Diseños de bombas solares para agua

Uso de bombas solares para transportar agua

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1. -Introducción

La necesidad de bombas solares para agua se está incrementando en lugares donde no se pueden hacer instalaciones de tuberías o sistemas convencionales de redes para transporte del líquido elemento. (Referencia).

Muchas grandes ciudades carecen de agua en ciertas horas por lo que la preocupación es cada vez más notoria.

Algunos desconocen que existen los paneles solares fotovoltaicos justamente para salvar este problema mencionado aquí.

¿Cómo hacer para disponer de agua? ¿Cómo lo transportamos a puntos más elevados especialmente en las zonas rurales?

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2. -La Solución

¡Claro que sí! Inclusive usando los paneles solares directamente conectado a una bomba de extracción de agua con necesidad de baterías.

2.1 El agua en tanques de reserva

Todo tanque reserva se encuentra en un nivel alto que la fuente, sea en subterráneo, río o pozo por lo que el propósito es transportar el líquido desde un nivel inferior con la ayuda de paneles fotovoltaicos y la presencia de rayos solares.

El esquema siguiente es una forma disponible (ver traducción más abajo)

 

Bombeo de agua con paneles solares fotovoltaico

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2.2 Tecnología

Así como hay instalaciones sin la necesidad de baterías y con sólo paneles fotovoltaicos y sus cables respectivos también existen sistemas de presión de agua con juego de tanques y/o juego de bombas solar de agua sin contar las baterías o acumuladores de energía eléctrica. Fuente importante aquí.

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2.3 ¿Quiénes usan estas bombas solar para agua?

  • Los ganaderos en las ‘tomas de agua’ para sus animales (vacas, caballería, etc.) con lo que evitan el traslado de los mismos y la contaminación de los ríos o fuentes de agua.
  • Los agricultores para el riego en zonas remotas, donde la red pública no está disponible.
  • En las aldeas remotas y las montañas alejadas que tienen lagos o pozos naturales de rebrote de agua de la tierra.

Encontramos en Pakistán donde han ayudado a refugiados Afganos (ver). Paneles solares fotovoltaicos rodeados por casas de barro que forman la aldea de Ferozai Kan en Pakistan, a 100 kilómetros al noroeste de la capital de la provincia Quetta.

Los paneles suministran energía a una bomba que transporta agua desde un pozo profundo hasta dos grandes contenedores.

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3. Mercado

Bombas para agua accionadas por el Sol como las de Shurflo, Grundfos, Dankoff, Sedelca y SunPumps.

3.1 Bombas de Superficie

Diseñado para el bombeo de agua superficial como manantiales, estanques, tanques o pozos poco profundos.

La bomba está montada en un lugar seco resistente a la intemperie de menos de 5 metros por encima de la superficie del agua.

Las ‘bombas de superficie‘ no puede ser sumergido al líquido.

Nótese en el siguiente croquis:

Bomba Superficial

Bomba solar superficie

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3.2 Bombas sumergibles

Bomba Sumergible

Bomba solar sumergible

Motores sellados diseñados para ser instalados debajo de la superficie del agua. Utilizado cuando el nivel del agua es más de 5 metros bajo la superficie, o cuando la bomba se debe proteger de la congelación. Véase la imagen a continuación.

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3.3 Bomba solar sin batería

Recomiendan sistemas de bombeo solar de conexión directa a fuente de energía solar, es decir los cables deben orientarse de la Bomba a los Paneles Fotovoltaicos.

El rendimiento es mayor que usando baterías

La conversión de la energía eléctrica a la energía química en una batería no es 100 % eficiente, aseguran los expertos también.

La eficiencia de bombeo es hasta 25 % más con un sistema sin baterías. ¿Estás de acuerdo?

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4. Componentes y datos técnicos

>Bomba sumergible (en lo posible sistema SQF)

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Bomba solar en comunitaria

>Unidades de control

>Cajas de conexiones

>Batería en algunos casos

>Altura de la columna de agua total ( nivel de pozo + altura al tanque ). Puede encontrarse bombas para subir agua una altura hasta de 260 metros, inclusive el mismo pozo.

Distancia de transporte del agua incluyendo desniveles de altura en el recorrido y medida de la cañería.

  • Ubicación geográfica del pozo o fuente de agua, mejor grado de irradiación.
Calidad del agua o líquido a bombear: Sólidos en suspensión, pH,

Caudal requerido por día en verano y en invierno (litros por minuto, galones por hora, etc.)

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5. Diagramas de Instalaciónx

Hemos revisado algunos diagramas al respecto y nos ha parecido los siguientes los más llamativos como sugerencia para análisis y copia cuando se desea hacer lo mismo en cualquiera de los siguientes casos:

(Fuente: ipecsolar.com)

5.1 Instalación con ayuda de batería 

Esquema bomba solar con batería

Automático de poco mantenimiento.

