ES1298763U - Dispositivo de monitorizacion a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas - Google Patents

Dispositivo de monitorizacion a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas Download PDF

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Abstract

Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas caracterizado porque comprende - al menos un circuito impreso (1) sobre el que van montados los elementos electrónicos, entre los cuales se incluyen: - un microcontrolador (2) con un software específico (3), - una pluralidad de sensores de efecto Hall (4) de núcleo abierto, con una parte (4b) soldada al circuito impreso y otra parte (4a) removible, desmontable y montable sobre la anterior, - un módulo de comunicaciones digitales inalámbrico (6) de largo alcance, dotado de una antena (7), - un módulo de comunicaciones digitales inalámbrico (8) de corto alcance, con antena interna, y - un módulo de alimentación DC (9), - una caja envolvente que aloja el circuito impreso (1) y sus elementos electrónicos, comprendiendo: - una base (15) dotada de una junta elástica (17), - una tapa (16) también dotada de otra junta elástica (17), estando la tapa (16), la base (15), o ambas, dotadas de medios de fijación mecánica entre sí, disponiendo la junta elástica (17) de una abertura central (21) en posición coincidente con la ubicación de los sensores de efecto Hall (4) en el circuito impreso (1), y de una pluralidad de canales (22) con sección semicircular, ubicados simétricamente a ambos lados de la abertura central (21), y alienados con la abertura de los sensores de efecto Hall (4), estando dispuesta la junta elástica (17) asociada a la base (15) con los canales (22) abiertos hacia la tapa (16), y dispuesta la junta elástica (17) asociada a la tapa (16) con los canales (22) abiertos hacia la base (15), teniendo la junta elástica (17) la oportuna simetría para que ambas, en una posición de cierre de la caja envolvente, las dos juntas elásticas (17) queden adyacentes una sobre otra y de forma invertida, de tal forma que los canales (22) de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas (17) queden enfrentados entre sí y definan una abertura pasante cilíndrica, siendo la junta elástica de dimensiones capaces de garantizar el cierre hermético entre la tapa (16) y la base (15) en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, siendo aptos cada uno de los canales (22) de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas (17) para permitir el paso de un cable (23) proveniente de uno o varios string (24) de placas solares, a través de la abertura pasante cilíndrica, por ambos extremos de la envolvente, y a través de uno de los sensores de efecto Hall (4) que emergen a través de la abertura central (21) de forma coincidente, y siendo las medidas de cada uno de los canales (22) de sección semicircular coincidentes con las medidas del cable (23) para que, en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, el cable (23) quede fijo en el interior del canal (22) y aislado del exterior de la caja envolvente.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas
La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a un dispositivo de monitorización a la intemperie, o “outdoor”, para instalaciones fotovoltaicas del tipo de los utilizados para la medida remota de la corriente producida y para el control del correcto funcionamiento de la instalación, caracterizado porque utiliza una combinación de sensores de efecto Hall de núcleo abierto, con una caja envolvente dotada de unos canales para el paso de los cables, de tal forma que puede realizar la medida de forma completamente autónoma y no invasiva, entendiendo por no invasiva sin necesidad de alterar, conectar o desconectar el cableado original de la instalación, sin contacto eléctrico, y sin necesidad de acceder a la caja de empalmes o caja de strings de la instalación, siendo aplicable tanto a instalaciones nuevas como a instalaciones no dotadas en su construcción de medios de medida.
Campo de la invención
La invención se refiere al campo de dispositivos de monitorización para instalaciones fotovoltaicas, especialmente aquellas instalaciones que ya están en producción y no están monitorizadas.
Estado actual de la técnica
Antes de analizar el estado actual de la técnica, es conveniente aclarar algunos conceptos técnicos utilizados: en adelante denominaremos “string” a un conjunto de paneles solares fotovoltaicos que están conectados en serie. Es habitual también referirse como “harness” al conjunto cableado colector de salida de energía.
