Dispositivo para captar la temperatura superficial de un objeto.

La invención se refiere a un dispositivo (10) para captar la temperatura superficial de un objeto (30), que comprende un sensor digital (11) de temperatura, y se caracteriza por el hecho de que comprende también una capa (12) de material aislante, para proteger el conexionado eléctrico del sensor digita1 (11) de temperatura; una capa (13) metálica, que, en funcionamiento, se dispone en contacto con la superficie del objeto (30); una capa (14) de grasa de silicona térmica, dispuesta en contacto con la capa (13) metálica, que conecta térmicamente el sensor digital (11) de temperatura con la superficie del objeto (30), a través de dicha capa (13) metálica; y una capa (15) de relleno, dispuesta entre la capa (14) de grasa de silicona térmica y la capa (12) de material aislante

Dispositivo para captar la temperatura superficial de un objeto.

La presente invención se refiere a un dispositivo para captar la temperatura superficial de un objeto, que comprende un sensor digital de temperatura.

La invención es aplicable en cualquier instalación que requiera una medida fiable de la temperatura, por ejemplo, en instalaciones solares fotovoltaicas, para la medida de la temperatura superficial de los paneles solares.

Antecedentes de la invención

En la mayoría de las aplicaciones relacionadas con el campo de la energía solar, y más concretamente en las aplicaciones fotovoltaicas, es esencial conocer de manera fiable la temperatura superficial de los paneles fotovoltaicos, puesto que, junto con la radiación solar incidente sobre dichos paneles, es un parámetro indispensable indicativo de su correcto funcionamiento.

Más concretamente, la curva I-V (Intensidad-Corriente) de un panel fotovoltaico depende de la temperatura y de la radiación solar incidente, lo que hace que dicha curva esté cambiando continuamente y, como consecuencia, también su máximo punto de potencia (MPP), que proporciona un punto óptimo de trabajo para su uso eficiente.

En la actualidad, la obtención de la temperatura de los paneles solares de una instalación solar fotovoltaica se suele realizar con sistemas de instrumentación basados en dispositivos analógicos de captación de temperatura (fundamentalmente Pt100), los cuales requieren cuatro cables por cada dispositivo hasta la tarjeta correspondiente de acondicionamiento de la señal (el hecho de contar con numerosos puntos de medición eleva exponencialmente el coste de la instalación, tanto a nivel de dispositivos de captación, como a nivel de dispositivos de acondicionamiento de la señal y de cableado). Por tanto, el coste de dicho sistema de instrumentación para una sola medida es elevado, y es un factor muy a tener en cuenta principalmente si la instalación es doméstica y/o se pretenden colocar muchos dispositivos de captación de temperatura.

Como consecuencia, se han intentado desarrollar soluciones alternativas que minimicen el inconveniente descrito. Actualmente, una de las soluciones con más éxito es la que se basa en la utilización de modelos matemáticos que intentan solucionar mediante aproximaciones la falta de medidas reales de temperatura.

A pesar de ello, la situación más ideal se daría si fuera factible la colocación de dispositivos captadores de la temperatura superficial en cada uno de los paneles, ya que permitiría monitorizar el funcionamiento de los mismos y, por tanto detectar un mal funcionamiento. Dicha característica facilitaría mucho la labor de mantenimiento de la instalación, ya que normalmente los campos fotovoltaicos están situados en sitios aislados.

A nivel de ejemplo, una central fotovoltaica de 1 MWp (Mega Vatio Pico), configurada con paneles de 200 Wp, requiere 5000 paneles, con lo cual, hacer medidas de temperatura a nivel de panel, resulta económicamente inviable.

En resumen, en la actualidad es posible obtener la temperatura superficial de un panel solar mediante dispositivos analógicos de captación de temperatura, aunque ello supone unos costes muy elevados que lo hacen prácticamente inviable, o utilizando modelos matemáticos, los cuales son poco fiables y, por tanto, no permiten conocer con exactitud el correcto funcionamiento del panel solar.

Por otro lado, son conocidos sensores digitales de temperatura (es decir, con salida digital, basados en semiconductor) que ofrecen una serie de ventajas, tales como el precio, la facilidad de cableado, la inmunidad al ruido, o el ahorro en la instrumentación (el acondicionamiento de las señales es muy sencillo y la capacidad de expansión del sistema es enorme sin necesidad de electrónica auxiliar, ya que el sensor no requiere un canal de instrumentación dedicado). No obstante, los sensores digitales de temperatura conocidos no pueden ser utilizados en el exterior directamente, puesto que sus encapsulados no están preparados para soportar las condiciones meteorológicas (no tienen estanqueidad en el circuito) y no son fáciles de sujetar en el panel fotovoltaico.

Descripción de la invención

A partir de lo descrito anteriormente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un dispositivo para captar la temperatura superficial de un objeto con unas características mejoradas.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la reivindicación 1, proporcionando un dispositivo para captar la temperatura superficial de un objeto, que comprende una capa de material aislante, para proteger el conexionado eléctrico del sensor digital de temperatura; una capa metálica, que, en funcionamiento, se dispone en contacto con la superficie del objeto; una capa de grasa de silicona térmica, dispuesta en contacto con la capa metálica, que conecta térmicamente el sensor digital de temperatura con la superficie del objeto, a través de dicha capa metálica; y una capa de relleno, dispuesta entre la capa de grasa de silicona térmica y la capa de material aislante.

