ES2624918A1 - Fabricación industrial del café, té o infusiones utilizando instalación solar térmica y energía eléctrica de apoyo fotovoltáica - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones utilizando instalación solar térmica y energía eléctrica de apoyo fotovoltaica, con al menos una cafetera (27), un circuito de consumo para proporcionar agua caliente a las cafeteras (27), un circuito primario para proporcionar agua caliente al circuito de consumo que tiene un sistema de captación. El sistema tiene además una centralita (12) para el control de la temperatura y circulación en el circuito primario y el circuito de consumo, unas cintas transportadoras (17, 18, 20) para el transporte, posicionamiento y llenado de filtros en las cafeteras (27), y una cinta de envasado (22). Adicionalmente la presente invención se refiere a un método de fabricación industrial de café, té e infusiones mediante el sistema anterior.

Description

DESCRIPCIÓN

Fabricación industrial de café te e infusiones utilizando instalación solar térmica y energía eléctrica de apoyo fotovoltaica.

5

Sector de la técnica

La presente invención pertenece al sector de la industria alimentaria.

Antecedentes de la invención 10

Se conocen las cafeteras de uso doméstico para la obtención de café -se utilizarán-.

También se conoce la obtención de Agua Caliente Sanitaria A.C.S. y calefacción para uso doméstico pudiendo ser con sistema de captadores de tubo de vacío y con depósitos 15 interacumuladores -nos orientará para calentar agua hasta los recipientes de las cafeteras domésticas-.

Breve explicación de la invención

20

El problema técnico que se plantea, en dicha memoria descriptiva, es precalentar y calentar agua de red hasta los recipientes de las cafeteras.

La solución o método resolutivo a dicho problema técnico, previo sistema de bombeo normalmente necesario, está indicado en el siguiente esquema de proceso - también se 25 incluye al final un proceso industrial -:

0) Precalentar agua de red.

1) Circuito primario: Captación - Intercambio. 30

2) Circuito de consumo: Acumulación· Control, medida y monitorización -Elaboración.

3) Proceso industrial: llenado - envasado - colocación de tapas - termo sellado - etiquetado. 35

0) Precalentar el agua de red:

La tubería del agua fría se precalienta, al final de su tramo, con una cinta calefactora.

40

En el circuito primario y justo antes del campo de captación, otras cintas calefactoras precalientan el agua hasta el campo de captación compuesto por baterías de captadores de tubo de vacío; cada elemento de la batería tiene captadores conectados en serie. La conexión entre las baterías de captadores es: ida directa y retorno invertido.

45

1) Circuito primario; Captación - Intercambio:

En el campo de captación, los captadores térmicos de tubos de vacío calientan el agua del circuito primario: en los serpentines del depósito interacumulador, y, por consiguiente, en el depósito interacumulador. Por tanto, se produce el intercambio de calor: la energía 50 térmica en los serpentines se cede al agua, más fría, contenida en el depósito interacumulador.

2) Circuito de consumo; Acumulación -Control, medida y monitorización - Elaboración:

Acumulación: en el depósito interacumulador, de acero vitrificado y de 2.500 litros de capacidad se acumula el agua caliente. Se dispone de una resistencia ajustable de apoyo que está alimentada con energía eléctrica. 5

Control, medida y monitorización: el agua caliente sanitaria, a una temperatura igual o superior a 65ºC, se dirige a través de una válvula distribuidora termostática de 3 vías, hasta los recipientes de las cafeteras, y el agua caliente sanitaria con temperatura inferior a 65ºC, re-circula hasta el depósito interacumulador y de nuevo hasta la válvula 10 distribuidora termostática de 3 vías hasta el recipiente de la cafetera.

Las cafeteras proceden a su elaboración -una vez que las cintas transportaras llenen los filtros.

15

3) Proceso industrial: llenado - envasado - colocación de tapas - termo sellado -etiquetado:

Llenado: una válvula dosificadora llena los envases la cantidad requerida.

20

Envasado: la cinta transportadora móvil de envasado de bebidas se utiliza para el envasado de la correspondiente bebida.

Colocación de tapas: cada tapa es posicionada sobre el vaso lleno por el sistema que toma las tapas por succión. 25

Termo sellado de tapas: el cabezal termo sellador aplica presión y calor contra la tapa termosellable del vaso o brik. La temperatura de sellado se monitoriza constantemente y se regula automáticamente por el control digital PID (proportional-integral-derivative) controller. 30

Etiquetado: al terminar el taponado/sellado de los briks o vasos una pareja de cilindros de doble efecto, que actúan simultáneamente en su salida adhieren por presión sendas etiquetas identificadoras, colocadas diametralmente opuestas, a los briks o vasos retirándose al final de su recorrido. 35

Explicación detallada de la invención

Basándonos en el dibujo 1, esquema de principio, se detalla: el tramo de agua fría de red, circuito primario, el circuito de consumo y el proceso industrial con los elementos 40 necesarios; se identifican con dibujos, se definen sus características técnicas y se explica su funcionamiento:

Tramo de agua fría de red hasta la entrada en el depósito interacumulador -ver dibujo 1, depósito interacumulador abajo a la derecha-: 45

Se suele precisar de un sistema de bombeo para obtener agua fría de red que se puede cerrar en caso de avería -mediante una llave de corte-, se filtra, se registra el caudal que pasa, una válvula anti-retorno impide que el agua regrese y mediante la válvula de regulación de presión se regula la presión que necesite la instalación solar térmica; la 50 válvula de llenado automático aporta agua a la instalación a medida que la necesite. Estos elementos son los básicos que comprende el tramo de tubería que inicia en el agua fría de red y termina en el depósito interacumulador de 2.500 litros.

