DISPOSITIVO ROTATORIO DE SEGUIMIENTO DEL AZIMUT SOLAR.

1. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, consistente en una plataforma horizontal (15),

giratoria alrededor de un eje (1) virtual vertical, sobre la que descansa una pluralidad de aplicaciones energético-solares, con una configuración simétrica respecto de un plano vertical que contiene al eje vertical virtual, y que constituye el plano que guía la orientación del dispositivo respecto al sol, siendo el criterio de enfoque que el sol, como disco puntual visto desde la Tierra, se halle en el plano de simetría del dispositivo; caracterizado porque dicha plataforma horizontal (15) está asentada sobre las patas que se apoyan en las ruedas de cada uno de los anillos de rodadura que, al menos en número de dos, posibilitan el giro alrededor del eje vertical virtual, estando al menos un anillo conformado por tres o más ruedas con forma troncocónica (20), que ruedan sobre una vía también de perfil troncocónico (21), siendo dicho perfil el que se acomoda a la conicidad de las ruedas; pues el vértice (19) del cono virtual al que pertenece el tronco de cono de cada rueda, que es un cono de eje horizontal, coincide con el vértice del cono virtual al que pertenece el tronco de cono de la pista de rodadura, que es un cono de eje vertical.

2. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, según reivindicación primera, caracterizado porque se hace rodar al conjunto de juegos circulares de ruedas, troncocónicas (20) o no, que ruedan sobre las correspondientes bandas de rodadura, por la acción sobre una corona circular dentada (12) en su exterior, y solidaria a la plataforma (15), sobre la que actúa al menos un piñón dentado (14) que hace girar la plataforma siguiendo la trayectoria solar en cuanto azimut, lo cual se efectúa por la activación que recibe su motor eléctrico (13) que, en caso de no estar activado, sirve de freno para mantener la posición de la plataforma, cuyo giro se rige por el principio de que su plano de simetría debe, en su prolongación teórica, contener al centro del sol, o a alguno de los puntos del disco solar tal como se ve desde la Tierra, y el dispositivo consta además de un tren de al menos cuatro ruedas horizontales (24) de giro libre y eje firme (29) sobre el terreno (2), que ruedan con presión sobre su superficie vertical de rodadura (30), que se halla en la cara interna de dicha corona circular dentada (12), las cuales pueden servir asimismo para transmitir el giro a dicha corona, si al menos un eje de dichas ruedas (24) está activado por motor.

3. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, según cualquiera de las reivindicaciones primera o segunda, caracterizado porque se hace girar la plataforma por una corona circular que lleva atados circularmente por su exterior cuatro cables (32), a distinta altura, yendo los cables emparejados dos a dos para hacer, por tracción, un giro dextrógiro, o un giro levógiro, estando los cables tensos desde los correspondientes cabrestantes (25), y estando esta corona circular (26) circunscrita alrededor de las cuatro ruedas (24) de eje vertical firme en el suelo, y rodadura libre en sentido horizontal sobre una banda vertical (30) en la superficie cilíndrica interna de dicha corona (26).

4. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la plataforma sobre la que se ubican los colectores solares se monta con un ángulo de inclinación (27) hacia la posición del sol seleccionado entre 0 grados sexagesimales y el ángulo de la latitud del lugar más 23 grados sexagesimales.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201530418.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PIERA CARRETE,MIREIA, MARTINEZ-VAL PENALOSA,JOSE MARIA, MUÑOZ ANTON,JAVIER, MONTES PITA,MARIA JOSE, ROVIRA DE ANTONIO,ANTONIO J, ABBAS CÁMARA,RUBÉN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24J2/38 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24J PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES (sustancias a este efecto C09K 5/00; motores u otros mecanismos para producir una potencia mecánica a partir del calor, véanse las clases apropiadas, p. ej. F03G para utilización del calor natural). › F24J 2/00 Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44). › comportando dispositivos de seguimiento (F24J 2/02, F24J 2/06 tienen prioridad; soportes rotativos o montaje para dichos dispositivos F24J 2/54; estructuras de soporte de módulos fotovoltaicos para producción de energia eléctrica especialmente adaptados para sistemas de seguimiento solar H02S 20/32).

