ES2382271B1 - Método de replanteo topográfico con precisión milimétrica y parque solar termo-eléctrico - Google Patents

Método de replanteo topográfico con precisión milimétrica y parque solar termo-eléctrico Download PDF

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Abstract

Método de replanteo topográfico con precisión milimétrica y parque solar termo-eléctrico.#La presente se refiere a un método topográfico para el replanteo de cimentaciones en general, en las que se requiere un grado de precisión milimétrico en el cálculo de la posición de cada cimentación sobre el terreno. En el método se establece sobre el terreno una red de bases de referencia distribuidas de forma reticular, y se determina la posición de las cimentaciones que se desean construir, realizando medidas de distancias dentro de las líneas maestras que se definen entre bases de referencia alineadas horizontalmente y verticalmente, por lo que se evitan los errores de medidas angulares.

Description

estación total cuya precisión a nivel de distancióme-
Método de replanteo topográfico con precisión milimétrica y parque solar termo-eléctrico. Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un método topográfico para el replanteo de cimentaciones en general, en las que se requiere un grado de precisión milimétrico en el cálculo de la posición de cada cimentación sobre el terreno.
El método de la invención preferentemente es aplicable en el replanteo de cimentaciones para la construcción de un parque solar termo-eléctrico, concretamente para el replanteo de la ubicación de los pernos o puntos de anclaje de las parábolas solares sobre una zapata de apoyo. Antecedentes de la invención
Un parque solar termo-eléctrico está formado por una pluralidad de espejos parabólicos que se encargan de concentrar la luz solar reflejada en un punto focal, donde se encuentra una conducción por la que circula un fluido que se calienta con la energía solar.
Cada uno de estos espejos parabólicos se apoya en el terreno mediante una cimentación o zapata, de manera que varios de estos espejos están agrupados en lo que convencionalmente se denomina “Solar Collector Assembly” (SCA). A su vez, varios de estos grupos (SCA) están conectados en lo que se denomina un “Loop”.
Esta distribución convencional de los espejos de un parque solar termo-eléctrico, ha sido representada en la figura 1.
Se conocen en el estado de la técnica diversos métodos de replanteo topográfico, como por ejemplo el método de replanteo GPS RTK o el método de replanteo por GPS estático. Sin embargo, estos métodos proporcionan una precisión centimétrica, por lo que no son válidos para el objeto de esta invención, ya que no permiten alcanzar el grado de precisión requerido.
También se conoce el método de replanteo por polares, pero este método implica la suma de diversos errores en el proceso de medida, por lo que tampoco permite alcanzar el nivel de precisión requerido. Descripción de la invención
La invención se refiere a un método para el replanteo topográfico en el que se establecen o construyen sobre el terreno que se desea replantear, una red de bases de referencia distribuidas de forma reticular.
Estas bases de referencia se emplean para determinar la posición de las cimentaciones o zapatas que se desean construir y los elementos de sujeción estructurales en ellas, para lo cual se realiza una serie de medidas de distancias dentro de las líneas maestras que se definen entre bases de referencia alineadas horizontalmente. De forma similar, se realizan además medidas de distancias dentro de las líneas maestras que se definen entre bases de referencia alineadas verticalmente.
Preferentemente y en el caso de emplear el método de la invención para el replanteo de cimentaciones de los espejos de un parque solar termo-eléctrico, las líneas maestras horizontales están alineadas en sentido Este-Oeste, y las líneas de referencia maestras verticales están alineadas en sentido Norte-Sur.
De este modo, una de las características principales del método de la invención, es que la operación de replanteo de la ubicación de las zapatas se restrintro haga posible medir y alcanzar las tolerancias requeridas por el proyecto, estacionada dentro de las líneas maestras definidas por las bases de referencia. Preferentemente se utiliza una Estación total Leica TCA2003.
Puesto que el replanteo se limita a las medidas de distancias en línea recta con distanciómetro, el error angular se limita a un solo valor por estacionamiento, el de partida, garantizando la precisión del método de replanteo llegando a los niveles deseados.
A partir de la determinación de la posición exacta de las zapatas, se puede determinar la posición de los pernos para soportar las parábolas del parque solar termo-eléctrico, igualmente dentro de los márgenes de tolerancia milimétricos que se desean obtener.
De manera más concreta, a modo de ejemplo la invención permite obtener las siguientes precisiones:
± 5 mm entre ejes de zapatas en dirección E-O.
± 10 mm entre ejes de zapatas en dirección N-S.
