ES2376871A1 - Sistema integrado de limpieza de captadores solares. - Google Patents
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Abstract
Sistema integrado de limpieza de captadores solares.El sistema está basado en el método de limpieza por contacto y con desplazamiento. Consta de dos carros, el carro de limpieza (4), que se desplaza a través del eje vertical de los captadores y su función es la de limpiar, secar y eliminar cualquier objeto depositado; consta de un cepillo axial rotativo y modular y agua a presión en el eje del cepillo y en unos aspersores en la parte delantera. Para secar utiliza un labio de goma.El segundo carro, el carro de desplazamiento (7), desplaza a través del eje horizontal al carro de limpieza (4) para que pueda cambiar de columna de captadores a limpiar, consta de una estructura a la que se fijan los ejes con las ruedas, el tambor (3) que enrolla las vías de alimentación, la base donde se acopla el carro de limpieza y el resto de componentes que se fijan a ella.
Description
Sistema integrado de limpieza de captadores
solares.
La presente invención se refiere a un sistema
automático integrado en la instalación de captación solar que se
encarga de limpiar y secar los captadores por desplazamiento. Otra
función que puede desarrollar es la de quita nieves, debido a su
geometría y configuración. Con este sistema se consigue un notable
aumento de rendimiento en la instalación a lo largo de su vida
útil.
Actualmente, en el campo del mantenimiento en
las energías renovables existen pocos procesos automatizados, la
mayoría de ellos son manuales y con un bajo aprovechamiento
energético y de recursos.
El caso de la energía solar es, quizás, donde el
mantenimiento tiene una mayor repercusión en el rendimiento anual de
la instalación.
Dentro de los procesos de mantenimiento, la
presente invención, se centra en el campo de la limpieza y
eliminación de cualquier objeto depositado sobre la superficie de
captación. Esta forma de mantenimiento está regulada dentro del
Código Técnico de la Edificación (CTE), donde se menciona que es
necesaria la limpieza de captadores con regularidad pero no
específica período alguno.
En la actualidad existe algún sistema de
limpieza estático y fijo de aspersión de agua, que basan su
funcionamiento en la colocación de puntos de emisión de agua a
presión entre captadores, con lo que eliminan parte de la
suciedad.
Otro método para limpiar captadores es la
limpieza manual, existen empresas que ofrecen mantenimiento
periódico con cepillos y pértigas manipuladas por sus operarios.
Los sistemas fijos tienen la desventaja de no
secar los captadores, con lo que quedan impurezas, producidas por la
cal contenida en el agua y gotas donde se pega la suciedad. No
pueden eliminar elementos depositados en la superficie de captación,
como nieve, granizo, hojas... tampoco eliminan la totalidad de la
suciedad al no tener un elemento de limpieza por contacto.
El método de limpieza manual tiene una
frecuencia periódica baja, que puede o no ajustarse a las
inclemencias meteorológicas, como lluvias de barro, o a la
deposición de suciedad.
Con la presente invención se desarrolla un
sistema de limpieza completo, fiable, de frecuencia continuada y que
se adapta a cualquier tipo de instalación solar, fotovoltaica o
térmica.
El sistema integrado de limpieza de captadores
solares es adaptable a cualquier instalación en la que los
captadores estén agrupados formando planos; es decir, que los
paneles estén alineados vertical y horizontalmente unos con otros.
El sistema consta de dos carros, uno es el encargado de limpiar y
secar las placas, carro de limpieza (4) se desplaza verticalmente,
el otro es el encargado de trasladar al carro de limpieza a través
del eje horizontal, carro de transporte (7).
El método de limpieza es por contacto y ayudado
de agua a presión. El carro de limpieza (4) consta de unos
aspersores que inyectan agua a presión (13) con un ángulo de
incidencia menor a la vertical, con ello se consigue la
fragmentación y el arrastre de la suciedad. También consta de un
cepillo (17) axial al eje del carro con unos orificios radiales de
salida de agua, cubre el ancho del captador y está compuesto de
cerdas blandas y suaves para no dañar la superficie del panel, con
él se consigue la eliminación de la suciedad más incrustada. Por
último está el labio de goma (11) que cubre también el ancho total
del captador y elimina los restos de suciedad y las gotas de agua,
obteniendo así el resultado de un captador limpio y seco.
