WO2016075351A1 - Sistema de limpieza para colectores cilindro-parabólicos y método asociado a dicho sistema - Google Patents

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WO2016075351A1
WO2016075351A1 PCT/ES2015/070809 ES2015070809W WO2016075351A1 WO 2016075351 A1 WO2016075351 A1 WO 2016075351A1 ES 2015070809 W ES2015070809 W ES 2015070809W WO 2016075351 A1 WO2016075351 A1 WO 2016075351A1
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WO
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cleaning
collectors
carriage
rails
modules
Prior art date
Application number
PCT/ES2015/070809
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English (en)
French (fr)
Inventor
Abel GONZALEZ CANALEJO
Miguel Trigueros Gonzalez
Pietro Gasperini
José Antonio DEL TIO MORENO
Original Assignee
Abeinsa Engineering, S.L.
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20—Cleaning; Removing snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention is part of the technical field corresponding to automatic equipment for cleaning reflective structures of solar thermal collectors. More specifically, the invention relates to a system for cleaning parabolic trough collectors and also a cleaning method comprising the use of said system.
  • cleaning vehicles such as trucks, especially prepared for cleaning solar collectors.
  • Such vehicles are usually equipped with a water tank and a plurality of articulated arms, which adapt to the shape of the collectors, and which have cleaning elements installed such as water diffusion nozzles, rotating disc-shaped brushes, or rollers. of washing, that allow to realize the cleaning of the collectors moving by the enclosure of the solar field.
  • An example of the aforementioned vehicles is described in the patent application ES 2350083 A1, although all of them share a common mode of operation, their transit being necessary on roads parallel to the solar collectors, as well as their guidance or driving by operators while cleaning operations are performed.
  • the main one of these technical problems is related to the cleaning of multiple collectors in a solar field, for example in contiguous parabolic trough collectors arranged in loop and half-loop configurations.
  • This problem is mainly due to the fact that said contiguous collectors, when they are in their zenith position (that is, pointing the mirrors upwards), have a margin of deviation or slack in the relative position of their mirrors, which translates into a misalignment of the collector rails, where said misalignment, both between modules and between adjacent collectors, can be of the order of centimeters.
  • the present invention proposes a solution to the aforementioned technical problems, through a novel cleaning system and a method associated with it, which allows its use in a completely automatic way along a plurality of collectors, thus allowing to overcome the limitations of the known systems of the state of the art.
  • An object of the present invention is, therefore, to obtain automatic systems for cleaning solar collectors with parabolic trough technology, which do not require the use of an auxiliary vehicle for its use, and which also allow for a simple cleaning of a multiplicity of collectors, for example when they are arranged in a loop configuration in a solar plant.
  • the system proposed by the invention is based on the use of a cleaning carriage that moves through rails installed in the parabolic trough collectors themselves, so that the use of a driven auxiliary vehicle is not necessary by operators (as in practically all the systems currently used in solar installations of parabolic trough collectors), and which also has means of continuous transit along a plurality of contiguous collectors.
  • each collector can be installed continuously in each collector, or discontinuously along the modules that make up the collector.
  • each collector is made up of 10-12 modules of about 16 m in length, which are supported on a common axis and oriented towards the sun in a solidary manner.
  • a cleaning system for mirror-parabolic trough collectors comprising:
  • a cleaning car equipped with means for cleaning the mirror surface of the modules that make up the collectors
  • the opening means proposed by the present invention are specially designed for application to semilazos of solar plants of parabolic trough collectors, facilitating to the system cleaning car the transit between several adjacent modules or collectors, thus saving the risk from possible misalignments of their corresponding rails.
  • misalignments may be due, for example, to installation tolerance errors of the modules or collectors, or deviations due to thermal expansion, as a result of temperature changes in the place where the solar plant is located.
  • the carriage displacement means comprise one or more wheels attachable to the rails of the system and, more preferably, the mouthpiece of the displacement means comprises a duck-shaped rail guide.
  • the displacement means may also comprise a motor-reducer assembly and a transmission system consisting of at least one axle and a set of sprockets with chain for movement on the rails, which allows automating the operation of the carriage cleaning.
  • the displacement means comprise one or more of the following detectors: rail misalignment detector, detector for wading the supports of the collector absorber tube, or position detector of the cleaning carriage.
  • detectors This provides an effective means to improve the accuracy of the cleaning car transit on the rails.
  • the detectors it is possible, for example, to send useful information about the operating conditions of the cleaning car to a remote data center, to detect incidents and failures in the rails or to the collectors themselves, or even to give online instructions to the embedding means, to adapt to the specific configuration of the rails of two adjacent modules or collectors.
  • said opening means to have an adjustable tolerance, said tolerance being controlled by the system detectors and being able to modify during the transit of the car in its cleaning operation.
  • the system cleaning carriage comprises a support structure equipped with one or more mobile hydraulic pistons, these connected to corresponding arms, and wherein said arms comprise at least one cleaning roller and ejection means of pressurized water.