± 5 mm de variación con respecto al eje entre el inicio y el final de un Loop de parábolas (300 mts).
Descripción de las figuras
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.-muestra esquemáticamente una distribución convencional de espejos parabólicos de parque solar termo-eléctrico, donde se aprecia su agrupación en “Solar Collector Assembly” (SCA) (1), de manera que varios de estos (SCA) forman Loops (2). La circunferencia (3) en la parte inferior de la figura, muestra un detalle ampliado de un apoyo (4) de un espejo parabólico.
La figura 2.-muestra en la fig (2a) la formación de una retícula de bases de referencia sobre el terrero en el que va a construir el parque solar. En la figura (2b) se muestra un detalle ampliado de un cuadrante formado por 9 bases dispuestas de forma reticular.
La figura 3.-la figura (3a) muestra el replanteo de las zapatas en sentido Este-Oeste, y la figura (3b) muestra el replanteo de cimentaciones en sentido Norte-Sur. Las flechas indican las mediciones de distancias mediante el equipo de medición topográfico.
La figura 4.-muestra una vista en perspectiva de una zapata o cimentación construida según el método de la invención. La figura ilustra además el proceso de posicionamiento de los pernos de fijación mediante una plantilla. Realización preferente de la invención
El método de replanteo topográfico de la invención, comprende establecer sobre el terreno al menos una red de bases de referencia (6), de manera que dichas bases están distribuidas de forma reticular, es decir con forma de red cuadricular.
De forma más precisa, dicha distribución de bases de referencia en forma reticular significa que las bases están posicionadas en los puntos de intersección obtenidos al cortarse una serie de líneas horizontales (desde el punto de observación del plano) y paralelas entre sí, con una serie de líneas verticales paralelas entre sí y a su vez ortogonales a las líneas horizontales, y de manera que la distancia de separación entre las líneas verticales es la misma que la distancia de separación entre líneas horizontales.
La red reticular de bases de referencia (6) está formada por al menos un cuadrante (5) de bases. El número de cuadrantes que se establecen sobre el terreno, depende lógicamente de la extensión del mismo. En el ejemplo de la figura 2a, la red de bases está formada por cuatro cuadrantes (5) que se disponen coincidiendo con el principio y final de los Loops de las parábolas.
La figura 2b muestra una ampliación de un cuadrante (5) formado por 9 bases de referencia (6) distribuidas de forma reticular, de manera que la alineación horizontal y vertical de bases, determina a su vez tres líneas maestras horizontales (7, 7’, 7”) paralelas entre sí dispuestas en sentido Este-Oeste, y tres líneas maestras verticales (8, 8’, 8”) paralelas entre sí dispuestas en sentido Norte-Sur y por lo tanto ortogonales a las referidas líneas maestras (7, 7’, 7”).
Cada una de estas bases está cimentada adecuadamente sobre el terreno de manera que su posición es estable en todo momento.
Esta red de bases se obtiene por medios convencionales y mediante una red de bases exteriores a la parcela que sobre la que se desea replantear la ubicación de las zapatas. El establecimiento de estas bases se ha realizado con receptores Trimble Sistema GNSS R8 que proporcionan una precisión, en modo estáticorelativo, de ± 5 mm. + 0,5 ppm de error medio cuadrático para una medición estándar, asegurando por tanto la mejor geometría en la determinación de las coordenadas de las bases.
En la invención se ha determinado que 9 bases es un número óptimo bases de referencia por cuadrante, con objeto de evitar trabajar con distancias de replanteo de 300 metros, y de manera que las visuales sean siempre completamente limpias.
En el método de la invención, las líneas maestras verticales y horizontales, se utilizan para determinar la posición de las zapatas.
Este proceso de replanteo se ha ilustrado en las figuras 3a y 3b. Preferentemente a partir de la base central de cada una de las líneas maestras Este-Oeste (7, 7’, 7”), se replantean las posiciones E-O (9, 9’, 9”) de las zapatas necesarias respectivamente dentro de cada una de esas líneas maestras (7, 7’, 7”). Para ello, se coloca un instrumento de medida topográfico como una estación total, en la base central de cada línea maestra E-O con centrado forzoso y orientándola a la siguiente base alineada también con centrado forzoso, y se miden distancias lineales en ambas direcciones hacia el Oeste y hacia el Este.
Puesto que las bases de referencia (6) de cada línea maestra Este-Oeste (7, 7’, 7”) ya están alineadas entre sí, tan solo hay que buscar las distancias exactas a la que se encuentran los puntos a replantear, es decir sin necesidad de medir ángulos, por lo que se evitan los errores de medida angular del equipo topográfico.
