ES1273369U - Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares. - Google Patents

Abstract

Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares, caracterizado por estar constituido por un camión cisterna con grúa que en la punta integra una herramienta de limpieza formada por una estructura principal rígida con dos brazos extensibles, en cuyos cabos anda sendas estructuras secundarias, de geometría paralela a la superficie a limpiar que es en donde se acoplan los elementos limpiadores y conducciones de líquido de limpieza. A este dispositivo se le añaden los siguientes elementos: a. Un acoplamiento entre grúa y estructura primera que, además de una unión resistente, incluye una primera articulación de tipo rótula para regulación del ángulo vertical perpendicular a la sección de espejos, una segunda articulación también del tipo rótula para variación del ángulo vertical paralelo a la sección de espejos y un actuador lineal guiado para el avance lineal de la pieza acoplada. Ambas articulaciones de tipo rótula incluyen actuadores lineales con objeto de modificar el direccionamiento del elemento acoplado. b. Una pieza que, debido a su geometría y disposición, actúa disipando las tensiones, principalmente pares torsores, que la estructura recibe durante el proceso de limpieza por cepillado. Para ello se sitúa un elemento de tipo tubular alineado con el eje de acoplamiento y este elemento tubular se refuerza mediante la adición de cartelas en disposición radial. c. Una extensión de la estructura donde se amarran los elementos limpiadores, la cual se acopla mediante bisagra y actuador lineal, de manera que permite su repliegue. d. Pareja de amortiguadores neumáticos cuyas camisas se fijan mediante unión pivotante a la estructura primera y cuyos vástagos se fijan también mediante rótulas pivotantes a la segunda estructura, estando cada uno de los amortiguadores situados a un lado de la unión rotativa entre estructuras primera y segunda, de manera que, actuando conjuntamente condicionan la forma de rotación de la segunda estructura.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Existe ya una gran diversidad de equipos destinados a realizar la limpieza de paneles solares, algunos de ellos expresamente diseñados para los del tipo cilindro parabólico. En algunos de estos casos se realiza una limpieza correcta, pero que puede ser mejorada mediante la implantación de determinados mecanismos que individualmente aportarán ventajas funcionales que optimizarán, más en conjunto, el proceso de limpieza.

Estos mecanismos son, primero, un acoplamiento a grúa portante en camión que permita la limpieza manteniendo dicha grúa ortogonal al espejo durante el posicionamiento del equipo de limpieza frente a espejos (superficie a limpiar) y durante el avance del vehículo mientras realiza la limpieza. Segundo, incorporación de extensiones abatibles para asumir mayores longitudes de arco parabólico sin penalizar ni en el sorteo de elementos estructurales existentes ni en el desplazamiento entre lazos de espejos. Tercero, sistema de regulación y control del ángulo basculante de adaptación a superficie parabólica durante el desplazamiento. Estas mejoras están especialmente concebidas como complementos que suponen una mejora sustantiva en el modelo de sistema de limpieza descrito en la patente ES2649989 “Dispositivo de posicionamiento para limpieza de superficies de diversa geometría mediante medios de proximidad o contacto, y procedimiento de uso, cuyas principales características son que se sitúa perpendicular a la superficie, disponiéndose los equipos de limpieza en una línea paralela a la misma, cubriéndola íntegramente, de manera que, mediante proyección de agua, con elemento removedor de la suciedad (cepillo o similar) o sin él, se optimiza la limpieza de toda la superficie a limpiar”.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La limpieza de grandes superficies, suelos, paredes o tanques, es una necesidad que se fortalece cuando la limpieza de dicha superficie determina el resultado de algún proceso. Existen procesos industriales en los que la limpieza de determinadas superficies es crucial, como puede ser tanques de fermentación y en general contenedores de producto alimentario, superficies reflectantes en plantas solares, por citar solo dos ejemplos. En los casos mencionados existe la particularidad de que son elementos de gran tamaño y cuyo traslado a instalaciones de limpieza resultan inviables técnica y económicamente, siendo necesario realizar la limpieza sin modificar el emplazamiento del elemento a limpiar. Por ello, los procesos de limpieza más aplicados en estos casos se basan en añadir al fluido de limpieza una serie de productos químicos que favorecen la descomposición o disolución de la suciedad y restos. Por el contrario, existen procesos de limpieza más efectivos pero que no son aplicables a los casos referidos porque requieren alguna forma de manipulación del equipo a limpiar. En concreto, la limpieza por ultrasonidos resulta altamente eficiente, pero requiere, por el estado de la técnica actual, sumergir el producto a limpiar en el medio fluido al que se transmite las ondas de ultrasonido.

