ES2283182B1 - Dispositivo para la orientacion de paneles solares. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la orientación de paneles solares. La invención se refiere a una estructura mecánica de nueva concepción, que permite el movimiento giratorio y programado de la estructura conteniendo paneles solares, sobre un soporte único, que con una sobrecarga mínima respecto de otros dispositivos de lo que representa el estado de la técnica, aporta una mayor seguridad a su funcionamiento con respecto a los efectos no deseados provocados por las fuerzas del viento, y de peso propio sobre la estructura sobre la que se monta desde el punto de vista de su concepción intrínseca, proyectada para cumplir la misión de permitir a los paneles solares seguir el movimiento del sol.

Description

Dispositivo para la orientación de paneles solares.

La presente solicitud de Patente de Invención consiste conforme indica su enunciado, en un "Dispositivo para la orientación de paneles solares", cuyas nuevas características de construcción conformación y diseño cumple la misión para la que específicamente ha sido proyectado con una seguridad y eficacia máximas.

Más concretamente, la invención se refiere a una estructura mecánica de nueva concepción, que permite el movimiento giratorio y programado de la estructura conteniendo paneles solares, sobre un soporte único, que con una sobrecarga mínima respecto de otros dispositivos de lo que representa el estado de la técnica, aporta una mayor seguridad a su funcionamiento con respecto a los efectos no deseados provocados por las fuerzas del viento, y de peso propio sobre la estructura sobre la que se monta desde el punto de vista de su concepción intrínseca, proyectada para cumplir la misión de permitir a los paneles solares seguir el movimiento del sol.

Existen en el mercado y por tanto pueden considerarse como estado de la técnica un conjunto de células solares, montadas sobre una estructura preferentemente metálica, para la producción de agua caliente o bien de energía eléctrica, montadas sobre un soporte, que llevan a cabo su función específica merced a estar dotados de dispositivos actuadores, que permiten su posicionamiento y giro respecto de dos ejes ideales, de manera que uno de ellos permite el que dichas células se sitúen en la inclinación más apropiada para la exposición al sol que les nutre energía en función de la estación del año, y el otro que permite a las células antes citadas el seguimiento del sol en su órbita diaria.

El posicionamiento de la estructura y el seguimiento del sol durante el día, se alcanza mediante un sistema electrónico de regulación y control de este conjunto. Los efectos no deseados como la fuerza del viento, se mediatizan en combinación con anemómetros que miden dicha fuerza, e inclinan dicha estructura para minorizar los efectos de la misma y preservar su integridad, cuando la fuerza del viento supera valores predeterminados.

Estructuras como las anteriormente citadas, se encuentran en la Patente de Invención española nº 200300533, cuyo objeto es un "Generador solar-térmico-fotovoltaico de concentración solar", que se materializa en una pletina inmovilizada al suelo mediante tornillos o similares al suelo, sobre la cual se erige un pilar, en cuya parte superior se ha previsto una estructura metálica regulada por dos ejes, accionados por un motor, de seguimiento estacional.

Otro de los antecedentes que puede ser considerado como estado de la técnica es el Modelo de Utilidad nº 9800711, cuyo objeto es un "Dispositivo automático de orientación para placas de energía solar", proyectado según una estructura a base de un soporte para las placas de energía solar, montado con posibilidad de giro e inclinación sobre un pie vertical con el auxilio de dos motores sincronizados, que con el auxilio de sendos elementos telescópicos conectados a su vez con el soporte, permiten el giro diario de la placa de energía solar.

Otro ejemplo de estructura puede apreciarse en el Modelo de Utilidad n° 200402608 cuyo objeto es un "Seguidor solar para orientación de equipos de producción de energía solar", el cual comprende un poste de gran altura, sobre el que se fija un panel de placas fotovoltaicas con doble posibilidad de orientación.

Básicamente los antecedentes antes mencionados tienen como parte común y por tanto conocida, una estructura soporte para que las células solares o bien foto-voltaicas puedan recibir la energía del sol, de la mejor manera posible, es decir presentar la orientación que permita el máximo aprovechamiento de dicha energía, cada uno con diferente tipo de estructura, sin embargo todas ellas en la forma que han sido proyectadas presentan una limitación en cuanto al número de placas que pueden sustentar, sin poner en peligro la resistencia de la instalación, que no es más que el peso propio de dichas células más el peso propio de la estructura que las sustenta.