Fragmento de la descripción:

Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar.

SECTOR DE LA TÉCNICA 5

La invención se encuadra en el campo de los aparatos utilizados para captar energía solar y, en particular, los que tienen un eje de rotación que es perpendicular al plano horizontal local.

La invención trata concretamente de un dispositivo que gira alrededor de dicho eje vertical, 10 pudiendo montarse sobre el dispositivo diversos tipos de colectores, bien fotovoltaicos, bien térmicos, o bien híbridos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La invención se relaciona con los sistemas de concentración de la radiación solar de tipo rotativo, generalmente aplicado a las configuraciones de espejos con dos ejes de giro perpendiculares entre sí, como es el caso de los espejos paraboloides de revolución, de los cuales hay un ejemplo en el documento WO 2005/124245 A2. Más cercanos al tema que nos ocupa son los documentos que publican dispositivos en los cuales lo que gira en la plataforma 20 es un montaje Fresnel o un montaje de espejos parabólicos independientes, con línea focal propia, pero paralelos entre sí. Tal es el caso de los documentos WO 2002/097341 A1, WO 2007/109901 A1, WO 2009/121174 A1.

Todos ellos, y especialmente este último tratan de montajes en los que gira la plataforma en 25 sentido acimutal y además gira el conjunto de espejos en inclinación, para seguir más certeramente la trayectoria solar. Los discos parabólicos de revolución también giran en dos ejes, uno para el giro azimutal y otro para el giro ascensional, y son numerosos los precedentes sobre esos montajes.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER

Las configuraciones con dos giros de seguimiento solar son considerablemente caras por la estructura que comportan y la precisión que requieren, la cual es especialmente complicada cuando el sistema es apreciablemente grande y de mucho peso. 35

Desde el punto de vista mecánico y económico, lo ideal es minimizar los movimientos de alta precisión requeridos para seguimiento solar, sin perder una cantidad de radiación reflejada apreciable.

El problema a resolver se centra pues en encontrar una configuración mecánicamente sencilla y con garantía de rigidez, que compatibilice gran precisión para mantener enfocado el dispositivo hacia el disco solar, con unos métodos simples pero fiables.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN 45

La invención está constituida por

- una plataforma horizontal, giratoria alrededor de un eje virtual vertical, sobre la que descansa una aplicación solar de la naturaleza que sea en cuanto a interacción de la radiación, con una configuración simétrica respecto de un plano vertical que contiene al eje 50 vertical virtual, y que constituye el plano que guía la orientación del dispositivo respecto al sol, siendo el criterio de enfoque que el sol, como disco puntual visto desde la Tierra, se halle en el plano de simetría del dispositivo;

- estando dicha plataforma horizontal asentada sobre las patas que se apoyan en las ruedas de cada uno de los anillos de rodadura que, al menos en número de dos, posibilitan el giro alrededor del eje vertical virtual, estando al menos un anillo conformado por tres o más ruedas con forma troncocónica, que ruedan sobre una vía también de perfil troncocónico, siendo dicho perfil el que se acomoda a la conicidad de las ruedas; pues el vértice del cono 5 virtual al que pertenece el tronco de cono de cada rueda, que es un cono de eje horizontal, coincide con el vértice del cono virtual al que pertenece el tronco de cono de la pista de rodadura, que es un cono de eje vertical;

