ES2986572B2 - Sistema de medida de suciedad en superficies - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de medida de suciedad en superficies

Campo técnico de la invención

La presente invención corresponde al campo técnico de la medición de la suciedad en superficies expuestas a la intemperie y a un sistema de medida de dicha suciedad en estas superficies, que pueden estar formadas por superficies ópticas de sistemas energéticos, dispositivos ópticos de medida, o en general, por cualquier otra.

Antecedentes de la Invención

En la actualidad existen determinadas superficies expuestas a la intemperie, que requieren de una monitorización para determinar cuándo deben iniciarse los procesos de limpieza. De forma concreta puede mencionarse la necesidad de determinar la progresión de la suciedad sobre superficies ópticas de sistemas energéticos, tales como espejos, vidrios o cubiertas transparentes de paneles fotovoltaicos o térmicos, o sobre dispositivos ópticos de medida para evitar el posible efecto en el rendimiento de los sistemas ópticos de los que forman parte.

Estas superficies ópticas son empleadas en las plantas de energía solar de producción térmica, termoeléctrica o fotovoltaica al igual que, en el campo de la metrología, en el que variables físicas a medir pueden verse afectadas por la suciedad depositada en sus sensores afectando a la medición de luz en luxómetros o de irradiancia solar en piranómetros y pirheliómetros.

No obstante, existen otras muchas superficies que precisan de esta medición de la suciedad, como ventanas, superficies acristaladas y en general, cualquier superficie de cualquier índole sometida a ensuciamiento.

El factor de la suciedad en superficies ópticas captadoras o reflectoras, que quedan expuestas a la intemperie, es determinante para obtener como resultado una producción de energía eficaz, en el caso de paneles fotovoltaicos, captadores para agua caliente sanitaria (ACS) o concentradores solares (discos parabólicos, captadores cilindroparabólicos CCP, captadores parabólicos compuestos CPC, helióstatos de sistemas de torre central...).

Es por ello por lo que resulta esencial el conocimiento del estado de suciedad de estas superficies, tanto para poder asegurar una mayor producción de energía optimizando las tareas de mantenimiento y los consumos de agua necesaria en los procesos de limpieza, como para el cálculo del rendimiento de la planta.

Este problema de ensuciamiento puede ser también aplicable al caso de estaciones meteorológicas que emplean sensores de irradiancia solar como piranómetros y pirheliómetros, pues son muy sensibles al ensuciamiento de sus visores provocando errores significativos en las mediciones.

En las primeras plantas piloto de concentración termoeléctrica del pasado siglo, la determinación el estado de suciedad de los espejos se conseguía realizando medidas puntuales de reflectancia mediante el empleo de un reflectómetro portátil, un equipo costoso y preciso manipulado por un operario. Para la determinación de una reflectancia media representativa eran necesarias multitud de medidas distribuidas estratégicamente por todo el campo solar, máxime cuando el campo disponía de una gran cantidad de metros cuadrados de espejos.

En estas plantas de los años de finales del siglo XX, en las que se podía llegar a disponer de 12.000 m2 de espejos, la determinación de la reflectancia del campo solar era una tarea que conllevaba un gran esfuerzo y dedicación, así como el lavado de los espejos que se realizaba de forma manual y artesanal. Normalmente, en una planta comercial con unos 510.000 m2 de espejos se dedican unas 3-4 horas diarias a la medida de la reflectancia del campo solar, por parte de uno o incluso dos operarios.

La limpieza de los espejos en estas plantas es una tarea fundamental ya que de ella depende en gran medida, la producción de energía. Con las primeras plantas solares de producción a gran escala del nuevo milenio se buscó la automatización de estos procesos mediante modos de limpieza mecanizados y robotizados al objeto de aumentar la eficacia y reducir la mano de obra necesaria, así como dispositivos con los que realizar un seguimiento del progreso de la suciedad en los espejos a fin de determinar los periodos de limpieza de la superficie expuesta óptimos.

Como ejemplo del estado de la técnica pueden mencionarse los documentos de referencia US2017338771, US4687329, y WO2011104401.

En el documento de referencia US2017338771 se define un dispositivo de medición de suciedad para conjuntos fotovoltaicos, que comprende un dispositivo fotovoltaico limpio y un dispositivo fotovoltaico sucio, en el que el dispositivo fotovoltaico sucio está expuesto a la acumulación de suciedad, y en el que el dispositivo fotovoltaico limpio se mantiene limpio mediante una cubierta móvil que normalmente lo protege de la acumulación de suciedad. ensuciamiento, y en el que la cubierta móvil se abre automáticamente a intervalos periódicos para la medición, después de lo cual se cierra de nuevo, y en el que el ensuciamiento se determina comparando las mediciones del dispositivo fotovoltaico sucio y el dispositivo fotovoltaico limpio. En una realización, la irradiancia incidente se mide desde el dispositivo limpio, con o sin la presencia del dispositivo fotovoltaico sucio.