  • El ´controlador de carga’ regula la carga de la ‘batería’ y protege a la ‘bomba de agua’ en relación con el nivel de voltaje de la batería.

El agua que sube al tanque de almacenamiento se extrae del nivel inferior por gravedad.

El nivel del agua en el tanque de almacenamiento sube y baja, entonces el interruptor de flotador, montado en la parte superior del tanque, automáticamente apaga la bomba según sea necesario, para mantener el suministro de agua en el tanque superior de almacenado.

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5.2 Con Bombas y 2 Tanques

Distribución para 2 Tks de agua

      • Un tanque es de retención y el otro es de presión.

      • Cuenta con una bomba de superficie para abastecer gran presión de agua a presión en los grifos.

      • Sirve este tipo de instalación para la elevación nominal de los pozos más profundos.

      • Hace fácil el acceso y un mantenimiento con independencia de la profundidad del pozo.

      • Este sistema de dos bombas hacen la vida de la bomba solar mas larga y trabaja sin carga adicional debido a que no tiene la obligación de levantar y presurizar el agua al mismo tiempo.

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5.3 Conexión Directa de Amperes

        • Bomba con conexión directa

          En este sistema solar conectado directamente a los amperes de salida del módulo solar debe ser igual a los amperes de la bomba sumergible.

        • Esta conexión permite que la bomba siempre funcione de acuerdo a la cantidad de sol que reciben los paneles solares.

        • Usa un sistema conocido como ´dispositivo LCB´que sirve para extender el tiempo de ejecución o trabajo de la bomba solar.

Con este sistema se evita que el motor de la bomba pueda trabajar a poca capacidad y por esa razón se pudiera sobre calentar.

Este tipo de instalación no requiere bancos de batería en el sistema.

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5.4 Sistemas con cable largo

Caso de ubicación distante

      • Ideal para los de larga extensión.

      • Se puede operar solamente con una fuente de alimentación de 115 voltios

      • Se puede usar una Bomba de 115 Voltios, sea  AC / DC que puede ser conectada de las baterías con cables de calibre #14 AWG hasta un máximo de #10 AWG suficiente para distancias de hasta 90 metros.

 

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6. Dónde y a qué precios comprar

Dada la complejidad por la necesidad de cada usuario es difícil concentrar los datos en un sólo portafolio, por lo que hemos querido dejar las mismas fuentes de las empresas que están relacionados con las Bombas Solares y su Tecnología:

Referencia 1. Tienda Fotovoltaica ;

Referencia 2. Paquetes de Bombeo Solar ;  Tipos de Bomba.

Referencia 3. Bombas Sumergibles ; Calidad y Precios

Referencia 4. Para subscripción y lograr datos.

Referencia 5. Ver precio de libros de consulta Aquí.

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7. El sistema SQFlex

Mencionar ‘Bombeo de agua con paneles fotovoltaicos‘ es comentar las aplicaciones del Sistema SQFlex.

  • El sistema SQFlex es un sistema de confianza, dicen los expertos, que suministra agua, basado en fuentes de energía renovables, por ejemplo la energía solar a través de los paneles solares fotovoltaicos y las turbinas eólicas.Este sistema SQFlex incorpora la bomba sumergible SQF.
  • Es flexible, adaptable en cualquier lugar en condiciones del clima.Pueden operar con entrada hasta de 900 Watts.Su velocidad del motor de 500 – 3000 rpm (Ésto depende de la tensión de entrada y de la carga).La tensión en corriente continua varia desde los 30 a los 300 VDC.Temperatura del agua de 0ºC a 50ºC.Resiste líquidos con pH de 5 a 9.No mayor de 40 gr/m3 en cuanto a sólidos en suspensión.

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8. Ejemplo Caudal de Bombeo

A manera de ejemplo, veamos este caso práctico que varía de acuerdo a la propiedad climática de la zona geográfica:

        1. Puede subirse un caudal de 440 litros de agua por hora de un pozo de profundidad de 6 metros con paneles de 96 Wp
        2. Esta misma Bomba asciende 82 litros por hora de un pozo con profundidad de 70 metros.
        3. Otros casos que superan los 400 mil litros por día

Caso Uganda: 
El sistema de bombeo dispone de unidades de 10,000 W para caudal de 100 mil litros /día algo de 100 m³. Con potencia de 100 W extraen un promedio 1,000 l/d. 

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9. Conclusiones

La selección de bombas solares es netamente para experimentados y especialistas en succión o transporte de agua a través de los paneles solares fotovolaicos y sus componentes con adecuada estructura de instalación.

Cuidado con la elección de la Bomba y Motor en sí; hay de varios tipos, depende de la necesidad (Diafragmas, pistón, centrífuga, rotor helicoidal, etc.)

Recomendable comprar el Sistema íntegro y no por partes. Los componentes de una Bomba Solar están diseñados para trabajar entre todos sus componentes diseñados. Adaptar otro componente podría ser dañino.

Robos. Es común saber por noticias la desaparición de las Bombas en áreas desoladas.¡Organizar programas de vigilancia!. 