  • the system is equipped with a rest structure of the cleaning car, comprising a substructure with extension of rails from the parabolic trough collectors, where said structure is configured for the support of the cleaning car when it is not in operation.
  • the resting structure of the car preferably comprises one or more of the following elements: a solenoid valve for filling a water tank comprised in the car, loading means automatic of a battery, or a programmable automaton for recharging and / or filling operations.
  • the system of the invention comprises a closed circuit of hydraulic oil composed of one or more of the following elements: a motorcycle oil pump assembly, an oil distributor, one or more regulators, one or more isolation valves, a oil tank, or an oil cooler.
  • the system also comprises a cleaning water circuit consisting of one or more of the following elements: a water reservoir, a high pressure water pump, a set of low pressure diffusion nozzles, a set of diffusion nozzles of high pressure, or a water distributor.
  • a cleaning water circuit consisting of one or more of the following elements: a water reservoir, a high pressure water pump, a set of low pressure diffusion nozzles, a set of diffusion nozzles of high pressure, or a water distributor.
  • Another aspect of the invention relates to a method of cleaning parabolic trough collectors comprising the path of a cleaning car of a system according to any of the embodiments described herein, on at least one set of modules or collectors arranged in line.
  • the cleaning carriage preferably travels along a semilazo of collectors, and performs at least the following steps:
  • the cleaning carriage moves by cleaning the collectors, by the part closest to the outer edges of each collector, traveling the corresponding modules from the central area to the end of said half-loop;
  • the car is optionally supported on a structure built for it in the central area of the semilazo.
  • the main advantage of the proposed invention is related to the automation of the cleaning process of reflective / absorbent surfaces of multi-collector systems, which avoids the need to use manual remote control means or trolleys. managed by operators or cleaning cars, not restricting their use at certain times of the day when there are conditions of sufficient visibility.
  • the system of the invention since it is installed in the structures of the collector modules, the system of the invention does not affect the effective space of the solar field and reduces maintenance and operation times, being prepared for application to a line of collectors arranged in their zenith position.
  • Figure 1 shows a general scheme of the cleaning system according to a preferred embodiment of the invention.
  • Figures 2a-2b show the main elements of the cleaning car of the system of the invention, according to a preferred embodiment of said car.
  • Figures 3a-3b show two positions of the cleaning arms of the system of the invention, in a preferred embodiment thereof.
  • Figure 4 shows a view of the rest structure of the car wash, according to a preferred embodiment of the invention.
  • an object of the present invention relates to an automatic and remotely operable system, which results from preferential application to fields of thermosolar power generation of parabolic trough collectors.
  • said system comprises a cleaning carriage (1) that moves through rails (2,2 ') installed on the modules (3,3') of the collectors themselves parabolic trough
  • the rails (2,2 ') are installed in solidarity with the structure of each collector, for example in the layout of modules (3,3') of a loop or semilazo of the solar plant, and align with said structure forming a path when the collectors are placed in zenith position, thus allowing the carriage (1) to clean the mirrors (4) of each collector, passing between consecutive collectors.
  • the cleaning of the mirror (4) of the module (3) of a manifold is preferably performed by rubbing, for example by rotating brushes (5) in the form of a disk, provided with bristles of suitable material for the mirrors (4) to be cleaned (polypropylene, nylon, etc.).
  • each brush (5) there is a set of diffuser nozzles (6.6 ') with water of adequate quality (for example, water osmotizada of 20 microS / cm of maximum conductivity), whose mission is to dilute and soften the dirt before brushing.
  • the system comprises another set of diffuser nozzles (6 ') with water, whose mission is to rinse after brushing.
  • the path of the cleaning system on the mirrors (4) of the modules (3.3 ') in each collector takes place preferably on each semilazo, that is, on each set of collectors arranged in line comprising the solar field in question, (normally two), through the following steps:
  • the carriage (1) moves along the rails (2,2 '), cleaning the semilazo, the part closest to the outer edges of the collector, running its modules (3.3') from the central area to the end of said semilazo.
  • a set of two pistons (7) moves the brushes (5) by means of arms (7 ') connected to them, from the part closest to the outer edges of the modules (3,3') of the collector to its central part.
  • the central region of the collector is cleaned during the return movement of the carriage (1), from the end of the half-link to the central part (see configuration of the pistons (7) and of the arms (7 ') in the two cleaning positions shown by Figures 3a and 3b).
  • the carriage (1) returns the brushes (5) in the cleaning position of the external part of the modules (3,3 ') of the collector (closest to its edges), and recharges of water an autonomous tank (8) included in the car.
  • the carriage (1) In the rest position, the carriage (1) is on an auxiliary structure (9) built for it in the central area, where it will remain, for example, automatically charging an operating battery installed in the carriage (1) itself, which can Feed all your engines and automatisms.
  • a set of cleaning brushes (5) preferably two or three, configured to be arranged on each side of the absorber tube (3 ") of the collector, being rotatable and disk-shaped. More preferably, each brush will have a manual system to adjust its proximity to the surface of the mirrors to be cleaned, which may eventually be used in case of, for example, misalignment or specific design needs of the modules (3,3 ') of the collector.