En este caso, se trata de un sistema en el que, aunque el dispositivo fotovoltaico limpio está aislado de la suciedad la mayor parte del tiempo, existen periodos, precisamente aquellos en los que se realiza la medición, en los que queda expuesto a la intemperie y por tanto, al realizarse éstas de forma repetitiva y continuada, al cabo de un tiempo el nivel de limpieza del dispositivo habrá variado y ya no se cumple el nivel de limpieza que se le presupone. Esto conlleva errores en las mediciones y la necesidad de un mantenimiento del sistema para tratar de conservar el dispositivo fotovoltaico limpio con los niveles de limpieza adecuados.

Este factor condiciona las mediciones, que tratan de concentrarse en aquellos momentos en los que las condiciones del sol son más estables para la medición pues tratan de exponer el dispositivo fotovoltaico limpio el menor tiempo posible a la intemperie.

Por otra parte, el objetivo de esta invención es únicamente la medida de suciedad de paneles fotovoltaicos, pero presenta el inconveniente de que no es capaz de determinar el grado de suciedad de diferentes superficies ópticas a la vez ni tampoco es posible obtener el valor de las propiedades ópticas correspondientes.

Por su parte, el documento de referencia US4687329 presenta un espectrofotómetro mejorado, especialmente adecuado para su uso en instrumentación de análisis centrífugo. El espectrofotómetro se mejora al incluir en él un detector que comprende un conjunto de matriz de fotodiodos, un conjunto de filtro espectral situado sustancialmente paralelo al mismo y en el camino de la luz incidente y medios para atenuar la luz parásita que de otro modo incidiría en cada uno de los fotodiodos de la matriz.

El problema que presenta esta invención es que, aunque se realizan medidas de los parámetros ópticos de forma precisa, es un dispositivo que no puede utilizarse en campos solares pues es válido únicamente para uso de laboratorio.

En el caso del documento de referencia WO2011104401 se define un espectrofotómetro portátil y un método para caracterizar tubos colectores solares para la caracterización simultánea en campo de los coeficientes de reflexión y transmisión. El dispositivo incluye todos los componentes necesarios para realizar las medidas mencionadas, como un módulo para medir el coeficiente de reflexión del tubo interior, un módulo para medir el coeficiente de transmisión del tubo exterior, un sistema electrónico para adquirir y procesar datos, una computadora externa para controlar el dispositivo y exportar los datos medidos, y un sistema que permite la comunicación entre el dispositivo y la computadora.

En este caso, el principio de funcionamiento de dicho espectrofotómetro consiste en proyectar un haz de luz hacia una muestra y medir la cantidad de luz que es reflejada en la misma. Estos dispositivos presentan el inconveniente de que, para su uso, requieren de un operario que realice las medidas.

Es necesario encontrar un dispositivo con el que sea posible utilizar sensores fotovoltaicos para la realización de la medida de suciedad de las superficies ópticas de forma autónoma, así como que permita realizar la medición de varias superficies ópticas a la vez.

Descripción de la invención

El sistema de medida de suciedad en superficies que aquí se presenta comprende uno o más dispositivos de medición, asociado cada uno de ellos a una superficie expuesta a la intemperie, donde cada dispositivo de medición comprende una primera célula fotovoltaica aislada de la suciedad mediante una cubierta de protección que presenta medios de deslizamiento, una segunda célula fotovoltaica expuesta a la intemperie, y un dispositivo de control para la medición y comparación de la suciedad en ambas.

En este sistema, cada dispositivo de medición comprende una primera capa aislante y difusora térmica situada sobre un mismo plano que la superficie a controlar sobre la que se disponen la primera y segunda células.

Así mismo, comprende una segunda capa opaca situada sobre la primera capa. Esta segunda capa presenta al menos una primera y una segunda abertura dispuestas en correspondencia con la primera y segunda célula. De este modo, cada una de las células queda situada en el interior de una de las aberturas.

El dispositivo presenta, además, una primera muestra y al menos una segunda muestra, ambas del mismo material transparente o traslúcido que la superficie a controlar. Cada una de estas primera y segunda muestras están situadas en el interior de la primera y la segunda abertura, sobre la primera y segunda célula respectivamente.