Justo antes de que el agua fría llegue al depósito interacumulador se dispone de la cinta calefactora (1) que precalienta el agua hasta la base del depósito interacumulador. Esta cinta calefactora, que funciona como una resistencia eléctrica, está alimentada con energía eléctrica de apoyo procedente de los paneles fotovoltaicos.

5

Circuito primario, es un circuito cerrado -dibujo 2-.

En todo este circuito circula el líquido caloportador (agua + propilenglicol) con la finalidad de que no se congele el agua en el interior de las tuberías cuando haya temperaturas bajo cero en el exterior. 10

La conexión de salida de agua fría del serpentín del depósito interacumulador (abajo a la izquierda), llega hasta el vaso de pre expansión de volumen 10 litros para amortiguar el choque térmico del fluido caloportador con la membrana del vaso de expansión. A continuación, justo debajo del vaso de pre-expansión, se instala el vaso de expansión 15 cerrado que absorbe las dilataciones del fluido caloportador al incrementar éste su temperatura durante el funcionamiento de la instalación. Su diseño en la instalación deberá prever un sistema que absorba la dilatación del fluido caloportador y asegure un valor mínimo de la presión en el circuito. La tubería de conexión del vaso de expansión cerrado no se aislará térmicamente y tendrá volumen suficiente para enfriar el fluido 20 antes de alcanzar el vaso. Se conecta en la aspiración del electrocirculador.

El volumen comercial del vaso de expansión del circuito primario es de 80 litros.

En paralelo se conecta una válvula de seguridad tarada a 3 bares de presión: cuando se 25 alcance en el circuito una presión superior, la válvula deja escapar agua para mantener la misma presión en el circuito; dicho agua se conduce a la línea de desagüe.

A continuación se instala el electrocirculador que hace posible el movimiento del líquido caloportador en función de los metros de columna de agua que tenga que subsanar, que 30 se refleja en presión (bar), y el caudal (m3/h). El sistema de llenado automático aporta agua al circuito primario a medida a éste la va perdiendo -pérdidas por sobrecalentamiento, fugas, ...-.

Las cintas calefactoras (1') precalientan el líquido caloportador hasta el campo de 35 captación solar.

Finalmente, en el campo de captación solar, compuesto por baterías de captadores de tubo de vacío (8), se calienta el fluido caloportador hasta los depósitos interacumuladores, de acero vitrificado y 2.500 litros (9), donde, en sus serpentines (10), 40 se produce el intercambio de calor con el agua de consumo. Función, conexionado características técnicas y de los tubos de vacío:

Función: captan la energía solar para transmitirla al fluido caloportador. Su aprovechamiento viene influido por la orientación, la inclinación y la ubicación de los 45 mismos: también por su tecnología y características técnicas.

Conexionado y disposición de los captadores Fuji-C -ver dibujo 4-: cada captador de tubo de vacío se conecta en serie con los siguientes hasta formar filas ó baterías con el mismo número de captadores; así, resulta más fácil equilibrar hidráulicamente el campo de 50 captación. Una vez dispuestas las baterías captadores de tubos de vacío se conectará la ida solar y el retorno solar:

la tubería de ida solar en conexión directa y

la tubería de retorno solar las conectaremos en retorno invertido.

Características técnicas:

Óptima potencia con diferentes ángulos de incidencia de la radiación solar. 5

Tubos de vacío de tres capas de excelente rendimiento y fiabilidad: formado por dos tubos de cristal de borosilicato de alta dureza concéntricos soldados en sus extremos, sin pérdidas de vacío y máxima durabilidad.

10

Los tubos de vacío están compuestos por dos tubos concéntricos de cristal extremadamente resistente de borosilicato que mantienen entre si un vacio de alta presión actuando como aislante ideal. Las propiedades del vacío como aislante hacen que los colectores FUJISOL sean apropiados para cualquier tipo de clima, incluso con temperaturas bajo cero. Son capaces de absorber la radiación difusa en días nublados. El 15 tubo interior está tratado con superficie selectiva doble M-ALN que proporciona la más alta eficiencia (95%) y estabilidad térmica, al tiempo que evita pérdidas térmicas inferiores al 5%.

Alcanzan temperaturas elevadas y permiten su utilización en cualquier entorno: no tienen 20 perdidas por convección.

Sin problemas de viento; por la separación existente entre tubos, el viento circula libremente entre ellos haciendo estos colectores más resistentes a los vendavales, sin anclajes reforzados, particularmente cuando se montan en azoteas planas. Son más 25 limpios ya que acumulan menos polvo y suciedad. El viento puede circular libremente por el espacio entre los tubos, lo que supone anclajes sencillos, sin sujeciones especiales en previsión de vendavales.

Óptima potencia con diferentes ángulos de incidencia de la radiación solar. Por la forma 30 circular de los tubos, los rayos de sol son atrapados más eficazmente, especialmente al amanecer y al atardecer.

Cabezal de aluminio de un solo tubo; doble aislamiento del cabezal.

35

Sin uniones, lo que implica una perfecta estanqueidad a la intemperie y mayor robustez.