Para hacer girar la plataforma con todo lo que lleva encima, se hace rodar al conjunto de 10 juegos circulares de ruedas troncocónicas que ruedan sobre las correspondientes bandas de rodadura por la acción de al menos un piñón de ataque sobre una corona circular dentada en su exterior, y solidaria a la plataforma, que gira siguiendo la trayectoria solar, sobre la que actúa al menos dicho piñón dentado y otros similares, por la activación que recibe su motor eléctrico, que en caso de no estar activado sirve de freno para mantener la posición de la 15 plataforma, cuyo giro se rige por el principio de que su plano de simetría debe, en su prolongación teórica, contener al centro del sol, o a alguno de los puntos del disco solar tal como se ve desde la Tierra y se mantiene el giro de todo el dispositivo siempre alrededor del eje virtual de giro mediante un tren de al menos cuatro ruedas horizontales de giro libre y eje firme sobre el terreno, que ruedan con presión sobre la cara interna de dicha corona circular 20 dentada.

Alternativamente, se hace girar la plataforma por una corona circular que lleva atados circularmente por su exterior cuatro cables, a distinta altura, yendo los cables emparejados dos a dos para hacer, por tracción, un giro dextrógiro, o un giro levógiro, estando los cables tensos 25 desde los correspondientes cabrestantes, y estando esta corona circular por su interior circunscrita en las cuatro ruedas de eje vertical firme en el suelo, y rodadura libre en sentido horizontal.

EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS 30

La figura 1 corresponde a una sección recta transversal en alzado del dispositivo.

La figura 2 representa una vista en planta de una plataforma.

La figura 3 muestra una sección en alzado de un tren circular de ruedas troncocónicas, sobre una pista también troncocónica, para tener estabilidad de giro.

La figura 4 representa la corona dentada circular giratoria con la que se efectúa el enfoque del colector; activada por al menos uno, y preferiblemente dos, piñones de ataque movidos por motor eléctrico. 40

La figura 5 representa la acción de los engranajes de giro, así como la acción de las ruedas de giro horizontal, que van por una pista de rodadura vertical situada en la cara interior de la corona.

La figura 6 representa la alternativa de accionamiento de giro, con un par de fuerzas creado por cabestrantes (hay un par de fuerzas opuesto para girar la plataforma hacia levante, y recuperar la condición inicial, representado con líneas discontinuas) .

La figura 7 muestra un corte del dispositivo con una disposición inclinada de los colectores o 50 aplicaciones solares ubicados sobre la plataforma.

Para facilitar la comprensión de las figuras de la invención, y de sus modos de realización, a continuación se relacionan los elementos relevantes de la misma:

1. Eje vertical virtual de giro del dispositivo

2. Terreno y cimentación de acondicionamiento 5

3. Aplicación energética de la radiación solar sobre la plataforma giratoria

4. Conexiones de fluido calorífero entre el receptor y el exterior del dispositivo, en el caso de aplicaciones térmicas

5. Conexiones entre el receptor y el exterior del dispositivo, en el caso de aplicaciones fotovoltaicas 10

6. Pista de rodadura más interior

7. Segunda pista de rodadura.

8. Rueda del tren de ruedas más interior

9. Rueda del segundo tren de ruedas

10. Apoyo de la plataforma en el tren de ruedas más interior 15

11. Apoyo de la plataforma en el segundo tren de ruedas

12. Corona circular dentada.

13. Motor eléctrico que hace girar el piñón de ataque de movimiento de la corona 12

14. Piñón de ataque

15. Plataforma giratoria 20

16. Junta rotatoria de unión entre el tubo que rota solidario a la plataforma, y el que está fijo en el terreno

17. Conexión eléctrica entre el interior del dispositivo y la red exterior

18. Línea diametral central, que es a su vez el eje de simetría

19. Vértice virtual del cono horizontal que conforma las ruedas 20 y del cono vertical que 25 conforma la superficie de rodadura 21

20. Ruedas troncocónicas

21. Superficie troncocónica para el rodar perfecto de las ruedas (20) .

22. Soportes genéricos de la plataforma (15) sobre las ruedas de los trenes de giro

23. Tercera pista circular de rodadura (con peralte troncocónico, aunque el peralte no esté 30 dibujado en la figura 7)

24. Ruedas de rodadura horizontal para afianzar que el giro se produce alrededor del eje (1) y que a su vez pueden ir activadas por motor, para generar el giro de la plataforma por rodadura interior sobre la banda 30.