De este modo, el método de la invención logra alcanzar precisiones milimétricas, ya que se basa en reducir el error en el trabajo de replanteo a un solo componente de error de la medida, en este caso solo de la medida lineal o de distancia, evitando el error angular del equipo de medida.
Una vez se han replanteado las zapatas de las tres líneas maestras E-O (7, 7’, 7”) de un cuadrante (5), se realiza la misma operación para el replanteo de zapatas en sentido Norte-Sur (N-S) del mismo cuadrante, que es precisamente la dirección en la que están proyectados los Loop’s de parábolas solares.
Para ello, se posiciona el equipo topográfico, es decir la estación total, en cada una de las posiciones (9’) de zapata de la línea maestra central (7’) Este-Oeste, y a partir de cada una de esas zapatas se replantean hileras (11) de zapatas en sentido Norte-Sur, de manera que dichas hileras (11) pasan por las posiciones (9’) de la línea (7’). Mediante la estación total en cada posición (9’) se buscan las distancias (por ejemplo en sentido Norte) de las posiciones (10) de las zapatas en las que se asientan las hileras de parábolas en sentido N-S.
De la misma manera, orientando el equipo topográfico en el otro sentido (en sentido Sur), se obtienen hileras (11’) y se repite el proceso, determinando puntos intermedios por alineación en cada hilera (11’) y usando únicamente medida de distancia.
Este proceso se repite tantas veces como líneas de parábolas hay en un cuadrante, y para tantos cuadrantes como se hayan planteado para cubrir toda la parcela que ocupa el parque solar.
Como se ha mencionado anteriormente, para este replanteo de las coordenadas (x,y), de los puntos necesarios para ubicar exactamente las zapatas, se emplea una estación total de elevada precisión en la medida de distancias que incorpora un sistema de búsqueda automática del prisma (ATR) para eliminar el error de puntería del operador, y un de dispositivo de centrado forzoso, tanto para el instrumento como para el prisma. Por ejemplo, se puede utilizar el equipo LEICA TA 2003 consistente en un taquímetro de alto rendimiento y elevada precisión que cumple con los requisitos que se demanda en esta invención.
El replanteo de la cota de altura de terminación de las zapatas se realiza con nivel digital. A partir de la cota de las bases de referencia de un cuadrante, se pasa la cota al resto de zapatas del cuadrante.
Para el replanteo de la cota de los puntos necesarios para ubicar exactamente los pernos sobre las zapatas, se puede emplear un nivel electrónico LEICA SPRINTER 250.
A partir de cada punto exacto de colocación de cada zapata, se determina la posición de los pernos en dicha zapata para el anclaje de los espejos parabólicos.
Este proceso se ha ilustrado en la figura 4, donde se aprecia una cimentación o zapata (12) con hormigón y situada exactamente en una de las posiciones calculadas mediante el método anteriormente descrito. La zapata incluye unos vaciados (13) verticales para recibir a los pernos (14).
El método de la invención incluye el empleo de una plantilla (15) que dispone de orificios (16) para el paso de los pernos (14). Mediante el empleo de un instrumento topográfico, se coloca la plantilla en la posición exacta sobre la zapata (12), con lo cual los orificios (16) de la plantilla indican la posición precisa que deben ocupar los pernos (14) y que estará dentro de los vaciados (13).
Estos vaciados (13) proporcionan la suficiente li
bertad de movimiento para desplazar los pernos (14) nalmente se rellenan los vaciados (13) con mortero para buscar la posición exacta que deben ocupar. Fi-(17) para fijar los pernos antes de retirar la plantilla.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método de replanteo topográfico con precisión milimétrica, caracterizado porque comprende:
    establecer sobre el terreno que se desea replantear, una red de bases de referencia distribuidas de forma reticular,
    determinar la posición de las cimentaciones que se desea construir, realizando medidas de distancias dentro de las líneas maestras que se definen entre bases de referencia alineadas horizontalmente, y realizando medidas de distancias dentro de las líneas maestras que se definen entre bases de referencia alineadas verticalmente.
  2. 2.
    Método según la reivindicación 1 caracterizado porque las bases de referencia están alineadas en sentido Norte-Sur y en sentido Este-Oeste, de manera que se definen líneas maestras en sentido Norte-Sur, y líneas maestras en sentido Este-Oeste.
  3. 3.
    Método según la reivindicación1o2 caracterizado porque la red de bases de referencia comprende
    al menos un cuadrante de 9 bases de referencia.