  • Two mobile pistons (7) connected to corresponding arms (7 ') and configured to move the position of two groups of brushes (5), in order to clean the external part of the parabolic trough (on the way), and subsequently the central part (around the corner). The movement of the brushes is guided by guides that ensure the correct final position of each group of brushes.
  • the cleaning carriage also includes hydraulic means configured to move both pistons (7), as well as to rotate the brushes (5).
  • Said means preferably comprise a closed circuit of hydraulic oil composed of:
  • a plurality of regulators preferably, manual regulation valves at the inlet of each consumer device.
  • the proposed invention further comprises a cleaning water circuit consisting of:
  • the tank (8) is manufactured by means of a reinforced pipe, for example polyester reinforced with fiberglass, or a heat-sealable plastic.
  • a high pressure water pump (15) that sucks from the water tank, with a manual shut-off valve at the outlet of the tank.
  • the proposed system comprises a means of translation of the cleaning carriage (1), capable of moving said carriage (1) along the rails (2,2 ') of the modules (3,3') of the collectors , at an optimal and adjustable speed.
  • Said means of translation consists of:
  • an opening system for example a "duckbill” type system, to absorb possible misalignments between rails (2.2 ') of adjacent modules (3.3').
  • a motor-reducer assembly (20) (electric motor output reducer to a transmission system (21)) preferably with reversal of rotation, self-braking, and with speed regulation.
  • Another main element of the invention relates to an electrical system (for example, a system with protection of type IP65, against splashes of washing and dusty environment of solar plants) consisting of:
  • - Rechargeable battery (22) with sufficient capacity (preferably, at least 1.5 hours) to power all the motors and automatisms during the hours that the cleaning operation lasts.
  • the battery (22) is charged during the remaining hours of the day, in the car rest area (1).
  • Three electric motors namely: translation motor (20), hydraulic oil motor pump (1 1), high pressure water pump (15).
  • control means of the system of the invention are preferably constituted by:
  • auxiliary resting structure (9) of a car wash (1) ( Figure 4 of this document), which is preferably constituted by the following elements: - Metal substructure (24) with extension of rails from the modules (3.3 ') of the parabolic trough collectors, for support of the cleaning car, and with ladder for carriage maintenance and manual adjustment of the proximity of the brushes to the Mirrors.
  • thermosolar collection devices and more preferably parabolic trough collectors.
  • thermosolar collection devices and more preferably parabolic trough collectors.

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para la limpieza de colectores cilindro- parabólicos de espejo (4) y a un método de limpieza que comprende dicho sistema. El sistema comprende, preferentemente, uno o más raíles (2,2') instalados en los extremos transversales del espejo (4) de los módulos (3,3') que forman los colectores; un carro de limpieza (1) equipado con medios de limpieza de la superficie del espejo (4); y medios de desplazamiento del carro (1) a lo largo de los raíles (2,2'). Ventajosamente, los medios de desplazamiento del carro comprenden, al menos, una embocadura (19) para absorber las posibles desalineaciones entre raíles (2,2') instalados en módulos (3,3') y/o colectores contiguos. El sistema permite su utilización de forma automática a lo largo de una pluralidad de colectores en una planta solar, permitiendo superar las limitaciones de los sistemas conocidos del estado de la técnica.

Description

DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE LIMPIEZA PARA COLECTORES CILINDRO-PARABOLICOS
Y MÉTODO ASOCIADO A DICHO SISTEMA
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se enmarca dentro del campo técnico correspondiente a equipos automáticos para la limpieza de estructuras reflectantes de colectores termosolares. Más concretamente, la invención se refiere a un sistema para la limpieza de colectores cilindro- parabólicos y, asimismo, a un método de limpieza que comprende la utilización de dicho sistema.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad es conocida la existencia de vehículos de limpieza, tales como camiones, especialmente preparados para la limpieza de colectores solares. Dichos vehículos están habitualmente equipados con un depósito de agua y una pluralidad de brazos articulados, que se adaptan a la forma de los colectores, y que llevan instalados elementos de limpieza tales como boquillas difusoras de agua, cepillos giratorios en forma de disco, o rodillos de lavado, que permiten realizar la limpieza de los colectores desplazándose por el recinto del campo solar. Un ejemplo de de los citados vehículos se describe en la solicitud de patente ES 2350083 A1 , si bien todos ellos comparten un modo de operación común, siendo necesario su tránsito por caminos paralelos a los colectores solares, así como su guiado o conducción por parte de operarios mientras se realizan las operaciones de limpieza.
