Método de recubrimiento in situ de receptor solar de torre, para la protección de la superficie del receptor contra la corrosión y para el incremento de la absortividad de la misma que se ejecuta en varias etapas:

preparación superficial, aplicación del recubrimiento, curado, opcionalmente vitrificado y enfriamiento controlado. La preparación superficial se hace por zonas dependiendo de las dimensiones del receptor, metodología que permite ejecutar la aplicación del recubrimiento intercalada para minimizar el riesgo de corrosión. La etapa de curado se realiza suministrando vapor al interior de los tubos del receptor y los requerimientos de temperatura superiores a los límites operativos de la caldera, se ajustan con el campo solar como sistema de apoyo. El vitrificado se hace con vapor saturado que pasa a través de los tubos del receptor y concentrando radiación solar sobre la superficie del receptor proveniente del campo solar.

MÉTODO DE RECUBRIMIENTO IN SITU DE RECEPTOR SOLAR DE TORRE

Sector técnico de la invención Esta invención pertenece al sector técnico que engloba los procedimientos para aplicar 5

liquidas u otras materias fluidas a superficies, con tratamiento previo de las mismas. Más concretamente, se refiere a un método de aplicación de recubrimientos absorbedores a receptores solares de torre. El método incluye la preparación superficial, aplicación de recubrimiento, curado y vitrificado in situ del receptor.

Antecedentes de la invención

lOEn los sistemas de receptores solares de torre, un campo de helióstatos o espejos móvile~ que se orientan según la posición del sol, reflejan la radiación solar para concentrarla sobre un receptor que se sitúa en la parte superior de una torre. El receptor, es el encargado de transferir el calor recibido a un fluido de trabajo, que puede ser agua, sales fundidas, e~. con el objeto de generar vapor que se expande en una turbina acoplada a un generador"

para la producción de electricidad. Estos receptores cuentan con un recubrimiento especial que potencia la absorción de la radiación solar concentrada por los helióstatos. La torre sirve de soporte al receptor, que debe situarse a cierta altura sobre el nivel de I~s helióstatos con el fin de mejorar el efecto coseno, efecto provocado por el ángulo que for~a el rayo incidente sobre la normal al helióstato y que reduce la superficie de reflexión efecti'Ja del espejo. Existe en el mercado una amplia oferta de recubrimientos potenciales para uso en receptores solares de torre, sin embargo muy pocos han sido desarrollades específicamente para tal aplicación y por tanto probados en dichos componentes solares. Por ello, la documentación que puede encontrarse acerca de experiencias en metodología de aplicación de pinturas, en combinación con el uso de tecnologías solares, es aún escasa; se presentan a continuación, las principales referencias. La patente DE2734604 A1 (Proceso para el recubrimiento de paneles solares) , desvela la composición de un recubrimiento con aplicación en tecnología solar, que incrementa la absorción de calor por parte del componente solar. También la patente FR2399289 A 1, muestra una laca con pigmentos negros que pueden depositarse en captadores solares y cuyas películas pueden alcanzar espesores entre 5 y 30 micras. La patente US005562953A, muestra que mediante la adición de una amina insaturada a recubrimientos convencionales, puede mejorarse la tasa de curado de pinturas que están expuestas a radiación UV o a luz solar. El curado propuesto se hace con radiación solar sin concentrar o con radiación UV.

En la patente WO 2009/146161 A1, se presenta un método para recubrimiento de un colector solar, en la que el curado se hace con uso de radiación solar concentrada. La pintura con la que más experiencia se tiene en receptores solares de torre, es la Pyromark® 2500, sin embargo, dicho producto ha presentado problemas de durabilidad al exponerse a las condiciones de operación del receptor. Otros productos potenciales para uso en tecnologías solares, son aquellos recomendados para calderas, intercambiadores, industria aeronáutica, turbinas, y otros sectores similares, donde las superficies de los materiales de los equipos están expuestas constantemente a altas temperaturas. La única forma de garantizar la durabilidad del recubrimiento, independientemente del tipo de producto, es mediante el uso de técnicas de preparación superficial, aplicación y curada, especialmente desarrolladas para uso en tecnologías solar. Por ello se ha desarrollado un procedimiento que permite obtener un recubrimiento con calidad superior y comportamiento mejorado a las condiciones de proceso. Este procedimiento permite garantizar 1a durabilidad de la película depositada y así la protección contra la corrosión y el aumento ele la absortividad de la superficie. Normalmente, las pinturas de alta temperatura requieren de curado también a a~;:t temperatura, por ello, posterior a la aplicación de las capas, es necesario incrementar la temperatura de la superficie, este proceso se viene realizando en hornos adecuados para ello. En el caso de los receptores solares, sus dimensiones y la complejidad de su instalación, dificulta la renovación de la película absorbedora y del curado de la misma, por la necesidad de desmontar y desplazar el receptor de lo alto de la torre a hornos <:le tamaños que puedan ajustarse al tamaño del receptor. De esta forma se propone en esta invención una metodología de aplicación de recubrimientos para receptores solares de torre, haciendo uso de tecnología solar para e~ curado que permita la realización de todo el procedimiento in situ, es decir, en la propia planta solar estando el receptor instalado en la parte alta de la torre, evitando la necesidad de desmontar el componente solar para su recubrimiento en taller y posterior traslado hasta la planta, evitando así el deterioro del recubrimiento en dichos procesos, hasta que se encuentra instalado. Descripción de la invención Los receptores solares de torre reciben la radiación solar concentrada por un campo de helióstatos. Estos receptores, a través de los cuales circula un fluido de trabajo calentado, requieren de la aplicación de un recubrimiento absorbedor sobre su superficie. Este recubrimiento, aparte de incrementar la absortividad de la superficie, también protege el receptor contra la acción del medio ambiente y la corrosión.