Asimismo es común referirse a la “caja de strings”. Esta caja es la caja donde se hacen los empalmes y conexiones, donde llega el cableado de todos los strings (módulos solares conectados en serie) y se conectan con el inversor. Normalmente esta “caja de strings” va equipada con protecciones eléctricas, fusibles, protección contra sobretensiones, etc. Es muy común en el estado actual de la técnica instalar además, durante el montaje original de la planta fotovoltaica, en esta “caja de strings”, dispositivos de medida de la corriente y monitorización de la instalación, normalmente mediante conexión eléctrica directa al cableado o mediante sensores. Ejemplos de este tipo de sistemas y equipos de medida los podemos encontrar recogidos en los documentos KR101176012B “Monitoríng system of solar panel and method thereof“, KR101169289 "Connector band of solar panel and controlling method thereof’, TW201105021 “A database used in a solar panel associated with a wireless monitoring system and a method for controlling the same”, KR101727743B1 “Photovoltaic system equipped with solar junction box internal abnormal state monitoring diagnosis and remote monitoring” y TW201104634 “A solar panel associated with a wireless monitoring system and a method for controlling the same”. Pero estos documentos describen equipos de medida fijos, que deben ser instalados durante el montaje de la planta exclusivamente, de lo contrario habría que parar la producción de la planta, desconectar el cableado original, insertar los equipos de medida, y volver a conectarlo, un proceso complicado, caro y no exento de problemas adicionales. No prevén en ningún caso una envolvente especialmente dispuesta para permitir la medida directamente sobre el cableado existente, de forma no invasiva, con mínimo tiempo de instalación.
También es conocido el uso de sensores de efecto Hall instalados en la fabricación de la “caja de strings", para la monitorización,como se describe en CN203675050U “Intelligent monitoring device for photovoltaic combiner box’ y CN103986416A “Portable photovoltaic assembly monitoring end”, pero tampoco son directamente aplicables a instalaciones preexistentes sin modificar el cableado, ni prevén una envolvente especialmente dispuesta para permitir la medida directamente sobre el cableado existente, de forma no invasiva, con mínimo tiempo de instalación.
Sin embargo, existen plantas fotovoltaicas en las que, por economizar la instalación, no se instalaron en origen estos equipos de medida y monitorización. También es común que no existan en instalaciones antiguas, o bien es posible que sí estuvieran instalados, pero se hayan estropeado o tengan un mal funcionamiento. Por eso es una necesidad disponer de un equipo de monitorización no invasivo, que pueda aplicarse rápida y fácilmente a este tipo de instalaciones para modernizarlas y dotarlas de avanzados medios de monitorización inalámbrica sin necesidad de alterar el cableado de producción existente. La patente WO2021191480 divulga un “Equipo inalámbrico y no invasivo para la monitorización de corriente directamente en el cableado de instalaciones fotovoltaicas” alegando ser no invasivo, y permitir la monitorización directamente en el cableado de instalaciones fotovoltaicas, pero no describe ninguna forma ni realización técnica, ni envolvente que permita conseguir estos efectos, limitándose a enumerar los elementos electrónicos que lleva, que por si solos no permiten lograr estas funciones.
Descripción de la invención
Para solventar la problemática existente en la actualidad en instalaciones fotovoltaicas existentes sin monitorización de corriente ni monitorización de producción se ha ideado el dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas objeto de la presente invención, el cual comprende
- al menos un circuito impreso sobre el que van montados los elementos electrónicos:
- un microcontrolador con un software específico,
- una pluralidad de sensores de efecto Hall de núcleo abierto, con una parte soldada al circuito impreso y otra parte removible, desmontable y montable sobre la anterior,
- un módulo de comunicaciones digitales inalámbrico de largo alcance, dotado de una antena, destinado a transmitir los datos de la instalación y las medidas efectuadas a un centro de control o servidor remoto,
- un modulo de comunicaciones digitales inalámbrico de corto alcance con antena interna, destinado a la identificación de la planta, y a la comunicación de los datos de forma local con dispositivos portátiles cercanos, dotados de la oportuna aplicación, como pueden ser móviles, tablets u ordenadores personales, y
- un módulo de alimentación DC, preferentemente de tipo conversor DC/DC o MPPC,
- una caja envolvente que aloja el circuito impreso y sus elementos electrónicos, comprendiendo:
- una base dotada de una junta elástica,
- una tapa también dotada de otra junta elástica,
estando la tapa, la base, o ambas, dotadas de medios de fijación mecánica entre sí; disponiendo la junta elástica de una abertura central en posición coincidente con la ubicación de los sensores de efecto Hall en el circuito impreso, y de una pluralidad de canales con sección semicircular, ubicados simétricamente a ambos lados de la abertura central, y alienados con la abertura de los sensores de efecto Hall; estando dispuesta la junta elástica asociada a la base con los canales abiertos hacia la tapa, y dispuesta la junta elástica asociada a la tapa con los canales abiertos hacia la base, teniendo la junta elástica la oportuna simetría para que ambas para que, en una posición de cierre de la caja envolvente, las dos juntas elásticas queden adyacentes una sobre otra y de forma invertida, de tal forma que los canales de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas queden enfrentados entre sí y definan una abertura pasante cilíndrica; siendo la junta elástica de dimensiones capaces de garantizar el cierre hermético entre la tapa y la base en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica; siendo aptos cada uno de los canales de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas para permitir el paso de un cable proveniente de un string de placas solares, a través de la abertura pasante cilíndrica, por ambos extremos de la envolvente, y a través de uno de los sensores de efecto Hall que emergen a través de la abertura central de forma coincidente, y siendo las medidas de cada uno de los canales de sección semicircular coincidentes con las medidas del cable para que, en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, el cable quede fijo en el interior del canal y aislado del exterior de la caja envolvente.