Como alternativa a los vehículos de limpieza anteriores, es también conocida la existencia de sistemas acoplables a la propia estructura del colector solar, utilizados principalmente en colectores fotovoltaicos (como por ejemplo, el sistema divulgado en la patente US 8,240,320 B2) y, de forma minoritaria, en colectores cilindro-parabólicos (por ejemplo, el sistema divulgado en la solicitud de patente DE 2738666 A1 ). Estos sistemas comprenden medios de limpieza que transitan sobre la propia superficie efectiva del colector, tanto de forma manual como de forma automática, estando en algunos casos equipados con medios programables para la realización de las operaciones de limpieza. En diferentes realizaciones de los citados sistemas, éstos comprenden habitualmente medios de desplazamiento basados en ruedas o discos, configurados para rodar sobre raíles longitudinales instalados sobre la propia estructura del colector, por ejemplo a ambos lados de la superficie reflectante/absorbente del mismo. Si bien estos sistemas suponen una mejora considerable respecto a los sistemas basados en vehículos, tanto por la reducción de los tiempos típicos de las operaciones de limpieza como por la independencia de su manejo por parte de un usuario, éstos no están exentos de importantes problemas técnicos que permanecen aún sin resolver en el estado de la técnica, especialmente en cuanto a su aplicación a plantas solares equipadas con un alto número de colectores.
El principal de dichos problemas técnicos está relacionado con la limpieza de múltiples colectores en un campo solar, por ejemplo en colectores cilindro-parabólicos contiguos dispuestos en configuraciones de tipo lazo y semilazo. Este problema es debido, fundamentalmente, a que dichos colectores contiguos, cuando se encuentran en su posición cenital (esto es, orientando los espejos hacia arriba), poseen un margen de desviación u holgura en la posición relativa de sus espejos, que se traduce en una desalineación de los raíles de los colectores, donde dicha desalineación, tanto entre módulos como entre colectores contiguos, puede llegar a ser del orden de centímetros. En estas configuraciones, para la limpieza de una pluralidad de colectores mediante los sistemas conocidos, es necesario utilizar un sistema de limpieza para cada colector o, como alternativa, desmontar y montar dicho sistema para utilizarlo de un colector a otro colector. Esto representa una severa limitación a la funcionalidad de estos sistemas, que lleva consigo un aumento de costes de equipamiento, uso y mantenimiento proporcional al número de colectores que integran una determinada planta solar. Así por ejemplo, en el sistema divulgado en la solicitud de patente DE 2738666 A1 , no se describe ningún medio que permita aplicarlo a una pluralidad de colectores contiguos, ni se hace referencia alguna al problema de la desalineación, estando planteado el sistema para su uso en un único colector. Por su parte, en la patente US 8,240,320 B2, referida a un sistema que se aplica a la limpieza de paneles fotovoltaicos, se divulga que, en casos de desalineación de los espejos de dos paneles contiguos, el tránsito del carro limpiador del sistema de limpieza de un panel a otro resulta imposible, siendo necesario, pues, el uso de múltiples equipos de limpieza o de vehículos auxiliares para operar el desplazamiento de dichos equipos.
La presente invención propone una solución a los problemas técnicos antes citados, a través de un novedoso sistema de limpieza y a un método asociado al mismo, que permite su utilización de forma completamente automática a lo largo de una pluralidad de colectores, permitiendo así superar las limitaciones de los sistemas conocidos del estado de la técnica. DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la presente invención es, pues, la obtención de sistemas automáticos de limpieza de colectores solares con tecnología cilindro-parabólica, que no requieran el uso de un vehículo auxiliar para su utilización, y que permitan además limpiar de forma sencilla una multiplicidad de colectores, por ejemplo cuando se encuentran dispuestos en una configuración de lazo en una planta solar. Para ello, el sistema propuesto por la invención se basa en el uso de un carro de limpieza que se traslada a través de unos raíles instalados en los propios colectores cilindro- parabólicos, de modo que no se hace necesaria la utilización de un vehículo auxiliar conducido por operarios (como sucede en la práctica totalidad de los sistemas empleados actualmente en instalaciones solares de colectores cilindro-parabólicos), y que además posee medios de tránsito continuado a lo largo de una pluralidad de colectores contiguos. Los raíles pueden instalarse de forma continua en cada colector, o de forma discontinua a lo largo de los módulos que integran dicho colector. Típicamente, en una planta solar de grandes dimensiones cada colector está formado por 10-12 módulos de unos 16 m de longitud, que se soportan sobre un eje común y que se orientan hacia el sol de forma solidaria.
El citado objeto de la invención se consigue, preferentemente, mediante un sistema de limpieza para colectores cilindro-parabólicos de espejo que comprende:
- uno o más raíles, instalados en los extremos transversales del espejo de uno o más módulos que integran los colectores;
- un carro de limpieza, equipado con medios de limpieza de la superficie del espejo de los módulos que integran los colectores;
- medios de desplazamiento del carro a lo largo de los raíles, operados dichos medios de desplazamiento por al menos un motor, y donde dichos medios de desplazamiento comprenden, asimismo, medios electrónicos programables de control automático del motor; y donde los medios de desplazamiento del carro comprenden, al menos, una embocadura para absorber las posibles desalineaciones entre raíles instalados en módulos y/o colectores contiguos.
