| JP04126324 | FLUID CONTROLLER AND ITS MANUFACTURE |
| JP3834353 | LIQUID FLOW DETECTING UNIT |
| WO/1993/001606 | FLUID FLOW SENSING SWITCH |
GARCÍA NAVAJAS, Ginés E. (Avenida Complutense 22, - Madrid, E-28040, ES)
| Reivindicaciones 1. - Interruptor de viento para instalarse en equipos expuestos al aire libre que necesiten protegerse del viento al objeto de salvaguardad su integridad, caracterizado por comprender: • Un resorte, fleje o muelle (1), que es el elemento que opone una fuerza contraria al viento y está unido físicamente en uno de sus extremos con una superficie (5) y en el otro extremo está unido a un punto fijo. • Una superficie (5) en forma de pletina, cilindro o esfera, expuesta al viento que origina una fuerza contraria a la ofrecida por el resorte (1). • Un imán permanente (7) unido físicamente con la superficie (5) de manera que se mueve solidario a ella. • Un par de contactos ferrosos (1 1) encerrados al vacío dentro un tubo de vidrio (10) , estando montado dicho tubo sobre un punto fijo próximo al imán (7) pero sin establecer contacto físico con dicho imán (7) y, a su vez, estando dichos contactos ( 1) conectados con el Control Local (17) de cada equipo en el que se instale. 2. - Interruptor de viento para instalarse en equipos expuestos al aire libre que necesiten protegerse del viento, según reivindicación 1 , caracterizado porque a una determinada velocidad y dirección de viento (UMBRAL 1), al superarse la contra- reacción del resorte (1 ), se produce un movimiento o desplazamiento de la superficie (5) y del imán (7) lo que provoca alteraciones del campo magnético y, por tanto, la apertura y cierre alternativos de los contactos ferrosos (1 1); y, si la acción del viento continua subiendo a un segundo umbral (UMBRAL 2), se produce un desplazamiento sin retorno de la superficie (5) y una apertura continua de los contactos ferrosos (11), de forma que el Control Local (17) del equipo expuesto al aire y conectado con los contactos ferrosos (11), una vez detectados los dos umbrales establecidos, ejecuta el procedimiento de emergencia establecido en cada caso. 3. - Interruptor de viento para instalarse en equipos expuestos al aire libre que necesiten protegerse del viento, según reivindicación 1 , caracterizado porque los equipos expuestos al aire que necesitan protegerse del viento comprenden -una superficie expuesta al viento ( 4) -un sistema de movimiento en uno o varios ejes (22) -un sistema de medición y/o detección de la posición angular (19) -un Control Local para el control del movimiento (17) 4. - Interruptor de viento para instalarse en equipos expuestos al aire libre que necesiten protegerse del viento, según reivindicación 1 , caracterizado porque el resorte (1) tiene 6mm de diámetro y 32mm de longitud y está realizado en hilo acerado inoxidable; la superficie (5) es una pequeña pletina de aluminio de 40x23mm de 1 mm de espesor y lleva un pliegue a 90° en la parte baja con un ala de 5mm donde descansa y se fija un imán (7) mediante adhesivo y el imán (7) tiene unas dimensiones de 19x3x3mm. 5. - El procedimiento de ajuste y tarado del interruptor de viento de la reivindicación 1 consiste en: 1. Comprobar que la velocidad del viento es inferior a 1 m/s, sin la presencia de meteoros y temperatura ambiente moderada. 2. Montar el interruptor (21) en el exterior de un vehículo de manera que se mueva solidario con él y no haya objetos que puedan perturbar la acción del viento sobre el mismo. 3. Conectar los contactos ferrosos (11) a un medidor de resistencia eléctrica al objeto de conocer el estado de apertura o cierre de dichos contactos (11) desde dentro del vehículo. 4. Poner en marcha el vehículo y circular por tramos rectos de carreteras con buen firme y despejadas de tráfico, acelerando progresivamente hasta alcanzar una velocidad en la que se produce una oscilación de la superficie (5) del interruptor (21) y una apertura y cierre alterno de los contactos ferrosos (11), manteniendo la velocidad y anotando el valor del UMBRAL 1. 5. Seguir acelerando progresivamente hasta comprobar que los contactos ferrosos (11) quedan permanentemente abiertos, manteniendo la velocidad y anotando el valor del UMBRAL 2. 6. Modificar las características del resorte (1) (longitud, tamaño) y de la superficie (5) al objeto de aproximar los valores obtenidos experimentalmente con los umbrales deseados. 7. Repetir los puntos anteriores hasta conseguir el ajuste y tarado deseado. 6. - El procedimiento de ajuste y tarado del interruptor de viento de la reivindicación 5 donde el UMBRAL 1 corresponde a alarma de alto viento a 60Km/h y el UMBRAL 2 corresponde a disparo por muy alto viento a 70Km/h. |
Sector técnico de la invención
La presente invención se refiere a un interruptor de viento diseñado para instalarse en equipos dispuestos al aire libre, tales como concentradores solares, aerogeneradores, antenas y estructuras móviles, etc, que necesiten protegerse de la acción de vientos intensos al objeto de salvaguardar su integridad. Asimismo, la presente invención se refiere al método de ajuste y tarado de dicho interruptor de viento.