Está previsto que la caja envolvente comprenda opcionalmente al menos un compensador de presión para evitar la condensación en el interior y alargar la vida útil de los componentes electrónicos.
Preferentemente el módulo de alimentación DC está eléctricamente conectado con una placa solar externa, independiente de las de la planta fotovoltaica, pudiendo incorporar un supercondensador de almacenamiento temporal de energía, para facilitar el correcto arranque y funcionamiento del microcontrolador en condiciones de baja irradiación solar. Se entiende por supercondensador aquellos dispositivos electroquímicos capaces de sustentar una densidad de energía inusualmente alta en comparación con los condensadores normales, presentando una capacidad miles de veces mayor que la de los condensadores electrolíticos de alta capacidad, con una capacidad igual o mayor a 0,5 Faradios.
Está previsto que alternativamente el módulo de alimentación DC pueda estar eléctricamente conectado con una fuente de alimentación externa.
La caja envolvente está previsto que comprenda, en la parte inferior de la base, una pluralidad de perforaciones roscadas de fijación.
Los canales de cada una de las juntas elásticas pueden tener opcionalmente uno o varios estrechamientos o zonas de diámetro ligeramente menor que el diámetro promedio de los canales, y por tanto de los cables que pasan por ellos, con el fin de garantizar la adecuada estanqueidad de la caja y conseguir llegar hasta a un IP66, lo cual permite su funcionamiento a la intemperie.
Está prevista una realización alternativa en que las partes removibles de los sensores de efecto Hall son solidarias con la tapa. De esta forma, al cerrar la tapa, las partes removibles quedan automáticamente posicionadas todas a la vez sobre las correspondientes partes soldadas en el circuito impreso y los cables.
Está previsto utilizar unos tapones opcionales de cierre en aquellos canales que no lleven cable pasante.
El dispositivo puede contener, de forma opcional, otros sensores, como por ejemplo de temperatura.
Este dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas comporta un procedimiento de montaje específico que comprende:
- una fase de apertura de la caja envolvente, en la que se liberan los medios de fijación mecánica, y se separa por un lado la tapa y su correspondiente junta elástica, y por otro lado la base y su correspondiente junta elástica,
- una fase de extracción de las partes removibles de los sensores de efecto Hall de sus correspondientes partes soldadas al circuito impreso, en caso de que no sean solidarias con la tapa, seguida de
- una fase de colocación de los cables pasantes, provenientes de cada uno de los string, sin cortar ni conectar eléctricamente, sobre la base, de tal manera que cada uno quede apoyado sobre la mitad inferior de un canal de la junta elástica de la base, pasando asimismo por la parte del sensor de efecto Hall soldada al circuito impreso en coincidencia con dicho canal, seguida de
- una fase de montaje de las partes removibles de los sensores de efecto Hall de sus correspondientes partes soldadas al circuito impreso, en caso de que no sean solidarias con la tapa, encerrando a los cables pasantes dentro de los sensores de efecto Hall, seguida de
- una fase de cierre de la caja envolvente, en la que se coloca la tapa y su correspondiente junta elástica, sobre la base (15) y su correspondiente junta elástica, con los cables ubicados en medio en sus correspondientes canales, y se solidarizan mediante los medios de fijación mecánica, quedando de esta manera los cables pasantes inmovilizados y aislados.
