con una incertidumbre de medida muy baja.

A continuación se abordan los aspectos anteriores.

3.1. Desarrollo de un autocolimador para la aplicación

Debido al elevado número de autocolimadores necesarios para implementar la solución propuesta, es necesario disponer de un autocolimador económico que ofrezca las prestaciones justas.

Los requisitos que se han buscado se señalan a continuación:

• Rango de medida de unos ± 40 mrad. Este amplio rango de medida abaratará los costes de fabricación del conjunto de la celda. Por una parte el montaje de los autocolimadores sobre la montura podrá ser menos exquisito. Por otra parte, se amplia también la tolerancia de posicionamiento del espejo a controlar frente al conjunto de autocolimadores. Por último, habilitará la posibilidad de utilizar técnicas de calibración de la celda que requieran realizar medidas con autocolimadores de ángulos relativamente grandes.
• Tal como se ha mencionado anteriormente, el objetivo es alcanzar una incertidumbre de medida de la normal al espejo en un punto discreto de 0,050 mrad. Más adelante se comprobará cómo para ello la incertidumbre de medida de cada autocolimador debe ser inferior a 0,020 mrad. Por lo tanto, este es el requisito de incertidumbre de medida en ambos ejes del autocolimador.
• La distancia de trabajo deberá llegar a los 200 mm. De esta manera se facilitará la manipulación de los espejos, incluso los de doble curvatura, pues se podrán situar bajo los autocolimadores mediante un único movimiento paralelo a la montura que los soporta.
• La lectura deberá ser electrónica y fácilmente escalable para integrar todos ellos en un sistema de control mediante PC industrial.
• El tratamiento de las imágenes se llevará a cabo en el PC, no siendo necesario hardware de tratamiento de imagen en cada autocolimador.
• El coste de fabricación del autocolimador se debe mantener en pocos cientos de euros cuando se fabriquen lotes de 100 unidades.

Con este propósito se ha trabajado en el diseño y caracterización de un autocolimador. El resultado puede apreciarse en la Figura 4a. La Figura 4b muestra una simulación mediante trazado de rayos llevada a cabo con ZEMAX, software de simulación óptica utilizado en el desarrollo del instrumento.



Figura 4: (a) Autocolimador fabricado ;(b) Simulación mediante trazado de rayos en ZEMAX

El autocolimador se ha dotado de una cámara CCD de 1 Mpx. El análisis de imagen necesario para obtener la lectura consiste en la determinación del centroide del punto focalizado en el plano del sensor. Esta lectura se lleva a cabo con resolución subpixel en el entorno de trabajo MATLAB [8]. En el futuro se implementarán los algoritmos en un entorno más cercano a la producción, bien en LabView [9] o mediante librerías de tratamiento de imagen profesionales como Halcon [10].

El autocolimador se ha diseñado de tal manera que satisface los requisitos presentados. El único aspecto que se debe comprobar es la incertidumbre de medida del dispositivo. Con este objeto, se ha llevado a cabo una calibración del prototipo, con ayuda de una mesa generadora de ángulos y un espejo de elevada planitud. Se ha utilizado una pareja de niveles electrónicos en modo diferencial como patrón.

Figura 5: Montaje para la calibración del autocolimador desarrollado

La calibración se ha llevado a cabo en un rango de ± 5 mrad. Se han utilizado 11 puntos de calibración equiespaciados en el rango citado y se han ejecutado 5 repeticiones en cada sentido de desplazamiento, completando un total de 10 repeticiones.

En la Tabla 1 se refleja el resultado de las medidas obtenidas durante la calibración del eje X del autocolimador. Por una parte se muestran las correcciones obtenidas como diferencia de la indicación del nivel electrónico y del autocolimador. A continuación se muestra la media y la desviación típica de las correcciones en cada punto de calibración.

Tabla 1: Resultados de calibración del eje X, del prototipo de autocolimador

En la obtención de ambos parámetros se han obviado las medidas que distan de la media un valor mayor al doble de la desviación estándar [11], subrayadas en la Tabla 1.

