SISTEMA DE LIMPIEZA DE PLANTAS DE COLECTORES CILINDRO-PARABÓLICOS Y MÉTODO DE LIMPIEZA QUE EMPLEA DICHO SISTEMA.

Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos,

formado por vehículos de limpieza (5), con medios de desplazamiento (7), medios de limpieza, y medios de accionamiento de éstos. Los vehículos de limpieza (5) son independientes entre sí y autónomos, y presentan medios de navegación (11, 12), que orientan y dirigen al vehículo de limpieza (5) en su desplazamiento a lo largo de la planta. Los medios de navegación están formados por un sistema de navegación relativo con una unidad inercial y sensores de distancia (12) que miden la distancia del vehículo de limpieza (5) al colector cilindro-parabólico (1), y un sistema de navegación absoluto, con un subsistema de localización GPS. Un sistema de control integra y controla los medios de limpieza, los de accionamiento, los de desplazamiento (7) y los de navegación (11, 12) de los vehículos de limpieza (5).

Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos y método de limpieza que emplea dicho sistema

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo técnico de los sistemas de limpieza mecanizada de grandes superficies, concretamente de grandes superficies reflectantes con una curvatura cóncava acusada, y más concretamente a la limpieza mecanizada de grandes plantas de colectores cilindro-parabólicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En los últimos años han surgido múltiples sistemas y procedimientos para la limpieza mecanizada de grandes superficies, tales como edificios, grandes ventanales, paneles acristalados, monumentos, y concretamente helióstatos, seguidores e instalaciones solares fotovoltaicas, y grandes plantas de colectores cilindro-parabólicos para el calentamiento de fluidos que circulan por el interior de tuberías fijados a dichos colectores cilindro-parabólicos. Entre ellos destacan los brazos articulados que aplican agua a presión, o dispositivos de cepillado aplicados por brazos articulados. Los procedimientos más modernos tratan de ser lo más automatizados posibles con el objeto de reducir la mano de obra y el control humano para alcanzar la mayor eficiencia posible, por lo que muchos de estos sistemas incorporan robots para la limpieza.

En cuanto al caso particular de las plantas de colectores cilindro-parabólicos, éstas necesitan un mantenimiento periódico para su correcto funcionamiento y para aprovechar al máximo la energía que se puede obtener de la misma. Una de las principales actividades del mantenimiento y que incide directamente sobre la energía producida es la reflectividad de los espejos y la tubería que forman el colector. Esta reflectividad depende de varios factores siendo determinante el depósito de suciedad tanto en los espejos como en el tubo por el que circula el fluido. Para minimizar la suciedad y mantener un índice de limpieza óptimo es necesaria la programación periódica de actividades de limpieza para mantener la reflectividad de los espejos en valores óptimos y la absorbencia del tubo y sacar así el máximo rendimiento de la planta.

Las características de estas plantas de colectores son tales que hacen que la limpieza sea un problema específico de los mismos.

Cada colector mide longitudinalmente más de un centenar de metros y tiene una altura de varios metros. El colector se divide en parte superior e inferior, según esté por encima o por debajo de su eje, siendo estas simétricas. Los colectores pueden tener diferentes dimensiones, pero normalmente cada uno de ellos puede estar conformado por aproximadamente entre varios cientos y mil metros cuadrados de espejo divididos en facetas. Cada colector consta de cientos de facetas de espejo con una separación entre las mismas y organizadas en filas y columnas tanto en la parte superior del colector como en la parte inferior.

La forma del colector es cilindro-parabólica, por tanto las facetas que lo conforman son curvadas, con distinto ángulo de curvatura según su disposición en el colector. En el foco de la parábola se dispone una tubería por la que circula un fluido y que se apoya en el colector mediante una estructura que une el soporte de la tubería con la parábola en su eje. Por tanto, el sistema de limpieza debe ser tal que el útil de limpieza utilizado sea capaz de adaptarse a la curvatura de los espejos de forma que pueda limpiar toda la superficie del colector, tanto inferior como superior y salvando el tubo y su estructura soporte, así como la estructura para el soporte y actuación del conjunto colector.