Así mismo puede comprender una fase adicional de montaje mecánico de la caja en una estructura de soporte, por ejemplo la estructura de soporte de las placas solares, mediante las oportunas pletinas o adaptadores montados en las perforaciones roscadas de fijación ubicadas en la parte inferior de la base. Esta fase puede realizarse antes o después de las anteriores.
En caso de que no se hayan empleado todos los canales para cables disponibles, se puede realizar una fase adicional de inserción de dos tapones de cierre en cada canal que no aloja un cable, en caso de que no se hayan utilizado todos los disponibles y quede alguno vacío.
El dispositivo se montará preferentemente directamente sobre los cables provenientes de los string, preferentemente después de los respectivos fusibles, y antes del cableado colector de salida.
Cuenta con una aplicación (App) prevista para dispositivos portables, como pueden ser móviles, tablets u ordenadores personales, que permite entre otras las siguientes informaciones:
- Lectura de corriente por cada uno de los string.
- Gráficas de generación por string, inversor, power station, etc.
- Aviso de fusibles fundidos.
- Aviso de bajada de generación por suciedad en los módulos.
- Aviso de inversor parado.
- Aviso de módulos cortocircuitados.
- Medida de irradiación y temperatura ambiente.
- Comparativa de generación entre distintos string para comprobar sombras o problemas en los módulos.
Ventajas de la invención
Este dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los disponibles en la actualidad siendo la más importante que permite realizar la monitorización de forma completamente autónoma y de forma no invasiva, permitiendo monitorizar la corriente de cada uno de los string directamente del harness o cableado de la planta, sin modificar dicho cableado, ni necesitar contacto eléctrico con él.
Otra importante ventaja es que no es necesario acceder tampoco a la caja de strings de la planta fotovoltaica, redundando en una instalación del equipo de monitorización segura, rápida y económica, sin necesidad de alterar la producción de la planta fotovoltaica y sin perder las garantías de las cajas de string.
Otra ventaja de la presente invención es que permite monitorizar instalaciones que están en producción y no están monitorizadas, facilitando el aumento de la producción actual, sus prestaciones y disminuyendo el coste de mantenimiento, al añadir la monitorización remota.
Otra de las más importantes ventajas a destacar es que, al tener dos módulos de comunicaciones diferentes simultáneamente, uno de largo alcance y otro de corto alcance, puede realizar la transmisión de la información de dos formas: mediante el módulo inalámbrico de largo alcance trasmitir los datos de la instalación y las medidas efectuadas a un centro de control o servidor remoto, permitiendo la monitorización continua a distancia, sin intervención, de la instalación; mediante el modulo inalámbrico de corto alcance se realiza la identificación del equipo y su situación en la planta, y se permite la comunicación de los datos de forma local, en tiempo real, con dispositivos portátiles cercanos, por ejemplo un móvil, dotados de la oportuna aplicación, facilitando las labores del personal técnico in situ en caso necesario, para localizar averías o funcionamientos incorrectos y evitando la necesidad de utilizar aparatos específicos de medición, como por ejemplo pinzas amperimétricas.
Además, el uso preferente del sistema LoRa consigue alcanzar grandes distancias de comunicación, con mínimo consumo, evitando la instalación y posibles problemas de sobretensiones de los cables de comunicaciones convencionales en otras instalaciones..
Asimismo otra ventaja añadida es que la especial disposición de la caja, con las juntas elásticas y los estrechamientos en los canales, junto con el uso opcional de tapones, permite conseguir un cierre hermético y la adecuada estanqueidad de la caja alrededor de los cables, llegando a un aislamiento IP66, que garantiza un funcionamiento sin problemas durante largo tiempo, reduciendo la posibilidad de averías y funcionamientos incorrectos.
No debemos olvidar destacar que el especial diseño tanto de la caja envolvente, sus juntas, unido la disposición de los sensores de núcleo abierto, redunda en una instalación sencilla, rápida y económica, evitando los problemas de manipulación del cableado existente o de la conexión en la caja de strings, que requieren de una alta especialización.
