El dimensionamiento de una bomba de agua solar comienza con el volumen diario de agua y la altura dinámica total. La profundidad del pozo por sí sola no es suficiente. Incluya el nivel del agua de bombeo, la elevación del tanque o campo, la fricción de la tubería y la presión de salida. Una vez que se conoce el punto de funcionamiento, seleccione una bomba cuya curva alcance ese caudal y altura, y luego adapte el controlador y el conjunto fotovoltaico a su voltaje, corriente y condiciones solares estacionales. Un tanque de almacenamiento generalmente almacena energía de forma más sencilla que las baterías, mientras que una bomba de CA/CC puede mantener la reserva cuando la demanda de agua no puede esperar a que haya sol.

Conclusiones clave

• Calcule la demanda de agua prevista para el día de diseño antes de elegir la potencia de la bomba o la cantidad de paneles.
• Al calcular la carga dinámica total, utilice el nivel del agua de bombeo, no solo la profundidad del pozo.
• Seleccione entre una curva de la bomba con el caudal y la altura de elevación requeridos; las etiquetas de caudal máximo y altura de elevación máxima no aparecen en el mismo punto de funcionamiento.
• Compruebe el rango de voltaje y corriente fotovoltaica del controlador tanto a temperaturas altas como bajas del módulo.
• Prefiera bombear el agua a un tanque durante el día; agregue un sistema de respaldo de aire acondicionado solo cuando lo justifique el requerimiento del servicio de agua.

Defina el requerimiento de agua para el día de diseño.

Comience por separar el agua para riego, ganado, lavado y uso doméstico. La demanda de riego debe basarse en la superficie cultivada, el método de riego, el tipo de suelo, el clima y los requisitos diarios de diseño del agrónomo. La demanda para el ganado debe incluir la cantidad y el tipo de animales, el agua potable, las pérdidas por bebederos y la limpieza. No calcule el tamaño a partir de un promedio anual si la estación seca es el factor determinante del proyecto.

Convierta el resultado a metros cúbicos por día y horas de bombeo confiables durante la temporada de diseño. Si una finca requiere 36 m³ por día durante seis horas efectivas, el caudal promedio requerido es de 6 m³/h. Añada un margen para períodos nublados, mantenimiento y ventanas de riego restringidas, utilizando datos del sitio en lugar de un porcentaje sin explicación.

Un depósito permite desacoplar el consumo de agua de la producción solar: bombea agua durante la luz del sol y extrae el agua posteriormente. Dimensiona el depósito para garantizar la continuidad necesaria y protégelo contra desbordamientos y contaminación.

Calcular correctamente la carga dinámica total

La carga dinámica total incluye el nivel del agua de bombeo bajo tierra, la elevación hasta el punto de entrega, la fricción en la tubería principal de impulsión y en la tubería de distribución, y la presión requerida en la salida o en el equipo de riego.

Utilice el nivel de bombeo del agua, no el nivel estático.

El nivel estático del agua se mide cuando el pozo está en reposo. Una vez que comienza el bombeo, el nivel puede descender debido al descenso del nivel freático. La bomba debe trabajar contra el nivel del agua bombeada, por lo que un diseño basado únicamente en el nivel estático puede subestimar la altura de elevación y provocar una escasez de agua en el sistema. Obtenga un informe de rendimiento del pozo o realice una prueba de bombeo e indique el descenso del nivel freático previsto para el caudal propuesto.

Mantenga la bomba sumergida por debajo del nivel mínimo de agua previsto, dentro de los límites de profundidad y refrigeración del fabricante. Proporcione protección contra funcionamiento en seco o un sensor de nivel correctamente colocado.

Añadir fricción de tubería y presión de suministro

Registre el material de la tubería, el diámetro interno, la longitud, las curvas, las válvulas, los filtros y las válvulas de retención. Calcule la fricción al caudal de diseño; las tuberías largas, estrechas o con muchos accesorios aumentan rápidamente las pérdidas.