El funcionamiento es sencillo, mediante la
gestión electrónica, el sensor lumínico de suciedad, o el pulsador
manual, o el temporizador dan una señal de comienzo, el sistema
entra en funcionamiento activando la bomba de agua (8) y el motor
reductor (19) del carro de limpieza (4) que comienza a desplazarse
por la vertical de los captadores hasta llegar al último, donde se
ubica un sensor final de carrera o proximidad que da la señal para
invertir el movimiento y regresa al punto de partida donde, el carro
transporte, lo desplazará a través del eje horizontal hasta llegar a
la siguiente columna de captadores a limpiar, en al que hay otro
sensor final de carrera o proximidad que da la orden de parada para
que se vuelva a repetir el ciclo y así sucesivamente hasta la última
columna, quedando entonces todo el plano de paneles de la
instalación limpio y seco. Si el plano de captadores es muy extenso
en superficie, se puede sectorizar, por lo que el sistema solamente
actuaría en aquellos sectores en los que sus sensores (manuales o
automáticos) le indicasen una mayor concentración de suciedad
acumulada. Con esta opción de sectorizar se ahorran recursos,
principalmente.
La adaptación del sistema a la instalación
requiere la colocación de guías horizontales (5) para el
desplazamiento del carro de transporte (7), y dependiendo de la
instalación el carro vertical de limpieza puede o no necesitar la
implantación de guías entre captadores (2). Tanto el carro de
transporte (7) como el vertical de limpieza se desplazan mediante
ruedas de goma (10) movidas por motores reductores de corriente
continua.
La alimentación del carro de limpieza (4) se
realiza mediante un vial único (20) por el que circula el cable
eléctrico y la manguera de agua, cuando están en reposo se
encuentran enrollados en un tambor (3) ubicado en el carro
transversal.
El carro de limpieza (4) está cubierto por una
carcasa exterior (15) que lo aísla de las inclemencias
meteorológicas y protege el motor reductor (19) y las trasmisiones.
Debido a la forma geométrica (12) de la carcasa exterior (15), puede
utilizarse este carro como sistema quita nieves en los captadores,
que por su situación geográfica, sea necesario.
Como variantes u opciones de cambio en el diseño
puede estar la modificación de la posición del cepillo, de uno axial
a varios en posición radial al eje, consiguiendo así mayor
superficie de contacto pero con un gasto extra de energía; o el
cambio del material del cepillo, pudiendo ser de esponja o micro
fibras. Otra variante es la de introducir acumuladores (depósito de
agua y batería eléctrica) en el carro de limpieza (4), consiguiendo
que sea autónomo y sin viales de entrada; para ello sería necesario
la colocación de guías metálicas y un sistema de tracción con ayuda
de imanes de neodimio y en consecuencia aumentar la potencia del
motor reductor.
Por último, el cepillo (17) es modular y la
carcasa exterior (15) es variable en longitud, todo ello para poder
adaptar el carro de limpieza (4) al ancho del captador.
Para comprender mejor lo que se describe en esta
memoria, se adjuntan unos planos de la variante para seguidor solar
sin acumuladores y con sistema de guiado vertical.
En los planos mencionados la figura 1 es una
vista en alzado de una instalación de cuatro captadores con el
sistema integrado de limpieza, en reposo, en la parte superior
izquierda, la figura 2 es la vista de perfil de la misma
instalación, la figura 3 es una vista de perfil detallada del carro
de limpieza (4). La figura 4 es una imagen del modelado en 3D del
sistema en reposo y la figura 5 es una imagen del modelado en 3D del
sistema en funcionamiento.
El sistema integrado de limpieza de captadores
solares consta de dos partes, el carro de limpieza vertical (4) y el
carro de transporte horizontal (7).