Por una parte, espuma de poliuretano inyectado de alta densidad que, a diferencia de la lana de roca normalmente usada, soporta perfectamente las humedades a las que se va a ver expuesto el colector a lo largo de los años, sin perder efectividad de aislamiento. 40 Por otra parte, silicato de aluminio en el interior de la espuma rodeando la tubería principal. El silicato de aluminio puede soportar hasta 1000°C de temperatura, permaneciendo intacto incluso en condiciones de altas temperaturas de estancamiento.

Funcionamiento de la centralita -dibujo 2, breve explicación-: 45

Su función es gobernar, actuando cuando sea necesario, la instalación solar térmica. Tiene un Módulo de Control Diferencial (M.C.D.) que compara Tc (temperatura en captación) con Td (temperatura en el depósito interacumulador) controlando el funcionamiento del electrocirculador del circuito primario de manera que si: 50

Tc + 7ºC ≥ Td, arranca el electrocirculador ó

Tc + 5ºC < Td, para el electrocirculador.

También controla la temperatura en la parte inferior y superior del depósito interacumulador, en la válvula de 3 vías termostática y en el electrocirculador del circuito de consumo. De ésta manera puede parar o interrumpir el funcionamiento de la instalación solar térmica mostrando en su pantalla los datos con los que está funcionando la instalación, el fallo que ha tenido lugar ó posibles averías. 5

Circuito de consumo -ver dibujo 1, el depósito interacumulador y la parte derecha-:

Depósito de acero vitrificado, de 2.500 litros (9) y acumulación solar centralizada.

10

El depósito interacumulador de 2.500 litros de capacidad (9) sirve de almacenamiento para el fluido requerido por el sistema y dispone de espacio suficiente para que el aire pueda separarse del fluido, permitiendo que los contaminantes se sedimenten.

Está constituido por un acumulador en posición vertical situado a cota superior que la 15 batería de tubos de vacío que, preferentemente, están posicionados horizontalmente, favoreciendo la circulación natural o por convección.

Como mínimo debe contener todo el fluido que requiere el sistema y mantener un nivel lo suficientemente alto como para que no se produzcan torbellinos en la línea de aspiración 20 de la bomba -hay un indicador de nivel por presión-. Se dispondría de un sistema de llenado automático (7) en el tramo de agua fría para mantener el caudal adecuado en el depósito. Tiene válvulas de corte u otros sistemas adecuados para cortar flujos de agua no intencionados hacia el exterior del depósito en caso de daños del sistema.

25

El acumulador estará certificado de acuerdo con la Directiva Europea -D.E. 97/23/CEE- de equipo de presión e incorporará una placa de características con la configuración del fabricante, identificación del equipo a presión, volumen, presiones y pérdida de carga del mismo.

30

Para evitar la circulación inversa se colocaran válvulas anti-retorno en los circuitos primario y de consumo; así como en la entrada de agua fría del acumulador solar.

Se montarán válvulas de corte para facilitar la sustitución o reparación de componentes sin necesidad de realizar el vaciado completo de la instalación que permiten la 35 desconexión individual de los mismos sin interrumpir el funcionamiento de la instalación.

Características técnicas del depósito de acero vitrificado, de 2.500 litros con serpentines

LAPESA -ver dibujo 4-:

40

MW2.500/SBB

Capacidad de A.C. S. l 2.500

Tª máxima depósito de A.C. S. ºC 90 45

Presión máxima depósito de A.C.S. bar 8

Tª máxima circuito de calentamiento ºC 120

50

Presión máx. circuito calentamiento bar 25

Número de serpentines -SBB unid 4

Capacidad de serpentines -SBB l 35

Superficie de intercambio -SBB m2 6,1

Peso en vacío aproximado -SBB kg 685 5

Ver, en el dibujo 6, su conexionado.

En el circuito de consumo se encuentra el circuito de recirculación que es un circuito cerrado y consta de los siguientes elementos -dibujo 1, parte de la derecha-: 10

Vaso de expansión cerrado del circuito de consumo, de 200 litros de capacidad para una cafetera ó sector: misma función y características que el vaso de expansión del circuito primario.

15

Válvula de seguridad, tarada a 3 bar, que tiene el mismo funcionamiento que la válvula de seguridad del circuito primario.

Válvula de 3 vías termostática, regulada a 65ºC, deja circular agua caliente hacia los recipientes de las cafeteras si la temperatura que circula a través de ella es igual o 20 superior a 65ºC ó retorna hacia el depósito interacumulador si la temperatura es inferior a 65ºC.

Cintas transportadoras:

25

Enumeración, función, características y tipo de movimiento de las cintas transportadoras -desde la parte superior de la instalación hasta la inferior-:

Cinta transportadora móvil de llenado de filtros fijos (17): de acero galvanizado, móvil en todo su recorrido con movimiento rectilíneo a velocidad constante. Tiene chapas, de 30 acero galvanizado, plegables e inclinadas -45º hacia la derecha con la finalidad de rellenar los filtros de la cinta transportadora fija y filtros fijos.

Cinta transportadora fija y filtros fijos (18): de acero galvanizado, fija e inmóvil; recibe el producto -café, té o tipo infusión de la cinta móvil de llenado de filtros- y la entrega al filtro 35 que va a utilizar la cafetera. Con agujeros cuyo diámetro de filtros fijos es igual al diámetro de los filtros que realmente van a utilizar las cafeteras y que coinciden exactamente en la vertical donde están posicionados realmente los filtros de las cafeteras con la finalidad de que cuando se rellenen con la cantidad deseada se abra la base en su parte inferior y rellenen los filtros que elaboraran el café, té o infusión. La base de los 40 filtros fijos es una compuerta (19) que se abre mediante un motor rotativo para rellenar, con la cantidad deseada los filtros de la cafetera -dibujo 6-.

