PARA PLANTAS FOTOVOLTAICAS Y TERMOSOLARES Y PROCEDIMIENTO DE EJECUCION DEL MISMO

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de cimentación de hormigón prefabricado para la ejecución de plantas termosolares y fotovoltaicas en el caso de que éstas se ejecuten sobre terrenos en los que no se puedan utilizar soluciones hincadas, como es el caso de terrenos con bolos o gravas, terrenos muy duros o terrenos con agresividad química.

El sistema de cimentación de hormigón prefabricado objeto de esta invención está formado por un elemento prefabricado de hormigón formado por losa inferior de la que sale por su parte superior un nervio longitudinal, del que a su vez sale un pilar preferentemente de sección hueca que sirve de anclaje para la estructura soporte. Este elemento de hormigón prefabricado ya instalado en su ubicación definitiva se rellena con material granular con el fin de lastrar y aumentar el peso del conjunto para obtener una mayor estabilidad al vuelco y al deslizamiento. Este relleno nunca supera la altura de cota superior del pilar de hormigón.

Esta nueva cimentación pretende reducir considerablemente los costes de ejecución de las cimentaciones tradicionales para este tipo de estructuras, mejorando considerablemente los plazos de terminación, así como solucionar de una forma sencilla y económica la variabilidad de alturas de la estructura soporte en función de la topografía del terreno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la mayoría de los casos, las plantas termosolares y fotovoltaicas están configuradas mediante estructuras metálicas ligeras que transmiten sus cargas al terreno a través de soluciones pilotadas de hormigón o hincando perfiles metálicos al terreno.

Hay casos en los que no se puede pilotar o hincar perfiles metálicos bien sea porque la geotecnia del terreno imposibilite o encarezca su ejecución (terreno muy duro, aparición de lodos, etc) o bien sea porque se ejecute la planta solar sobre balsas de residuos que en muchos casos son tóxicos y están convenientemente selladas y no pueden ser perforadas.

La solución tradicional de cimentación para los casos anteriormente mencionados es la ejecución de losas "in situ" de hormigón armado enterradas, semienterradas o en superficie sobre la que apoya la estructura soporte de los paneles solares.

Estas estructuras trasmiten pequeñas cargas axiles, pero importantes cargas horizontales debidas al viento y sismo principalmente y son muy sensibles a pequeños desplazamientos de las cimentaciones que provocarían cambios en la orientación de los espejos y paneles con respecto a la radiación solar con lo que disminuiría notablemente el rendimiento térmico de la planta.

Para evitar el deslizamiento de la cimentación, las losas deben ser muy pesadas y por lo tanto tienen mucha cuantía de hormigón y por consiguiente una elevada cuantía de acero, debido a la necesidad de cumplir unas cuantías mínimas según normativa. Todo ello encarece notablemente este tipo de soluciones.

Otro inconveniente que presenta este tipo de soluciones es que necesita el aporte de hormigón vertido "in situ" y normalmente este tipo de plantas solares se instalan lejos de cualquier centro productivo de hormigón, lo que dificulta y encarece la fabricación del mismo.

Un problema adicional para verter hormigón "in situ" en terrenos sobre balsas de residuos es el gran peso que tienen los camiones hormigonera, que se hunden o pueden provocar la rotura de estas balsas.

El mayor problema que plantea este tipo de instalaciones para poder ofrecer soluciones prefabricadas de cimentación, es que la altura de cada estructura soporte es diferente y casi nunca se conocen las cotas exactas con suficiente antelación como para poder prefabricar cada elemento a su altura correspondiente. Con la presente invención se resuelve este punto, ya que todas las estructuras soporte podrían tener la misma altura entre sí al igual que los elementos prefabricados de hormigón y gracias al hueco que presenta esta cimentación se puede regular la cota máxima de la estructura soporte mediante un sencillo sistema de sujeción.

El solicitante conoce la existencia de otros sistemas de cimentación superficiales para este tipo de plantas solares.

Así por ejemplo es conocida la solicitud de modelo de utilidad español con número de publicación ES1064028 que presenta una solución de cimentación prefabricada para plantas solares formada por una losa maciza de hormigón de sección rectangular. Esta solución requiere de mucho aporte de acero y hormigón y su transporte y manipulación es costoso ya que hay que manejar grandes pesos.

La solicitud de patente FR2687704 presenta una cimentación basada en un encofrado perdido de hormigón prefabricado de paredes delgadas que posteriormente se hormigona "in situ" junto con un entramado de armaduras.

Un sistema de cimentación prefabricada del mismo autor es la patente P201330529, pero no resuelve la regulación de alturas de la estructura soporte.