Son conocidos en la actualidad distintos dispositivos para las funcionalidades indicadas, resultando de especial interés la mención de los siguientes:

1°) ES2649989: Dispositivo de posicionamiento para limpieza de superficies de diversa geometría mediante medios de proximidad o contacto, y procedimiento de uso, cuyas principales características son que se sitúa perpendicular a la superficie, disponiéndose los equipos de limpieza en una línea paralela a la misma, cubriéndola íntegramente, de manera que, mediante proyección de agua, con elemento removedor de la suciedad (cepillo o similar) o sin él, se optimiza la limpieza de toda la superficie a limpiar.

2°) ES2632222: Vehículo para limpieza de helióstatos, placas solares fotovoltaicas o placas solares térmicas. La aplicación del vehículo o útil autopropulsado es para realizar limpieza de placas solares, tanto térmicas como fotovoltaicas y para limpieza de helióstatos de grandes dimensiones. La limpieza se puede realizar con dilución de agua a alta presión, con vapor, agua caliente y cepillado con aclarado de agua.

3°) ES2398159: Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro parabólicos, formado por vehículos de limpieza, con medios de desplazamiento, medios de limpieza, y medios de accionamiento de éstos. Los vehículos de limpieza son independientes entre sí y autónomos, y presentan medios de navegación, que orientan y dirigen al vehículo de limpieza en su desplazamiento a lo largo de la planta. Los medios de navegación están formados por un sistema de navegación relativo con una unidad inercial y sensores de distancia que miden la distancia del vehículo de limpieza al colector cilindro-parabólico, y un sistema de navegación absoluto, con un subsistema de localización GPS. Un sistema de control integra y controla los medios de limpieza, los de accionamiento, los de desplazamiento y los de navegación de los vehículos de limpieza.

4°) ES2397891: Tren de lavado de placas termo solares. Constituido a partir de una estructura tubular exenta e individual, apoyada sobre los pilotes de hormigón de la estructura termo solar a lo largo del frente de la misma. Sobre dicha estructura tubular se halla sujeto un raíl que sirve de guía para el desplazamiento de un carro provisto de ruedas de acero inoxidable, portador de un tubo colector de agua provisto de boquillas de riego, el cual sale de la cabeza del carro y adopta la forma curvilínea del espejo termo solar para acercar las boquillas a la mejor distancia de proyección del agua

5°) ES2364805: Método para la limpieza de espejos con sección parabólica cóncava de una planta termosolar formada en una o más hileras, comprendiendo dichos espejos unos soportes para la sustentación de un tubo colector de la radiación proyectada por dichos espejos, y estando en las que se disponen espejos longitudinales de sección parabólica que comprende al menos las operaciones siguientes: desplazamiento a lo largo de la longitud de cada hilera de espejos de un aparato portador de los medios de limpieza, provisto de forma unida o separada de un tanque de agua limpia, teniendo lugar durante el desplazamiento; proyección de agua a presión; cepillado de la superficie de los espejos; realizándose el cepillado de la superficie de los espejos mediante un cepillo giratorio, caracterizado porque el cepillado mediante el cepillo giratorio se adapta a la superficie de los espejos que se limpian.

6°) ES2267393: Aparato de lavado para un colector de canal parabólico. El aparato de lavado está dispuesto en un vehículo de lavado que es susceptible de desplazarse a lo largo del colector de canal parabólico y junto al mismo y presenta al menos un depósito de agua. El aparato de lavado está provisto de un sistema de toberas que se ajusta a la forma y al tamaño del espejo y dirige chorros de agua hacia el espejo. Está previsto en una pared dorsal un recogedor para recoger el agua que se escurre del espejo. Parte del recogedor una tubería de retorno que a través de un dispositivo de acondicionamiento conduce al depósito.