Para cada punto de calibración se determina la incertidumbre de la corrección y la incertidumbre de uso considerando la incertidumbre del patrón y la división de escala del instrumento mediante las siguientes expresiones [12]:

siendo:

U ₀ Incertidumbre del patrón ( k =2)

k Factor de cobertura ( k =2)

S c ² Varianza en cada punto de calibración

n _c Reiteraciones de calibración ( n _c =10)

n _m Reiteraciones de medida (n _m =1)

E División de escala C Corrección media en cada punto de calibración

La incertidumbre del patrón en el rango de medida estudiado es de 0,006 mrad (1,2”), mientras que la división de escala del autocolimador se ha fijado en 0,0001 mrad (0,02”).

La incertidumbre de las correcciones calculadas es de 0,007 mrad (1,4”), y la incertidumbre de uso del autocolimador alcanza 0,020 mrad (4”) en el peor de los casos. Satisface por tanto el requisito exigido.

Los resultados anteriores muestran que es posible disponer de un autocolimador adecuado para la aplicación tanto desde el punto de vista técnico como desde el económico.

Aún cuando su funcionamiento se considera correcto, observando los valores de corrección se puede detectar un comportamiento extraño en torno al centro del recorrido. Si se encuentra el origen de esta anomalía, o bien se corrigen las indicaciones del equipo con las correcciones obtenidas en la calibración, la incertidumbre de medida se podría reducir de 0,020 mrad a 0,010 mrad.

Por otra parte, no se ha estudiado el comportamiento del autocolimador cuando se enfrenta a un espejo imperfecto, como los utilizados en el sector de la energía solar termoeléctrica. Debido a las curvaturas que puede presentar el espejo, el comportamiento del autocolimador se verá afectado. Habiendo dotado al autocolimador con un sensor de imagen, cabe la posibilidad de llevar a cabo tratamiento de imagen en el PC para enfrentar mejor esta problemática.

3.2. Calibración del conjunto de autocolimadores sobre la montura

Para poder analizar la geometría del espejo bajo ensayo, las medidas de todos los autocolimadores se deben ofrecer en el mismo sistema de coordenadas. Para ello, además de fabricar la montura y las interfaces mecánicas para el montaje de los autocolimadores de manera precisa, se debe determinar la corrección a aplicar a la lectura de cada autocolimador debido al desalineamiento de estos con relación a la su orientación nominal.

Caben diferentes aproximaciones para determinar estas correcciones. Una solución simple conceptualmente consiste en medir con el conjunto una superficie de geometría conocida, un patrón del mismo tamaño que los espejos a controlar. Esta solución, aunque posible, requiere la disponibilidad de un patrón adecuado y confía en su calibración y estabilidad en el tiempo. Dado el tamaño de los espejos a controlar puede resultar una solución poco práctica.

A continuación se presenta otra posibilidad. Se trata de una técnica de separación de errores mediante la cual será posible calibrar el conjunto, utilizando para ello un espejo de geometría desconocida y un patrón de tamaño reducido. Las técnicas de separación de errores y de autocalibración son muy diversas, y raramente son directamente aplicables a diferentes problemáticas [13].

El procedimiento de calibración ideado implica llevar a cabo varias medidas con el conjunto de autocolimadores frente al mismo espejo. El conjunto de autocolimadores se desplaza en direcciones X e Y, ver Figura 2, en las diferentes medidas para enfrentarlos siempre a los mismos puntos del espejo. Esto es, en cada dirección el desplazamiento es similar a la distancia entre líneas de autocolimadores. A partir de las medidas realizadas se puede determinar tanto el desalineamiento de los autocolimadores como la geometría del espejo, aunque esta no es de interés en la calibración. De ahí la denominación ‘técnica de separación de errores’.