Este dispositivo comprende a su vez unos medios de alimentación.

Según otro aspecto, la cubierta del dispositivo presenta una cara superior que comprende una fuente de luz fijada en su superficie interior y orientada hacia la segunda capa. Por otra parte, los medios de deslizamiento son susceptibles de permitir una primera posición de la cubierta sobre la primera célula, y una segunda posición desplazada tal que está dispuesta sobre la primera y la segunda célula.

Por otra parte, el dispositivo de control comprende un microcontrolador con un software de control, que está conectado a los medios de deslizamiento, a la fuente de luz y a las células fotovoltaicas.

Con el sistema de medida de suciedad en superficies que aquí se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica.

Esto es así pues con él se consigue determinar la progresión de la suciedad sobre las superficies ópticas, tales como espejos, vidrios o cubiertas transparentes, de dispositivos energéticos y, sobre dispositivos ópticos de medida, pero también puede emplearse para medir la suciedad en ventanas y superficies acristaladas y en general, sobre cualquier superficie de cualquier índole, que se encuentre sometida al ensuciamiento. Al ser un sistema capaz de medir la suciedad en las superficies ópticas en intemperie, no es necesario el desplazamiento de muestras para ser medidas en laboratorio con un espectrofotómetro, con el consiguiente ahorro de tiempo y mano de obra.

Es un sistema que funciona de forma totalmente programada, autónoma y en tiempo real, controlado por el software del dispositivo de control y se realiza una medición y registro preciso de las intensidades generadas en cada una de las células fotovoltaicas mediante un dispositivo luminoso, de manera que no es necesario exponer a la intemperie la primera muestra en ningún momento, siendo ésta la que ejerce de muestra de referencia con suciedad cero.

Al estar la primera célula protegida de la suciedad en todo momento, los valores obtenidos son mucho más precisos y no se requiere detener el proceso para realizar labores de limpieza de esta primera muestra, pues además de que en ningún momento se ve expuesta a la intemperie, presenta medios de protección para que ningún tipo de suciedad pueda acceder a ella durante el desplazamiento de la cubierta. Así pues, no se requiere del trabajo de operarios para realizar las medidas mediante un reflectómetro o un espectrofotómetro, ni tampoco que realicen una limpieza periódica de la muestra de referencia, por lo que existe un gran ahorro en mano de obra.

Además, al utilizar una fuente de luz artificial estable, la medida de la suciedad comparando la señal suministrada por la muestra expuesta a la suciedad y la muestra de referencia, limpia, va a ser un valor que no se ve influido por las posibles variaciones de la radiación solar, como son el paso de nubes, sombras... por tanto es un valor más preciso y que va a obtenerse según una secuencia programada de mediciones, sin depender de posibles efectos meteorológicos.

En este sistema la memoria del dispositivo de control permite almacenar datos con los que es posible compensar el decalaje entre células, realizar la programación de los procesos de medida en el tiempo de forma automática gracias al conocimiento de la fecha y hora ofrecidas por un reloj en tiempo real (RTC), programar niveles de alarma de ensuciamiento, programar el periodo de estabilización de las medidas y programar los tiempos de espera sobre las muestras.

También se conserva el histórico de medidas indicando día y hora de las mismas, la temperatura ambiente y el valor obtenido de la suciedad o valores ópticos. Todos estos datos pueden consultarse y transferirse a un dispositivo electrónico de forma inalámbrica, para su estudio y análisis.

Este sistema es capaz de medir la suciedad de varias superficies ópticas a la vez, por lo que se puede usar para determinar el nivel de suciedad de varios equipos o varios componentes de un equipo al mismo tiempo.

Además, permite determinar el grado de suciedad real de la superficie óptica del equipo a controlar, en el caso en el que ésta sea transparente, ya que las muestras sobre las que se realizan las medidas de suciedad pueden ser del mismo material transparente.

También es posible obtener una correlación entre las medidas de suciedad obtenidas y la transmitancia solar medida con un espectrofotómetro de alta precisión, gracias a la extracción de la muestra en la que se acumula la suciedad.

Resulta por tanto un sistema muy eficaz que permite realizar la medida de varias superficies ópticas a la vez, de forma completamente autónoma y con unos valores mucho más precisos.

Breve descripción de los dibujos

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Las Figuras 1.1 y 1.2.- Muestra sendas vistas esquemáticas en planta de la disposición de las muestras de un dispositivo de medición en una primera y segunda posición de la cubierta respectivamente, para una realización preferida de la invención.