7°) ES1069495: Vehículo autónomo para la limpieza de placas solares mediante vapor de agua, caracterizado porque dicho vehículo comprende un sistema motriz que se desplaza portando un generador de vapor de agua y al que se ancla un brazo articulado de cinemática abierta en cuyo extremo libre se dispone una herramienta de limpieza con toberas difusoras de vapor de agua permitiendo dicho brazo articulado el posicionamiento de la herramienta de limpieza en las proximidades de las placas solares mediante un conjunto de sensores de proximidad que permiten corregir de forma continua el movimiento del brazo articulado mediante un sistema de regulación.

8°) PCT/ES2010/070394: Vehículo y procedimiento para limpiar colectores solares cilindro-parabólicos, con un vehículo motorizado que incorpora un depósito de agua; un brazo delantero y un brazo trasero de limpieza, con una parte telescópica de varios tramos, acoplada en un extremo a un cabezal pivotable que soporta un cepillo limpiador giratorio y comprende boquillas aspersoras, así como sensores de proximidad para los cepillos. Comprende sendos carriles guía transversales frontal y trasero que incorporan un medio de desplazamiento lineal acoplado, mediante un pivote, a los brazos de limpieza. Los cepillos son móviles respecto del cabezal por medio de un árbol accionado por un accionador de retracción para salvar obstáculos.

Todas las invenciones identificadas, excepto una, tienen como campo de aplicación la limpieza de Huertos solares de tipo Cilindro Parabólico. Todos comprenden un sistema móvil que desplaza unos equipos de limpieza (inyectores de agua, líquida o vapor, y algunos también incluyen cepillos) distribuidos de manera que se adapta a la superficie a limpiar.

Frente a ello, la invención propuesta contiene novedades, ventajas y por tanto novedad respecto del estado de la técnica conocido, en tanto que no se encuentran referencias a:

- Mecanismos que permiten la limpieza desde vehículo portante con grúa dispuesta ortogonalmente respecto de los espejos Cilindro Parabólicos. Esta integración supone una mejora operativa en el posicionamiento del equipo de limpieza frente a los espejos, operación a realizar al inicio de cada lazo de espejos, ya que permite iniciar la limpieza justo al inicio del primer espejo, cosa que resulta sumamente difícil cuando se trata de un implemento sobre grúa y camión que se dispone en ángulo distinto a 90°, entre otras razones por el dimensionado de caminos en la mayoría de los parques.

- Mecanismos de abatimiento de segunda estructura, dos simétricas, portantes de sistemas de limpieza, que permiten el repliegue de los sistemas de limpieza, que mejora y facilita el desplazamiento del vehículo entre lazos de espejo.

- Dispositivo que regula y controla el balanceo de las segundas estructuras, portantes de sistemas de limpieza, para evitar golpear espejos durante el avance para la limpieza.

- El que estas innovaciones mantengan el que todo el equipo está soportado por un único brazo y grúa supone una ventaja tanto por la facilidad de manejo como por la capacidad de control que se gana ya que el operador no tiene que dividir su atención en dos elementos independientes.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención propuesta, “Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares”, requiere partir de un equipo de limpieza como el descrito en la patente ES 2649989 y que por tanto tiene un vehículo móvil con cisterna y grúa, en cuya punta se sitúa un acoplamiento que permite regular los ángulos en que se enfrenta a los espejos y a continuación un implemento de limpieza formado a su vez por una estructura con dos brazos extensibles, portando cada uno de ellos una segunda estructura, con geometría equidistante a la superficie a limpiar y en donde se distribuyen los sistemas de limpieza, es decir, inyectores de agua y cepillos rotativos; siendo la unión entre la primera y la segunda estructura de tal manera que se permite un balanceo de la segunda por existir una unión del tipo rótula con un grado de libertad (rotación).

La invención propuesta, “Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares”, se lleva a cabo a partir de los siguientes elementos constituyentes:

1. Modificaciones en el acoplamiento y en la estructura primera:

a. En la estructura principal deberá situarse un elemento que disipe las tensiones en forma de momento torsor que aparecerán durante el avance del vehículo mientras realiza la limpieza.

b. En el acoplamiento deberá aumentarse los ángulos de regulación para posibilitar el posicionamiento del implemento de limpieza perpendicular, estando también la grúa perpendicular y sin modificar las amplitudes de movimiento propios de la grúa, que es un elemento comercial.