También hay que resaltar que a esto se une la incorporación en la caja de un compensador de presión para evitar la condensación en el interior y alargar la vida útil de los componentes electrónicos.
Hay que resaltar también que el dispositivo no consume energía de la generada por las placas solares de la instalación, siendo preferentemente autoalimentado a través de un pequeño módulo fotovoltaico.
También es destacable que es un dispositivo con un sistema de fijación rápido y adaptable a cualquier tipo de estructura.
Descripción de las figuras
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de un dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas.
En dicho plano la figura -1- muestra una vista superior y lateral del dispositivo, con los sensores de efecto Hall, los canales, y el circuito impreso mostrados por transparencia, en la realización alimentada por una placa solar externa, por ejemplo la del control de seguimiento del tracker.
La figura -2- muestra una vista superior y lateral del dispositivo, con los sensores de efecto Hall, los canales, y el circuito impreso mostrados por transparencia, en la realización alimentada por una fuente de alimentación externa o una placa solar independiente.
La figura -3- muestra una vista esquemática simplificada del dispositivo instalado en una planta solar con cuatro strings, en la realización alimentada por su propia placa solar independiente.
La figura -4- muestra un detalle ampliado de la vista esquemática simplificada del dispositivo instalado en una planta solar con cuatro strings, solo del dispositivo, en la realización alimentada por su propia placa solar independiente.
La figura -5- muestra una vista explotada, en sección, de los principales elementos del dispositivo.
La figura -6- muestra una vista explotada, en sección, de los principales elementos del dispositivo, en la fase de colocación de los cables en los canales,
La figura -7- muestra una vista explotada, en sección, con un detalle separado solo del circuito impreso y los sensores de efecto Hall, de los principales elementos del dispositivo, en la fase de colocación de las partes removibles de los sensores de efecto Hall, sobre los cables.
La figura -8- muestra una vista en sección del dispositivo, con las partes removibles de los sensores de efecto Hall ya colocadas sobre los cables, e insertas en las partes fijas montadas en el circuito impreso, y la envolvente ya cerrada.
La figura -9- muestra una vista explotada, en sección, con un detalle separado solo del circuito impreso y los sensores de efecto Hall, de los principales elementos del dispositivo, con las partes removibles de los sensores de efecto Hall ya colocadas sobre los cables, e insertas en las partes fijas montadas en el circuito impreso.
La figura -10- muestra unas vistas, en alzado, planta, perfil y perspectiva, del conjunto de envolvente formado por la tapa y la base.
La figura -11- muestra unas vistas superior, inferior, perspectiva delantera y perspectiva trasera, así como dos secciones diferentes, de la base de la caja envolvente.
La figura -12- muestra unas vistas superior, inferior, perspectiva delantera y perspectiva trasera, así como dos secciones diferentes, de la tapa de la caja envolvente.
La figura -13- muestra unas vistas superior, inferior, perspectiva delantera y perspectiva trasera, así como dos secciones diferentes, de una de las dos juntas elásticas de la caja envolvente.
La figura -14- muestra unas vistas en alzado, planta y perspectiva de los tapones de cierre para los canales no utilizados.
La figura -15- muestra un diagrama de bloques simplificado de la electrónica del dispositivo, contenida principalmente en el circuito impreso.
Realización preferente de la invención
La constitución y características de la invención podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción hecha con referencia a las figuras adjuntas.