Para la fabricación de la estructura interna del
carro de limpieza (4) se utilizará un material polimérico resistente
y de larga durabilidad, pudiendo estar conformado mediante inyección
o mecanizado. Dicha estructura esta formada por dos laterales, que
soportan los apoyos del eje del cepillo (23) y el eje secundario
(22), y un travesero que le aporta rigidez a la torsión. Los ejes
están fabricados en aluminio o acero en perfil tubular, son cuatro
para alojar las ruedas (21) con sus cojinetes y poleas, uno para el
cepillo (23) y otro, el llamado secundario (22), para transmitir el
par del motor reductor (19) al resto de los elementos. El cepillo
(17) dinámico rotativo axial es modular para poder ser adaptado al
ancho del captador y con orificios radiales en su núcleo para
distribuir el agua que circula por el interior del eje (23). La
instalación de agua está conformada con racores de aire comprimido
(14) y tuberías de poliamida, el vial de alimentación es de diámetro
8 mm y se bifurca en dos vías de diámetro 6 mm, una para los
aspersores o nozzles (13) y otra para el eje del cepillo (23), se
une a este mediante un racor giratorio. La instalación eléctrica,
está alimentada por el vial principal (20) que suministra energía al
motor reductor de corriente continua que a su vez suministra par al
eje secundario y este a las ruedas y al cepillo (17), mediante
correas, engranajes (18) y cadenas. El secado del captador se
realiza mediante un labio de goma (11) similar al utilizado en las
escobillas de los limpiaparabrisas de automóviles, que cubre la
totalidad del ancho de este y en la carrera de ascenso. El
desplazamiento se realiza, mediante ruedas (10) de núcleo plástico y
de cubierta de caucho para obtener una mejor tracción, estas ruedan
a través de guías (2) entre los captadores o por encima de ellos,
según la instalación. La carcasa exterior (15) cubre todo el carro
de limpieza (4) y está fabricada por el método de inyección de
plástico y se atornilla a los laterales estructurales, otra carcasa
es la interior (16) que recubre el cepillo evitando salpicaduras al
resto de los componentes, la fabricación es similar a la carcasa
exterior.
La segunda parte del sistema es el carro de
transporte (7), su estructura está formada por dos largueros de
acero en sección tubular a los que se alojan dos traveseros
superiores y dos inferiores; los inferiores son los apoyos de los
ejes de rodadura y del motor reductor (6) que lo desplaza; los
superiores son el soporte de la carcasa de anclaje (9) del carro de
limpieza (4), de la centralita electrónica, de la
electro-válvula, de la electro-bomba
(8) y del tambor con su motor reductor. Estos traveseros son de
material polimérico estilo polietileno conformado por inyección o
mecanizado. La instalación de agua está formada por una vía de
entrada externa que suministra al sistema, esta pasa por la
electro-válvula y a continuación por la
electro-bomba (8) de corriente continua que le
suministra presión, a continuación entra en el tambor para ser
enrollado formando el vial principal (20). El tambor (3) de
enrollamiento es de material plástico resistente, apoyado en unos
soportes donde se aloja el motor reductor que le da movimiento
mediante una transmisión por cadena. La carcasa de anclaje (9) sirve
de alojamiento al carro de limpieza (4) para desplazarlo hacia la
siguiente columna de captadores, su fabricación es similar al resto
de carcasas. El sistema de guiado (5) es similar al utilizado en el
desplazamiento vertical del carro de limpieza, utilizando las mismas
ruedas y cojinetes pero con guías metálicas en sección tipo C en vez
de sección tipo U.
El sistema integrado de limpieza de captadores
solares, una vez instalado en el plano de limpieza, elimina gran
parte del mantenimiento de los captadores ya que su puesta en marcha
y todo su funcionamiento son automáticos.
Según un estudio elaborado por el Instituto
Técnico Español de Limpiezas (ITEL) cifra el aumento de rendimiento,
limpiando los captadores periódicamente, entre un 7% y un 17% anual,
variando estos porcentajes según la zona y la contaminación
existente.
Con el sistema integrado de limpieza de
captadores solares se prevé un rendimiento ligeramente superior,
puesto que la limpieza no es periódica sino continuada y con secado
simultáneo.
