ES2326204B1 - Mejoras en los sistemas de paneles solares orientables. - Google Patents
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Abstract
Mejoras en los sistemas de paneles solares
orientables, del tipo que comprende un conjunto estructural (2)
portador de una serie de paneles solares (3), en disposición sobre
una columna sustentadora (1), disponiéndose entre el mencionado
conjunto estructural (2) y la mencionada columna (1) un tubo
horizontal (8), respecto de cuyos extremos se une en montaje
basculante de inclinación el conjunto estructural (2), mientras que
en la zona media dicho tubo horizontal (8) incorpora una virola
cilíndrica (9), mediante la cual se establece acoplamiento de
montaje giratorio sobre la columna (1).
Description
Mejoras en los sistemas de paneles solares
orientables.
La presente invención está relacionada con los
sistemas constituidos por un conjunto de paneles solares dispuestos
en una estructura de soporte, la cual se incorpora sobre un armazón
portante en un montaje que permite variar la orientación en orden a
conseguir el máximo aprovechamiento de la incidencia del sol sobre
los paneles solares, proponiendo unas mejoras que proporcionan
ventajas en la formación estructural y en el comportamiento
funcional de dichos sistemas.
Entre las soluciones de montaje de los sistemas
orientables de paneles solares, que se conocen como seguidores
solares, existe la denominada "monoposte", según la cual la
estructura portante de los paneles solares se incorpora sobre una
columna tubular, dentro de la cual se instalan los mecanismos
funcionales, disponiéndose en la parte superior de esta columna un
gran rodamiento que en la parte interior determina un anillo
dentado, con el cual engrana un accionamiento motriz que establece
el giro de la estructura soporte de los paneles solares respecto
del eje longitudinal de la columna, para la orientación azimutal
del sistema.
En dichos sistemas se conoce también la
disposición de uno o más cilindros para el accionamiento de
basculación de la estructura portante de los paneles solares, con
lo cual se regula el posicionamiento en inclinación de dicha
estructura.
Un ejemplo de realización de este tipo es el de
la Patente US 5.929.530, que describe un seguidor solar
"monoposte", en el que la parte superior de la columna
sustentadora incorpora una pieza en "U" a la que se fija la
estructura que comporta a los paneles solares.
Otros ejemplos de seguidores solares en el mismo
sentido se hallan recogidos en las Patentes US 6.123.067, US
6.662.801, EP 1.313.151, ES 2.008.310 y ES 2.253.099, así como en
los Modelos de Utilidad ES 9800711-U y ES
200602649-U, este último de la misma titular que la
presente invención.
La Patente US 6.672.018 describe, por otra
parte, diferentes soluciones de fijación de paneles solares sobre
el correspondiente soporte de sustentación.
En el montaje estructural de los mencionados
seguidores solares "monoposte", la estructura soporte de los
paneles solares se relaciona con la columna sustentadora mediante
un acoplamiento que determina un amarre articulado sobre el que es
basculante la mencionada estructura soporte de los paneles solares,
para variar su inclinación.
Las realizaciones más habituales de dicho
montaje incorporan dos grandes brazos en "V", sobre los
extremos de los cuales se establece la unión articulada de la
estructura soporte de los paneles solares, resultando con dicho
montaje muy crítica la solidez del soporte sustentador, ya que la
estructura que comporta a los paneles solares ocupa una gran
superficie, transmitiendo al soporte sustentador importantes
momentos y esfuerzos, tanto por el peso del conjunto soportado,
como por la incidencia del viento sobre dicho conjunto.
De acuerdo con la invención se proponen unas
mejoras en los sistemas de paneles solares orientables del tipo
mencionado, con las cuales se consigue una realización estructural
muy robusta y que además proporciona ventajas de comportamiento
funcional.
Según la invención, el acoplamiento entre la
estructura soporte de los paneles solares y la columna sustentadora
se establece mediante un tubo horizontal que se dispone unido por
su zona central a una virola mediante la que se establece el
acoplamiento sobre el extremo de la columna sustentadora, de manera
que dicha virola va provista en la parte interior con una brida
anular que se amarra en sujeción atornillada sobre el anillo
interior dentado del rodamiento que va dispuesto en el extremo de
la columna, sobre el cual actúan los medios de accionamiento del
giro azimutal del conjunto que comporta a los paneles solares.
Dichos medios actuadores del giro azimutal se
constituyen por uno o dos motores que atacan, mediante
correspondientes piñones, sobre el anillo dentado interior del
rodamiento dispuesto en el extremo de la columna, disponiéndose en
relación con ese accionamiento del giro azimutal un sistema de
frenado, para evitar el giro del conjunto superior por las
influencias externas, cuando no están en funcionamiento los medios
actuadores del giro.