Las Figuras 2.1 y 2.2.- Muestra sendas vistas esquemáticas en perfil de la disposición de las muestras de un dispositivo de medición en una primera y segunda posición de la cubierta respectivamente, para una realización preferida de la invención.

La Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del movimiento de la cubierta de un dispositivo de medición para una realización preferida de la invención.

La Figura 4.- Muestra una vista en planta de un dispositivo de medición para una realización preferida de la invención.

La Figura 5.- Muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de control de un dispositivo de medición para una realización preferida de la invención.

Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invención

A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un modo de realización preferente de la invención, el sistema de medida de suciedad en superficies que aquí se propone, comprende uno o más dispositivos de medición asociado cada uno de ellos a una superficie (3) expuesta a la intemperie.

Cada dispositivo de medición comprende una primera célula (1) fotovoltaica aislada de la suciedad mediante una cubierta (4) de protección que presenta medios de deslizamiento, una segunda célula (2) fotovoltaica expuesta a la intemperie, y un dispositivo de control para la medición y comparación de la suciedad en ambas.

Además, cada uno de estos dispositivos de medición comprende una primera capa (5) aislante y difusora térmica situada sobre un mismo plano que la superficie (3) a controlar sobre la que se disponen la primera y segunda células (1, 2). Esta primera capa (5) aísla la primera y segunda célula (1, 2) de la superficie (3) pero las mantiene a la misma temperatura.

Como se muestra en las Figuras 1.1, 1.2, 2.1 y 2.2, en este modo de realización preferente de la invención, la primera capa (5) del dispositivo está situada sobre la propia superficie (3) a controlar, de manera que queda solidario a la misma formando parte del equipo que la contiene, aunque la medición se lleva a cabo sobre el dispositivo y no sobre la propia superficie (3) a controlar.

En otros modos de realización, la primera capa (5) del dispositivo puede estar situada sobre un plano adyacente a la superficie (3) a controlar. En este caso, cuando la superficie (3) forma parte de un cuerpo móvil, como puede ser un espejo de una planta solar, el dispositivo puede estar unido solidariamente a dicho cuerpo móvil de manera que realiza el mismo movimiento que la superficie (3) a controlar, asegurando de este modo que está expuesto a las mismas condiciones variables de ensuciamiento a las que está expuesta la superficie (3) a controlar en cada instante y posición.

Este dispositivo comprende una segunda capa (6) opaca situada sobre la primera capa (5), que presenta al menos una primera abertura (7.1) y una segunda abertura (7.2) dispuestas en correspondencia con la primera y segunda células (1, 2), tal que cada una queda situada en el interior de una de las aberturas (7.1, 7.2).

Así mismo, como puede observarse en las Figuras 1.1 a 3, el dispositivo de medición presenta una primera muestra (8.1) y al menos una segunda muestra (8.2), ambas del mismo material transparente o traslúcido que la superficie (3) a controlar, situadas en el interior de la primera y la segunda abertura (7.1, 7.2), sobre la respectiva célula (1, 2).

Este dispositivo de medición comprende a su vez unos medios de alimentación. En este modo de realización dichos medios de alimentación están formados por una fuente de tensión (9). En otros modos de realización pueden estar formados por un sistema autónomo fotovoltaico que estaría formado por un panel fotovoltaico (37) que mantiene cargada una batería (39) mediante un regulador de carga (38) y un interruptor magnetotérmico (40) que aporta la protección eléctrica necesaria.

En este caso, la fuente de tensión (9) está formada por un primer convertidor (10.1) de tensión continua, de 10 V, y un segundo convertidor (10.2) de tensión continua, de 5V.

Por otra parte, como se muestra en las Figuras 2.1, 2.2 y 3, la cubierta (4) de este dispositivo de medición presenta una cara superior (4.1) que comprende una fuente de luz (11) fijada en su superficie interior y orientada hacia la segunda capa (6). Esta fuente de luz (11) se alimenta desde el primer convertidor (10.1) y es una fuente de luz estable y homogénea. El segundo convertidor (10.2) alimenta el resto de componentes.

Así mismo, como se representa en las Figuras 1.1 y 2.1, los medios de deslizamiento de esta cubierta (4) son susceptibles de permitir una primera posición de la misma sobre la primera muestra (8.1), de manera que está completamente protegida de manera estanca y, una segunda posición desplazada, que puede observarse en las Figuras 1.2 y 2.2, en la que la cubierta (4) está dispuesta sobre la primera y la segunda muestra (8.1, 8.2).