Según puede apreciarse, en las figuras 1, 23, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y 13 se ilustra como el dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas comprende - al menos un circuito impreso (1) sobre el que van montados los elementos electrónicos, como se aprecia en la figura 15, :
- un microcontrolador (2) con un software específico (3),
- una pluralidad de sensores de efecto Hall (4) de núcleo abierto, con una parte (4b) soldada al circuito impreso y otra parte (4a) removible, desmontable y montable sobre la anterior,
- un módulo de comunicaciones digitales inalámbrico (6) de largo alcance, preferentemente de tipo LoRa, dotado de una antena (7), preferentemente exterior a la caja envolvente,
- un modulo de comunicaciones digitales inalámbrico (8) de corto alcance, preferentemente de tipo RFID ó NFC, con antena interna, y
- un módulo de alimentación DC (9), preferentemente de tipo conversor DC/DC o MPPC,
- una caja envolvente que aloja el circuito impreso (1) y sus elementos electrónicos, comprendiendo:
- una base (15) dotada de una junta elástica (17),
- una tapa (16) también dotada de otra junta elástica (17),
estando la tapa (16), la base (15), o ambas, dotadas de medios de fijación mecánica entre sí, preferentemente elegidos del grupo formado por pestañas de enganche (18), tornillos (19) o una combinación de ambos; disponiendo la junta elástica (17) de una abertura central (21) en posición coincidente con la ubicación de los sensores de efecto Hall (4) en el circuito impreso (1), y de una pluralidad de canales (22) con sección semicircular, ubicados simétricamente a ambos lados de la abertura central (21), y alienados con la abertura de los sensores de efecto Hall (4); estando dispuesta la junta elástica (17) asociada a la base (15) con los canales (22) abiertos hacia la tapa (16), y dispuesta la junta elástica (17) asociada a la tapa (16) con los canales (22) abiertos hacia la base (15), teniendo la junta elástica (17) la oportuna simetría para que ambas para que, en una posición de cierre de la caja envolvente, las dos juntas elásticas (17) queden adyacentes una sobre otra y de forma invertida, de tal forma que los canales (22) de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas (17) queden enfrentados entre sí y definan una abertura pasante cilíndrica; siendo la junta elástica de dimensiones capaces de garantizar el cierre hermético entre la tapa (16) y la base (15) en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica; siendo aptos cada uno de los canales (22) de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas (17) para permitir el paso de un cable (23) proveniente de uno o varios string (24) de placas solares, a través de la abertura pasante cilíndrica, por ambos extremos de la envolvente, y a través de uno de los sensores de efecto Hall (4) que emergen a través de la abertura central (21) de forma coincidente, y siendo las medidas de cada uno de los canales (22) de sección semicircular coincidentes con las medidas del cable (23) para que, en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, el cable (23) quede fijo en el interior del canal (22) y aislado del exterior de la caja envolvente.
Está previsto que la caja envolvente comprenda opcionalmente al menos un compensador de presión (20), de membrana, para evitar la condensación en el interior y alargar la vida útil de los componentes electrónicos.
En una realización preferente, el módulo de alimentación DC (9) está eléctricamente conectado con una placa solar externa (13) mediante un conector o conectores (11,12), ubicados en la base (15) de la caja envolvente. El módulo de alimentación DC (9) puede incluir opcionalmente un supercondensador (10) de almacenamiento temporal de energía, para facilitar el correcto arranque y apagado del microcontrolador (2) en condiciones de baja irradiación solar.
Está previsto asimismo una realización alternativa de la invención en la que el módulo de alimentación DC (9) está eléctricamente conectado con una fuente de alimentación externa, conectada a través de cable en un conector multipolar (12) o asociada al sistema de control de seguimiento de la instalación en su caso, mediante unos conectores (11) ubicado en la base (15) de la caja envolvente.
La caja envolvente está previsto que comprenda, en la parte inferior de la base (15), una pluralidad de perforaciones roscadas (27) de fijación.
Según se ilustra en la figura 13 los canales (22) de cada una de las juntas elásticas (17) pueden tener opcionalmente uno o varios estrechamientos (28) o zonas de diámetro ligeramente menor que el diámetro promedio de los canales (22), y por tanto de los cables (23) que pasan por ellos, con el fin de garantizar la adecuada estanqueidad de la caja.
Aunque en la realización preferente las partes (4a) removibles de los sensores de efecto Hall (4) son independientes unas de otras, y deben ser insertadas una por una sobre los cables, está prevista una realización alternativa en que las partes (4a) removibles de los sensores de efecto Hall (4) son solidarias con la tapa (16), estando ubicadas de tal forma que, en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, quedan insertas en sus correspondientes partes (4b) soldadas al circuito impreso (1). De esta forma, al cerrar la tapa (16), las partes (4a) removibles quedan automáticamente posicionadas todas a la vez sobre las correspondientes partes (4b) y los cables (23). También está prevista otra realización alternativa en que las partes (4a) son todas solidarias entre sí, conformando un único bloque de cierre de todos los sensores (4) a la vez, de tal forma que sea posible cerrar todos los sensores (4) a la vez en una única operación.