Se consigue con ello un sistema completamente autónomo y programable, que permite prescindir de la intervención de operarios para su manejo. Asimismo, los medios de embocadura propuestos por la presente invención están especialmente planteados para su aplicación a semilazos de plantas solares de colectores cilindro-parabólicos, facilitando al carro de limpieza del sistema el tránsito entre varios módulos o colectores contiguos, salvando así el riesgo ante posibles desalineaciones de sus correspondientes raíles. Dichas desalineaciones pueden deberse, por ejemplo, a errores de tolerancia de instalación de los módulos o los colectores, o a desviaciones por dilataciones térmicas, como consecuencia de cambios de temperatura en el lugar donde se encuentra la planta solar.
Preferentemente, los medios de desplazamiento del carro comprenden una o más ruedas acoplables a los raíles del sistema y, más preferentemente, la embocadura del medio de desplazamiento comprende una guía de raíl con forma de pico de pato. Se consigue con ello un medio de desplazamiento adaptable a cualquier configuración de raíles, permitiendo amplias tolerancias, por ejemplo del orden de centímetros, en el tránsito del carro de limpieza entre módulos o colectores contiguos. Más preferentemente, los medios de desplazamiento pueden comprender, asimismo, un conjunto motor-reductor y un sistema de trasmisión constituido por al menos un eje y un conjunto de piñones con cadena para su desplazamiento sobre los raíles, lo que permite automatizar el funcionamiento del carro de limpieza.
En otra realización preferente de la invención, los medios de desplazamiento comprenden uno o más de los siguientes detectores: detector de desalineación de raíles, detector para vadear los soportes del tubo absorbedor del colector, o detector de posición del carro de limpieza. Se consigue con ello un medio efectivo para mejorar la precisión en el tránsito del carro de limpieza sobre los raíles. Por medio de los detectores, es posible por ejemplo enviar a una central de datos remota información útil sobre las condiciones de operación del carro de limpieza, detectar incidencias y averías en los raíles o en los propios colectores, o incluso dar instrucciones en línea a los medios de embocadura, para adaptarse a la configuración específica de los raíles de dos módulos o colectores contiguos. De este modo, sería posible que dichos medios de embocadura tuviesen una tolerancia ajustable, estando controlada dicha tolerancia por los detectores del sistema y pudiéndose modificar durante el tránsito del carro en su operación de limpieza.
En otra realización preferente de la invención, el carro de limpieza del sistema comprende una estructura de soporte equipada con uno o más pistones hidráulicos móviles, conectados éstos a brazos correspondientes, y donde dichos brazos comprenden al menos un rodillo de limpieza y medios de expulsión de agua a presión.
Asimismo, en una realización adicional de la invención, el sistema está equipado con una estructura de reposo del carro de limpieza, que comprende una subestructura con prolongación de raíles desde los colectores cilindro-parabólicos, donde dicha estructura está configurada para el soporte del carro limpiador cuando éste no se encuentra en operación. La estructura de reposo del carro comprende, preferentemente, uno o más de los siguientes elementos: una electroválvula para el llenado de un tanque de agua comprendido en el carro, medios de carga automática de una batería, o un autómata programable para las operaciones de recarga y/o de llenado.
Preferentemente, el sistema de la invención comprende un circuito cerrado de aceite hidráulico compuesto por uno o más de los siguientes elementos: un conjunto moto-bomba de aceite, un distribuidor de aceite, uno o más reguladores, una o más válvulas de aislamiento, un depósito de aceite, o un enfriador de aceite.
Preferentemente, el sistema comprende también un circuito de agua de limpieza constituido por uno o más de los siguientes elementos: un depósito de agua, una bomba de agua de alta presión, un conjunto de boquillas difusoras de baja presión, un conjunto de boquillas difusoras de alta presión, o un distribuidor de agua.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de limpieza de colectores cilindro- parabólicos que comprende el recorrido de un carro de limpieza de un sistema según cualquiera de las realizaciones aquí descritas, sobre al menos un conjunto de módulos o de colectores dispuestos en línea en un campo solar. En dicho método, el carro de limpieza se desplaza, preferentemente, a lo largo de un semilazo de colectores, y realiza al menos los pasos siguientes:
- el carro de limpieza se desplaza limpiando los colectores, por la parte más próxima a los bordes exteriores de cada colector, recorriendo los módulos correspondientes desde la zona central hasta el extremo de dicho semilazo;
- al alcanzar el extremo del semilazo, los pistones hidráulicos desplazan los cepillos desde la parte más próxima a los bordes exteriores en cada colector, hasta la parte central de dicho colector;
- en la parte central, el carro vuelve a disponer los cepillos en posición de limpieza de la parte externa del colector, recargándose los medios de expulsión de agua;
- en posición de reposo, el carro queda opcionalmente soportado sobre una estructura construida para ello en la zona central del semilazo.