En primer lugar, se consigue un dispositivo de precisión para captar la temperatura superficial de un objeto, principalmente frente a los modelos matemáticos que utilizan aproximaciones de la temperatura, puesto que el dispositivo capta la temperatura directamente de la superficie del objeto. De este modo, es posible utilizar el dispositivo de captación de acuerdo con la invención en aquellas instalaciones en las que sea necesaria una captación precisa y fiable de la temperatura de la superficie de un objeto.

En segundo lugar, el dispositivo de captación de la invención, al utilizar como captador de la temperatura un sensor digital, presenta un coste reducido, principalmente frente a los dispositivos analógicos de captación de tempera-tura.

Por otro lado, es posible utilizar el dispositivo descrito en aplicaciones que requieran el funcionamiento del mismo en exteriores, ya que la capa aislante aísla totalmente el sensor digital de temperatura de cualquier agente meteorológico externo (por ejemplo, humedad, líquidos o polvo).

Preferiblemente, el sensor digital puede estar dispuesto en la capa de grasa de silicona térmica, de manera que se consigue reducir la resistencia térmica entre la capa metálica, que es la superficie captadora en contacto con el objeto, y el sensor digital de temperatura.

De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo de captación presenta una alta transmisión térmica, de manera que la configuración descrita para dicho dispositivo no desvirtúa (no falsea) las temperaturas captadas por el sensor digital.

De acuerdo con otra realización de la invención, la capa inferior metálica es de aluminio. De este modo, se evita la corrosión y se facilita una excelente transmisión térmica entre la superficie del objeto y el sensor digital de temperatura.

Por otro lado, el dispositivo de captación puede comprender medios para almacenar un valor de identificación del dispositivo, el cual, en el caso de que el dispositivo de la invención se utilice junto a otros dispositivos de captación, permite identificarlo unívocamente.

La invención se refiere también a un sistema para obtener la temperatura superficial de al menos un objeto, que comprende al menos un dispositivo para captar la temperatura superficial del objeto, tal como el descrito anterior-mente.

De acuerdo con una realización preferida, el sistema comprende también un módulo de control conectado al dispositivo para la captación de la temperatura superficial del objeto; un primer canal de transmisión entre el dispositivo de captación y el módulo de control; un sistema de computación para obtener la temperatura superficial del objeto a partir de la temperatura captada por el dispositivo de captación, estando dicho sistema de computación conectado al módulo de control; y un segundo canal de transmisión entre el módulo de control y el sistema de computación.

De este modo, el sistema de la invención puede obtener la temperatura superficial de uno o varios objetos, a partir de las señales generadas por los dispositivos de captación. Los dispositivos de captación de la temperatura captan la temperatura superficial de los objetos (puede haber varios dispositivos de captación para un mismo objeto), y el módulo de control obtiene, a través del primer canal de transmisión, los valores de temperatura captados, pudiendo obtener...

1. Dispositivo (10) para captar la temperatura superficial de un objeto (30), que comprende un sensor digital (11) de temperatura; caracterizado por el hecho de que el dispositivo (10) comprende también una capa (12) de material aislante, para proteger el conexionado eléctrico del sensor digital (11) de temperatura; una capa (13) metálica, que, en funcionamiento, se dispone en contacto con la superficie del objeto (30); una capa (14) de grasa de silicona térmica, dispuesta en contacto con la capa (13) metálica, que conecta térmicamente el sensor digital (11) de temperatura con la superficie del objeto (30), a través de dicha capa (13) metálica; y una capa (15) de relleno, dispuesta entre la capa (14) de grasa de silicona térmica y la capa (12) de material aislante.

2. Dispositivo (10) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el sensor digital (11) está dispuesto en la capa (14) de grasa de silicona térmica.

3. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que presenta una alta transmisión térmica.

4. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la capa (13) metálica es de aluminio.

5. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que comprende medios para almacenar un valor de identificación del dispositivo.

6. Sistema (20) para obtener la temperatura superficial de al menos un objeto (30), caracterizado por el hecho de que comprende al menos un dispositivo (10) para captar la temperatura superficial del objeto (30) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Sistema (20) según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que comprende un módulo de control (21) conectado al dispositivo (10) para la captación de la temperatura superficial del objeto (30); un primer canal de transmisión (22) entre el dispositivo (10) de captación y el módulo de control (21); un sistema de computación (23) para obtener la temperatura superficial del objeto (30) a partir de la temperatura captada por el dispositivo (10) de captación, estando dicho sistema de computación (23) conectado al módulo de control (21); y un segundo canal de transmisión (24) entre el módulo de control (21) y el sistema de computación (23).

8. Sistema (20) según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado por el hecho de que el módulo de control (21) comprende un microcontrolador del tipo PIC.

9. Sistema (20) según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por el hecho de que el primer módulo de transmisión (22) comprende un sistema de transmisión en formato digital 1-Wire.

10. Sistema (20) según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por el hecho de que el segundo módulo de transmisión (24) comprende un sistema de transmisión en formato digital serie RS-485 full-duplex.

11. Instalación solar fotovoltaica que comprende al menos un panel fotovoltaico (30), caracterizado por el hecho de que comprende un sistema (20) para obtener la temperatura superficial de al menos un objeto según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que el objeto es el panel fotovoltaico (30).