Otra patente conocida es la JPH 10306457, que presenta una estructura de acero de pared delgada que no resolvería ni las distintas alturas que se necesitan para este tipo de obras y además se ve vería seriamente comprometida su durabilidad debido al ataque químico (sulfatos, etc.), humedades, etc.

Por último la solicitud de patente española ES-2395099 describe una cimentación para plantas termosolares mediante la utilización de un encofrado perdido y su posterior hormigonado "in situ". Las ventajas de la presente invención sobre las cimentaciones anteriormente citadas incluidas las tradicionales son:

- No se requiere aporte de hormigón vertido "in situ", ya que todos los elementos se prefabrican con anterioridad. Esta ventaja en fundamental, ya que normalmente este tipo de plantas solares se instalan lejos de cualquier centro productivo de hormigón, lo que dificulta y encarece la fabricación del hormigón.

- Al no tenerse que verter hormigón "in situ" no hace falta el paso de camiones muy pesados (hormigoneras) que podrían hundirse y pueden provocar la rotura de estas balsas.

- Ahorra una gran cantidad de hormigón y de acero ya que el área (y por tanto el volumen) de la sección prefabricada es mucho menor que el de la losa "in situ". Al ser menor el volumen, también se reducen mucho las cuantías de armadura.

- No requiere de grandes medios de trasporte y elevación para su ejecución, ya que la sección del elemento prefabricado hace que éste sea muy ligero. - Proporciona una gran resistencia frente a desplazamientos horizontales debido a dos motivos fundamentales: el primer motivo es que la superficie inferior de la losa del elemento prefabricado presenta una rugosidad intencionadamente alta con el fin de aumentar el coeficiente de rozamiento entre terreno y hormigón y el segundo motivo es que el peso extra que necesita este tipo de cimentaciones se consigue a través de un material no resistente y mucho más económico que el hormigón, como puede ser el propio suelo procedente de la excavación.

- Permite ejecutar cimentaciones enterradas, semienterradas y totalmente superficiales sin necesidad de encofrar en obra, gracias a la disposición de los nervios laterales.

- Incrementa la velocidad de ejecución enormemente al tener todos los elementos prefabricados con anterioridad. - Evita el contacto de la estructura soporte, generalmente metálica, con el terreno, incrementando su durabilidad estructural.

- Permite regular las distintas alturas necesarias de la estructura soporte con relación a la cota del terreno haciendo introduciendo más o menos dicha estructura en el interior del pilar del elemento prefabricado.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención presenta una solución de cimentación prefabricada de hormigón para estructuras de plantas solares y fotovoltaicas.

Las estructuras soporte en este tipo de plantas suelen ser modulares con apoyos verticales sobre la cimentación más o menos equidistantes. Cada módulo trasmite sus cargas al terreno a través de una serie de pilares verticales, a los que llamamos estructura soporte, que se anclan a su correspondiente losa de cimentación. Cada módulo se ancla a su losa de cimentación independiente.

El sistema de cimentación objeto de esta patente está formado por una pieza prefabricada de hormigón armado o pretensado constituida por una losa inferior nervada por su parte superior del que sale un pilar de sección hueca y variable.

Este elemento de hormigón prefabricado ya instalado en su ubicación definitiva se rellena con material granular con el fin de lastrar y aumentar el peso del conjunto para obtener una mayor estabilidad al vuelco y al deslizamiento. El propio material extraído de la excavación puede servir para tal fin.

Para aumentar el coeficiente de rozamiento entre la placa prefabricada y el terreno, ésta puede presentar un acabado rugoso por su parte inferior. Así mismo, la losa inferior de la placa prefabricada puede presentar unas perforaciones para comprobar el correcto contacto entre la placa y el terreno.

Este relleno en ningún superará la altura máxima del pilar con el fin de que la estructura soporte no entre nunca en contacto con el terreno para no comprometer su durabilidad estructural.

La estructura soporte se aloja en el interior del pilar hueco y se posiciona a la atura convenida mediante una barra pasante a través de unos orificios practicados en el pilar y la estructura soporte que previamente está taladrada. El anclaje definitivo de la estructura soporte al pilar se resuelve rellenando posteriormente con mortero el hueco existente.

Un detalle importante de esta invención reside en la forma característica de la sección hueca del pilar, que varía a lo largo de su altura de forma creciente a decreciente o de forma decreciente a creciente con el fin de crear un ensanchamiento o estrangulamiento que permite dos cosas principalmente: conseguir un engarce perfecto entre el pilar de hormigón y el mortero de relleno frente a cargas axiles de tracción y/o compresión de la estructura soporte, impidiendo el deslizamiento entre ambos cuerpos y permitir rotaciones o giros de la estructura soporte previamente a su anclaje definitivo, que se realizará mediante cuñas y relleno posterior de mortero.