Tal y como se ha descrito anteriormente, la ventaja principal de la invención propuesta está relacionada con la automatización del proceso de limpieza de las superficies reflectantes/absorbentes de los sistemas de varios colectores, que evita la necesidad de utilizar medios manuales de control remoto o carros manejados por operarios o de los carros de limpieza, no restringiendo así su uso a determinadas horas del día en las que se den condiciones de visibilidad suficiente. Además, al estar instalado en las propias estructuras de los módulos de los colectores, el sistema de la invención no afecta al espacio efectivo del campo solar y reduce tiempos de mantenimiento y operación, estando preparado para su aplicación a una línea de colectores dispuestos en su posición cenital. Estas ventajas, sumadas al hecho de que el sistema permite su uso en colectores contiguos, constituyen una importante mejora frente a los sistemas conocidos para la limpieza de colectores solares.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra un esquema general del sistema de limpieza según una realización preferente de la invención.
Las Figuras 2a-2b muestran los elementos principales del carro de limpieza del sistema de la invención, según una realización preferente de dicho carro.
Las Figuras 3a-3b muestran dos posiciones de los brazos de limpieza del sistema de la invención, en una realización preferente de la misma.
La Figura 4 muestra una vista de la estructura de reposo del carro de lavado, según una realización preferente de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Tal y como se ha descrito en párrafos precedentes, un objeto de la presente invención se refiere a un sistema automático y operable de forma remota, que resulta de aplicación preferente a campos de generación de energía termosolar de colectores cilindro-parabólicos. Tal y como se muestra en la Figura 1 del presente documento, dicho sistema comprende un carro limpiador (1 ) que se traslada a través de unos raíles (2,2') instalados sobre los módulos (3,3') de los propios colectores cilindro-parabólicos. Los raíles (2,2') se encuentran instalados de forma solidaria a la estructura de cada colector, por ejemplo en el trazado de módulos (3,3') de un lazo o semilazo de la planta solar, y se alinean con dicha estructura formando un camino cuando los colectores se sitúan en posición cenital, permitiendo así al carro (1 ) limpiar los espejos (4) de cada colector, transitando entre colectores consecutivos.
Tal y como se ilustra en las Figuras 2-4 de la presente solicitud, la limpieza del espejo (4) del módulo (3) de un colector se realiza preferentemente por frotamiento, por ejemplo mediante cepillos giratorios (5) con forma de disco, provistos de cerdas de material adecuado a los espejos (4) a limpiar (polipropileno, nylon, etc.). En la región frontal de cada cepillo (5) se sitúa un juego de boquillas difusoras (6,6') con agua de calidad adecuada (por ejemplo, agua osmotizada de 20 microS/cm de conductividad máxima), cuya misión es diluir y ablandar la suciedad previamente al cepillado. En la región posterior de cada cepillo (5), el sistema comprende otro juego de boquillas difusoras (6') con agua, cuya misión es el enjuague tras el cepillado.
El recorrido del sistema de limpieza sobre los espejos (4) de los módulos (3,3') en cada colector se produce preferentemente sobre cada semilazo, esto es, sobre cada conjunto de colectores dispuestos en línea que comprenda el campo solar en cuestión, (normalmente dos), mediante los pasos siguientes:
- El carro (1 ) se desplaza por los raíles (2,2') limpiando el semilazo, por la parte más próxima a los bordes exteriores del colector, recorriendo sus módulos (3,3') desde la zona central hasta el extremo de dicho semilazo.
- Al alcanzar el extremo, un juego de dos pistones (7) desplaza los cepillos (5) mediante brazos (7') conectados a los mismos, desde la parte más próxima a los bordes exteriores de los módulos (3,3') del colector hasta su parte central. De esta manera, se limpia la región central del colector durante el desplazamiento de vuelta del carro (1 ), desde el extremo del semilazo hasta la parte central (ver configuración de los pistones (7) y de los brazos (7') en las dos posiciones de limpieza mostradas por las Figuras 3a y 3b).
- En la parte central, el carro (1 ) vuelve a disponer los cepillos (5) en posición de limpieza de la parte externa de los módulos (3,3') del colector (la más próxima a sus bordes), y se recarga de agua un depósito autónomo (8) comprendido en el carro.
- En posición de reposo, el carro (1 ) queda sobre una estructura auxiliar (9) construida para ello en la zona central, donde permanecerá, por ejemplo, cargando automáticamente una batería de operación instalada en el propio carro (1 ), que puede alimentar todos sus motores y automatismos.
A continuación se describen los elementos principales de un carro limpiador (1 ) (ver Figuras 2a-2b del presente documento) según la invención:
- Una estructura de soporte (10) sustancialmente horizontal, que sirve de apoyo al resto de elementos del carro de limpieza (1 ).
- Un conjunto de cepillos de limpieza (5), preferentemente dos o tres, configurados para disponerse a cada lado del tubo absorbedor (3") del colector, siendo giratorios y con forma de disco. Más preferentemente, cada cepillo dispondrá de un sistema manual para ajustar de su proximidad a la superficie de los espejos a limpiar, que podrá ser eventualmente utilizado en caso, por ejemplo, de desalineación o de necesidades concretas del diseño de los módulos (3,3') del colector. - Dos pistones (7) móviles conectados a brazos correspondientes (7') y configurados para mover la posición de sendos grupos de cepillos (5), a fin de limpiar para parte externa del colector cilindro-parabólico (a la ida), y posteriormente la parte central (a la vuelta). El movimiento de los cepillos se guía mediante sendas guías que aseguren la posición final correcta de cada grupo de cepillos.