25. Cabestrantes de torsión para hacer girar a todo el dispositivo (en la figura 6 se 35 representan los otros dos cabestrantes con la etiqueta (25i) , y harían girar la gran corona (26) en sentido contrario)

26. Gran corona circular solidaria a la plataforma (15) con la que se puede hacer girar al dispositivo

27. Ã?ngulo...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, consistente en una plataforma horizontal (15), giratoria alrededor de un eje (1) virtual vertical, sobre la que descansa una pluralidad de aplicaciones energético-solares, con una configuración simétrica respecto de un plano vertical que contiene al eje vertical virtual, y que constituye el plano que guía la orientación del dispositivo respecto al sol, siendo el criterio de enfoque que el sol, como disco puntual visto desde la Tierra, se halle en el plano de simetría del dispositivo; caracterizado porque dicha plataforma horizontal (15) está asentada sobre las patas que se apoyan en las ruedas de cada uno de los anillos de rodadura que, al menos en número de dos, posibilitan el giro alrededor del eje vertical virtual, estando al menos un anillo conformado por tres o más ruedas con forma troncocónica (20), que ruedan sobre una vía también de perfil troncocónico (21), siendo dicho perfil el que se acomoda a la conicidad de las ruedas; pues el vértice (19) del cono virtual al que pertenece el tronco de cono de cada rueda, que es un cono de eje horizontal, coincide con el vértice del cono virtual al que pertenece el tronco de cono de la pista de rodadura, que es un cono de eje vertical.

2. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, según reivindicación primera, caracterizado porque se hace rodar al conjunto de juegos circulares de ruedas, troncocónicas (20) o no, que ruedan sobre las correspondientes bandas de rodadura, por la acción sobre una corona circular dentada (12) en su exterior, y solidaria a la plataforma (15), sobre la que actúa al menos un piñón dentado (14) que hace girar la plataforma siguiendo la trayectoria solar en cuanto azimut, lo cual se efectúa por la activación que recibe su motor eléctrico (13) que, en caso de no estar activado, sirve de freno para mantener la posición de la plataforma, cuyo giro se rige por el principio de que su plano de simetría debe, en su prolongación teórica, contener al centro del sol, o a alguno de los puntos del disco solar tal como se ve desde la Tierra, y el dispositivo consta además de un tren de al menos cuatro ruedas horizontales (24) de giro libre y eje firme (29) sobre el terreno (2), que ruedan con presión sobre su superficie vertical de rodadura (30), que se halla en la cara interna de dicha corona circular dentada (12), las cuales pueden servir asimismo para transmitir el giro a dicha corona, si al menos un eje de dichas ruedas (24) está activado por motor.

3. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, según cualquiera de las reivindicaciones primera o segunda, caracterizado porque se hace girar la plataforma por una corona circular que lleva atados circularmente por su exterior cuatro cables (32), a distinta altura, yendo los cables emparejados dos a dos para hacer, por tracción, un giro dextrógiro, o un giro levógiro, estando los cables tensos desde los correspondientes cabrestantes (25), y estando esta corona circular (26) circunscrita alrededor de las cuatro ruedas (24) de eje vertical firme en el suelo, y rodadura libre en sentido horizontal sobre una banda vertical (30) en la superficie cilíndrica interna de dicha corona (26).

4. Dispositivo rotatorio de seguimiento del azimut solar, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la plataforma sobre la que se ubican los colectores solares se monta con un ángulo de inclinación (27) hacia la posición del sol seleccionado entre 0 grados sexagesimales y el ángulo de la latitud del lugar más 23 grados sexagesimales.

 

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