• Post category:Soluciones / Varios
  • Comentarios en el Post: 0 Comentarios
  • Post last modified:19 Septiembre, 2022
  • Reading time:9 minutos de lectura
Compartir en :

Componentes del sistema de bombeo solar

Bomba eléctrica

Elemento encargado de tomar el agua del pozo e impulsarla hasta el lugar requerido. Según el tipo de bomba, podrá ser alimentada directamente mediante los paneles solares, si esta trabaja a corriente continua, como es el caso de las bombas solares que por lo general trabajan sin baterías, conectadas a los paneles solares a través del regulador o controlador de carga o si se trabaja con una bomba convencional será necesario un inversor que transforme la corriente continua de salida de los paneles solares en corriente alterna para la entrada de la bomba convencional.

Inversor de bomba solar

El inversor de bomba solar adopta el seguimiento del punto de máxima potencia y una tecnología de accionamiento del motor para maximizar la potencia de salida de los paneles solares. Los inversores son compatibles con entrada de CA y CC, y la salida de CA se puede utilizar para varios tipos de bombas de CA normales. Cuando la energía solar no está disponible, o la luz del sol no es lo suficientemente fuerte como para impulsar la bomba, el inversor podría cambiarse automáticamente a una alimentación de entrada de CA monofásica o trifásica, como un generador o una red eléctrica.

Panel solar

Está formado por un conjunto de células fotovoltaicas conectadas eléctricamente, encapsuladas y montadas sobre una estructura de soporte.

El tipo de energía que proporciona en su salida es de corriente continua, y se diseña para valores concretos de tensión, que definirán la tensión a la que trabaja el sistema fotovoltaico.

¿Qué aspectos debo de tomar en cuenta para el diseño y dimensionamiento del sistema?

Al momento de diseñar y dimensionar un sistema de bombeo solar se debe tomar en cuenta los siguientes aspectos:Al momento de diseñar y dimensionar un sistema de bombeo solar se debe tomar en cuenta los siguientes aspectos:

Ubicación de la instalación del Sistema

Es necesario tomar en cuenta la Hora Solar Pico de la región.

Hora Sol Pico

Es el número de horas sol que con una radiación global de 1000 W/m2 proporciona una energía equivalente a la radiación global recibida en un periodo de tiempo. Para obtener este dato existen tablas ya definidas, recomendamos usar las tablas de la unión europea: https://ec.europa.eu/jrc/en/pvgis

Hora Sol Pico

La aplicación que se pretende dar al agua extraída

Por ejemplo, abrevaderos para ganado, irrigación, consumo humano, riego, etc.

Almacenamiento de agua

Es recomendable contar con un tanque de almacenamiento de agua para tener de reserva en caso de días nublados.  Almacenar agua en tanques es mucho más económico que almacenar energía en baterías.

El almacenamiento por baterías normalmente se justifica sólo cuando el rendimiento máximo del pozo durante las horas de sol es insuficiente para satisfacer las necesidades diarias de agua y cuando se requiere bombear agua durante la noche.

Fuente de agua para bombeo

El tipo de sistema de bombeo a emplear en cada caso está condicionado por las características de la fuente de agua a la que está destinado. Rio, laguna, pozo, depósito, etc.

En el caso de que la fuente de agua sea de un pozo considerar las características del pozo, como ser la profundidad, el nivel estático, el nivel dinámico, el caudal de prueba, la altura del depósito y la distancia del pozo al depósito.

El nivel del agua en el pozo tiene un valor estático (sin bombeo) y otro dinámico, cuando inicia el proceso de extracción:

Fuente de agua para bombeo
 

Altura de nivel estático (H2): Es la distancia desde la superficie al nivel del espejo de agua.

Altura de nivel dinámico (H3): Es la distancia desde la superficie al nivel que adquiere el espejo de agua durante el proceso de bombeo. Se debe tomar en consideración los nuevos niveles de succión, así como las pérdidas por fricción dentro de la cañería.

Altura vertical boca de pozo – deposito (H1): Altura de descarga, es la distancia vertical a la que hay que subir el agua medida desde el nivel del suelo hasta el borde superior del tanque de almacenamiento.

Distancia horizontal boca de pozo – deposito (L).

Altura manométrica total (TDH): Es la presión a la que el líquido es impulsado, expresando también los metros de columna de agua (m.c.a) a los que la bomba es capaz de impulsar el fluido.

Para calcular la altura manométrica total, también conocida como TDH, por sus siglas en inglés, necesitamos calcular dos cosas:

  • Altura vertical desde el nivel dinámico del agua en el pozo, hasta el punto de entrega más elevado.