Una célula solar estándar viene a pesar unos 38 kilogramos, por lo que una instalación mediana cuya finalidad sea de tipo doméstico suele emplear un mínimo de seis células, con lo que el peso solo de las células es 224 kilogramos, a los cuales hay que añadir el peso propio de la estructura sobre las cuales descansa, siendo habitual que la instalación más modesta en cuanto a prestaciones se refiere puede pesar un mínimo de 500 kilogramos, debiéndose de añadir en la mayoría de los casos el peso propio de los electromotores que permiten el giro de dicho soporte sobre dos ejes, siendo habitual el alcanzar un peso de 600 kilogramos que hay que mantener encima de un soporte, habitualmente un pie derecho o pilar, sobre el cual descansa la totalidad de la estructura células y elementos anexos, descansado todo ello en el punto más elevado de una edificación, cualquiera que sea su tipología, ello con la finalidad de evitar cualquier ocultación de los rayos solares al incidir los mismos sobre otra construcción vecina.

El peso pues de la estructura anteriormente descrita se carga sobre dicho pie y el mismo en la azotea de las edificaciones, o bien mediante una estructura compleja a las vigas que forman la cubierta, los cuales en situación de calma se ven obligados a soportar momentos de 1000 kg\cdotm fuerza, lo que puede hacer peligrar la integridad de dichas vigas y otros elementos arquitectónicos, que inicialmente no habían sido calculados para dichos esfuerzos.

Por otra parte del estado de la técnica y de los antecedentes mencionados y en otros que fácil es encontrar se constata que dichas estructuras no permiten una estandarización que permite una polivalencia de potencias, es decir que la misma estructura pueda soportar de un mínimo a un máximo de células dentro de unos límites preestablecidos, con los que suministrar unas kilocalorías determinadas entre dichos valores máximos y mínimos.

Es pues una de las finalidades de la invención, la construcción de una estructura capaz de soportar unas cargas comprendidas entre 0 a 2.000 kg, sin precisar ningún tipo de refuerzo especial como consecuencia de las características del diseño que más adelante se concretan, y una ligereza en su construcción y en los elementos que conforman la misma que permite su instalación en edificaciones ya existentes sin necesidad de obras adicionales en las mismas. Dicha ligereza se alcanza mediante vigas y perfiles fabricados por tubos de distinta longitud soldados entre sí.

La estructura preconizada consta de un pilar central, el cual descansa sobre el suelo mediante la previsión en el extremo inferior de la correspondiente pletina, para repartir los esfuerzos de la estructura sobre la mayor superficie posible de apoyo, que puede reforzarse si se desea mediante, las correspondientes cartelas o viguetas aligeradas a su alrededor.

Alrededor del pilar y más concretamente en su superficie lateral y a una determinada altura por debajo del punto más alto del mismo, se dispone un soporte circular que sirve de base a una superficie de rodadura sobre la que circula la parte móvil del soporte de los paneles solares, los cuales descansan a su vez sobre una estructura en forma de criba, dotada de ruedas en su parte inferior, las cuales circulan por dicha superficie de rodadura, asegurándose la estabilidad del conjunto merced a unos arcos anti-vuelco que a la vez hacen de soporte del eje de las ruedas y que abarcan la superficie de rodadura. Según es uno de los fines de esta invención, la altura a la que se puede montar el soporte circular (17) es variable, lo cual permite con los mismos elementos poderse adaptar a distintas tipologías de edificios.

Las células solares descansan sobre unos pasamanos y unos perfiles triangulares, los cuales están relacionados con el soporte principal, mediante al menos dos gatos mecánicos o hidráulicos, que permiten variar el ángulo de inclinación de dichos pasamanos y perfiles triangulares que sustentan las células solares, respecto a la vertical, el tornillo sin fin de ambos gatos es común, lo que fortalece los medios para variar la inclinación de los paneles solares.

Otros detalles y características se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en el que se hace referencia a los dibujos que esta memoria se acompañan, en los que se representan a título ilustrativo los detalles preferidos de la invención.

Sigue a continuación una relación de los principales elementos que figuran en la invención y que se grafian en los dibujos; (10) pilar central, (11) pletina de apoyo, (12) espárragos roscados, (13) tuercas, (14) perfiles, (15) pletinas, (16) vigas radiales, (17) viga circular, (18) vigas principales, (19) electromotor, (20) reductor, (21) ruedas, (22) electromotor, (23) arcos anti-vuelco, (24) semi-ejes, (25) tuercas, (26) gatos mecánicos, (27) vigas soporte gatos, (28) partes extremas de los gatos (26), (29) vigas, (30) vigas soporte, (31) y (32) células solares, (33) cartelas, (34) superficie de rodadura, (35) acodamientos extremos, (36) piñón de ataque, (37) corona dentadas, (38) base, (39) eje sin-fin, (40) pasamanos, (42) reductor, (43) brazos de los gatos (26), (44) tubos.