Están previstos asimismo unos tapones (29) opcionales de cierre, como se ilustra en la figura 14, insertos en cada canal (22) que no aloja un cable, estando constituidos estos tapones (29) por un cuerpo cilíndrico (30), de diámetro igual al cable utilizable en ese canal, con una terminación plana circular (31) de mayor diámetro que el cuerpo cilíndrico (30),
El dispositivo puede contener, de forma opcional, otros sensores, como por ejemplo de temperatura.
Este dispositivo de monitorización para instalaciones fotovoltaicas comporta un procedimiento de montaje específico, como se ilustra especialmente en las figuras 5, 6, 7, 8, 9, que comprende:
- una fase de apertura de la caja envolvente, en la que se liberan los medios de fijación mecánica, y se separa por un lado la tapa (16) y su correspondiente junta elástica (17), y por otro lado la base (15) y su correspondiente junta elástica (17), - una fase de extracción de las partes (4a) removibles de los sensores de efecto Hall (4) de sus correspondientes partes (4b) soldadas al circuito impreso (1), en caso de que no sean solidarias con la tapa (16), seguida de
- una fase de colocación de los cables (23) pasantes, provenientes de uno o varios string (24), sin cortar ni conectar eléctricamente, sobre la base (15), de tal manera que cada uno quede apoyado sobre la mitad inferior de un canal (22) de la junta elástica (17) de la base (15), pasando asimismo por la parte (4b) del sensor de efecto Hall (4) soldada al circuito impreso (1) en coincidencia con dicho canal (22), seguida de
- una fase de montaje de las partes (4a) removibles de los sensores de efecto Hall (4) de sus correspondientes partes (4b) soldadas al circuito impreso (1), en caso de que no sean solidarias con la tapa (16), encerrando a los cables (23) pasantes dentro de los sensores de efecto Hall (4), seguida de
- una fase de cierre de la caja envolvente, en la que se coloca la tapa (16) y su correspondiente junta elástica (17), sobre la base (15) y su correspondiente junta elástica (17), con los cables (23) ubicados en medio en sus correspondientes canales (22), y se solidarizan mediante los medios de fijación mecánica.
Así mismo puede comprender una fase adicional de montaje mecánico de la caja en una estructura de soporte, por ejemplo la estructura de soporte de las placas solares, mediante las oportunas pletinas, bridas o adaptadores montados en las perforaciones roscadas (27) de fijación ubicadas en la parte inferior de la base (15). Esta fase puede realizarse antes o después de las anteriores.
En caso de que no se hayan empleado todos los canales (22) para cables (23) disponibles, se puede realizar una fase adicional de inserción de dos tapones (29) de cierre en cada canal (22) que no aloja un cable, en caso de que no se hayan utilizado todos los disponibles y quede alguno vacío.
El dispositivo se montará preferentemente directamente sobre los cables provenientes de los string (24), preferentemente después de los respectivos fusibles (25), y antes del cableado colector de salida (26)
En las figuras explicativas se ha representado un dispositivo con 4 canales (22) para la medida de 4 strings simultáneamente, pero puede realizarse con cualquier número, tanto mayor como menor, de canales de medida.
Cuenta con una aplicación (App) prevista para dispositivos portables, como pueden ser móviles, tablets u ordenadores personales, que permite entre otras las siguientes informaciones:
- Lectura de corriente por cada uno de los string.
- Gráficas de generación por string, inversor, power station, etc.
- Aviso de fusibles fundidos.
- Aviso de bajada de generación por suciedad en los módulos.
- Aviso de inversor parado.
- Aviso de módulos cortocircuitados.
- Medida de irradiación y temperatura ambiente.
- Comparativa de generación entre distintos string para comprobar sombras o problemas en los módulos.
La persona experta en la técnica comprenderá fácilmente que puede combinar características de diferentes realizaciones con características de otras posibles realizaciones, siempre que esa combinación sea técnicamente posible.