El tamaño de la cubierta (4) es adecuado para permitir su deslizamiento hasta la segunda muestra (8.2) manteniendo su cobertura y protección estanca sobre la primera muestra (8.1).

En este modo de realización preferente de la invención, como se muestra en las Figuras 1.1 a 4, el dispositivo presenta una tercera muestra (8.3) igualmente asociada a una tercera célula (27) fotovoltaica y sigue cumpliéndose que la cubierta (4) presenta unas dimensiones tales que es capaz de desplazarse hasta cubrir dicha tercera muestra (8.3) sin dejar descubierta la primera muestra (8.1). El desplazamiento de la cubierta (4) puede ser lineal, angular o de cualquier otra forma.

Por su parte, en este dispositivo de medida, el dispositivo de control comprende un microcontrolador (12) con un software de control, conectado a los medios de deslizamiento, a la fuente de luz (11) ya las células fotovoltaicas.

En este modo de realización preferente de la invención, los medios de deslizamiento comprenden dos guías (13) fijadas sobre la segunda capa (6) a ambos lados de la primera muestra (8.1), como se muestra en las Figuras 1.1 a 4, de manera que la cubierta (4) presenta sendos laterales (4.2) paralelos conectados con ambas guías (13). Los medios de deslizamiento comprenden además unos medios de transmisión del movimiento de la cubierta (4).

En este modo de realización preferida, el movimiento de la cubierta (4) es lineal y los medios de transmisión del movimiento están formados por un motorreductor (14) conectado a un tornillo sinfín (15) mediante un acoplamiento (16) elástico, donde el tornillo sinfín (15) está conectado a dos rodamientos (17) en sus extremos sobre los que gira, y a un cabezal (18) que presenta un desplazamiento por el giro del tornillo sinfín (15). Este movimiento se transmite desde el cabezal (18) a la cubierta (4) mediante un brazo (19) de conexión entre ambos, como puede observarse en la Figura 4.

En otros modos de realización el movimiento de la cubierta (4) es angular y los medios de transmisión del movimiento de la cubierta comprenden un motorreductor (14) cuyo eje está conectado a la cubierta (4) mediante un brazo (19).

Como queda representado en la Figura 4, este sistema comprende un tablero (20) de accionamiento para soporte de los medios de transmisión, donde dicho tablero (20) está fijado sobre la segunda capa (6) de forma adyacente a la superficie (3) a controlar.

Por otra parte, en este modo de realización preferida, dicho tablero (20) comprende al menos un codificador (21) y una regleta (22) con al menos dos detectores (23) magnéticos y, el cabezal (18) comprende un imán (24) orientado hacia dicha regleta (22), susceptible de activar los detectores (23) en las posiciones indicadas. En este caso, la regleta (22) presenta tres detectores (23) magnéticos y está protegida de la intemperie mediante una funda de goma que aísla los detectores (23) y sus conexiones eléctricas.

En este modo de realización preferente de la invención, el dispositivo comprende una caja de control (25) estanca en cuyo interior está situado el dispositivo de control que comprende, como se muestra en la Figura 5, una memoria (26). Así mismo, los cables de la primera, segunda y tercera célula (1, 2, 27), de los detectores (23) y codificador (21), del motorreductor (14) y de la fuente de luz (11), llegan a la caja de control (25), preparada para permanecer a la intemperie desde la que se gestiona el funcionamiento del dispositivo.

El microcontrolador (12) presenta puertos de entrada (33) y salida (34) digital y está asistido por un reloj (28) en tiempo real (RTC) mantenido por una batería con sensor de temperatura ambiente. Comprende además unos medios de comunicación inalámbrica con al menos un dispositivo electrónico, que en este modo de realización están formados por un dispositivo bluetooth (29). En otros modos de realización, estos medios de comunicación pueden ser por cable.

En este modo de realización preferente de la invención, la caja de control (25) presenta un convertidor (30) analógico digital para la medición de las señales generadas por las células fotovoltaicas a través de sendas resistencias de carga o shunts (31).

El microcontrolador (12) gestiona y programa el movimiento de la cubierta (4), así como el posicionamiento preciso de la misma sobre cada muestra. A través de sus puertos de salidas (34) digitales, puede controlar el funcionamiento de la fuente de luz (11) y también realizar las tareas de lectura y registro de las intensidades eléctricas obtenidas por cada una de las células fotovoltaicas durante el proceso de medida.