Los recubrimientos absortivos usados actualmente en los receptores, son pinturas de base siliconada, que les confiere buena resistencia a alta temperatura, con pigmentos negros que les proporcionan la propiedad absortiva. Debido a que la protección de una superficie con un recubrimiento, además de depender de las características mismas del producto, también depende de la preparación superficial y del éxito del proceso de deposición (espesor de la película depositada, continuidad de la misma, método de aplicación) , es necesario especificar la metodología que se usará en todas las etapas del proceso de aplicación. La solución al problema de baja durabilidad que presentan los productos usados para ·

recubrir los receptores solares de torre se encuentra en la metodología empleada para ~ü aplicación. El procedimiento propuesto en esta invención, permite superar los principale!>" · problemas presentados: aparición de grietas en el recubrimiento que penetran hasta la ·

superficie de los tubos, dejándola expuesta y susceptible a la iniciación de procesos ~e ..

corrosión y, el desprendimiento de pintura en ciertas zonas, lo que disminuye la eficien~a" de la planta de manera considerable al disminuir la absorción de calor del receptor. • El procedimiento propuesto en esta invención para recubrir receptores solares de torri;;. está conformado por las siguientes etapas, todas ellas llevadas a cabo in situ sobre =eL receptor solar:

i) Preparación superficial: chorreado de la superficie a recubrir con un material abrasivo como la arena fina, para la obtención de un perfil de anclaje favorable para el recubrimiento ii) Aplicación pintura: deposición de las capas necesarias mediante aspersión sin aire iii) Curado: incremento de la temperatura de la superficie recubierta para la eliminaciól') de los compuestos volátiles y por consiguiente formación de la película sólida de~ recubrimiento.

iv) Vitrificado (opcional) : Opcionalmente, después de la etapa de curado y previa a la del enfriamiento controlado del receptor, puede llevarse a cabo una etapa de vitrificado que consiste en el incremento de la temperatura de la superficie recubierta hasta temperaturas superiores a las de curado y cercanas a la temperatura de operación del receptor.

v) Enfriamiento controlado del receptor hasta alcanzar la temperatura ambiente. Las etapas correspondientes a la preparación del material y la aplicación de la pintura, se realizan por zonas de manera alterna o intercalada, es decir, se hace el chorreado de una zona del receptor y a continuación se aplica la pintura a esa misma zona, dividiendo el receptor en distinto número de zonas según el tamaño que tenga. El objeto de esta alternancia, en lugar de hacer el tratamiento superficial a toda la superficie y posteriormente la aplicación de pintura a toda la superficie como ocurre en los procedimientos del estado de la técnica, es el evitar la oxidación del receptor entre una etapa y otra, debido a las grandes dimensiones del receptor. El curado, se lleva a cabo suministrando vapor por el interior del tubo receptor. Este vapor...

1. Método de recubrimiento in situ de receptor solar de torre, que comprende las siguientes etapas: a) Preparación superficial del receptor b) Aplicación del recubrimiento c) Curado del recubrimiento mediante la circulación de vapor por el interior del receptor d) Enfriamiento controlado del receptor

2. Método de recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque previamente a la preparación superficial se realiza una delimitación de la superficie del receptor en varias zonas.

3. Método de recubrimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque las etapas a) ~ b) se realizan por zonas en las que se ha delimitado la superficie del receptar, intercalándose dichas etapas para minimizar el tiempo entre ambas.

4. Método de recubrimiento según la reivindicación 3, en el que la aplicación de la pintu~a sobre cada zona del receptor previamente tratada superficialmente se realiza antes de ocho horas desde la realización del tratamiento superficial.

5. Método de recubrimiento según la reivindicación 1, en el que la preparación superficiel se hace mediante chorreado de la superficie con un material abrasivo a presión.

6. Método de recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la aplicacion. del recubrimiento se lleva a cabo mediante aspersión sin aire.

7. Método de recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque después de la etapa de curado y previamente a la etapa de enfriamiento controlado del receptor, se lleva a cabo una etapa de vitrificado de la película de recubrimiento mediante suministro de vapor por el interior del receptor y mediante la concentración de radiación solar proveniente del campo de helióstatos en la superficie de dicho receptor.

8. Método de recubrimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque en la concentración de la radiación sobre el receptor en la etapa de vitrificado se realiza enfocando controlada mente los helióstatos del campo solar al receptor a una razón de

aportación de calor de 5MWt cada 10 minutos, hasta alcanzar la temperatura de vitrificación recomendada por el fabricante del recubrimiento para esta operación.

9. Método de recubrimiento según reivindicación 1 en el que el proceso de curado, además de realizarse mediante suministro de vapor por el interior del receptor, utiliza el campo solar como sistema de apoyo para mantener un aporte constante de calor al receptor hasta alcanzar la temperatura recomendada por el fabricante del recubrimiento para esta operación.

10. Método de recubrimiento según reivindicación 1, en el que el enfriamiento controlado de1 receptor se hace mediante el desenfoque controlado de helióstatos del campo solar y en ei que, una vez retirada toda aportación de calor, se inicia una circulación de fluído frío a través del receptor 11. Método de recubrimiento según reivindicación 10 en el que el desenfoque de los helióstatos es tal que se reduce la aportación de calor en 5MWt cada 10 minutos y fa recirculación del fluído frío a través del receptor se realiza mediante bombas de recirculación hasta que la temperatura de superficie esté por debajo de los 100 0<:momento en el cual se desconectan las bombas y se permite que el receptor se enfrte hasta temperatura ambiente.