Convierta la presión de entrada requerida por las líneas de goteo o los aspersores en presión hidrostática y súmela al total. De lo contrario, el agua podría llegar al campo, pero carecer de presión en los emisores.

Haga coincidir el punto de funcionamiento con la curva de la bomba.

La curva de rendimiento de una bomba muestra el caudal disponible a diferentes alturas de elevación. Localice la altura dinámica total requerida y lea el caudal en la curva candidata. Descarte un modelo que solo cumpla con el caudal diario a una altura de elevación mucho menor. El caudal máximo anunciado generalmente se mide cerca de una altura de elevación baja, mientras que la altura máxima se alcanza cerca de un caudal mínimo o nulo; ninguna de estas etiquetas por sí sola define un sistema que funcione correctamente.

El oficial Bomba de agua solar AC/DC más próxima La gama incluye funcionamiento solar sin baterías, control MPPT y modelos seleccionados con respaldo de CA. La página muestra opciones con una altura máxima de elevación de hasta 320 metros y un caudal máximo de 700 m³/h, pero también indica a los compradores que consulten la ficha técnica del modelo correspondiente para obtener el caudal, la altura de elevación y la potencia exactos. Para una instalación hidroeléctrica de pozo profundo, solicite la curva del modelo específico e indique el punto de funcionamiento propuesto antes de su aprobación.

Dimensionar el conjunto fotovoltaico alrededor de la ventana del controlador.

El conjunto fotovoltaico debe suministrar la energía prevista y mantenerse dentro de los límites del controlador. Obtenga el rango de voltaje MPPT, el voltaje máximo en circuito abierto, la corriente de entrada, la potencia recomendada del conjunto, el voltaje de arranque y la configuración del cableado de la hoja de datos del controlador de la bomba.

Verifique la tensión de circuito abierto de la cadena a la temperatura mínima esperada y la tensión de funcionamiento a la temperatura máxima de la celda. Una cadena defectuosa puede no arrancar en climas cálidos o dañar el controlador en climas fríos. Mantenga la corriente de cortocircuito y la corriente de funcionamiento dentro de los límites de entrada.

Utilice datos mensuales de recursos solares para la temporada de riego en lugar de un promedio anual. Tenga en cuenta el polvo, la temperatura del módulo, la pérdida de cables, la desadaptación, el sombreado y la orientación utilizando el método de diseño del proveedor.

Soonest ofrece una gama de paneles solares de alta potenciaSin embargo, la potencia por sí sola no garantiza la compatibilidad. Confirme el Voc, Vmp, Isc, Imp, los coeficientes de temperatura, los conectores y la cantidad del módulo con respecto al controlador.

Decida entre respaldo solo de CC y respaldo de CA/CC.

Un sistema de corriente continua solar directa tiene menos etapas de conversión y puede funcionar sin baterías. Suele ser la opción más limpia cuando se dispone de un depósito para almacenar agua y el bombeo se realiza aprovechando la luz solar. La desventaja es un caudal variable a lo largo del día y la imposibilidad de bombear después del anochecer, a menos que se disponga de otra fuente de energía.

Un controlador CA/CC proporciona mayor resistencia cuando se dispone de alimentación de la red eléctrica o de un generador. Permite definir la prioridad de la fuente, la conmutación, la tensión y frecuencia aceptables, el tamaño del generador, la puesta a tierra y la protección. La entrada híbrida no elimina la necesidad de ajustar la curva de la bomba ni de evitar el funcionamiento en seco.

La comparación más temprana de Bombas solares sumergibles y de superficie Resulta útil a la hora de decidir el tipo de bomba. Los pozos profundos suelen requerir una bomba sumergible, ya que impulsa el agua hacia arriba desde debajo del nivel del agua; en el caso de fuentes abiertas poco profundas, puede ser más adecuada una bomba de superficie accesible.