Antecedentes de la invención
Desde los primeros años de la década de los 80 hasta el comienzo del nuevo milenio han aparecido en el mundo diversas iniciativas para el desarrollo de plantas de producción eléctrica empleando tecnologías termosolares de concentración, iniciativas cuyo objeto es el demostrar la viabilidad técnica en la producción de electricidad mediante el empleo de concentradores solares tales como helióstatos y colectores cilindro parabólicos (CCPs).
En la actualidad hay en proyecto y construcción avanzada un gran número de plantas termosolares en España y se espera que estas iniciativas signifiquen el repunte y liderazgo de empresas españolas en estas tecnologías.
Todos los campos termosolares compuestos por concentradores solares como son helióstatos, CCPs o discos disponen de grandes superficies reflectantes que están expuestas a las inclemencias meteorológicas y en especial al viento, que es el factor más importante a tener en cuenta para evitar daños en las instalaciones.
Hasta el momento las condiciones de seguridad que han incorporado estas plantas solares han sido mediante la medición y monitorización de las condiciones instantáneas de viento mediante el empleo de anemómetros.
El sistema de Control Central de la planta solar, que es un dispositivo informático desde el cual son comandados y/o monitorizados todos los componentes de los campos termosolares, ha sido hasta ahora el encargado de recibir y procesar la información meteorológica proveniente usualmente de una estación meteorológica dispuesta en las inmediaciones del campo termosolar, siendo dicho sistema el único responsable de comandar a los helióstatos, CCPs o discos a una posición segura ante la presencia de velocidades o rachas de viento peligrosas, tomando la decisión de plegado, abatimiento o posición segura ante situaciones de emergencia por alto viento. En estas condiciones el Control Central informa y comanda a cada uno de los Controles Locales, que son los dispositivos electrónicos que controlan y gestionan el funcionamiento de un helióstato, un CCP, un disco u otra estructura móvil permitiéndole realizar todas las funciones de seguimiento solar o posicionado solicitadas desde el Control Central, siempre desde el sistema de comunicaciones del campo solar. Los Controles Locales, comunicados con el Control Central, ejecutan el comando recibido empleando, para ello, energía eléctrica convencional.
Hasta la fecha ningún helióstato, CCP o disco ha sido dotado de un detector propio para la decisión local del plegado o posición de defensa ante la presencia de vientos peligrosos.
Debido al alto coste de los helióstatos, CCPs o discos, a su gran tamaño y a su gran debilidad frente a vientos intensos que pueden dañarlos, es necesario garantizar una respuesta infalible que evite un destrozo generalizado del campo solar. El objetivo del dispositivo reivindicado en esta invención, es minimizar este riesgo al permitir la detección del viento y la actuación de forma independiente en cada helióstato, colector o disco.
El interruptor de viento objeto de la invención es un dispositivo de bajo coste que permite detectar las condiciones de viento extremas al objeto de que las instalaciones o equipos propensos a sufrir daños en su integridad o en su funcionamiento puedan reaccionar y protegerse por sus propios medios. Los equipos e instalaciones a proteger del viento pueden ser:
• Concentradores solares tales como discos, colectores cilíndrico-parabólicos o helióstatos.