El sistema de frenado del giro puede ser un
freno de pinza dispuesto en montaje sobre el interior de la columna
sustentadora y en relación de actuación con respecto a un disco
anular incorporado en el interior de la virola de amarre del tubo
horizontal sobre la columna.
Se prevé también un sistema de frenado del giro,
sustitutivo del anterior, mediante un cilindro actuador vertical,
incorporado en la parte interior de la columna sustentadora, según
una disposición de actuación del vástago de dicho cilindro
axialmente contra la parte inferior del anillo interior del
rodamiento de giro dispuesto en el extremo de la columna.
En los extremos del tubo horizontal se
incorporan unas placas, sobre las que se establece la unión
articulada del giro basculante de la estructura que comporta a los
paneles solares, disponiéndose entre las mencionadas placas
extremas del tubo horizontal y dicha estructura portante de los
paneles solares unos cilindros actuadores del basculamiento de la
mencionada estructura. También se prevé que el accionamiento
basculante de la estructura portadora de los paneles solares pueda
realizarse mediante un husillo motorizado, dispuesto en la zona
central entre la virola del tubo horizontal y la mencionada
estructura basculante.
La estructura portante de los paneles solares
consta de un bastidor formado por dos largueros unidos mediante una
serie de travesaños, en dos de cuyos travesaños se establecen las
uniones articuladas del montaje sobre el tubo horizontal del
conjunto sustentador, incorporándose sobre este bastidor una
cubierta formada por una pluralidad de correas que se extienden
perpendicularmente respecto del bastidor y que se sujetan mediante
abarcones en "U" sobre los largueros del mismo, sobre las
cuales correas se disponen los paneles solares, los cuales se
sujetan mediante amarres atornillados.
Se obtiene así un conjunto estructural sencillo
y de fácil montaje, mediante el cual se puede establecer una gran
superficie de captación solar en condiciones de adecuada
resistencia y seguridad, y con una disposición de muy buen
comportamiento funcional.
En relación con el conjunto funcional del
sistema se prevé además la incorporación de un controlador
constituido por un autómata con reloj en tiempo real y respaldado
por baterías para el caso de corte del suministro eléctrico de red,
de modo que dicho controlador determina en cada instante la
posición azimutal y de inclinación de la estructura portante de
los paneles solares.
La figura 1 muestra en perspectiva un seguidor
solar estructurado según la invención.
La figura 2 es una vista lateral de dicho
seguidor solar de la figura anterior.
La figura 3 es una perspectiva del conjunto
portante de los paneles solares del seguidor solar, en observación
por la cara superior.
La figura 4 es una perspectiva del mismo
conjunto anterior en observación por la cara inferior.
La figura 5 es una perspectiva del bastidor
soporte del conjunto portante de los paneles solares, en
disposición explosionada respecto del tubo horizontal de
sustentación.
La figura 6 es un detalle ampliado de la zona VI
indicada en la figura anterior.
La figura 7 es una perspectiva del bastidor
soporte del conjunto portante de los paneles solares, observado por
la cara inferior.
La figura 8 es un detalle ampliado de la zona
VIII señalada en la figura anterior.
Las figuras 9, 10 y 11 son respectivas vistas,
por la parte inferior, en alzado lateral y de perfil, del tubo
horizontal sustentador del conjunto portante de los paneles
solares.
La figura 12 es una perspectiva explosionada del
mencionado tubo horizontal sustentador del conjunto portante de
los paneles solares.
La figura 13 es una perspectiva del tubo
horizontal en disposición explosionada respecto de la columna de
base.
La figura 14 es un detalle ampliado de la zona
XIV señalada en la figura anterior.
La figura 15 es una perspectiva de la columna de
base del seguidor solar, con un corte longitudinal para observar
el interior.
La figura 16 es una perspectiva parcial ampliada
de la parte superior de dicha columna de base del seguidor
solar.
La figura 17 es una perspectiva explosionada del
montaje del rodamiento de giro azimutal en el extremos de la
columna de base.
La figura 18 es un detalle explosionado y en
corte vertical de la zona XVIII indicada en la figura
anterior.
La figura 19 es una sección ampliada de la
disposición en montaje del conjunto de la figura anterior.
La figura 20 es una perspectiva parcial
explosionada del conjunto portante de los paneles solares.
Las figuras 21, 22, 23 y 24 son respectivos
detalles ampliados de las zonas XXI, XXII, XXIII y XXIV indicadas
en la figura 20.
La figura 25 es una perspectiva del seguidor
solar con disposición del accionamiento de basculación del
conjunto portante de los paneles solares, mediante husillo
motorizado.