La figura n° 1 es una vista lateral en alzado del dispositivo para la orientación de paneles solares (31) y (32).

La figura n° 2 es una vista superior en planta del pilar central (10) incorporando las vigas principales (18).

La figura n° 3 es una perspectiva del sistema de rodadura del dispositivo preconizado, formado por los arcos anti-vuelco (23) en cuyo interior se montan las ruedas (21).

La figura n° 4 es una vista frontal en alzado de los gatos mecánicos (26) que comparten el eje sin fin (39).

En unas de las realizaciones preferidas de lo que es el objeto de la presente invención, y tal y como puede verse en la figura n° 1, el dispositivo para la orientación de paneles solares está formado por un pilar central (10) preferentemente cilíndrico, que descansa sobre el suelo de la edificación sobre la cual va montado, mediante una pletina de apoyo (11), inmovilizado el pilar (10) con el auxilio de espárragos roscados (12) y tuercas (13) a dicho suelo, reforzándose el conjunto pilar (10) y pletina (11), mediante cartelas (33) soldadas a (10) y (11).

La nivelación del dispositivo preconizado, se logra mediante la conjunción de vigas radiales (16) montadas a la superficie lateral de (10), y éstas a los perfiles de apoyo (14), sensiblemente cóncavos, cuyo extremo inferior descansa sobre pletinas (15), debidamente arriostradas al suelo mediante espárragos roscados (12) y tuercas (13).

Alternativamente y si las necesidades del terreno lo precisan las pletinas (11) y (15) serán de una sola pieza. Según puede verse en la figura n° 2 las vigas radiales (16) sirven de apoyo y soporte a la viga circular (17) en cuya parte superior se ha soldado una superficie de rodadura (34), a modo de corona circular. Sobre dicha corona (34) desliza en un movimiento circular el dispositivo propiamente dicho, formado por una estructura en forma de cruz construida a base de perfiles (18), en cuya parte inferior se han solidarizado los arcos anti-vuelco (23). Según es uno de los fines de la invención, la estructura del dispositivo se construye con vigas y perfiles (14, 16, 17, 18, 27, 29) aligeradas por tubos (44) de distinta longitud y soldados entre sí, que evitan una sobrecarga de la propia estructura del dispositivo sobre la construcción donde se instala.

Los arcos anti-vuelco (23), tal y como puede verse en la figura n° 3, soldados a las vigas (18) cumplen una doble misión, por una parte hacen de soporte al eje (24) de las ruedas (21) e inmovilizados a (23) mediante tuercas (25) y, por otra parte, por los acodamientos externos (35) pasan por debajo de la superficie de rodadura (34), evitando el que como consecuencia de la presión del viento sobre el dispositivo objeto de la invención el mismo pudiera volcar.

Sobre las vigas (18) descansan las células solares (31) y (32), montadas sobre unos pasamanos (40), los cuales descansan a su vez sobre perfiles triangulares (30).

Tal y como puede verse en la figura n° 1 los pasamanos (40) y los perfiles triangulares (30) que sustentan las células (31-32) se relaciona con las vigas (18) a través de los gatos mecánicos (26), los cuales posibilitan la inclinación variable y programada de dichas células (31-32) y aseguran de esta forma la mejor inclinación de las mismas para captar los rayos solares. Los gatos mecánicos (26) disponen de un solo eje sin fin (39), es decir, cuando se acciona el electromotor (22) y el reductor (42) los brazos (43) de (26), se separan o bien se juntan haciendo descender o ascender los pasamanos (40) y los perfiles triangulares (30).

El movimiento de los pasamanos (40) y perfiles triangulares (30) queda asegurado a través de los gatos (26) y afianzado por las vigas (29), que relacionan las partes extremas de los gatos (26) con las vigas (18). La parte inferior de los perfiles triangulares (27-29) descansa sobre las vigas (18).

A su vez, la rotación de las células solares (31) y (32) queda asegurada mediante el electromotor (19) y el reductor (20), cuyo piñón de ataque (36), no representado en las figuras, engrana con una corona dentada (37) presente en la base (38), no representado (37) en dicha figura.