• Aerogeneradores eólicos.
• Antenas y estructuras móviles tales como grúas, pescantes, puentes levadizos, telescopios, etc.
La simplicidad y robustez del concepto del detector particularizan y diferencian esta invención.
Descripción de la invención:
El interruptor de viento de la presente invención, diseñado para ser instalado en concentradores solares (helióstatos, discos, colectores cilindro parabólicos, etc) o en cualquier otro elemento que requiera una garantía de salvaguarda ante la presencia de vientos peligrosos, comprende los siguientes elementos:
• Un resorte, fleje o muelle, que es el elemento que opone una fuerza contraria al viento.
· Una superficie en forma de pletina, cilindro o esfera, expuesta al viento que origina una fuerza contraria a la ofrecida por el resorte. • Un imán permanente.
• Un par de contactos ferrosos encerrados al vacío dentro un tubo de vidrio. Al acercarse al campo magnético del imán, los contactos ferrosos se unen cerrando un circuito eléctrico. La rigidez de los contactos ferrosos hará que se separen al alejarse el imán y disminuir el campo magnético.
El interruptor de viento está conectado a través de los contactos ferrosos con el Control Local de cada equipo que se quiere proteger del viento y es dicho Control Local el que inicia el procedimiento de seguridad ante la presencia de altos vientos. El resorte está unido físicamente en uno de sus extremos con la superficie pudiendo ambos ser, en algunas aplicaciones, el mismo elemento. El otro extremo del resorte está unido a un punto fijo (inmóvil).
El imán esta unido físicamente con la superficie de manera que este se mueve solidaria a ella.
Los contactos ferrosos están encerrados al vacío dentro un tubo de vidrio, estando montado dicho tubo sobre un punto fijo próximo al imán pero sin establecer contacto físico con él. Los contactos ferrosos permanecen unidos en condiciones estables, sin viento peligroso, debido a la proximidad entre ellos y el imán.
La superficie puede moverse según la resultante de fuerzas entre la acción del viento y la del resorte.
La fuerza ejercida por el viento sobre la superficie dependerá de la velocidad y dirección del mismo y de la superficie efectiva expuesta al mismo.
La fuerza ofrecida por el resorte será de sentido contrario a la anterior y dependerá de las características propias del mismo. El resorte intentará evitar el movimiento o desplazamiento de la superficie.
A una determinada velocidad y dirección de viento, que llamaremos UMBRAL 1 , se producirá un movimiento o desplazamiento de la superficie al superarse la contrareacción del resorte. En estas condiciones de viento, se producirá un movimiento oscilatorio o pulsante de la superficie y del imán lo que provocará alteraciones del campo magnético y ello provocará una apertura y cierre alternativos de los contactos ferrosos mientras no se alcance un segundo umbral de viento.
Si la acción del viento continua subiendo a un segundo umbral, UMBRAL 2, se producirá un desplazamiento sin retorno de la superficie y una apertura continua de los contactos ferrosos.
Mediante el ajuste y tarado del interruptor de viento se delimitarán el umbral 1 y el umbral 2, que usualmente corresponderán con:
UMBRAL 1 : Alarma de alto viento
UMBRAL 2: Disparo por muy alto viento.
Los contactos ferrosos del interruptor serán conectados a una entrada digital del Control Local del helióstato, CCP, disco o equipo del que se trate y será dicho control local el que, una vez detectados los dos umbrales establecidos, ejecute el procedimiento de emergencia establecido en cada caso.
El interruptor de viento tiene que someterse a un procedimiento de ajuste y tarado que consistirá en someter al dispositivo a condiciones reales de viento de manera que la activación del dispositivo se produzca en los umbrales deseados.
El procedimiento de ajuste y tarado consiste en:
1. Comprobar que la velocidad del viento es inferior a 1m/s, sin la presencia de meteoros y temperatura ambiente moderada.
2. Montar el interruptor en el exterior de un vehículo de manera que se mueva solidario con él y no haya objetos que puedan perturbar la acción del viento sobre el mismo.
3. Conectar los contactos ferrosos a un medidor de resistencia eléctrica al objeto de conocer el estado de apertura o cierre de los mismos desde dentro del vehículo.