En la operación de limpieza de los colectores, se han de limpiar tanto los espejos como la tubería. La limpieza de los espejos es muy delicada ya que se han de limpiar de forma eficiente pero sin dañarlos, por degradación o rotura, lo que implica un control preciso en todo momento de la distancia del útil de limpieza con respecto al espejo, así como una cuidada selección del material del útil de limpieza si esta se va a realizar por contacto. La tubería asimismo es muy delicada ya que una rotura de la misma implicaría graves problemas para la planta, ya que inutiliza un lazo completo de colectores y necesita la operación de vaciado de fluido y reparación de dicha tubería. Igualmente la disposición de la tubería implica un control del recorrido y posición del útil de limpieza y del brazo que lo sostiene para evitar impactos que causen daños sobre la misma.

Las plantas de colectores cilindro-parabólicos se organizan en cientos de lazos, cada lazo conteniendo varios colectores unidos linealmente y en paralelo formando una U. Por tanto en cada planta los colectores resultan del orden de centenas de kilómetros lineales, y esta es una característica particular de estas plantas ya que el vehículo de limpieza que se utilice para limpiarlas ha de recorrer todos estos kilómetros mientras limpia cientos de miles de metros cuadrados de espejos a lo largo del recorrido, lo cual ha de hacerse de forma eficiente y rápida. Ello implica que limpiar una planta completa requiere mucho tiempo y asimismo la planta ha de limpiarse con una frecuencia determinada para mantener la reflectividad de los espejos, por tanto si el sistema de limpieza no es capaz de cubrir todo el recorrido en un tiempo determinado, se necesitan más equipos de limpieza, lo que implica un mayor coste.

El terreno de la planta introduce otra característica adicional propia de estas plantas, y es que es un terreno irregular. Dichas irregularidades han de ser absorbidas por el sistema de limpieza de forma que el movimiento del útil de limpieza no se vea afectado por las mismas, manteniendo la distancia relativa a los espejos constante ante cualquier irregularidad del terreno. De esta forma se evita un impacto con los espejos o la tubería que cause daños en los mismos. Asimismo en época de lluvia el terreno puede embarrarse y en estas circunstancias el vehículo a su paso debe evitar dañar los caminos debido a su peso.

La frecuencia de limpieza viene determinada por varios factores, entre ellos la calidad del sistema de limpieza empleado. Si el sistema de limpieza no es de alta calidad, obliga a aumentar la frecuencia de limpieza, lo que redunda en un mayor número de equipos necesarios para realizarla y por tanto a un mayor coste de inversión en los mismos. Si por el contrario la limpieza es de calidad, la frecuencia de limpieza es menor, se necesitan menos equipos y la inversión es más reducida. Si los equipos de limpieza necesitan operación humana de algún tipo, los costes de la planta aumentan debido al coste de personal a lo largo de la vida útil de la planta. Así mismo los equipos de limpieza de gran tonelaje dañan el terreno de la planta, haciendo necesaria la inversión en maquinaria que repare dicho terreno de la planta o impidiendo su uso en época de lluvias.

En cuanto a los métodos de limpieza desarrollados para la limpieza de grandes superficies, se hacen notar los servicios de lavado automático de coches donde rodillos giratorios y agua a presión limpian las superficies de los coches para limpiarlos. Los documentos GB1071366, US3481346 y US2004/0064908, por ejemplo, muestran invenciones basadas en el movimiento del objeto a limpiar y no en el movimiento del vehículo limpiador que realizará la limpieza como es el caso en cuestión. Otro tipo de dispositivos limpiadores son aquellos que se dedican a la limpieza de túneles, paredes, paneles, etc., como los mostrados en los documentos EP0668400, ES1034481 y EP0874086. Todos estos sistemas describen limpieza de grandes superficies por medio de rodillos y agua a presión, mediante útiles que van limpiando según la marcha del vehículo y que presentan una forma estructural adaptada a la forma de la superficie a limpiar.

En cuanto a la limpieza de centrales solares de colectores cilindro parabólico o placas solares, el método ha sido similar al habitual para la limpieza de superficies, es decir, uso de cepillos y/o agua a presión para la limpieza de los espejos que van sobre los colectores, tal y como muestran los documentos ES1069495, WO2010/106195, ES2316317, ES2267393, y WO2010/142837.