En la Figura 6 se detallan los elementos, sistemas de coordenadas y variables que intervienen en el desarrollo matemático de la solución. Se estudia la problemática en el plano XZ, de modo que los ángulos que intervienen, en una aproximación lineal, son los ángulos alrededor del eje Y. Por una parte, la montura y el espejo tienen cada uno asociado un sistema de coordenadas. El autocolimador i , tiene su eje óptico formando un ángulo y _i respecto a la montura, mientras la normal del punto del espejo al que está enfrentado el autocolimador i presenta un ángulo v _i con el eje Z del sistema de coordenadas del espejo.

Sobre la montura, se define también un autocolimador de referencia de índice ref. El sistema de coordenadas de la montura estará alineado con el de este autocolimador.

Figura 6: Variables que intervienen en la calibración

Por lo tanto, la lectura del autocolimador será

siendo C el ángulo formado por la montura y el espejo.

De la misma manera, la lectura del autocolimador de referencia será

Y la lectura relativa

Las diferencias (y_i–y_ref ) y ( ν_i–ν_ref ) serán las variables a determinar mediante la técnica de separación de errores. En la Figura 7a se muestra la numeración utilizada para denominar a los autocolimadores y a los puntos del espejo. En negro se indican los índices del espejo y en rojo los de la montura. El cuadrado azul representa el patrón que cubre los puntos 65, 66, 75 y 76 del espejo.

En la Figura 7b se muestra la montura en una posición de medida desplazada una columna con relación al espejo. En esta posición, la lectura de los autocolimadores será

Y en el caso de desplazar un fila

Figura 7: Espejo, patrón y montura en dos posiciones relativas

siendo nCol el número de columnas de la montura. De manera similar se pueden determinar las lecturas con otros desplazamientos de la montura.

Para cada posición de la montura, la lectura relativa entre cada autocolimador y el de referencia permite añadir una ecuación al sistema de ecuaciones lineales siguiente. El término independiente a determinar son las diferencias señaladas anteriormente.

Aquellos autocolimadores que no queden enfrentados al espejo, por que se han desplazado más allá del borde, no llevan a cabo ninguna medida y por lo tanto no se añade ninguna ecuación al sistema lineal asociado a dichos autocolimadores en esa posición.

En el sistema de ecuaciones anterior se han incluido varios términos independientes conocidos. Por una parte las diferencias (y_i–y_ref ) y ( ν_i–ν_ref ) son nulas. Por otra parte también es conocido el patrón. Todos ellos se deben eliminar del vector de términos independientes y su aportación debe sumarse a las medidas.

De manera similar, e independiente, se puede plantear la calibración del conjunto de autocolimadores alrededor del eje X.

Para llevar a cabo la propagación de incertidumbres a las correcciones identificadas en la calibración, primeramente se reescribe el sistema de ecuaciones de la Ec. 8 como

siendo:

⟨m – m_ref⟩ El vector de medidas

[M]₀ Las columnas de M relativas a los parámetros conocidos

⟨y – y_ref⟩₀ Los parámetros conocidos

[M]_r Las columnas de M relativas a los parámetros desconocidos

⟨y – y_ref⟩ Los parámetros desconocidos

La incertidumbre de los términos de la parte izquierda de la Ec. 9 considera la incertidumbre de medida del autocolimador y la incertidumbre del patrón.

Una vez determinadas las incertidumbres de los datos de cada ecuación del sistema lineal, y considerando que las medidas son no correlacionadas, se construye la matriz de covarianzas de los datos de entrada,C_m, con el cuadrado de la incertidumbres típica combinada de cada dato de entrada en la diagonal. La matriz de covarianzas estimada para los parámetros desconocidos, C_y, se determina mediante [14]

Procediendo según se ha indicado, se puede estimar la incertidumbre de la corrección de la indicación de cada autocolimador en diferentes escenarios. A continuación se estudia el caso de un espejo en el que se controlan 10 puntos por columna y un total de 14 filas, esto es, 140 puntos de control. El patrón se sitúa centrado bajo la montura con los autocolimadores. Así, se obtienen las incertidumbres expandidas de la corrección de cada autocolimador mostradas en la Figura 8. Se ha supuesto una incertidumbre expandida ( k =2) de la lectura de cada autocolimador de 0,020 mrad, valor obtenido experimentalmente en la caracterización del prototipo de autocolimador, y una incertidumbre expandida ( k =2) del patrón que cubre únicamente cuatro autocolimadores de 0,005 mrad.