4. Poner en marcha el vehículo y circular por tramos rectos de carreteras con buen firme y despejadas de tráfico, acelerando progresivamente hasta alcanzar una velocidad en la que se produce una oscilación de la superficie del interruptor y una apertura y cierre alterno de los contactos ferrosos, manteniendo la velocidad y anotando el valor del UMBRAL 1.
5. Seguir acelerando progresivamente hasta comprobar que los contactos ferrosos quedan permanentemente abiertos, manteniendo la velocidad y anotando el valor del
UMBRAL 2.
6. Modificar las características del resorte (longitud, tamaño,...) y de la superficie al objeto de aproximar los valores obtenidos experimentalmente con los umbrales deseados.
7. Repetir los puntos anteriores hasta conseguir el ajuste y tarado deseado. De 4 a 6 veces es suficiente.
El interruptor objeto de la presente invención presenta las siguientes ventajas:
• Gran simplicidad compuesto por componentes pasivos que no requieren de alimentación eléctrica para su funcionamiento lo que le confieren una mayor seguridad.
• Gran sencillez y bajo coste que permiten incorporarlo en todos los equipos que se quieren proteger del viento sin encarecer significativamente el sistema.
• Gran robustez y fiabilidad en la detección ya que es la fuerza del viento quien lo activa.
· De fácil tarado y ajuste mediante procedimiento objeto de la presente invención.
• De gran versatilidad ya que permite la detección en diferentes condiciones y direcciones de viento así como varios niveles de alarma (alta y muy alta).
• El empleo de interruptores de viento como el de la presente invención, en cada equipo o instalación a proteger del viento, dota de una mayor seguridad y dispersión del riesgo que el procedimiento empleado hasta ahora en donde uno o varios dispositivos, usualmente anemómetros, informan a un Control Central que transfiere la emergencia a todos los equipos o instalaciones mediante comunicaciones cableadas o de fibra. El dispositivo objeto de la invención permitirá una supervisión y salvaguarda de forma personalizada en cada equipo, no siendo necesario para ello la intervención del Control Central del campo solar.
Breve descripción de los dibujos
Para complementar la descripción realizada, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se va a efectuar una descripción detallada de una realización preferente, en base a un juego de dibujos que se acompañan a esta memoria descriptiva y en donde, con carácter meramente ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva del interruptor de viento.
La figura 2 muestra otra vista en perspectiva del interruptor de viento.
La figura 3 muestra un helióstato autónomo en cuya placa fotovoltaica se ha montado el interruptor de viento.
En las figuras descritas las referencias numéricas corresponden a las siguientes partes y elementos:
1. Resorte
2. Tornillo
3. Conjunto de tuerca, contratuerca y arandela de apriete del resorte al soporte angular
4. Soporte angular
5. Superficie (Pletina de aluminio)
6. Conjunto de tornillo, tuerca y arandela de apriete del resorte a la superficie
7. Imán 8. Conjunto de tomillo, tuerca y arandela de apriete del soporte angular a la caja estanca
9. Caja estanca de material no magnético.
10. Ampolla de vidrio
11. Contactos ferrosos
12. Bornero y rail
13. Cables hacia entrada digital de control local y prensa
14. Superficie expuesta al viento del helióstato autónomo
15. Pedestal del helióstato autónomo
6. Cabezal o mecanismo del helióstato
17. Control Local
18. Placa Fotovoltaica
19. Sistema de medición y/o detección de la posición angular
20. Radio modem
21. Interruptor de viento
22. Sistema de movimiento (Motor)
Descripción de una aplicación preferente
Como muestra la figura 1 , el interruptor de viento está formado por un resorte de tracción (1) de 6 mm de diámetro y 32 mm de longitud realizado en hilo acerado inoxidable.
Este resorte esta enrollado en un tornillo (2) de acero inoxidable que lo fija mediante tuerca, arandela de apriete y contratuerca (3) a un soporte angular comercial de 90x90mm (4).
El otro extremo del resorte está fijado a una superficie (5) que es una pequeña pletina de aluminio de 40x23mm de 1 mm de espesor mediante taladro en la pletina y tornillo con tuerca y arandela de apriete (6).