Cinta transportadora móvil de envasado de bebidas (22): es móvil de muesca de envasado a muesca de envasado; el vaso ó brik realiza correspondientes paradas debajo 45 de las cafeteras para que se llenen con el producto de café, té ó infusión.

También, deja algunas muescas sin el vaso ó brik, con la finalidad que el cilindro de simple efecto vaya situando los filtros en la cafetera -dibujo 7-.

50

Estas tres cintas transportadoras, enunciadas anteriormente, están en un mismo plano vertical.

Cinta transportadora móvil de filtros (20): es móvil de muesca de filtro a muesca de filtro realizando una parada que corresponde al filtro situado encima del apilado de filtros cuando el cilindro neumático de simple efecto (21), realiza su carrera A+, y lo posiciona en la cafetera. Esta cinta transportadora está en un mismo plano horizontal que la cinta transportadora móvil de envasado de bebidas -dibujo 7-. 5

Descripción del funcionamiento de los filtros:

Resumen: La cinta transportadora móvil de filtros es donde se posicionan los filtros según su muesca y su muesca de imán, se apilan, y finalmente un cilindro de simple efecto lo 10 posiciona en la cafetera -dibujo 7-.

El problema técnico es que la cinta transportadora móvil de filtros no debe posicionarse justo debajo de la cinta transportadora móvil de llenado de filtros y la cinta transportadora fija con filtros fijos, puesto que, justo debajo de estas cintas transportadoras, están las 15 cafeteras y la cinta transportadora móvil de envasado de bebidas. Así pues, la cinta transportadora móvil de filtros no está ubicada en el mismo plano vertical que las cintas transportadoras:

móvil de llenado de filtros fijos (17), 20

fija con filtros fijos, (18) y

móvil de envasado de bebidas (22).

25

La solución a dicho problema técnico se resuelve disponiendo la cinta transportadora móvil de filtros en un plano vertical distinto al de las otras cintas mencionadas anteriormente -dibujo 7-.

La cinta transportadora móvil de filtros (20) tiene las siguientes características: 30

Es móvil de muesca de filtro a muesca de filtro realizando paradas en cada muesca.

Tiene una muesca de filtro y una muesca de imán que nos posicionan exactamente el lugar donde, un operario, va posicionando los filtros y la orientación de sus imanes. A 35 continuación, un cilindro de simple efecto, cuyo imán en su vástago está adecuadamente orientado con respecto a la orientación que tienen los filtros apilados en la cinta transportadora móvil de filtros, -están en el mismo piano horizontal y en la misma línea de dicho piano lo más próximos entre sí para que la atracción magnética del cilindro de simple efecto y el filtro situado más arriba en la pila de filtros de la cinta transportadora fija 40 de filtros sea la justa- posicione dicho filtro dentro de la cafetera para que ésta elabore la bebida necesaria. Así, el cilindro de simple efecto activará su carrera A+ -muelle extendido- cuando se haya terminado de elaborar la bebida y justo después de que la pinza rotativa (25), con movimiento en piano horizontal, haya cogido el filtro utilizado y lo haya soltado en un lugar adecuado para ello -dibujo 25-. Así, continuaría el 45 funcionamiento hasta una posible avería -se interrumpe- o hasta cuando finalice el proceso ese día -se apague-.

Una vez llenados los filtros de las cafeteras de café molido, de diferentes clases de té o de infusión, habría que poner las cafeteras en funcionamiento para la obtención de café, 50 té o infusión.

Finalmente, se envasa en briks o vasos etiquetados a partir de:

los diferentes cafés molidos utilizados en las cafeteras -descafeinado, clásico ó natural-, las diferentes clases de té -rojo, verde, ...- ó de diferentes clases de infusión -manzanilla, poleo, ...-; obteniendo un café, té o infusión que se envasa en un brik o vaso que indica: la fecha, el código de barras y la clase de café, té ó infusión que contenga.

5

Características de diseño de las cafeteras distintas a las de uso doméstico:

Las cafeteras son, preferiblemente tipo cafeteras exprés, como las que hay en el mercado actual más grandes y sin base que sobresalga para facilitar el envasado.

10

El problema técnico ahora es desechar los filtros.

La solución es representada en la secuencia -dibujos 8, 9 y 10- y se describe:

La mitad de la trasera es una puerta que se abate hacia el lateral cercano al filtro, -ver 15 dibujo 8-,

El lateral más próximo al filtro con la mencionada mitad puerta trasera se extrae, -ver dibujo 9-y,

20

La pinza rotativa puede desechar los filtros, -ver dibujo 10-.

La mitad superior de lo anteriormente enunciado esta sin tapa o base superior para hacer posible el llenado de los filtros de las cafeteras -ver dibujo 11-.

