Cubierta solar de un edificio.
Cubierta solar basculante auto-orientable, que se caracteriza por ser una cubierta (1) diseñada con forma cuadrada,
rectangular o poligonal, que es capaz de balancearse por su baricentro o punto central de equilibrio (6), gracias a los esfuerzos aplicados en un mínimo de tres o más puntos (9), claramente distanciados entre sí y entre su punto central de apoyo (6), logrando evitar salirse de su perímetro en posición horizontal
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200900068.
Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: ADELL ARGILES,JOSEP MARIA, GARCIA SANTOS,ALFONSO, NEILA GONZALEZ,JAVIER, BEDOYA FRUTOS,CESAR, Vega Sánchez,Sergio, Klainsek Zizmond,Juan C.
Fecha de Solicitud: 12 de Enero de 2009.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 2 de Noviembre de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F24J2/54D
Clasificación PCT:
- F24J2/54
Fragmento de la descripción:
Cubierta solar basculante auto-orientable.
El objetivo de la presente invención es la construcción de la cubierta de un edificio que tenga la capacidad de orientarse al sol en todo momento, pero manteniéndose siempre dentro de los propios límites de la planta del edificio y, por tanto, sin sobresalir más allá de los propios aleros, partiendo de la máxima superficie en planta que ofrezca el inmueble, lo que se logra balanceándose sobre su centro de gravedad.
La patente soluciona el problema técnico de los paneles giratorios industriales existentes que cuando se disponen sobre un edificio con su máxima dimensión donde, al girar, barren una superficie que sobresale del propio inmueble. La patente evita, también, el tener que ceñirse tanto al plano como al ángulo de los faldones de la cubierta tradicional de un edificio a la hora de querer disponer paneles solares sobre dicha cubierta.
Antecedentes de la invención
Tradicionalmente, los edificios tienen cubiertas inclinadas para evacuar el agua, organizándose normalmente sobre un mismo edificio, una cubierta con varios faldones que normalmente vierten las aguas hacia las distintas fachadas.
Los edificios construidos entre los trópicos terrestres, suelen tener cubiertas con pendientes entre 30 y 45º para evacuar el agua, lo que les diferencia de las cubiertas planas (0º) de los edificios de los países desérticos sobre el Ecuador (donde apenas llueve), así como de los países nórdicos con cubiertas a 60º para evitar la acumulación de agua en forma de nieve.
A partir de esta conformación geométrica genérica, propiciada para evacuar el agua de lluvia sobre las cubiertas, los edificios tienen faldones con una determinada pendiente, y distintas orientaciones.
Así pues, a un edificio de planta cuadrada o rectangular, le puede corresponder una cubierta a una, dos, tres o cuatro aguas, que pueden llegar a verter a cuatro fachadas distintas, lo que quiere decir que los faldones miran a distintas orientaciones del espacio y por consiguiente se pueden dar los cuatro casos siguientes:
A la hora de querer aprovechar el soleamiento que incide sobre la cubierta para beneficiarse de la energía solar, ya sea ésta fotovoltaica (para obtener electricidad) o térmica (para agua caliente sanitaria), es fundamental tener en cuenta la orientación de la misma, encontrándonos por tanto, con las 4 posibilidades antes comentadas.
Es bien conocida a su vez, que la manera de sacarle la mayor ventaja energética al sol, es disponiendo los paneles solares perpendiculares a los rayos de luz que irradia, lo que supone para un edificio cualquiera, que existan unos planos de cubierta mejor orientados que otros.
En este sentido, es evidente que para una misma superficie en planta de un edificio, si éste tiene una cubierta con un solo faldón orientado al sur, recibe más energía solar por radiación directa (66%), que si esta misma cubierta estuviera orientada al este (25%) o al oeste (25%), y menos todavía si estuviera orientada al norte (0%).
En otras palabras, para un mismo inmueble, el faldón orientado al norte no llega a recibir radiación directa y apenas capta energía, mientras que aquellos dos faldones de un mismo edificio que miren al este y al oeste, llegan a captar entre los dos menos radiación que la obtenida por un único faldón mirando al sur pero con la misma superficie en planta.
Cuando se desea captar sobre la cubierta de un edificio la máxima energía solar posible, surge la necesidad de poder orientar la cubierta sobre dicho inmueble hacia el sol constantemente, o lo que significa establecer una cubierta con seguimiento solar.
Si la forma de dicha cubierta fuera circular y ésta girara sobre un eje perpendicular a su círculo, el giro de la misma no cambiaría su geometría externa. Por el contrario, si se tratara de una cubierta cuadrada o rectangular girando sobre un eje perpendicular a ella, el paralelepípedo correspondiente describiría una geometría variable en el espacio en relación al giro.
Como habitualmente los paneles solares desarrollados hasta la actualidad, parten de geometrías rectangulares propiciadas por las "obleas" de silicio, que constituyen la base para la conformación de dichos paneles, nos encontramos con la problemática de que las cubiertas de geometría paralepipédica, varían la planta del edificio en que se dispongan, caso de ocupar la totalidad de la cubierta.
Ello significa que si se quiere aprovechar toda la superficie cuadrada o rectangular de una cubierta de un inmueble con un panel solar, para obtener con ello la máxima captación, ésta cubierta no puede girar sobre sí misma sin evitar salirse de la huella establecida por la planta del propio inmueble.