La pletina de aluminio (5) lleva un pliegue a 90° en la parte baja con un ala de 5 mm donde descansa y se fija un imán (7) mediante adhesivo. Este imán (7) tiene unas dimensiones de 19x3x3 mm.
El soporte angular (4) se fija mediante tornillo, arandela y tuerca (8) a una caja estanca (9) de material amagnético. Ajustando el tornillo (2) se aproxima la parte baja de la superficie (pletina de aluminio) (5) hasta conseguir una luz de aproximadamente 1 mm entre la pared de la caja (9) y el imán (7).
Como muestra la figura 2, en el interior de la caja (9), en la pared y zona inmediata al imán (7), va fijada, mediante silicona, la ampolla o tubo de vidrio (10), en cuyo interior están los contactos ferrosos (11), de manera que dicha ampolla (10) queda adherida en línea y justo debajo del imán (7).
Los contactos ferrosos (11) están soldados a dos hilos conductores que se conectan, en el interior de la caja (9), a un bornero estándar (12).
Desde este bornero (12) se conectan los conductores de la manguera eléctrica procedente de la entrada digital del Control Local (17) del helióstato.
Este dispositivo así concebido se ajusta y se tara mediante el procedimiento descrito a continuación, fijando como valores de los umbrales:
UMBRAL 1: Alarma de Alto Viento: 60Km/h
UMBRAL 2: Disparo por Muy Alto Viento: 70Km/h
Las etapas del método de ajuste y tarado son las siguientes:
1. Comprobar que la velocidad del viento es inferior a 1m/s, sin la presencia de meteoros y temperatura ambiente moderada.
2. Montar el interruptor (21) en el exterior de un vehículo de manera que se mueva solidario con él y no haya objetos que puedan perturbar la acción del viento sobre el mismo.
3. Conectar los contactos ferrosos (11) a un medidor de resistencia eléctrica al objeto de conocer el estado de apertura o cierre de dichos contactos (11) desde dentro del vehículo.
4. Poner en marcha el vehículo y circular por tramos rectos de carreteras con buen firme y despejadas de tráfico, acelerando progresivamente hasta alcanzar una velocidad en la que se produce una oscilación de la superficie (5) del interruptor (21) y una apertura y cierre alterno de los contactos ferrosos (11), manteniendo la velocidad y anotando el valor del UMBRAL 1.
5. Seguir acelerando progresivamente hasta comprobar que los contactos ferrosos (11) quedan permanentemente abiertos, manteniendo la velocidad y anotando el valor del UMBRAL 2.
6. Modificar las características del resorte (1) (longitud, tamaño,...) y de la superficie (5) al objeto de aproximar los valores obtenidos experimentalmente con los umbrales deseados.
7. Repetir los puntos anteriores hasta conseguir el ajuste y tarado deseado. De 4 a 6 veces es suficiente.
Como muestra la figura 3, este dispositivo ha sido instalado junto con el radio modem (20) en la parte superior de la placa fotovoltaica (18) de un helióstato autónomo. El interruptor de viento (21) y la placa fotovoltaica (18) se mueven solidarios al eje de azimut del helióstato de manera que el interruptor de viento (21) será sensible a las direcciones de viento más peligrosas para la superficie reflectante expuesta al viento (14) del helióstato autónomo.
Este dispositivo esta pensado especialmente para garantizar la integridad, ante vientos intensos, de aquellos elementos que, gestionados por un Control Local (17), trabajan o pueden trabajar de forma autónoma o cuando se desea una seguridad extra y de última instancia cuando las protecciones y procedimientos de seguridad de la planta han fallado.
Los equipos en los que se instala el interruptor de viento (21), además del Control Local (17) para el control del movimiento, comprenden una superficie expuesta al viento (14), un sistema de movimiento en uno o varios ejes (22) y un sistema de medición y/o detección de la posición angular (19).
Aunque podrá emplearse en cualquier instalación con las características citadas anteriormente que requiera de esta salvaguarda, está pensado especialmente para ser empleado en helióstatos autónomos. Estos helióstatos disponen de un sistema de alimentación autónoma que lo independizan de las posibles perturbaciones del suministro eléctrico convencional lo que garantiza en mayor medida esta protección.
Next Patent: KINETIC ENERGY ELECTRICAL GENERATOR