25

Funcionamiento de las cafeteras:

Funcionan como las cafeteras exprés clásicas de uso doméstico. Tiene una Electro-Válvula Dosificadora (EVD) que controlan la cantidad de descarga de líquido mediante un dosificador volumétrico. 30

Las cafeteras disponen de un sistema de alimentación eléctrica proporcionado por paneles solares fotovoltaicos con la finalidad de evitar gastos de energía eléctrica. Terminan la elaboración del café, té o infusiones llenando y etiquetando los correspondientes briks o vasos con el tipo de café, té o infusión deseado; la cafetera o 35 grupo de cafeteras están dispuestas para elaborar la bebida según sea su llenado de: café -descafeinado, clásico ó natural-, ó té -rojo, verde, ...- ó infusión -manzanilla, tila, poleo, ...- para su diferente etiquetado.

Proceso industrial, descripción del funcionamiento automatizado (llenado - envasado - 40 colocación y termosellado de tapas - etiquetado - posibles incidencias):

Llenado: el mecanismo de dispensación o llenado ajustable de tipo volumétrico (Electro- Válvula Dosificadora) controla el nivel de llenado de los briks o vasos.

45

Se parte de vasos o briks dispuestos sobre una cinta transportadora móvil (el posicionamiento de cada vaso o brik está a una distancia perfectamente definida por la configuración de la propia cinta).

Un pulsador de marcha (PM) debe activar el sistema poniendo a funcionar el Motor de la 50 Cinta de Llenado (MCLL) y el motor de la Columna de Taponado/Sellado (MCT/S), que deberán detenerse cuando frente a la boca de llenado y los puntos de taponado se encuentren los vasos o briks correspondientes al excitarse los correspondientes sensores ópticos:

Presencia de brik o vaso en la boca de llenado (PBLL).

Presencia de brik o vaso en los puntos de taponado (PBT).

5

Detenida la cinta de llenado, se activará la Electro-Válvula Dosificadora (EVD) que controla la cantidad de descarga de líquido mediante un Dosificador volumétrico -a efectos de programación/simulación la dosificación se controlara por un sensor captador capacitivo (CLL) llenándose los briks/vasos-.

10

Envasado -dibujo7-: la cinta transportadora móvil de envasado de bebidas (22) -cuya ubicación, características y tipo de movimiento ya están definidas- se utiliza para el envasado de la correspondiente bebida.

Colocación de tapas: cada tapa es posicionada sobre el vaso lleno por el sistema que 15 toma las tapas por succión.

Termo sellado de tapas: el cabezal termo sellador aplica presión y calor contra la tapa termosellable del vaso o brik. La temperatura de sellado se monitoriza constantemente y se regula automáticamente por el control digital PID (proportional-integral-derivative) 20 controller.

Etiquetado: al terminar el taponado/sellado de los briks o vasos una pareja de cilindros de doble efecto, que actúan simultáneamente en su salida adhieren por presión sendas etiquetas identificadoras (colocadas diametralmente opuestas) a los briks o vasos 25 retirándose al final de su recorrido.

Posibles incidencias

Si se detecta que en algún punto de taponado/sellado no hay envase, no se activa el 30 sensor capacitivo de llenado (SLL), no se llena el envase encendiéndose un Luz Roja (LR) en modo intermitente y se para el funcionamiento del sistema de taponado o sellado hasta que sea sustituida por otra completamente llena, reanudándose el sistema cuando un operario pulse el Pulsador de Rearme (PR).

35

En cualquier momento, si los operarios encargados de supervisar el funcionamiento del sistema de envasado detectara alguna anomalía, activan un Pulsador de Parada (PP) que detendría el sistema activándose la Luz Roja (LR) de forma continua. La actividad que se estaba realizando se reanuda cuando un operario active el Pulsador de Rearme (LV). Se deberán encender además de la luz Roja: 40

Azul: indicadora del funcionamiento del sistema (LA).

Verde: indicadora de que el sistema está a la espera de ser activado por el pulsador de puesta en marcha (PM) o el pulsador de rearme (LV). 45

Energía eléctrica de apoyo fotovoltaica

Elementos v conexionado de los paneles fotovoltaicos: -ver dibujo 13-

50

Por cada cafetera los elementos son: 16 paneles, 4 fusibles, 3 baterías y 1 inversor.

Sistema de energía auxiliar de paneles fotovoltaicos para alimentar eléctricamente:

El sistema de bombeo, las cintas calefactoras (1 y 1'), el electrocirculador del circuito primario (5), la resistencia eléctrica ajustable de apoyo en el depósito interacumulador (10), las cafeteras (21), las cintas transportadoras móviles y fija (17, 19, 20 y 22) y 5 columna de taponado-sellado, y luz eléctrica a la nave industrial.

Características técnicas del panel fotovoltaico SUNPOWER X21-345:

Potencia nominal12 -Pnom- 345w 10

Tolerancia de potencia +5/-0%

Eficiencia del panel13 21,5%

15

Tensión en el punto de máxima potencia -Impp- 57,3V

Corriente en el punto de máxima potencia -Ipp- 6,02A

Tensión en circuito abierto -Voc- 68,2V 20

Corriente de cortocircuito -Isc- 6,39A

Tensión máxima del sistema 1000 V lEC & 600 V UL

25

Fusible máximo por serie 20A

Coeficiente de temperatura de potencia -0,30%/ ºC

Coeficiente de temperatura de voltaje -167,4 mV / ºC 30

Coeficiente de temperatura de corriente 3,5 mA / ºC

12: en condiciones de prueba estándar (irradiancia de 1000 w/m2, AM 1,5 25ºC).

35

13: de acuerdo con el promedio de valores de potencia medidas durante la producción.

