Desarrollo y modelado 3D de planta termosolar

Abstract

En un mundo donde la demanda energética es cada vez mayor, a la par que cada día se intenta apostar cada vez más por la sostenibilidad ambiental, no parece viable dejar de apostar por la generación eléctrica a partir de energías renovables. La obtención de ella a partir del Sol en plantas termosolares es una rama más de todo el árbol de opciones disponibles. En paralelo a lo anterior, y en concreto en los últimos años, el crecimiento de las nuevas tecnologías aplicadas a la robotización y automatización de tareas en la industria han abierto un nuevo paradigma. Las plantas de generación no se quedan atrás, y la incorporación de estos nuevos métodos es algo que, al igual que en muchos otros campos, puede proporcionar muchas ventajas. A lo largo de este proyecto se desarrolla un entorno de simulación de una planta termosolar real, con el fin de dotarla de capacidad de interacción con futuros modelos que se incorporen a ella. Esto permite disponer de todo un campo de pruebas de cara a ensayos y pruebas de cualquier tipo de robot enfocado a la inspección, soporte o vigilancia de la planta, entre otros. Para ello, y usando como base ROS y Gazebo, se diseña y programa una simulación de planta termosolar a partir de una real, intentando ser lo más fiel posible a esta. En gran parte, esto es posible gracias a que se crean los modelos existentes en la planta desde cero, usando Blender, manteniendo así el mayor nivel de detalle posible siempre que el rendimiento de la simulación no se vea afectado. Una vez se incorporan estos modelos a la simulación, es posible realizar diferentes análisis dinámicos de cara a obtener el mejor método para el movimiento general de la planta. Por otro lado, también se realiza una gestión y automatización de los elementos de la planta mediante XML y Python. Esto implica adaptar el sistema de comunicación de ROS a las diferentes tareas que surgen, sobre todo dado el elevado número de modelos con el que se trabaja, así como los diferentes casos puntuales que deban ser tratados con distinción respecto al resto. Por último, se incorpora a la simulación un robot de inspección básico, el cual es controlado manualmente por teclado y permite mostrar cual es el comportamiento general de un elemento externo a la planta cuando es introducido en la simulación. Esto sienta las bases a futuros proyectos complementarios y de ampliación de diversos enfoques.

In a world where the demand for energy is ever increasing, at the same time as there is a growing commitment to environmental sustainability, it does not seem viable to stop betting on electricity generation from renewable energies. Obtaining it from the sun in solar thermal plants is just one more branch of the tree of available options. In parallel to the above, and specifically in recent years, the growth of new technologies applied to the robotisation and automation of tasks in industry has opened a new paradigm. Power plants are not lagging, and the incorporation of these new methods is something that, as in many other fields, can provide many advantages. Throughout this project, a simulation environment of a real solar thermal plant is developed, to provide it with the capacity to interact with future models that are incorporated into it. This makes it possible to have a whole test field available for the testing and testing of any type of robot focused on the inspection, support, or surveillance of the plant, among others. To do this, and using ROS and Gazebo as a base, a simulation of a thermosolar plant is designed and programmed based on a real one, trying to be as faithful as possible to it. To a large extent, this is possible thanks to the fact that the existing models of the plant are created from scratch, using Blender, thus maintaining the highest possible level of detail if the performance of the simulation is not affected. Once these models are incorporated into the simulation, it is possible to perform different dynamic analyses in order to obtain the best method for the general movement of the plant. On the other hand, management and automation of the plant elements is also carried out using XML and Python. This involves adapting the ROS communication system to the different tasks that arise, especially given the large number of models with which it works, as well as the different specific cases that need to be treated differently from the rest. Finally, a basic inspection robot is incorporated into the simulation, which is manually controlled by keyboard and makes it possible to show the general behaviour of an element outside the plant when it is introduced into the simulation. This lays the foundations for future complementary projects and the extension of various approaches.