El objeto de la invención se refiere a unas
mejoras en los sistemas de paneles solares orientables, o
seguidores solares, del tipo formado por una columna de base (1),
sobre la cual se dispone en montaje articulado un conjunto
estructural (2) que comporta a los paneles (3) de captación de la
energía solar.
La columna de base (1) consta de un cuerpo
cilíndrico hueco verticalmente dispuesto, en cuyo interior se
alojan los medios de accionamiento y control del sistema,
incorporando una puerta (4) para el acceso a dicho interior,
mientras que en el extremo superior de dicha columna (1) se dispone
un gran rodamiento (5), cuyo anillo interior (5.1) forma una
corona dentada, con la cual engrana un piñón (6) que va asociado a
un motor-reductor (7), mediante el cual se actúa el
giro de orientación azimutal del conjunto estructural (2) alrededor
del eje de la columna (1).
De acuerdo con la invención, el acoplamiento
entre el conjunto estructural (2) portador de los paneles solares
(3), y la columna de base (1), se establece mediante un tubo
horizontal (8), el cual en su zona central incorpora una virola
(9), por medio de la cual se establece el acoplamiento respecto de
la columna de base (1).
La virola (9) se fija sobre el tubo (8) mediante
soldadura, disponiéndose en la parte exterior unos refuerzos (10)
y unos cartabones (11) para rigidizar la unión, mientras que en el
interior de la virola (9) se incluyen unos travesaños (12),
mediante los que se complementa la fijación sobre el tubo (8),
consiguiéndose una unión muy resistente.
Dicha virola (9) incorpora además,
solidariamente unida en su interior, una brida anular (13), por
medio de la cual se establece, mediante tornillos (14), el amarre
de sujeción respecto de la columna de base (1), efectuándose dicho
amarre sobre el anillo interior (5.1) del rodamiento (5) que va en
el extremo de la columna (1), como se desprende de las figuras 13 y
14.
La virola (9) posee además en el borde libre un
faldón periférico (15), mediante el cual se determina una
protección del acoplamiento del montaje respecto de la columna de
base (1), para evitar la entrada de suciedad al rodamiento (5),
sirviendo dicho faldón (15), además, como apoyo para asentar el
tubo (8) en las disposiciones de transporte, almacenaje, o
cualquier situación previa al montaje de aplicación.
Por otro lado, en los extremos del tubo (8) van
fijadas unas placas (16), respecto de las cuales se establece el
montaje de sujeción del conjunto estructural (2) portador de los
paneles solares (3), determinándose dicho montaje mediante
sujeciones articuladas que permiten el giro basculante del
conjunto estructural (2), para la orientación del mismo en
inclinación.
Entra las placas (16) y el conjunto estructural
(2) se disponen unos cilindros actuadores (17), mediante los cuales
se acciona el movimiento basculante de inclinación del conjunto
estructural (2), como se desprende de las figuras 1 y 2. Según una
realización, dicho movimiento basculante del conjunto estructural
(2) se puede accionar, igualmente, mediante un husillo motorizado
(18) dispuesto en la parte central entra la virola (9) y el
mencionado conjunto estructural (2), conforme la realización de la
figura 25.
Según la invención, el conjunto estructural (2)
consta de un bastidor (19) formado por dos largueros (19.1) unidos
por una serie de travesaños (19.2), siendo los largueros (19.1)
perfiles estructuralmente resistentes, por ejemplo en forma tubular
cuadrada o rectangular, mientras que los travesaños (19.2) se
forman por elementos más ligeros, por ejemplo perfiles angulares.
Entre los largueros (19.1) van además dos travesaños (19.3)
estructuralmente resistentes, en los cuales se hallan incorporados
los acoplamientos (20) para la sujeción articulada del conjunto
estructural (2), y los acoplamiento (21) para la unión de los
cilindros (17) de actuación del basculamiento de dicho conjunto
estructural (2) (figuras 5 a 8).
Sobre el bastidor (19) se incorpora una cubierta
formada por una pluralidad de correas (22), formadas por perfiles
de sección en omega, disponiéndose dichas correas (22)
perpendicularmente respecto del bastidor (19) y en amarre sobre los
largueros (19.1) del mismo mediante abarcones en "U" (23),
según las figuras 20 y 23.
Los extremos de las correas se unen mediante
unos perfiles angulares (24), y sobre el conjunto así formado se
disponen los paneles solares (3), los cuales se fijan sobre las
correas (22) mediante atornillados (25), según las figuras 20, 21,
22 y 24.