Dimensionado y características técnicas de la instalación fotovoltaica para 8 cafeteras ó sectores y 5 horas de utilización:

40

PTOTAL= 15.750 w = 15,75 Kw

ETOTAL= 94,5 Kw  h / día

Consumo de energía diaria= 368,42 A  h / día 45

Número de paneles fotovoltaicos= 132 a 40º → número de ramales = 7

Baterías (3 días de autonomía) → Consumo = 1.578, 95 A  h / día

50

Regulador → ISALIDA= 69,08 A

Inversor → PCON PICOS DE ARRANQUE= 21.780 w

Para completar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva de un juego de planos y una secuencia en base de cuyos dibujos se comprenderán más fácilmente la innovación y las ventajas del objeto de la invención.

5

Ventajas de la invención con relación al estado de la técnica anterior:

El cliente no tendría que estar pendiente de su elaboración, podría comprar la bebida ya preparada. También un ahorro, tipo espacio: tendría uno o dos electrodomésticos menos → la cafetera doméstica y el microondas. 10

El cliente tendría más variedad de tipos de bebida, principalmente, de infusiones y tés.

Más variedad, en función de la temperatura de consumo, de bebidas: caliente, templado, fría, muy fría y como un helado -éste último conlleva un paso más en su elaboración-. 15

Excelente oportunidad para la repostería: los reposteros ya tendrían la elaboración del correspondiente sabor requerido para su elaboración final. Redunda también en la hostelería y turismo (hoteles, bares y restaurantes).

20

Ventajas en el comercio: supermercados, gasolineras, pequeñas tiendas de alimentación, panaderías y tiendas de dulces, maquinas expendedoras, ...

Su mercado es un bien común y un bien social.

25

La disposición de las bebidas de la invención en los lugares mencionados anteriormente mejora la facilidad para que los clientes puedan adquirirlas, su comodidad, y, en consecuencia su disfrute y calidad de vida: tendrían una bebida para comprarla en muchos sitios y más barata.

30

Menos costes en su fabricación:

Se elabora en mayor cantidad, de manera industrial.

Se elabora el tipo de bebida con menos gastos de electricidad: disponemos de paneles 35 fotovoltaicos que nos la podrían suministrar.

Breve descripción de los dibujos

La descripción se completa, para una fácil comprensión de la descripción que está 40 realizando, con un juego de dibujos y una secuencia en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Dibujo 1: Esquema de principio de un sector de la instalación solar térmica. Se representa el circuito primario y el circuito de consumo. Muestra el proceso completo de 45 precalentar, calentar y almacenar A.C.S. para su posterior distribución a las cafeteras.

Dibujo 2: Circuito primario de la instalación solar térmica y funcionamiento de la centralita. Funcionamiento de la centralita con Módulo de Control Diferencial (M.C.D.): compara Tc (temperatura en captación) con Td (temperatura en el depósito 50 interacumulador) controlando el funcionamiento del electrocirculador del circuito primario de manera que si:

Tc + 7ºC ≥ Td, arranca el electrocirculador ó

Tc + 5ºc < Td, para el electrocirculador.

Dibujo 3: Sistema de llenado automático del circuito primario.

Dibujo 4: Curva de potencia de un captador FUJI-C de 20 tubos. Excelente curva de 5 rendimiento.

Dibujo 5: Campo de captación para un sector de la instalación. Muestra su conexionado en serie entre filas y el conexionado de las filas: ida directa, y retorno invertido.

10

Dibujo 6: Conexiones en el depósito interacumulador de 2.500 litros.

Dibujo 7: Silo y cintas transportadoras. Muestra el proceso de distribución de café, té o infusiones desde el silo hasta la cafetera o sector. Se compone de una cinta transportadora móvil de llenado, con placas extensibles, ajustables e inclinadas -45º; la 15 cinta transportadora fija con filtros fijos de metal recoge las distintas especies de café, té o infusiones. Mediante la abertura de la base del filtro fijo de metal se rellenan los filtros ubicados en las cafeteras. Éste dibujo se complementa y detalla con el dibujo 7.

Dibujo 8: Disposición de los filtros para la cafetera. El proceso se inicia con la labor de un 20 operario que apila los filtros adecuados en las muescas de filtro e imán de la cinta transportadora móvil de filtros.

Muestra un proceso para posicionar los filtros en la cafetera. Observar las distintas posiciones de filtro número 20.0, 20.1, 20.2, y que se definen: 25

20.0 → Muestra la cinta transportadora de filtros con la muesca para su posición inicial.

20.1 → Muestra el apilamiento de cuatro filtros y un primer cilindro de simple 30 posicionando el filtro superior del apilamiento justo debajo de las cintas transportadoras de llenado de filtros.

20.2 → Muestra la posición final del filtro en la cafetera.

35

Secuencia -dibujos 9, 10 y 11-:

Dibujo 9, Perspectiva de la cafetera I: Muestra el eje de giro y el sentido de giro para abatir la mitad de la puerta trasera (23) hasta el lateral cercano a donde está el filtro de la cafetera. 40

Dibujo 10, Perspectiva de la cafetera II: Muestra la mitad de la parte trasera ya abatida al lateral cercano a donde está el filtro de la cafetera (24); la mitad trasera y el lateral cercano al filtro se extrae.

45

Dibujo 11, Perspectiva de la cafetera III: Muestra la perspectiva anterior y una pinza rotativa (25) que va desechando los filtros de la cafetera a un contenedor adecuado para ello.