Altura vertical = H1 + H2 + H3

  • Las pérdidas por fricción de toda la tubería y componentes que el líquido encuentra en la descarga de la bomba. Para calcular la pérdida por fricción, primero se necesita saber cuál es el flujo deseado. Cada flujo tendrá una pérdida por fricción diferente. Cuanto más flujo atraviese una tubería, más pérdida por fricción habrá

Altura manométrica total (TDH) = H1 + H2 + H3 * 0,1 + L * 0,04

Dependiendo del valor de la profundidad máxima del pozo, la estimación para las pérdidas mecánicas representará un incremento en la altura dinámica de un 2 a un 4% de la longitud de cañería.

Caudal Nominal de Bombeo: Depende de radiación solar en la zona de instalación y el Volumen Diario de agua requerido (m3/h)

Selección del tipo de bomba a usarse

Cuando ya se conoce el caudal de la bomba, y la altura manométrica total, con estos parámetros se selecciona el modelo de la bomba.

Diseño de la fuente de generación FV

Una vez que la bomba ha sido seleccionada, se conocerá el valor de potencia que ésta requiere para extraer el caudal diario.

Se realiza los cálculos para establecer el número de paneles solares en función de las condiciones de radiación más desfavorables.

Diseño de la fuente de generación FV.
Diseño de la fuente de generación FV.

Derrateo por altura

Todo sistema de aislación eléctrica sufre una degradación cuando permanece sobre una cierta  elevación o altitud geográfica por encima de un límite dado (> 1.000 m.s.n.m.). Para que el inversor pueda trabajar a una determinada altura hay que calcular un derrateo.

La forma en que se produce la disminución de la presión atmosférica en función de la altitud es aproximadamente exponencial, según la expresión:

Derrateo por altura
Derrateo por altura

Antes de los 1.000 m.s.n.m. la presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg por cada 10 metros de elevación.

La capacidad de carga se reduce si la altitud del lugar de instalación supera los 1.000 metros o si la temperatura ambiente supera los 40 °C.

Derrateo por altura​
Derrateo por altura​

Ejemplo de cálculo estimado de bombeo solar fotovoltaico

Para poder comprender mejor cómo se realiza el dimensionamiento de un sistema de bombeo solar tomaremos como ejemplo un pozo superficial de vertiente ubicado en la localidad de San Ramón, ubicado en la Provincia Ñuflo de Chaves del departamento de Santa Cruz, el pozo cuenta con las siguientes características:

Ejemplo de cálculo estimado de bombeo solar fotovoltaico
Ejemplo de cálculo estimado de bombeo solar fotovoltaico

Una vez obtenemos los datos necesarios para el dimensionamiento, procedemos a calcular la Altura Manométrica Total, reemplazando los valores en la siguiente formula:

Altura manométrica total (TDH)  

= H1 + H2 + H3 * 0,1 + L * 0,04

Altura manométrica total (TDH)

= 52m + 3m + 2m * 0,1 + 337m * 0,04

Altura manométrica total (TDH)

= 68,7 m 

También debemos calcular el Caudal Nominal de Bombeo (Qb) considerando el caudal requerido a suministrar (Qr) y  la HSP estimada en la Zona.

Caudal Nominal de Bombeo
Caudal Nominal de Bombeo

Una vez que conocemos el caudal de la bomba de 0,9 (m3/h) y la altura manométrica total de 68,7m, con estos parámetros elegimos el modelo de la bomba.

Para realizar la elección de la bomba trabajaremos con los parámetros de las bombas solares de la marca DIFFUL, como se muestra a continuación:

bombas solares de la marca DIFFUL
bombas solares de la marca DIFFUL

La bomba solar seleccionada para el sistema de bombeo es el modelo 3DSS1.7-109-48-500. Según las especificaciones técnicas de la bomba se conoce el valor de potencia que ésta requiere para extraer el caudal diario, como se muestra en la siguiente

Tabla resumen de las especificaciones técnicas de la bomba.
Tabla resumen de las especificaciones técnicas de la bomba.

Para el dimensionamiento de los paneles solares fotovoltaicos debemos preseleccionar el panel que deseamos utilizar, en este caso elegiremos el panel solar de 380W de Peimar con las siguientes características:

CARACTERISITICAS ELECTRICAS PANEL SOLAR 380W

Formula

En base al resultado obtenido conectaremos los 2 paneles solares fotovoltaicos en serie, con esta configuración obtenemos el voltaje del sistema fotovoltaico solar 82,8V que cumple con el rango de voltaje permitido por la bomba (<100V).  

En DESMART LTDA., División Energías Renovables, contamos con todos los equipos necesarios para tu sistema, escríbenos y obtén la asesoría completa para el dimensionamiento de todos los equipos para tu sistema de bombeo solar.

¡CONTACTANOS!

Envía tus datos vía el formulario y un equipo de expertos estará contactándose contigo para atender a tu requerimiento a la brevedad posible.

Agregue un comentario