El procedimiento de ejecución de esta cimentación comprende las siguientes etapas :

- prefabricación de pieza prefabricada de hormigón armado o pretensado.

- extendido de lecho de arena sobre fondo de excavación o directamente sobre la superficie.

- colocación de pieza prefabricada sobre lecho de arena. - relleno sobre la losa inferior de pieza prefabricada de material granular como máximo hasta cota superior del pilar de hormigón.

- colocación de la estructura soporte previamente perforada en el interior del pilar hueco fijándo su altura mediante una barra o pasador que se introduce por los orificios de las caras opuestas del pilar de hormigón.

- acuñado de la estructura soporte contra las paredes interiores del pilar de hormigón y posterior relleno del hueco existente con mortero.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para completar la descripción que se está realizando, con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, un juego de figuras en las cuales, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1 muestra una perspectiva de la pieza prefabricada con pilar hueco que forma parte del sistema de cimentación de la presente invención.

La Figura 2 muestra una sección de la pieza prefabricada con pilar hueco que forma parte del sistema de cimentación de la presente invención.

La Figura 3 muestra una sección del sistema de cimentación en su conjunto objeto de la presente invención.

La Figura 4 muestra una perspectiva de un ejemplo de pieza prefabricada con pilar macizo.

La Figura 5 muestra el estrangulamiento en el interior del pilar hueco, que permite absorber las cargas tanto de tracción como de compresión transmitidas por la estructura soporte. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la figura 3 se representa una perspectiva del sistema en su conjunto, formado por una pieza prefabricada (1 ) de hormigón armado o pretensado constituida por una losa inferior (2) de la que salen por su parte superior un nervio longitudinal central (3) y sobre este un pilar (4) de sección hueca.

Esta pieza de hormigón prefabricado ya instalada en su ubicación definitiva se rellena con material granular (1 1 ) con el fin de lastrar y aumentar el peso del conjunto para obtener una mayor estabilidad al vuelco y al deslizamiento. El propio material extraído de la excavación puede servir para tal fin. Este relleno en ningún superará la altura máxima del pilar (4) con el fin de que la estructura soporte (8) no entre nunca en contacto con el terreno para no comprometer su durabilidad estructural.

La estructura soporte se aloja en el interior del pilar hueco y se posiciona a la atura convenida mediante una barra (7) pasante a través de unos orificios (6) practicados en el pilar (4) y la estructura soporte (8). El anclaje definitivo de la estructura soporte al pilar se resuelve rellenando posteriormente con mortero (9) el hueco existente.

En la figura 2 se representa una sección de la pieza prefabricada de hormigón (1 ) donde se aprecia un estrechamiento (5) del hueco interior del pilar de hormigón, consiguiendo de esta forma un engarce perfecto entre el pilar (4) de hormigón y el mortero (9) de relleno frente a cargas axiles de tracción y/o compresión de la estructura soporte, impidiendo el deslizamiento entre ambos cuerpos.

Para aumentar el coeficiente de rozamiento entre la pieza prefabricada y el terreno, ésta puede presentar un acabado rugoso por su parte inferior.

Así mismo, la losa inferior de la pieza prefabricada puede presentar unas perforaciones (6) para comprobar el correcto contacto entre la placa y el terreno. La figura 4 muestra una perspectiva de la pieza de hormigón en el caso de que el pilar tenga una sección maciza. En este caso la estructura soporte se ancla sobre la cabeza del pilar (4), pudiendo llevar incorporado pletinas (10) o anclajes metálicos para facilitar el montaje de la estructura soporte (8).

El procedimiento de ejecución de esta cimentación comprende las siguientes etapas:

- prefabricación de pieza prefabricada (1 ) de hormigón armado o pretensado.

- extendido de lecho de arena sobre fondo de excavación o directamente sobre la superficie.

- colocación de pieza prefabricada sobre lecho de arena (12).

- relleno sobre la losa inferior (2) de pieza prefabricada de material granular (1 1 ) como máximo hasta cota superior del pilar de hormigón (4).

- colocación de la estructura soporte (8) previamente perforada en el interior del pilar hueco fijándo su altura mediante una barra (7) o pasador que se introduce por los orificios (6) de las caras opuestas del pilar de hormigón.

- acuñado de la estructura soporte contra las paredes interiores del pil hormigón y posterior relleno del hueco existente con mortero (9).