El carro de limpieza comprende, asimismo, medios hidráulicos configurados para mover ambos pistones (7), así como de hacer girar los cepillos (5). Dichos medios comprenden, preferentemente, un circuito cerrado de aceite hidráulico compuesto por:
- Un conjunto moto-bomba de aceite (1 1 ) con alimentación eléctrica.
- Un distribuidor de aceite (12) a los diferentes dispositivos consumidores conectados.
- Una pluralidad de reguladores (preferentemente, válvulas de regulación manual) a la entrada de cada dispositivo consumidor.
- Una pluralidad de válvulas de aislamiento para mantenimiento a la salida de cada dispositivo consumidor.
- Un depósito de aceite (13), preferentemente equipado con nivel visual, termostato y filtro de aceite.
- Un enfriador (14) de aceite de retorno a depósito, estando preferentemente operado por aire.
La invención propuesta comprende, adicionalmente, un circuito de agua de limpieza constituido por:
- Un depósito de agua (8) con volumen suficiente (preferentemente, de 700-1000 litros) para el agua necesaria para la limpieza de un semilazo. Para ello, el depósito (8) se fabrica mediante una tubería reforzada, por ejemplo de poliéster reforzado con fibra de vidrio, o bien un plástico termosoldable.
- Una bomba de agua de alta presión (15) que aspira del depósito de agua, con válvula manual de corte a la salida del depósito.
- Un conjunto de boquillas difusoras (6,6'), de baja presión, siendo éstas boquillas delanteras (6) (esto es, instaladas en la región frontal del cepillo) o boquillas difusoras traseras
(6') (que se instalan en la región posterior del cepillo).
- Un conjunto de una o dos boquillas (16) de alta presión para limpieza del tubo absorbedor (3") por dilución a chorro.
- Un distribuidor de agua (17) a las diferentes boquillas (6,6'), según el sentido en que circule el carro (1 ). Además de los anteriores elementos, el sistema propuesto comprende un medio de traslación del carro limpieza (1 ), capaz de desplazar dicho carro (1 ) por los raíles (2,2') de los módulos (3,3') de los colectores, a una velocidad óptima y ajustable. Dicho medio de traslación está constituido por:
- Un conjunto de ruedas (18), a ambos lados del carro, que apoyan sobre sendos raíles (2,2') solidarios a los módulos (3,3') de los colectores cilindro-parabólicos, y con un sistema de embocadura (19), por ejemplo un sistema de tipo "pico de pato", para absorber las posibles desalineaciones entre raíles (2,2') de módulos (3,3') contiguos.
- Un conjunto motor-reductor (20) (motor eléctrico reductor de salida a un sistema de trasmisión (21 )) preferentemente con inversión de giro, autofrenante, y con regulación de velocidad.
- Un sistema de trasmisión (21 ) entre el motor (20) y las ruedas (18) constituido preferentemente por un eje y un conjunto de piñones con cadena metálica. Otro elemento principal de la invención se refiere a un sistema eléctrico (por ejemplo, un sistema con protección de tipo IP65, contra salpicaduras del lavado y ambiente pulverulento propio de las plantas solares) constituido por:
- Batería recargable (22) con capacidad suficiente (preferentemente, al menos 1 ,5 horas) para alimentar a todos los motores y automatismos durante las horas que dura la operación de limpieza. La carga de la batería (22) se realiza durante las horas restantes del día, en la zona de reposo del carro (1 ).
- Tres motores eléctricos, a saber: motor de traslación (20), moto-bomba de aceite hidráulico (1 1 ), bomba de agua de alta presión (15).
- Bandas LED para iluminación durante la limpieza y luz de gálibo, para detectar de noche la posición del carro de limpieza (1 ).
Por su parte, los medios de control del sistema de la invención están preferentemente constituidos por:
- Un autómata programable (23).
- Una pluralidad de detectores de desalineación de raíles (2,2'), con enclavamiento de paro; detectores para vadear los soportes del tubo absorbedor (3"), con enclavamiento de paro; y detectores de posición del carro de limpieza (1 ) (preferentemente, al menos en la zona de reposo y extremos de los semilazos).
Otro aspecto del sistema de la invención se refiere a una estructura auxiliar de reposo (9) de un carro de lavado (1 ) (Figura 4 del presente documento), que está preferentemente constituida por los siguientes elementos: - Subestructura metálica (24) con prolongación de raíles desde los módulos (3,3') de los colectores cilindro-parabólicos, para soporte del carro limpiador, y con escalerilla para mantenimiento del carro y ajuste manual de la proximidad de los cepillos a los espejos.
- Electroválvula (25) para llenado temporizado del tanque de agua del carro.
- Sistema de carga (26) automática de la batería eléctrica del carro.
- Autómata programable para las operaciones de recarga y de llenado.