2. Modificaciones en la estructura segunda. Para aprovechar más la superficie del campo solar, los espejos están aumentando la longitud de la cuerda parabólica que define las facetas de espejos. Por ello se hace necesario también aumentar la longitud de los implementos de limpieza, siendo ello un problema cuando el vehículo se desplaza para cambiar de lazo o para repostar agua o combustible.

a. En la parte del eje de simetría, por donde existen estructuras portantes del tubo de concentración, ha existido un tramo de estructura que pivota permitiendo sortear, previo a contacto o mediante el propio contacto con la estructura, este obstáculo. La modificación primera consiste en realizar la extensión exterior de esta estructura segunda mediante un sistema articulado, accionado, de manera que mientras el equipo no se encuentre realizando la limpieza este tramo adicional quede replegado disminuyendo la extensión del equipo de limpieza.

b. Para mejorar la limpieza se aumenta el ancho de la estructura segunda de manera que los cepillos se intercalan unos en el lado más avanzado y otros, al tresbolillo, en el más retrasado, de manera que se disponen en modo que el área de limpieza de cada cepillo solape con el de sus adyacentes, pero que gracias al distanciamiento de la estructura no exista colisión entre cerdas de los distintos cepillos.

3. Entre la primera y la segunda estructura, unidas con un grado de libertad de tal manera que la segunda puede oscilar entre un ángulo máximo y otro mínimo, para acondicionarse a los movimientos producidos durante el avance, por camino irregular, del camión. Durante los transportes entre lazos el balanceo de la segunda estructura puedo ser un problema. Para evitarlo se sitúa unos amortiguadores consistentes en unos actuadores lineales con fijación oscilante de manera que pueda controlarse la posición (extendida o retraida) del vástago y también la fuerza con que este avanza. Estos amortiguadores se sitúan en la estructura principal que mediante el control de la presión se realiza una regulación del movimiento pendulante de manera que puede imposibilitarse, dejarse libre o limitar la velocidad y frecuencia del movimiento pendular.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de esta descripción, un juego de figuras en las que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura1.- Vista frontal de conjunto.

Figura 2.- Vista lateral de conjunto.

Figura 3.- Vista isométrica de conjunto.

Figura 4.-Vista de detalle de estructura primera y acoplamiento.

Figura 5.- Vista de detalle de estructura segunda.

Figura 6.- Vista de detalle de sistema de control de unión pendulante.

En las citadas figuras se pueden destacar los siguientes elementos constituyentes:

01. - Camión.

02. - Grúa.

03. - Acoplamiento.

04. - Regulación del ángulo vertical-frontal en acoplamiento.

05. - Regulación del ángulo vertical-lateral en acoplamiento.

06. - Regulación del avance.

07. - Disipador de tensiones.

08. - Estructura primera.

09. - Estructura segunda.

10. - Ampliación de estructura segunda.

11. - Articulación en ampliación de estructura segunda.

12. - Actuador ampliación estructura segunda.

13. - Unión pendulante.

14. - Amortiguador neumático.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

A los efectos de la presente realización preferida se describirá un sistema que incluya todas las mejoras, sin que ello implique el que deban implantarse todas las mejoras en todos los casos, cada una de las mejoras tiene su aplicación y es independiente de las demás.

Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares consta de los siguientes elementos técnicos necesarios:

Para el posicionamiento ortogonal de la grúa (02), requerirá la integración de un acoplamiento (03) que incluya un eje basculante con actuador lineal de tal manera que en el plano vertical que también es ortogonal a la sección parabólica del cristal realice una regulación de la inclinación del elemento soportado por este acoplamiento (03), este elemento será la regulación del ángulo vertical-frontal en acoplamiento (04). También será necesario otro elemento similar, consistente en un punto de pivotado del sistema anclado al acoplamiento (03) junto con un actuador lineal que al trabajar en conjunto ofrezca una regulación del ángulo vertical-lateral en acoplamiento (05), es decir, en el plano vertical paralelo a la línea de espejos. Por último, el acoplamiento deberá poder avanzar o retroceder en línea recta teniendo para ello un sistema de prolonga similar a los existentes en grúas, de manera que se ofrezca una regulación del avance (06). Para que el conjunto resulte tener una resistencia estructural correcta y pueda realizar su trabajo de forma segura, será necesario rigidizar la estructura primera (08) integrando en el punto donde engancha con el acoplamiento (03) un cuerpo que por su geometría sea capaz de realizar una disipación de las tensiones que durante el trabajo de limpieza ocurren, principalmente los pares torsores. Este disipador de tensiones (07), en esta realización preferida será descrito, aunque esta descripción no resulte limitante, como un cuerpo tubular de sección circular cuyo eje es coaxial al eje de giro de la regulación del ángulo vertical-lateral (05), reforzado con cartelas dispuestas en planos radiales y encabadas en bridas que servirán para realizar la unión atornillada entre el acoplamiento (03) y la estructura primera (08), que es en donde estará soldado este disipador de tensiones (07).