Diseño de la instalación de tuberías, cables y pozos

La tubería de impulsión debe ser adecuada para la presión de operación, la calidad del agua, el peso de la bomba y la profundidad. Debe incluir una válvula de retención, soporte para la cabeza del pozo, un método de elevación seguro y un plan de desmontaje. Confirme si la presencia de arena, sedimentos o agua corrosiva modifica el material de la bomba o las necesidades de filtración.

Dimensionar los cables largos del motor según la corriente, la longitud, el método de instalación, la temperatura y la caída de tensión permitida. Utilizar empalmes sumergidos, alivio de tensión, puesta a tierra, protección contra sobretensiones y rayos, y protección mecánica contra el ganado y los vehículos.

Coloque los aisladores y controladores en un lugar accesible para personal capacitado, protegidos del calor, el polvo, la lluvia y las manipulaciones no autorizadas. Proporcione etiquetas, un diagrama de cableado y una guía de códigos de falla.

Comisión contra el desperdicio de agua, no solo de energía eléctrica.

Registre los niveles estáticos y de bombeo, el caudal, la presión, el tiempo de llenado del tanque, el voltaje y la corriente fotovoltaica, el estado del controlador y las condiciones solares. Compare el punto de funcionamiento con la curva aprobada. Pruebe el apagado por bajo nivel de agua y por tanque lleno, el reinicio, el respaldo de CA y las alarmas.

Repita la comprobación de salida una vez conectada la red de riego. Los filtros, las válvulas y los emisores generan resistencia. Capacite a los operarios para limpiar los paneles, inspeccionar fugas y cables, verificar los niveles de agua, leer las fallas del controlador y detener la bomba ante vibraciones inusuales o una disminución del caudal.

El Equipo de soporte técnico disponible lo antes posible Se puede solicitar asistencia para el diseño del sistema y la resolución de problemas. Incluya en la orden de compra la siguiente documentación: curva de la bomba, límites del controlador, diseño de la cadena fotovoltaica, plano de instalación, ajustes de protección, registro de puesta en marcha, programa de mantenimiento, lista de repuestos y condiciones de garantía.

Conclusión

El bombeo solar en pozos profundos funciona correctamente cuando los diseños hidráulico y eléctrico coinciden en un punto de operación verificado. Defina la demanda diaria de agua, calcule la altura dinámica total considerando el descenso del nivel freático y la fricción, seleccione la curva de bombeo precisa y, finalmente, adapte el sistema fotovoltaico al controlador según las condiciones estacionales. Más pronto Se puede revisar la prueba del pozo, la elevación de suministro, la tubería, los requisitos de agua, el recurso solar y las preferencias de respaldo antes de seleccionar un modelo. Esta información es más útil que solicitar una bomba basándose únicamente en la potencia o la profundidad del pozo.

Preguntas frecuentes

¿Cuántos paneles solares se necesitan para una bomba de agua de pozo profundo?

El número de bombas depende de la potencia de entrada de la bomba, los límites de voltaje y corriente del controlador, los datos eléctricos del módulo, las condiciones solares locales, las pérdidas en el cable y el volumen de agua diario requerido. Primero, seleccione el punto de funcionamiento de la bomba y, a continuación, diseñe las cadenas fotovoltaicas en serie y en paralelo a partir de las hojas de datos exactas del controlador y del módulo.

¿Es necesaria una batería para una bomba solar de pozo?

Por lo general, no. El bombeo directo de agua solar a un tanque suele ofrecer un almacenamiento más sencillo, con menos pérdidas y menor mantenimiento. Solo se podría considerar una batería cuando el bombeo nocturno o un requisito de servicio específico no se puedan satisfacer con el almacenamiento de agua o el respaldo de corriente alterna.

¿Por qué una bomba suministra menos agua que el caudal máximo anunciado?

El caudal máximo se suele indicar a baja altura de elevación. Un pozo profundo, la fricción de la tubería, la elevación, los filtros, las válvulas y la presión de salida aumentan la altura dinámica total y desplazan el punto de operación a un caudal menor en la curva de la bomba. Verifique la altura de elevación real del sistema y compare el caudal medido con la curva del modelo exacto.