\newpage
Con el conjunto del sistema así montado,
mediante el basculamiento de inclinación del conjunto portante de
los paneles solares (3), en el giro sobre los acoplamientos (2) de
sujeción respecto del tubo horizontal (8), y el giro sobre la
columna de base (1), por medio del rodamiento (5), se puede
determinar la orientación de dicho conjunto portante de los paneles
solares (3), para obtener en cada momento el mejor aprovechamiento
de la incidencia solar.
El giro de orientación azimutal, sobre la
columna de base (1), se actúa mediante uno o dos
motores-reductores (7), atacando sobre el anillo
dentado interior (5.1) del rodamiento (5), con control de este
movimiento mediante un encoder (26) dispuesto en relación con
propio anillo (5.1).
Para evitar el giro del conjunto portador de los
paneles solares (3), sobre la columna (1), por causas ajenas al
sistema, como por ejemplo el viento, en relación con la disposición
del giro se establece un sistema de frenado que bloquea el
movimiento cuando el motor o motores (7) de actuación no se hallan
en funcionamiento.
El sistema de frenado en tal sentido puede ser
un freno de pinza (27), como el que se observa en las figuras 15 y
16, actuando sobre un disco de freno (33) que va incorporado en la
parte interior de la virola (9) del tubo horizontal (8), como se
observa en la figura 14.
En una realización, según la invención, el
sistema de frenado puede ser también, como muestran las figuras 17
a 19, mediante un cilindro actuador vertical (28), incorporado por
debajo de la brida (29) sobre la que se establece la sujeción del
rodamiento (5) respecto la columna (1), pasando el vástago (30) de
dicho cilindro (28) a través de la mencionada brida (29), para
apoyar con su extremo provisto con una zapata de freno, sobre la
cara inferior del anillo giratorio (5.1), tal como se observa en la
figura 19.
Dentro de la columna de base (1) se ubica además
una central hidráulica (31), mediante la cual se controla el
accionamiento de los componentes hidráulicos del sistema; yendo
también dispuesto, dentro de la columna (1) un cuadro de mando
(32), en el cual se incluye un autómata con reloj en tiempo real,
respaldado por una batería que mantiene la alimentación eléctrica
en caso de interrupción del servicio de red, determinando dicho
autómata el posicionamiento del conjunto portador de los paneles
solares (3) en función de la situación que le corresponde al sol en
cada momento horario.
Claims (4)
1. Mejoras en los sistemas de paneles solares
orientables, del tipo que comprende un conjunto estructural
portador de una serie de paneles solares (3), en disposición de
montaje basculante y giratorio sobre una columna sustentadora (1),
caracterizadas porque el acoplamiento entre el conjunto
estructural (2) que comporta a los paneles solares (3) y la columna
sustentadora (1), se establece mediante un tubo horizontal (8),
respecto de los extremos del cual se determina el montaje del
conjunto estructural (2) mediante acoplamientos de articulación
(20), mientras que en la zona media de dicho tubo horizontal (8) va
fijada una virola cilíndrica (9), por medio de la cual se
establece el acoplamiento giratorio sobre la columna sustentadora
(1), mediante amarre atornillado de un brida anular (13) del
interior de dicha virola (9), sobre el anillo interior (5.1) de un
rodamiento (5) que va dispuesto en el extremo de la mencionada
columna (1).
2. Mejoras en los sistemas de paneles solares
orientables, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizadas porque el conjunto estructural (2) portador
de los paneles solares (3) comprende un bastidor (19) formado por
dos largueros (19.1) estructuralmente resistentes y una serie de
travesaños (19.2) de estructura ligera, incluyendo dos travesaños
(19.3) estructuralmente resistentes, en los cuales van incorporados
los acoplamientos (20) para la unión de montaje articulado sobre el
tubo horizontal (8), sobre el cual bastidor (19) se dispone una
cubierta formada por correas perpendiculares al mismo, en la cual
se incorporan los paneles solares (3).
3. Mejoras en los sistemas de paneles solares
orientables, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizadas, porque en el acoplamiento giratorio del
conjunto estructural (2) sobre la columna sustentadora (1) se
dispone un freno formado por un cilindro actuador vertical (28) que
se incorpora en el interior de la columna (1), cuyo vástago (30)
queda en disposición de apoyar con su extremo provisto con una
zapata de freno, contra la cara inferior del anillo interior
giratorio (5.1) del rodamiento (5) del acoplamiento giratorio.
4. Mejoras en los sistemas de paneles solares
orientables, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizadas porque la virola (9) se fija sobre el tubo
horizontal (8) por soldadura, incorporándose en la parte exterior
refuerzos (10) y cartabones (11) para rigidizar la unión, mientras
que en el interior de la virola (9) se incluyen unos travesaños
(12), mediante los que se complementa la fijación.
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