Como se ha mencionado en apartados anteriores, la invención es de aplicación preferente en el sector técnico de los dispositivos de captación termosolar, y más preferentemente colectores cilindro-parabólicos. No obstante, también sería, mediante las modificaciones correspondientes, igualmente aplicable a sectores afines, tal como el de los dispositivos de conversión fotovoltaica o, en general, a cualquier superficie absorbente o reflectante sobre la que deban realizarse operaciones de limpieza con cierta periodicidad.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Sistema de limpieza para colectores cilindro-parabólicos de espejo (4) caracterizado por que comprende:
- uno o más raíles (2,2'), instalados en los extremos transversales del espejo (4) de uno o más módulos (3,3') de los colectores;
- un carro de limpieza (1 ), equipado con medios de limpieza de la superficie del espejo (4) de los colectores;
- medios de desplazamiento del carro de limpieza (1 ) a lo largo de los raíles (2,2'), operados dichos medios de desplazamiento por al menos un motor (20), y donde dichos medios de desplazamiento comprenden, asimismo, medios electrónicos (23) programables de control automático del motor (20);
y donde los medios de desplazamiento del carro de limpieza (1 ) comprenden, al menos, una embocadura (19) para absorber las posibles desalineaciones entre raíles (2,2') instalados en módulos (3,3') y/o colectores contiguos.
2. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de desplazamiento del carro de limpieza (1 ) comprenden una o más ruedas (18) acoplables a los raíles (2,2') instalados en los módulos (3,3') del colector.
3. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la embocadura (19) del medio de desplazamiento comprende una guía de raíl con forma de pico de pato.
4. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de desplazamiento comprenden uno o más de los siguientes detectores: detector de desalineación de raíles (2,2'), detector para vadear los soportes del tubo absorbedor (3") del colector, detector de posición del carro de limpieza (1 ).
5. - Sistema cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el carro de limpieza (1 ) comprende una estructura de soporte (10) equipada con uno o más pistones hidráulicos (7) móviles conectados a brazos (7') correspondientes, donde dichos brazos (7') comprenden al menos un rodillo de limpieza (5) y boquillas (6,6') de expulsión de agua a presión.
6. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los raíles (2,2') están instalados de forma continua entre los módulos (3,3') de cada colector.
7. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, donde los raíles (2,2') están instalados de forma discontinua entre los módulos (3,3') de cada colector.
8. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un circuito de agua de limpieza constituido por uno o más de los siguientes elementos: un depósito de agua (8), una bomba de agua de alta presión (15), un conjunto de boquillas difusoras (6,6') de baja presión y/o de alta presión, un distribuidor de agua (17).
9. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una estructura de reposo (9) del carro de limpieza (1 ) que comprende, asimismo, una subestructura
(24) con prolongación de raíles (2,2') desde los módulos (3,3') de los colectores cilindro- parabólicos, estando equipada dicha subestructura con medios de soporte del carro de limpieza (1 ).
10.- Sistema según la reivindicación anterior, donde la estructura de reposo (9) del carro de limpieza (1 ) comprende uno o más de los siguientes elementos: una electroválvula (25) para llenado de un depósito de agua (8) del carro (1 ), medios (26) de carga automática de una batería; un autómata programable para las operaciones de carga y de llenado.
1 1 .- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un circuito cerrado de aceite hidráulico compuesto por uno o más de los siguientes elementos: un conjunto moto-bomba de aceite (1 1 ), un distribuidor de aceite (12), uno o más reguladores, una o más válvulas de aislamiento, un depósito de aceite (13), un enfriador de aceite (14).
12.- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de desplazamiento del carro comprenden un conjunto motor-reductor (20) y un sistema de trasmisión (21 ) constituido por al menos un eje y un conjunto de piñones con cadena.
13. - Método de limpieza de colectores (3,3') cilindro-parabólicos caracterizado por que comprende el recorrido de un carro de limpieza (1 ) de un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, sobre un conjunto de módulos (3,3') y/o de colectores de espejo (4) dispuestos en línea en un campo solar.
14. - Método según la reivindicación anterior aplicado a un sistema según la reivindicación 5, donde el carro de limpieza (1 ) se desplaza a lo largo de un semilazo de colectores, y realiza al menos los pasos siguientes: - el carro de limpieza (1 ) se desplaza limpiando el conjunto de módulos (3,3') de los colectores, por la parte más próxima a los bordes exteriores de cada colector, desde la zona central hasta el extremo de dicho semilazo;
- al alcanzar el extremo del semilazo, los pistones hidráulicos (7) desplazan los cepillos (5) desde la parte más próxima a los bordes exteriores en cada colector, hasta la parte central de dicho colector;
- en la parte central, el carro de limpieza (1 ) vuelve a disponer los cepillos (5) en posición de limpieza de la parte externa del colector, recargándose las boquillas (6,6') de expulsión de agua.
15.- Método según la reivindicación anterior donde, en posición de reposo, el carro de limpieza (1 ) queda soportado sobre una estructura de soporte (9) en la zona central del semilazo.
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