Así mismo, a través del puerto de entradas (33) digitales del microcontrolador (12), éste es avisado por los detectores (23) y por las señales del codificador (21) para la determinación de las tres posiciones significativas de la primera, segunda y tercera muestra (8.1, 8.2, 8.3). Así mismo el microcontrolador (12), controla el funcionamiento del motor (14) mediante un controlador (36) de salidas digitales, permitiendo a su vez el control del sentido y de velocidad de giro del motor mediante técnicas de modulación de ancho de pulso (PWM). Así mismo, se gestiona una alarma (35) que puede ser empleada para la comunicación de niveles de suciedad de forma local o a otros equipos.

En este modo de realización preferente de la invención, la cubierta (4) comprende medios de protección de la primera muestra (8.1) en su deslizamiento formados por al menos sendos cepillos (32) situados perpendicularmente a la dirección del deslizamiento de la cubierta (4), a ambos lados de la primera muestra (8.1), de manera que cada cepillo (32) abarca desde una guía (13) de deslizamiento a la guía (13) opuesta.

Por otra parte, en este modo de realización preferida, la tercera muestra (8.3) está separada de la primera y segunda muestra (8.1, 8.2) y está formada por el mismo material que ambas.

Como la primera y la segunda muestra (8.1, 8.2) son exactamente del mismo tipo de material utilizado en el dispositivo óptico cuyo nivel de suciedad se pretende evaluar, se garantiza que los procesos de ensuciamiento son similares, pudiendo obtener las correlaciones que arrojen valores representativos de las magnitudes ópticas involucradas en dichos dispositivos (reflectancia, transmitancia, etc.). En otros modos de realización, dicha tercera muestra (8.3) está separada de la primera y segunda muestra (8.1, 8.2) y está formada por un material diferente al de ambas.

En este modo de realización, la primera, segunda y tercera muestra (8.1, 8.2, 8.3) son removibles respecto de la segunda capa (6), de manera que es posible extraerlas del dispositivo con el objeto de medir su transmitancia solar (con un espectrofotómetro) y de esta manera obtener la correspondencia entre el valor de diferencia de potencial suministrado por el sensor y la transmitancia solar.

La realización de dicha medida para diferentes niveles de suciedad suministra una curva de calibración del sensor de suciedad que permite la obtención de los correspondientes valores de dicho parámetro óptico. En el caso de reflectores solares, la reflectancia solar es calculada a partir de la transmitancia solar obtenida.

Así pues, para obtener las medidas de suciedad mediante este sistema lo primero que debe realizarse es posicionar la cubierta (4) sobre la primera muestra (8.1), identificada como posición de inicio o posición cero del codificador (21), determinada por un primer detector (23) magnético de la regleta (22). Para asegurar la posición exacta, antes de iniciar el proceso de medida, el microcontrolador (12) activa el movimiento del motorreductor (14) de manera que se pierda la detección del primer detector (23) para revertir el sentido de giro haciendo volver a la cubierta (4) al punto de la nueva detección del primer detector (23) y asegurar así la posición cero de referencia.

Una vez conseguida la posición cero y la cubierta (4) es posicionada sobre la primera muestra (8.1), el microcontrolador (12) activa la fuente de luz (11) sobre la primera célula (1) y permanece allí el tiempo necesario hasta que la intensidad generada por dicha primera célula (1) se estabiliza. Para ello el microcontrolador (12) realiza medidas de forma continua para determinar el momento de la estabilización en el cual se almacena y registra la medición alcanzada, que denominamos "Medida 1”.

A continuación, con la fuente de luz (11) encendida, el microcontrolador (12) activa el motorreductor (14) para dirigir la cubierta (4) hacia la segunda muestra (8.2). La posición de ésta se consigue mediante la medición del codificador (21) alojado en el eje del motor (14) y el segundo detector (23). En dicha posición la fuente de luz (1) queda posicionada sobre la segunda célula (8.2) durante un tiempo, registrándose la medición alcanzada a la que se denomina "Medida 2”, al finalizar el mismo.

Como en este modo de realización se considera la existencia de una tercera muestra (8.3), puede realizarse una tercera medida sobre la misma, a la que denominaremos "Medida 3”.

Debido a la rápida respuesta de las células fotovoltaicas, el tiempo de permanencia sobre la segunda y tercera muestra (8.2, 8.3) es de sólo unos segundos.

Una vez obtenidas las mediciones, el microcontrolador (12) desconecta la fuente de luz (11) y activa el motorreductor (14) para dirigir la cubierta (4) hacia la primera muestra (8.1), desactivando el motor (14) cuando detecta el primer detector (23) nuevamente, finalizando de este modo el proceso de medida.