Dibujo 12: Tipo y diseño de cafetera; es una cafetera de uso domestico pero más grande 50 y sin base. La cafetera seria abierta, sin carcasa, en la zona de su filtro.

Dibujo 13: Elementos necesarios y conexionado de los paneles fotovoltaicos para una cafetera de la instalación fotovoltaica.

A continuación se proporciona una lista de los distintos elementos representados en las figuras que integran la invención:

Al final del tramo de agua fría:

5

cinta calefactora → 1

En el circuito primario:

cintas calefactoras -justo antes del campo de captación → 1' 10

prevaso de expansión de 10 litros → 2

vaso de expansión de 80 litros → 3

15

válvula de seguridad -tarada a 3 bares- → 4

electrocirculador y sus llaves de corte → 5

válvula antiretorno → 6 20

sistema de llenado automatice (S.LL.A.) → 7

baterías de captadores de tubo de vacío → 8

25

En el circuito de consumo:

depósito interacumulador de 2.500 litros → 9

conexiones de protección catódica → 10 30

resistencia eléctrica de apoyo → 11

centralita con módulo de control diferencial (M.C.D.) → 12

35

válvula termostática de 3 vías → 13

electrocirculador y sus llaves de corte → 14

válvula antiretorno → 15 40

En el proceso industrial:

silo de café, té ó infusiones →16

45

cinta transportadora móvil de llenado de filtros fijos → 17

cinta transportadora fija con filtros fijos → 18

compuerta de filtros fijos -su base inferior- → 19 50

cinta transportadora móvil de filtros → 20

posiciones de los filtros → 20.0 - 20.1 - 20.2

cilindro neumático, A, de simple efecto → 21

cinta transportadora móvil de envasado de bebidas → 22

En el de diseño de la cafetera -secuencia de la cafetera-: 5

mitad puerta trasera que se abate al lateral más próximo al filtro → 23

mitad puerta trasera abatida al lateral más cercano al filtro → 24

10

pinza rotativa -coge los filtros utilizados y los desecha- → 25

recipiente de la cafetera → 26

cafetera con las modificaciones de diseño → 27 15

En la instalación de energía eléctrica de apoyo fotovoltaica:

paneles solares fotovoltaicos → 28

20

Realización preferente de la invención

Tomamos el dibujo 1 como referencia que corresponde al esquema de principio de la instalación solar térmica:

25

El agua fría de red una vez filtrada, pasa por un contador, una válvula anti-retorno, una válvula reguladora de presión y una válvula de llenado automático. A continuación una cinta calefactora (1) precalienta el agua de red hasta la entrada de agua fría del depósito interacumulador de acero vitrificado, 2.500 litros de capacidad (9).

30

En el circuito primario, dibujo 2, la conexión inferior del serpentín del depósito interacumulador, el agua circula hacia el campo de captación solar hasta regresar a la conexión superior de dicho serpentín, precisando de los siguientes componentes:

pre-vaso de expansión de 10 litros de capacidad (2), 35

vaso de expansión de 80 litros de capacidad (3),

válvula de seguridad tarada a 3 bares de presión (4),

40

electrocirculador con sus llaves de corte (5),

válvula anti-retorno (6),

sistema de llenado automático (7), dibujo 3, y 45

cintas calefactoras (1')

El campo de captación -dibujo 4-, formado por 12 a 16 unidades de tubos de vacío según su ubicación, tiene las siguientes características: las unidades de captación solar -tubos 50 de vacío- situados, preferentemente, horizontalmente sobre el suelo y orientados al Sur favorecen la circulación natural ó circulación por convección en el depósito interacumulador. El agua se calienta en el campo de captación (8) y se dirige a la entrada

de A.C.S. del depósito interacumulador de 2.500 litros de capacidad (9), parte superior de los serpentines de dicho depósito, donde se produce el intercambio de calor.

En el circuito de consumo, el agua caliente sanitaria sale del depósito interacumulador y se dirige a la válvula termostática de tres vías (12); ésta válvula, regulada a una 5 temperatura determinada y conectada a la centralita (12), deja circular el agua caliente sanitaria a los recipientes de las cafeteras (26) si la temperatura es igual o superior a 65ºC, ó, la dirige a través del circuito de recirculación a la parte superior el depósito interacumulador (9) si la temperatura del agua es menor que 65ºC. 10

A continuación tres cintas transportadoras -cinta transportadora móvil de llenado de filtros (16), cinta transportadora fija y filtros fijos (17) y cinta transportadora móvil de los filtros (18)-, dibujos 6 y 7, se encargan del llenado de los filtros de la cafetera para la elaboración de la bebida.

15

Las cafeteras elaboran la bebida correspondiente y la cinta transportadora móvil de envasado de bebidas (21), con los envases correspondientes, recogen dicha elaboración. Finalmente, el proceso industrial termina con la presente invención; la elaboración de la bebida correspondiente y el proceso industrial están ya descritos.

20

Otras formas de realización:

1) Igual a la anteriormente descrita, pero, las baterías de captadores de tubo de vacío (9) del campo de captación, en este caso, se dispondrían con una inclinación que corresponde a la latitud al lugar donde estén ubicadas. 25

2) Igual a la anteriormente descrita, pero, instalando además un calostato a la salida de la conexión del agua caliente sanitaria de 2.500 litros de capacidad y justo antes de la válvula termostática de 3 vías.