Toda la información referida a ejemplos o modos de realización forma parte de la descripción de la invención.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas caracterizado porque comprende
    - al menos un circuito impreso (1) sobre el que van montados los elementos electrónicos, entre los cuales se incluyen:
    - un microcontrolador (2) con un software específico (3),
    - una pluralidad de sensores de efecto Hall (4) de núcleo abierto, con una parte (4b) soldada al circuito impreso y otra parte (4a) removible, desmontable y montable sobre la anterior,
    - un módulo de comunicaciones digitales inalámbrico (6) de largo alcance, dotado de una antena (7),
    - un modulo de comunicaciones digitales inalámbrico (8) de corto alcance, con antena interna, y
    - un módulo de alimentación DC (9),
    - una caja envolvente que aloja el circuito impreso (1) y sus elementos electrónicos, comprendiendo:
    - una base (15) dotada de una junta elástica (17),
    - una tapa (16) también dotada de otra junta elástica (17),
    estando la tapa (16), la base (15), o ambas, dotadas de medios de fijación mecánica entre sí, disponiendo la junta elástica (17) de una abertura central (21) en posición coincidente con la ubicación de los sensores de efecto Hall (4) en el circuito impreso (1), y de una pluralidad de canales (22) con sección semicircular, ubicados simétricamente a ambos lados de la abertura central (21), y alienados con la abertura de los sensores de efecto Hall (4), estando dispuesta la junta elástica (17) asociada a la base (15) con los canales (22) abiertos hacia la tapa (16), y dispuesta la junta elástica (17) asociada a la tapa (16) con los canales (22) abiertos hacia la base (15), teniendo la junta elástica (17) la oportuna simetría para que ambas para que, en una posición de cierre de la caja envolvente, las dos juntas elásticas (17) queden adyacentes una sobre otra y de forma invertida, de tal forma que los canales (22) de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas (17) queden enfrentados entre sí y definan una abertura pasante cilíndrica, siendo la junta elástica de dimensiones capaces de garantizar el cierre hermético entre la tapa (16) y la base (15) en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, siendo aptos cada uno de los canales (22) de sección semicircular de cada una de las juntas elásticas (17) para permitir el paso de un cable (23) proveniente de uno o varios string (24) de placas solares, a través de la abertura pasante cilíndrica, por ambos extremos de la envolvente, y a través de uno de los sensores de efecto Hall (4) que emergen a través de la abertura central (21) de forma coincidente, y siendo las medidas de cada uno de los canales (22) de sección semicircular coincidentes con las medidas del cable (23) para que, en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, el cable (23) quede fijo en el interior del canal (22) y aislado del exterior de la caja envolvente.
    2 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según la anterior reivindicación, caracterizado porque las partes (4a) removibles de los sensores de efecto Hall (4) son solidarias con la tapa (16), estando ubicadas de tal forma que, en la posición de cierre de la caja envolvente mediante los medios de fijación mecánica, quedan insertas en sus correspondientes partes (4b) soldadas al circuito impreso (1).
    3 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según la reivindicación 1, caracterizado porque las partes (4a) son todas solidarias entre sí, conformando un único bloque de cierre de todos los sensores (4) a la vez.
    4 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los medios de fijación mecánica entre la base (15) y la tapa (16) son elegidos del grupo formado por pestañas de enganche (18), tornillos (19) o una combinación de ambos.
    5 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la caja envolvente comprende al menos un compensador de presión (20).
    6 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el módulo de alimentación DC (9) está eléctricamente conectado con una placa solar externa (13) mediante un conector o conectores (11,12) ubicados en la base (15) de la caja envolvente.
    7 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 1 a la 5, caracterizado porque el módulo de alimentación DC (9) está eléctricamente conectado con una fuente de alimentación externa mediante un conector (12) multipolar ubicado en la base (15) de la caja envolvente.
    8 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el módulo de alimentación DC (9) incluye un supercondensador (10) de almacenamiento temporal de energía.
    9 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la caja envolvente comprende en la parte inferior de la base (15) una pluralidad de perforaciones roscadas (27) de fijación.
    10 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los canales (22) de cada una de las juntas elásticas (17) tienen uno o varios estrechamientos (28) o zonas de diámetro ligeramente menor que el diámetro promedio de los canales (22).
    11 - Dispositivo de monitorización a la intemperie para instalaciones fotovoltaicas, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque comprende dos tapones (29) de cierre insertos en cada canal (22) que no aloja un cable, estando constituidos estos tapones (29) por un cuerpo cilindrico (30), de diámetro igual al cable utilizable en ese canal, con una terminación plana circular (31) de mayor diámetro que el cuerpo cilindrico (30),
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