La idoneidad de la invención preconizada, se fundamenta no solo en la combinación de elementos anteriormente descrita sino en la posibilidad de la misma, de adaptarse a los diferentes tipos de construcciones existentes, es decir la altura del pilar central (10), estará en función de dichos tipos, así como la combinación de perfiles triangulares (30) y vigas triangulares (27-29), la cual podrá soportar un amplio abanico de células solares (31) y (32), consecuencia de la fortaleza conferida por los gatos mecánicos (26), que aseguran no solo una gran resistencia al peso del dispositivo, sino también a la acción no deseada del viento, variando tan solo y dentro de unos márgenes el número de gatos (26) en función del número de células (31-32) y su peso.

La perfecta alineación del dispositivo y el de las células solares (31-32), queda confiada a las vigas radiales (16), las cuales se encuentran con el pilar central (10) véase figura n° 2, mediante la previsión en la superficie lateral de (10), de ranuras colisas verticales no representadas en las figuras, afianzando la estabilidad del conjunto con el auxilio de las vigas (14), cuyo número estará en función de la carga sobre los pasamanos (40) y las vigas triangulares (30).

Las ranuras colisas se encuentran en la superficie lateral del pilar central (10) dispuestas verticalmente, en donde encajan los extremos de las vigas radiales (16) mediante tornillos. Dichas ranuras colisas permiten absorber las desigualdades del suelo en donde se apoya el dispositivo, de manera que reciben los extremos de las vigas radiales (16) y permiten alinear todas las citadas vigas (16) en el mismo
plano.

Por otra parte si es necesario que dicho plano conteniendo las vigas (16) se sitúe más arriba en el pilar (10), los extremos de las vigas (16) se montan en dichas ranuras colisas en una cota superior, lógicamente las vigas (14) serán de distinta longitud y el plano ideal conteniendo dichas vigas (16).

Descrita suficientemente la presente invención en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que podrán introducirse sobre la misma, cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se altere la esencia de la invención que queda recogida en las siguientes reivindicaciones.

Claims (5)

1. Dispositivo para la orientación de paneles solares, de los que se instalan en la parte superior de todo tipo de edificaciones, y que están formados por una parte electrónica gobernada por un software, que permite el seguimiento de la trayectoria solar tanto en longitud como en latitud, de la rotación del mismo siguiendo dicha trayectoria, caracterizado en que el dispositivo descansa sobre un pilar central cilíndrico arriostrado (10), dotado en su superficie lateral de ranuras colisas, arriostrado el pilar (10) al suelo de la edificación sobre el que descansa mediante una pletina (11) y con el auxilio de unos espárragos roscados (12) y tuercas (13), reforzándose el pilar (10) mediante cartelas (33) soldadas a (10) y (11), emergiendo radialmente del pilar (10) unas vigas (16), cuyos extremos libres se apoyan en los perfiles de apoyo (14) cóncavos, cuyo extremo inferior descansa sobre pletinas (15), arriostradas estas (15) al suelo mediante espárragos roscados (12) y tuercas (13), descansando sobre dichas vigas (16) una viga de perímetro circular (17) en cuya parte superior se ha inmovilizado por soldadura una superficie de rodadura (34), a modo de corona circular, descansando sobre la viga (17) una cruz formada por perfiles (18), en cuya parte inferior se han solidarizado los arcos anti-vuelco (23), afianzándose sobre la viga (18) las células solares (31-32), rotando las células (31-32) con el auxilio de un electromotor (19) y el reductor (20), cuyo piñón de ataque (36), engrana con una corona dentada (37) prevista en la base (38).

2. Dispositivo para la orientación de paneles solares según la anterior reivindicación caracterizado en que las células solares (31-32) descansan sobre una combinación de vigas (30) de perfil triangular alineadas paralelamente, soldadas a pasamanos (40), reposando el conjunto de perfiles (30) y pasamanos (40) sobre unos gatos mecánicos (26), cuyas partes extremas (28) se articulan con las vigas triangulares (29).

3. Dispositivo para la orientación de paneles solares según las anteriores reivindicaciones caracterizado en que los gatos mecánicos (26) coordinan el movimiento a sus brazos (43) mediante un único eje sin fin (39), recibiendo el eje sin-fin (39) el movimiento a través del electromotor (22) y el reductor (42).

4. Dispositivo para la orientación de paneles solares según la 1ª reivindicación caracterizado en que la altura de las células solares (31-32) respecto al suelo es variable, merced a ranuras colisas previstas en la superficie lateral del pilar central (10).

5. Dispositivo para la orientación de paneles solares según la 1ª reivindicación caracterizado en que las vigas (14, 16, 17, 18, 27, 29) están construidas a base de tubos (44) de distintas longitudes soldadas entre sí.