  4. 4.
    Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en primer lugar se realizan medidas sobre las líneas maestras Este-Oeste para determinar las posiciones de las cimentaciones en sentido Este-Oeste, y porque se determina la posición de las cimentaciones en sentido Norte-Sur realizando medidas de distancia dentro de las hileras definidas por las cimentaciones que quedan alineadas en sentido Norte-Sur.
  5. 5.
    Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende construir una cimentación en cada una de las posiciones determinadas anteriormente, y posicionar unos pernos de fijación en dicha cimentación mediante una plantilla.
  6. 6.
    Parque solar termo-eléctrico que comprende una pluralidad de espejos de reflexión montados sobre unas cimentaciones, donde dichas cimentaciones han sido construidas según el método definido en cualquiera de las reivindicaciones1a5.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200930671
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 09.09.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : G01C7/02 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    US 2007052951 A1 (VAN CRANENBROECK JOEL) 08/03/2007, párrafos [0002] -[0063], [0096], [0101], [0202], [0233]-[0242]. 1-6
    X
    ES 1069405 U (SACYR S A U) 16/03/2009, página 3, líneas 53 -67, página 4, líneas 49 -51. 1-6
    A
    A. FERNÁNDEZ ORTIZ. "Métodos topográficos". 2004. Recuperado de internet: <"http://www.cartesia.org/.../topografia/metodos_topograficos/metodos_topograficos">. 1-6
    A
    US 4219729 A (SMITH OTTO J M) 26/08/1980, resumen; columna 1, líneas 7 16; columna 2, líneas 6 -12; columna 3, líneas 56 -61; columna 4, líneas 44 -67; columna 5, líneas 11 -13; reivindicación 3, figuras 1, 2, 5, 7, 8 y 9. 1-6
    A
    WO 2008154521 A1 (ESOLAR INC ET AL.) 18/12/2008, todo el documento. 1-6
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 18.05.2012
    Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200930671
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01C Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, INTERNET, NPL
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200930671
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 18.05.2012
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200930671
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 2007052951 A1 (VAN CRANENBROECK JOEL) 08.03.2007
    D02
    ES 1069405 U (SACYR S A U) 16.03.2009
    D03
    A. FERNÁNDEZ ORTIZ. "Métodos topográficos". 2004. 2004
    D04
    US 4219729 A (SMITH OTTO J M) 26.08.1980
    D05
    WO 2008154521 A1 (ESOLAR INC et al.) 18.12.2008
  7. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Reivindicación 1:
    Se considera como estado de la técnica más cercano el documento D01. Dicho documento divulga un dispositivo para realizar un replanteo topográfico con precisión milimétrica con el que se pueden realizar las dos etapas reseñadas en la primera reivindicación. Estas etapas (establecer sobre el terreno una red de bases de referencia distribuidas de forma reticular y determinar la posición de las cimentaciones que se desean construir) corresponden a lo que se entiende en el sector por replanteo topográfico del terreno, es decir, es la operación y medición práctica que tiene por objetivo plasmar o trasladar fielmente al terreno las dimensiones y formas indicadas en los planos, como por ejemplo el lugar donde colocar pilares de cimentaciones, ya que estas integran la documentación técnica de la obra; y los ejes de replanteo son líneas de referencia a las cuales hay que referir cualquier medida de obra (en toda obra existen dos ejes de replanteo denominados "ejes principales o maestros de obra" y están ubicados ortogonalmente entre sí). Por lo tanto, dichas etapas no producen ninguna contribución técnica, ya que se trata de una mera alternativa de replanteamiento topográfico que un experto en la materia elegiría según las necesidades de la construcción que vaya a llevar a cabo. A modo de ejemplo se cita el documento D02 donde se exponen distintos tipos de replanteamientos topográficos. Por lo tanto, la primera reivindicación no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Reivindicaciones 2-5:
    Al igual que para la primera reivindicación, las reivindicaciones 2 a 5 son meras alternativas de elección de las líneas maestras y número de bases de referencia (reivindicaciones 2 y 3) o actuaciones del proceso de medida que hay que realizar para llevar a cabo un replanteamiento topográfico. Por lo tanto, dichas reivindicaciones no presentan actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Reivindicación 6:
    La reivindicación 6 responde al diseño de un parque solar termo-eléctrico según el replanteo topográfico expuesto en las reivindicaciones anteriores. A modo de ejemplo se citan los documentos D04 y D05. Por lo tanto, dicha reivindicación no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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