La diferencia de las medidas obtenidas es función de las condiciones de suciedad en las que se encuentre cada zona.

Así, si la primera muestra (8.1) se mantiene siempre limpia protegida por la cubierta (4), dicha diferencia es función del grado de suciedad en la que se encuentra la segunda y la tercera muestra (8.2, 8.3), de manera que:

Suciedad en la segunda Muestra = Medida 1 - Medida 2

Suciedad en la tercera Muestra = Medida 1 - Medida 3

El valor obtenido de suciedad es adimensional y su sensibilidad depende del grado de resolución y precisión del convertidor (30) analógico digital, de la potencia de la fuente de luz (11), de las intensidades generadas por las células (1, 2, 27) y por las resistencias de carga o shunts (31), empleadas en la medición de las mismas.

Con muestras de vidrio sin calibrar, este valor adimensional puede ser empleado para el seguimiento del progreso de la suciedad en superficies de cualquier índole, opacas o transparentes, (pinturas, cubiertas, paneles, ventanales, etc). Este valor da una idea del nivel de suciedad depositada en la superficie a inspeccionar, pero no es totalmente preciso porque puede que el ensuciamiento de esa superficie opaca no sea igual a la del vidrio de las muestras.

Dado que la primera y segunda muestra (8.1, 8.2) corresponden al mismo material traslúcido de la superficie (3) a controlar, se puede realizar una calibración de la segunda muestra (8.2), mediante la medida en espectrofotómetro espectral, para realizar un proceso de cálculo de la correlación entre este parámetro adimensional y la transmitancia solar del material transparente de la segunda muestra (8.2) en las diferentes condiciones de suciedad. De esta manera es posible obtener valores representativos de las magnitudes ópticas involucradas en dichos dispositivos (reflectancia, transmitancia, etc.). Con la tercera muestra (8.3) se procede de la misma manera indicada para la segunda muestra (8.2).

Con la primera, segunda y tercera muestra (8.1, 8.2, 8.3) limpias el valor obtenido de suciedad en ellas debe de ser cero y este valor aumenta a medida que se ensucian la segunda y tercera muestra (8.2, 8.3).

Es por ello por lo que resulta necesario, al comienzo de cada campaña o periodo de medidas, realizar un ajuste del cero consistente en la limpieza de la primera, segunda y tercera muestra (8.1, 8.2, 8.3) y de la corrección del decalaje en la medida de las células (1, 2, 27) fotovoltaicas.

Cuando se desee realizar la limpieza de las muestras, el microcontrolador (12) acciona el motorreductor (14) desplazando la cubierta (4) para que las muestras queden de forma exterior a la misma y posibilitar de este modo su extracción y limpieza.

Una vez limpias, se procede a realizar un calibrado consistente en un proceso de medida especial al objeto de determinar el decalaje de la segunda y tercera célula (2, 27). El valor de suciedad obtenido se corrige en la medida de las células al objeto de obtener una medida de cero. Este valor se almacena en memoria del dispositivo de control para emplearlo en la corrección de las sucesivas medidas.

En dicha memoria se almacenan parámetros del equipo que, además de compensar el decalaje entre la segunda y tercera célula (2, 27), permiten realizar la programación de los procesos de medida en el tiempo de forma automática gracias al conocimiento de la fecha y hora ofrecidas por el reloj RTC. Para ello pueden seleccionarse los días de la semana y las horas de medida diaria. También es posible programar niveles de alarma de ensuciamiento, programar el periodo de estabilización de las medidas y, los tiempos de espera sobre las muestras.

Además, en esta memoria se conserva el histórico de las medidas realizadas indicando el día y la hora de la medida, la temperatura ambiente y el valor obtenido de suciedad o valores ópticos, pudiendo consultarse y transferirse estos datos a otros equipos mediante una comunicación inalámbrica tipo Bluetooth, como en este caso o mediante cable a través de un puerto USB, en otros modos de realización.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1- Sistema de medida de suciedad en superficies, que comprende uno o más dispositivos de medición de la intensidad generada en al menos una célula fotovoltaica, cada uno de ellos configurado para estar asociado a una superficie (3) expuesta a la intemperie, donde cada dispositivo de medición comprende una primera célula (1) fotovoltaica aislada de la suciedad mediante una cubierta (4) de protección que presenta medios de deslizamiento, una segunda célula (2) fotovoltaica expuesta a la intemperie, unos medios de iluminación de las células y un dispositivo de control para la medición y comparación de la intensidad generada en ambas células tras la irradiación con los medios de iluminación para determinar la suciedad,caracterizado por quecada dispositivo de medición comprende