Ante esta disyuntiva tradicionalmente se han planteado dos soluciones contrapuestas, cada una de ellas con sus ventajas y desventajas:
Cualquiera de estas dos opciones limita en parte el aprovechamiento máximo que pudiera obtenerse de los paneles dispuestos en la cubierta de un edificio, siguiendo la nueva invención que a continuación se propone.
Del análisis anterior se concluye que para las edificaciones construidas en zonas tropicales, el plano horizontal de la cubierta (0º) es totalmente aprovechable para la captación solar, que le incide normalmente durante la mayor parte del día.
Por el contrario, en los países nórdicos o australes, la conformación de una cubierta con un solo plano de máximas proporciones y pendiente (60º) hacia el sur (o al norte en el hemisferio sur) es lo más beneficioso para captar la energía solar.
Entre los trópicos, con orientaciones intermedias (de 30º a 45º) donde existen los países más habitados, la variación de la orientación entre este, sur y oeste de los paneles solares en las cubiertas, tiene un mayor interés que en los dos casos antes citados.
Los paneles diseñados industrialmente para girar siguiendo al sol, además suelen tener el inconveniente de partir de un soporte central de grandes dimensiones, con su correspondiente cimentación de gran tamaño, debido a que debe de soportar a través de un solo pilar, la presión y los momentos que el viento huracanado pueda causarle, lo que no suele ser muy adecuado para disponerse en medio como soporte central de un edificio habitable.
Descripción de la invención
En aras de solucionar los problemas técnicos previamente enunciados, la cubierta solar basculante auto-orientable, objeto de la presente invención propone subdividir la cubierta tradicional en dos cubiertas diferenciadas y por tanto novedosas, por cuanto tienen separadas sus prestaciones habituales:
Ambas cubiertas resuelven por su cuenta sus propios compromisos existentes frente a su carga, el viento, la nieve, etc.
Con el fin de lograr que la cubierta superior se oriente en relación al movimiento del sol, sin que por ello se salga del perímetro inicialmente establecido por la geometría de la planta (con su cubierta y aleros), mientras que la cubierta inferior permanece fija, se ha desarrollado la siguiente invención.
Se trata de una cubierta de proporciones cuadradas o rectangulares, que en principio...
Reivindicaciones:
1. Cubierta solar basculante auto-orientable caracterizada porque comprende, al menos;
una cubierta (1) diseñada con forma cuadrada, rectangular o poligonal, configurada para balancearse por su baricentro o punto central de equilibrio (6) debido a los esfuerzos aplicados en al menos tres puntos (9) distanciados entre sí y entre su punto central de apoyo (6) de tal forma que no se supere su perímetro en posición horizontal; y
unos medios de balanceo conectados con la cubierta (1) por, al menos, tres puntos (9) y configurados para aplicar un esfuerzo sobre dichos puntos.
2. Cubierta según reivindicación 1, caracterizada porque los medios de balanceo de la cubierta (1), comprenden, al menos:
medios de conexión (10-10',11-11'), unidos en, al menos, tres puntos a la parte inferior de la cubierta (A, B, C, D);
una pluralidad de motores (12,13) configurados para accionar los medios de conexión (10-10') (11-11') y debidamente coordinados entre sí por una centralita informática domotizada;
y donde dichos medios de balanceo de la cubierta (1) además están configurados para alcanzar el ángulo de balanceo apropiado, según las necesidades, en dirección al sol en cada momento, mediante la variación de longitud de los medios de conexión (10-10',11-11') tras circular por las correspondientes poleas (14) entre el punto de accionamiento de la fuerza del motor (12,13) y el de aplicación de la misma bajo la cubierta (1).
3. Cubierta según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende, además, un sistema de topes (15) o de sujeción supletoria configurados para evitar la vibración de la cubierta (1) con el viento.
4. Cubierta según reivindicación 3 caracterizada porque el sistema de topes (15) o de sujeción supletoria está controlado por motores de paso variable (12,13) para evitar movimientos bruscos, así como muelles de ajuste para controlar las tensiones de los medios de conexión (10-10',11-11').
5. Cubierta según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque puede además incorporar un sistema de retención del movimiento de la cubierta en posición de seguridad mediante una pluralidad de perfiles giratorios o telescópicos (16), que afiancen la cubierta (1) con un efecto de postensado, obtenido por la combinación de los esfuerzos a tracción de los medios de conexión (10-10',11-11'), en correlación con los esfuerzos de compresión de los perfiles (16) entre los apoyos (A, B, C, D) y topes (15).
6. Cubierta según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios de conexión (10-10',11-11') son unos seleccionados entre: cables, cadenas, cuerdas y correas.
7. Cubierta según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende medios de accionamiento manual de la cubierta (1).
8. Cubierta según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende, al menos, un gato hidráulico central bajo el apoyo, configurado para variar la altura de la rótula (6) con el fin de facilitar el giro de la cubierta (1) cuando se requiera un ángulo mayor que el que se logre con el dispuesto con el apoyo inicial, y coordinados entre sí mediante un sistema hidráulico dotado de una central informática domotizada.
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