Otra ventaja destacable es el ahorro energético
que se consigue con la invención, el gasto de agua es reducido, un
ejemplo, con aproximadamente 400 litros de agua (equivalente a dos
bañeras domésticas) se pueden llegar a limpiar 800 m^{2} de
captadores, cuando con limpieza manual el consumo se puede
multiplicar por 3 o por 4. Como opción para zonas desérticas se
incorpora en el carro de transporte (7) unos pequeños filtros de
depurado para reutilizar el agua, siendo así el consumo casi
nulo.
Claims (6)
1. Sistema integrado de limpieza de captadores
solares, fijo en cada plano de placas, limpia y seca mediante el
desplazamiento de un carro (4) a través del eje vertical y se
transporta en horizontal a través de otro carro (7). El carro de
limpieza vertical (4) contiene un sistema de aspersión de agua (13),
un elemento de limpieza por contacto, cepillo (17), ya sea dinámico
o estático, radial o axial al eje longitudinal, también contiene un
labio de goma (11) que ejerce la función de secado y eliminación de
los pequeños restos de suciedad que queden en el captador. Su
funcionamiento es totalmente automático, con una señal para su
puesta en marcha, ya sea manual o automática y sensores de
proximidad o final de carrera para la gestión, mediante centralita,
de los motores reductores, la electro-bomba de agua
y la electro-válvula reguladora de caudal de
agua.
2. Sistema integrado de limpieza de captadores
solares, según la reivindicación 1, caracterizado por
utilizar agua a presión, para la limpieza de los captadores,
pudiendo estar mezclada con aditivos o detergentes que potencien su
efecto y disminuyan su consumo.
3. Sistema integrado de limpieza de captadores
solares, según la reivindicación 1, caracterizado por tener
la opción de generar la señal de comienzo de limpieza mediante un
sensor óptico de suciedad o temporizador, quedando el proceso
totalmente automatizado. El carro de limpieza (4) se desplaza en
vertical, con una carrera de descenso y otra de ascenso siguiendo
las columnas de captadores, el carro de transporte (7) lo desplaza
en horizontal a la siguiente columna de captadores. El plano de
captadores se puede sectorizar, así el sistema actúa en las zonas en
que sea necesario, optimizando los recursos.
4. Sistema integrado de limpieza de captadores
solares, según la reivindicación 1, caracterizado por la
geometría de la carcasa exterior (12) del carro de limpieza (4) que
le permite eliminar la nieve, granizo o cualquier objeto depositado
en los captadores.
5. Sistema integrado de limpieza de captadores
solares, según la reivindicación 1, caracterizado por un
elemento de limpieza por contacto modular adaptable al ancho del
captador.
6. Sistema integrado de limpieza de captadores
solares, según la reivindicación 1, caracterizado por tener
un tambor (3) donde se enrolla la vía común (20) de entrada de agua
y electricidad con una cubierta resistente a la tracción que permite
traducir el par del motor reductor del tambor en fuerza de elevación
del carro de limpieza vertical (4).
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ES200900839A ES2376871B1 (es) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Sistema integrado de limpieza de captadores solares. |
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ES2376871A1 true ES2376871A1 (es) | 2012-03-20 |
ES2376871B1 ES2376871B1 (es) | 2012-12-28 |
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Family Applications (1)
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ES (1) | ES2376871B1 (es) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1428414A1 (de) * | 1963-08-09 | 1969-03-06 | Willy Huland | Fensterputzvorrichtung fuer Hochhaeuser mit glatter Fassade |
EP0505956A1 (en) * | 1991-03-29 | 1992-09-30 | Hebor Anstalt | Apparatus for cleaning continuous smooth surfaces |
US6328813B1 (en) * | 1997-04-15 | 2001-12-11 | Dornier Technologie Gmbh & Co. Kg | Method for controlling an automatic cleaning device |
EP1559358A1 (en) * | 2002-09-24 | 2005-08-03 | Tohru Miyake | Window wiping system |
-
2009
- 2009-03-05 ES ES200900839A patent/ES2376871B1/es not_active Expired - Fee Related
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