En los actuales sistemas de limpieza de colectores cilíndrico-parabólicos, la solución al problema de su limpieza se ha visto abordada de diferentes maneras, siendo la más común el usar un vehículo de gran tamaño y tonelaje que incluye un útil sobre dicho vehículo que realiza la limpieza. Este útil consiste en un conjunto de dispensadores de agua a presión y adicionalmente puede incorporar rodillos o cepillos giratorios para la limpieza por contacto de los espejos. En ambos casos el útil adopta la forma parabólica del colector y su tamaño viene determinado por la altura...

1. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, que comprende una pluralidad de vehículos de limpieza (5) , que se desplazan a lo largo de la planta realizando la limpieza de los colectores cilindro-parabólicos (1) , comprendiendo cada uno de estos vehículos de limpieza (5)

-un chasis (6) , en el que están dispuestos

-medios de desplazamiento (7) del vehículo de limpieza (5) ,

-medios de limpieza, para la limpieza de los colectores cilindro-parabólicos (1) , y

-medios de accionamiento de los medios de limpieza, que posicionan dichos medios de limpieza en la superficie a limpiar de los colectores cilindro-parabólicos (1) , y mueven dichos medios de limpieza realizando limpieza de los colectores (1) , dicho sistema de limpieza caracterizado porque

-los vehículos de limpieza (5) son independientes entre sí y autónomos, comprendiendo adicionalmente en su chasis (6) medios de navegación (11, 12) , que orientan y dirigen al vehículo de limpieza (5) en su desplazamiento a lo largo de la planta de colectores cilindro-parabólicos (1) , y que comprenden a su vez

-un sistema de navegación relativo, que tiene

-una unidad inercial, y

-una pluralidad de sensores de distancia (12) que miden la distancia del vehículo de limpieza

(5) al colector cilindro-parabólico (1) ,

-un sistema de navegación absoluto que tiene un subsistema de localización GPS,

-y porque los vehículos de limpieza (5) comprenden un sistema de control que integra y controla los medios de limpieza, los medios de accionamiento de dichos medios de limpieza, los medios de desplazamiento (7) y los medios de navegación (11, 12) para proporcionar el desplazamiento de los vehículos de limpieza (5) , y la limpieza de los colectores cilindro-parabólicos (1) .

2. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación 1, caracterizado porque

-los medios de accionamiento de los medios de limpieza comprenden al menos un brazo robótico (8) al que se fijan dichos medios de limpieza,

-porque los medios de limpieza comprenden al menos un sensor de distancia (12) que mide la distancia de dichos medios de limpieza a la superficie del colector cilindro-parabólico (1) ,

-y porque una vez posicionados los medios de limpieza sobre la superficie del colector cilindro-parabólico (1) , para realizar la limpieza el brazo robótico (8) los desplaza en un plano perpendicular al colector cilindro-parabólico (1) y perpendicular a la dirección del vehículo de limpieza (5) , siguiendo la superficie de dicho colector cilindro-parabólico (1) , mientras dicho vehículo de limpieza (5) permanece parado.

3. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios de accionamiento de los medios de limpieza comprenden

-un primer brazo robótico (8) que aproxima los medios de limpieza a la superficie de la parte superior (2) del colector cilindro-parabólico (1) , y los desplaza a lo largo de ésta realizando la limpieza de dicha parte superior (2) ,

-un segundo brazo robótico (8) que aproxima los medios de limpieza a la superficie de la parte inferior (3) del colector cilindro-parabólico (1) , y los desplaza a lo largo de ésta realizando la limpieza de dicha parte inferior (3) ,

4. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque los medios de limpieza comprenden

-un rodillo giratorio (10) recto y horizontal, fijado al extremo de los brazos robóticos (8) , que gira accionado por un motor eléctrico, y

-una pluralidad de boquillas (9) conectadas a un sistema hidráulico que expulsan agua a presión.

5. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los vehículos de limpieza (5) comprenden adicionalmente al menos una boquilla (9) adicional fijada en el chasis (6) conectada al sistema hidráulico que expulsa agua a presión hacia la tubería (4) fijada al colector (1) por la que circula el fluido a calentar por éste, realizando la limpieza de dicha tubería (4) .

6. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el primer y segundo brazos robóticos (8) están desalineados verticalmente.

7. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los sensores de distancia (12) son sensores de ultrasonidos.

8. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende sensores de presencia de obstáculos dispuestos en la parte trasera y delantera de los vehículos de limpieza (5) .

9. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de navegación absoluta comprende un sistema de comunicación inalámbrica para la comunicación de los vehículos de limpieza (5) con un punto fijo de la planta.

10. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los vehículos de limpieza (5) comprenden un sistema de localización de espejos rotos en el concentrador cilindro-parabólico (1) .

11. Sistema de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los vehículos de limpieza (5) comprenden un sistema de localización de escapes del fluido que circula por el interior de la tubería (4) fijada al colector cilindro-parabólico (1) .

12. Método de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, que emplea el sistema de limpieza de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque comprende las etapas de

-distribución de los vehículos de limpieza (5) por la planta, posicionando cada uno de ellos en un primer extremo

(13) de un colector cilindro-parabólico (1) ,

-posicionamiento de los vehículos de limpieza (5) paralelos al colector cilindro-parabólico (1) mediante sus medios de desplazamiento (7) y sus medios de navegación (11, 12) , y posterior parada de dichos vehículos de limpieza (5) ,

-posicionamiento de los medios de limpieza sobre la superficie del primer tramo del colector cilindro-parabólico

(1) a limpiar, mediante los medios de accionamiento,

-limpieza del primer tramo del colector cilindro-parabólico (1) mediante el desplazamiento de los medios de limpieza por los medios de accionamiento en un plano perpendicular al colector cilindro-parabólico (1) y perpendicular a la dirección del vehículo de limpieza (5) , siguiendo la superficie de dicho colector cilindro-parabólico (1) , mientras dicho vehículo de limpieza (5) permanece parado,

-separación de los medios de limpieza de la superficie del primer tramo del colector cilindro-parabólico (1) limpiado,

-avance de los vehículos de limpieza (5) hacia el siguiente tramo del colector cilindro-parabólico (1) mediante sus medios de desplazamiento (7) y sus medios de navegación (11, 12) , y posterior parada de dichos vehículos de limpieza (5) , para posteriormente realizar la limpieza del siguiente tramo del colector (1) ,

-una vez limpiado el último tramo del colector cilindro-parabólico (1) , separación de los medios de limpieza de la superficie de dicho último tramo del colector cilindro-parabólico (1) limpiado, y desplazamiento autónomo de los vehículos de limpieza (5) desde el segundo extremo (14) del colector cilindro-parabólico (1) hacia el primer extremo (13) del siguiente colector cilindro-parabólico (1) a limpiar.

13. Método de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación anterior, caracterizado porque en la etapa de limpieza del tramo del colector cilindro-parabólico (1) se realiza un barrido de la superficie del colector (1) mediante agua a presión expulsada por las boquillas (9) de los medios de limpieza.

14. Método de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación 12, caracterizado porque en la etapa de limpieza del tramo del colector cilindro-parabólico (1) se realiza

-un barrido de la superficie del colector (1) mediante agua a presión expulsada por las boquillas (9) de los medios de limpieza, y

-un barrido de la superficie del colector (1) mediante el rodillo giratorio (10) recto y horizontal accionado por los medios de accionamiento.

15. Método de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación anterior, caracterizado porque en la etapa de limpieza del tramo del colector cilindro-parabólico (1) , tras el barrido de la superficie del colector

(1) mediante el rodillo giratorio (10) se realiza un aclarado de dicha superficie del colector (1) .

16. Método de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque en la etapa de limpieza del tramo del colector cilindro-parabólico (1) se realiza un barrido de la tubería (4) fijada al colector cilindro-parabólico (1) mediante agua a presión expulsada por las boquillas (9) adicionales fijadas al chasis (6) de los vehículos de limpieza (5) , para la limpieza de dicha tubería (4) .

17. Método de limpieza de plantas de colectores cilindro-parabólicos, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque en la etapa de avance de los vehículos de limpieza (5) hacia el siguiente tramo del colector cilindro-parabólico (1) , se realiza un barrido de la tubería (4) fijada al colector cilindro-parabólico (1) mediante agua a presión expulsada por las boquillas (9) adicionales fijadas al chasis (6) de los vehículos de limpieza (5) , para la limpieza de dicha tubería (4) .