Para la ampliación de la longitud de cuerda del segmento parabólico, de manera que esta extensión no dificulte los desplazamientos del camión (01) por el parque solar, en el extremo exterior de cada una de las dos estructuras segundas (09) existirá un grupo de casquillos que servirán para abisagrar con ayuda de sendos ejes unos casquillos similares dispuestos en la ampliación de estructura segunda (10), siendo este conjunto de casquillos y ejes la articulación de la ampliación de estructura segunda (11). Un actuador lineal que tiene el cuerpo fijado en unión basculante a la estructura segunda (09) y el vástago a la ampliación de estructura segunda (10) sirve como actuador de ampliación de estructura segunda (12).

El ancho de las estructuras segundas (09) también puede hacerse crecer para con ello distribuir los elementos de limpieza (cepillos, por ejemplo) dispuestos al tresbolillo de manera que solapen sus áreas de acción sin solapar físicamente los elementos de estos elementos de limpieza.

En la unión entre estructura primera (08) y estructura segunda (09) existe sendos casquillos, en ambas estructuras de manera que un eje realiza la unión entre ellas permitiendo un movimiento basculante de la estructura segunda (09) respecto de la estructura primera (08). Este movimiento es necesario para absorber los vaivenes del camión al avanzar por caminos que no suelen estar asfaltados, pero con el crecimiento de las estructuras y durante los trayectos en los que el camión viaja entre lazos o para hacer un repostaje, este movimiento puede ser causa de accidentes. Por ello es necesario limitarlo, para lo cual esta unión pendulante (13) se limita integrando a cada lado de giro un actuador neumático que, actuando a modo de amortiguador neumático (14). Controlando su posición y su presión puede obtenerse el que sea anulado el movimiento pendulante, avanzando a máxima presión ambos amortiguadores neumáticos (14) o liberarse totalmente replegando los vástagos de ambos amortiguadores neumáticos (14), pasando por el punto intermedio de extenderlos con presiones inferiores controladas, de manera que supongan un freno, pero no un impedimento.

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Claims (1)

REIVINDICACIONES

1.- Dispositivo mejorado de limpieza de superficies cilindro parabólicas como las existentes en campos solares, caracterizado por estar constituido por un camión cisterna con grúa que en la punta integra una herramienta de limpieza formada por una estructura principal rígida con dos brazos extensibles, en cuyos cabos ancla sendas estructuras secundarias, de geometría paralela a la superficie a limpiar que es en donde se acoplan los elementos limpiadores y conducciones de líquido de limpieza. A este dispositivo se le añaden los siguientes elementos:

a. Un acoplamiento entre grúa y estructura primera que, además de una unión resistente, incluye una primera articulación de tipo rótula para regulación del ángulo vertical perpendicular a la sección de espejos, una segunda articulación también del tipo rótula para variación del ángulo vertical paralelo a la sección de espejos y un actuador lineal guiado para el avance lineal de la pieza acoplada. Ambas articulaciones de tipo rótula incluyen actuadores lineales con objeto de modificar el direccionamiento del elemento acoplado.

b. Una pieza que, debido a su geometría y disposición, actúa disipando las tensiones, principalmente pares torsores, que la estructura recibe durante el proceso de limpieza por cepillado. Para ello se sitúa un elemento de tipo tubular alineado con el eje de acoplamiento y este elemento tubular se refuerza mediante la adición de cartelas en disposición radial.

c. Una extensión de la estructura donde se amarran los elementos limpiadores, la cual se acopla mediante bisagra y actuador lineal, de manera que permite su repliegue.

d. Pareja de amortiguadores neumáticos cuyas camisas se fijan mediante unión pivotante a la estructura primera y cuyos vástagos se fijan también mediante rótulas pivotantes a la segunda estructura, estando cada uno de los amortiguadores situados a un lado de la unión rotativa entre estructuras primera y segunda, de manera que, actuando conjuntamente condicionan la forma de rotación de la segunda estructura.