Se presentan los resultados obtenidos en dos escenarios diferentes. El primero, Figura 8a, en el que, además de la medida con la montura centrada sobre el espejo, se toman dos medidas más, desplazando la montura una columna y una fila respectivamente. En el segundo escenario, los desplazamientos de columna y fila se dan en ambas direcciones, para completar un total de cinco medidas.

Se puede observar cómo cinco medidas proporcionan una incertidumbre considerablemente menor que tres.

Figura 8: Incertidumbre de la corrección de la lectura de cada autocolimador:

(a) 3 medidas; (b) 5 medidas

3.3. Estimación de incertidumbre de medida de la celda

Para llevar a cabo el control de un espejo, se obtiene la medida de los autocolimadores y posteriormente se aplican las correcciones determinadas en la calibración de la montura.

La incertidumbre típica combinada de medida se obtendrá por lo tanto mediante

Habiendo obtenido las correcciones mediante la técnica de separación de errores mostrada, utilizando 5 posiciones relativas entre la montura y el espejo utilizado en la calibración, se obtienen incertidumbres de medida comprendidas entre 0,028 mrad y 0,048 mrad.

En este análisis de incertidumbres no se han tratado en profundidad algunos parámetros de influencia. Por ejemplo, no se ha considerado el efecto del desalineamiento de los autocolimadores alrededor de su eje óptico sobre la montura, tampoco la exactitud con la que se posiciona la montura sobre el espejo en las diferentes posiciones de calibración ni la influencia que puede provocar un espejo cuya planitud no es excelente. Aún así, puede ser representativa de las prestaciones que cabe esperar de una correcta implementación del concepto propuesto.

Por último, el método de calibración indicado da lugar a correlaciones elevadas entre los errores de las correcciones identificadas. En cambio, la correlación de los errores de medida de la celda es considerablemente menor, debido a la contribución sin correlación de la incertidumbre de las medidas del punto de interés y del punto de referencia. Aún así, puede ser necesario considerar la correlación resultante para determinar la incertidumbre de estimación de características del espejo que impliquen la medida de una multitud de puntos, como pueden ser las distancias focales.

4. Conclusiones

Este trabajo propone un concepto innovador para la verificación geométrica de los espejos utilizados en el sector de la energía solar termoeléctrica.

El concepto consiste en una montura dotada con tantos autocolimadores como puntos de control se desean en el espejo, habitualmente del orden de 100 puntos. Se trata de una celda de verificación muy compacta, poco mayor que el propio espejo, sin partes móviles. El tiempo de medida esta dominado por los tiempos de manipulación y ofrece unas incertidumbres de medida muy ajustadas.

Con objeto de estudiar la viabilidad del concepto, se ha desarrollado el autocolimador adecuado para utilizar en la celda de inspección y se ha llevado a cabo el análisis de incertidumbres de medida a nivel de la celda.

El prototipo de autocolimador desarrollado ha proporcionado una incertidumbre de medida expandida, para un factor de cobertura k =2, de 0,020 mrad, para un rango de 10 mrad. Por otra parte, el análisis de incertidumbres de medida de la celda completa indica que es posible ofrecer incertidumbres de medida de 0,050 mrad en cada punto de medida individual.

Además, con objeto de aumentar la autonomía del usuario de la celda de inspección, se ha ideado un procedimiento de calibración que permite llevarla a cabo in-situ, de una manera muy ágil y haciendo uso de un mínimo de equipamiento.