30

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones utilizando instalación solar térmica y energía eléctrica de apoyo fotovoltaica, que comprende al menos una cafetera (27), caracterizado por que comprende 5

   un circuito de consumo configurado para proporcionar agua caliente a la cafetera (27) para la preparación de café, té e infusiones, que comprende a su vez un depósito interacumulador (9) con al menos un serpentín configurado para el calentamiento de agua proporcionada por 10

   - un tramo de agua fría de red conectado a dicho depósito interacumulador (9),

   - un circuito primario configurado para proporcionar agua caliente al interior del serpentín del depósito interacumulador (9), comprendiendo un sistema de captación solar que 15 comprende a su vez una pluralidad de tubos de vacío (8)

   - una centralita (12) para el control de la temperatura y circulación en el circuito primario y el circuito de consumo,

   20

   - unas cintas transportadoras (17, 18, 20) configuradas para el transporte de filtros, posicionamiento de éstos en la cafetera (27), y llenado de dichos filtros con café, té e infusiones procedentes de un silo de almacenamiento (16),

   - y una cinta de envasado (22) configurada para el desplazamiento y posicionamiento de 25 envases bajo la cafetera (27) para recibir el café, té e infusiones, que comprende adicionalmente medios de colocación de tapas, medios de sellado de dichas tapas y medios de etiquetado del envase.
2. 2. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según la reivindicación 1, 30 caracterizado por que el tramo de agua fría de red comprende al menos una primera cinta calefactora (1) configurada para el precalentamiento del agua antes de su entrada al depósito interacumulador (9).
3. 3. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según la reivindicación 35 anterior, caracterizado por que la primera cinta calefactora (1) es alimentada eléctricamente mediante energía eléctrica proporcionada mediante paneles solares fotovoltaicos (28).
4. 4. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las 40 reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el circuito primario comprende al menos una segunda cinta calefactora configurada para el precalentamiento del agua antes de su entrada al sistema de captación solar.
5. 5. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según la reivindicación 45 anterior, caracterizado por que la segunda cinta calefactora (1') es alimentada eléctricamente mediante energía eléctrica proporcionada mediante paneles solares fotovoltaicos (28).
6. 6. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las 50 reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los tubos de vacío (8) del sistema de captación solar están dispuestos en una cota inferior al depósito interacumulador (9).
7. 7. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el depósito interacumulador (9) comprende cuatro serpentines, protecciones catódicas (10) para evitar la corrosión en sus conexiones, y una resistencia eléctrica de apoyo ajustable (11).

   5
8. 8. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el circuito de consumo comprende una válvula de tres vías termostática (13) dispuesta a la salida del depósito interacumulador (9) y conectada a la centralita (12) configurada para

   10

   - dirigir a la cafetera (27) el agua con una temperatura mayor que un valor predeterminado, y

   - redirigir de nuevo al interacumulador (9) el agua con una temperatura menor que dicho valor predeterminado. 15
9. 9. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende

   - una cinta transportadora móvil de llenado (17) configurada para el llenado de filtros 20 dispuestos en

   - una cinta transportadora fija (18) dispuesta debajo de la cinta transportadora móvil (17),

   de tal forma que la cinta transportadora móvil (17) recoge café, té o infusiones molidas 25 del silo de almacenamiento (16) y lo transporta hasta los filtros dispuestos en la cinta transportadora fija (18) sobre la cafetera (27).
10. 10. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según la reivindicación anterior, caracterizado por que comprende 30

    - una cinta transportadora móvil de filtros (20) dispuesta en una cota inferior a la cinta transportadora fija (18) y en diferente plano vertical al formado por la cinta transportadora fija (18) y la cinta transportadora móvil (17),

    35

    - y un cilindro neumático (21) que posiciona los filtros desde la cinta transportadora móvil (17) hasta la cinta transportadora fija (18) sobre la cafetera (27).
11. 11. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según la reivindicación anterior, caracterizado por que el cilindro neumático (21) comprende un imán en su 40 vástago y los filtros comprenden una superficie imantada, configurada para el posicionamiento de dicho filtro por parte del cilindro neumático (21) desde la cinta transportadora móvil (17) hasta la cinta transportadora fija (18) sobre la cafetera (27).
12. 12. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las 45 reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cafetera (27) comprende una electroválvula dosificadora volumétrica configurada para dosificar las dosis de café, té e infusiones.
13. 13. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las 50 reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cafetera (27) comprende una puerta trasera abatible (23) para albergar el filtro.
14. 14. Sistema de fabricación industrial de café, té e infusiones, según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado por que la cafetera (27) comprende una puerta trasera extraíble (24) para albergar el filtro.
15. 15. Método de fabricación industrial de café, té e infusiones, que comprende calentar 5 agua en un circuito primario mediante un sistema de captación solar que comprende una pluralidad de tubos de vacío (8),

    - utilizar el agua calentada en el circuito primario para calentar agua fría de red en un depósito interacumulador (9) dispuesto en un circuito de consumo, 10

    - proporcionar el agua calentada en el circuito de consumo a al menos una cafetera (27),

    - transportar, posicionar y llenar filtros mediante café, té e infusiones en la cafetera (27) mediante unas cintas transportadoras (17, 18, 20), 15

    - desplazar y posicionar envases bajo la cafetera (27) para recibir el café, té e infusiones, mediante una cinta de envasado (22), medios de colocación y sellado de tapas y medios de etiquetado del envase.

    20