   - una primera capa (5) aislante y difusora térmica situada sobre un mismo plano que la superficie (3) a controlar sobre la que se disponen la primera y segunda células (1, 2);

   - una segunda capa (6) opaca situada sobre la primera capa (5), que presenta al menos una primera abertura (7.1) y una segunda abertura (7.2) dispuestas en correspondencia con la primera y segunda células (1, 2), tal que cada una queda situada en el interior de una de las aberturas;

   - una primera muestra (8.1) y al menos una segunda muestra (8.2), ambas del mismo material transparente o traslúcido que la superficie (3) a controlar, situadas en el interior de la primera y la segunda abertura (7.1, 7.2), sobre la respectiva célula, siendo ambas removibles respecto de la segunda capa (6), y;

   - unos medios de alimentación;

   donde los medios de iluminación están formados por una fuente de luz (1) fijada en la superficie interior de la cara superior (4.1) de la cubierta (4) y orientada hacia la segunda capa (6) y los medios de deslizamiento son susceptibles de permitir una primera posición de la cubierta (4) sobre la primera célula (1), y una segunda posición desplazada tal que está dispuesta sobre la primera y la segunda célula (1,2) y donde el dispositivo de control comprende un microcontrolador (12) con un software de control, conectado a los medios de deslizamiento, a la fuente de luz (11) y a la primera y segunda célula (1, 2) y es susceptible de aportar los valores ópticos de transmitancia y refrectancia de las muestras, a partir de los valores eléctricos de las células.

   2- Sistema según la reivindicación 1, donde los medios de deslizamiento comprenden dos guías (13) fijadas sobre la segunda capa (6) a ambos lados de la primera muestra (8.1), de manera que la cubierta (4) presenta sendos laterales (4.2) conectados con ambas guías (13), y unos medios de transmisión del movimiento de la cubierta (4).

   3- Sistema según la reivindicación 2, donde el movimiento de la cubierta es lineal y los medios de transmisión del movimiento de la cubierta comprenden un motorreductor (14) conectado a un tornillo sinfín (15) mediante un acoplamiento (16) elástico, donde el tornillo sinfín (15) está conectado a dos rodamientos (17) en sus extremos y a un cabezal (18) y, un brazo (19) de conexión del cabezal (18) con la cubierta (4).

   4- Sistema según la reivindicación 2, donde el movimiento de la cubierta es angular y los medios de transmisión del movimiento de la cubierta comprenden un motorreductor (14) cuyo eje está conectado a la cubierta (4) mediante un brazo (19).

   5- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende un tablero (20) de accionamiento para soporte de los medios de transmisión, donde dicho tablero (20) está fijado sobre la segunda capa (6) de forma adyacente a la superficie (3) a controlar.

   6- Sistema según la reivindicación 5, dicho tablero (20) comprende al menos un codificador (21) y una regleta (22) con al menos dos detectores (23) magnéticos y el cabezal (18) comprende un imán (24) orientado hacia dicha regleta (22), susceptible de activar los detectores (23) en las posiciones indicadas.

   7- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la cubierta (4) comprende medios de protección de la primera muestra (8.1) en su deslizamiento formados por al menos sendos cepillos (32) situados perpendicularmente a la dirección del deslizamiento de la cubierta (4), a ambos lados de la primera muestra (8.1), de manera que cada cepillo (32) abarca desde una guía (13) de deslizamiento a la guía (13) opuesta.

   8- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una caja de control (25) estanca en cuyo interior está situado el dispositivo de control que comprende una memoria (26) y unos medios de comunicación inalámbrica con al menos un dispositivo electrónico.

   9- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una tercera muestra (8.3) separada de la primera y segunda muestra (8.1, 8.2) que está formada por el mismo material que ambas.

   10- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende una tercera muestra (8.3) separada de la primera y segunda muestra (8.1, 8.2) que está formada por un material diferente al de ambas.

   11- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera capa (5) del dispositivo está situada sobre la superficie (3) a controlar.

   12- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la primera capa (5) del dispositivo está situada sobre un plano adyacente a la superficie (3) a controlar.

   13- Sistema según la reivindicación 12, donde la superficie (3) a controlar presenta movimiento y el dispositivo está unido solidariamente a ella.

   14- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de alimentación están formados por una fuente de tensión (9).

   15- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde los medios de alimentación están formados por un sistema autónomo fotovoltaico con una batería.