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20 Comentarios

  1. Rpta. Disculpa Lisando. No somos una tienda lo que pretendemos es aprender todos. Alguien más te está leyendo por lo que rogamos tu contribución, tu investiagación, tus avances. Esperamos saber cuán poco o nada aprendes con nuestras guías, fórmulas, comentarios, análisisis, videos que presentamos. Necesitamos saber tu aporte. Esperamos lo tuyo para seguir conversando. Gracias por tu compresión. Atte. http://www.eliseosebastian.com

  2. Lisandro Briseño dice:

    Buenas tardes. Podría orientarme? Necesito dimensionar un sistema de bombeo fotovoltaico, los datos con lo que cuento:
    Distancia horizontal.-2m
    Distancia vertical o altura.-7m
    Ubicación.- Durango Durango
    Radiación.- 5.7horas pico solar

  3. Nunca había escuchado sobre minihidroelectrica reversible me parece genial en tanto devolviera el caudal usado para la generación sea devuelto hacia arriba en su totalidad

  4. Se necesita conocer dónde está Ud. ROALSUR, que irradiación es tu ambiente donde vas a instalar. Estás en el sur, en el ecuador, en el norte? Tu pregunta es para resolver con UNA CONSULTORIA pagada porque no hay suficiente datos y es necesario averiguar varios parámetros mi amigo R. Me avisa su avance si desea. Los gringos dicen DIY (Hágalo Ud. mismo para aprender más). Me gustaría ver sus hojas de cálculo. Nuestra misión es aprender a hacer. Espero me comprenda. Saludos y buenas noches Roalsur.

  5. ROALSUR dice:

    Buenas noches, necesito saber la cantidad de paneles a utilizar y el tipo de bomba sumergible, para una altura de carga de 120m, longitud de 500ml y un almacenaiento de 55 m3/dia.
    gracias.

  6. Se necesitan más datos estimado Joel. Me puede enviar por favor? pero le voy adelantando no hay límite para instalar capacidad o mega capacidad de paneles. Debe tener la potencia que necesita su sistema, es decir la energía que requiere en kWh por día y esto implica acudir a datos de radiación, horas de operación, si necesita baterías o no, etc. Gracias por su consulta. Nos mantenemos en comunicación si desea. Siga con su proyecto, pero por favor, con sólo dos datos no se puede avanzar una respuesta. Saludos.

  7. joel velazquez dice:

    el sistema fotovoltaico hasta que capacidad puede uno implemetarlo, ya que tengo un bamba sumergible de 50 hps en 440 volts

    saludos

    jvp

  8. Mi amigo Julio Cesar, gracias por tu nota. Lamento no poderte ayudar. Como vez somos un equipo facilitador y orientador al ahorro de energía y uso de sistemas fotovoltaicos (no vendemos equipos físicos). Te sugiero que escribas a AQUASOLAR. Es posible que faltan más datos pero hazlo con ellos o con CODESOLAR. Me gustaría sus respuestas y tu colaboración con nosotros. Gracias por tu compresión

  9. Entiendo tu consulta estimado Luis Alberto. Sabes que para cualquier generación de energía solar, es decir uso de módulos fotovoltaicos se require cumplir con lo mínimo: Horas orientación del sol y consumo de Watts por hora en un día (promedio); si necesitas o no trabajos de noche, etc. para tu segundo salto.
    Necesitas un asesoramiento especial. Indiques lugar, alturas, el caudal que requieres, horas de operación etc. en parte “zapatero a sus zapatos”. Me gustarías que avances consultando a AQUASOLAR. Te solicitarán más datos, cumple con ellos y luego veremos la parte solar. Mejor con un diseño, crquis o flow sheet. De todas maneras estaré esperando, sigue adelante y verás que cientos quisieran hacer lo que estás proyectando. Esperamos tu comunicación. Muy bien! sigue adelante. Ah sobre el curso, esté atento. Yo recomiendo un par de libros sencillos, obvio que debes zambullirte en la parte teórica. Lo nuestro aquí es todo GRATIS. Espero haberte ayudado con el 0.0005%, ya es algo. No olvides recomendarnos y visitar. Atte. http://www.eliseosebastian.com. Aquí te tengo más datos: BOMBEO DE AGUA-2.

  10. Luis Alberto Aliaga Rengifo dice:

    Estimado Eliseo, es grato encontrar temas de tegnología como este que son de interés ambiental, me cae a tiempo ya que pensé en esta tecnología como ayuda complementaria para mi proyecto de diseñar una mini hidroeléctrica reversible tomando para su funcionamiento de la energía potencia del agua que poseen los lagos naturales una mísma caida para dos saltos la primera que mueva el generador eléctrico y el segundo salto continuando la caida que mueva una bomba centrífuga para retornar el agua a la misma fuente, cosa que ese flujo sea constante, sistema paraque los sitios rurales tengan energía día y noche sin interrupciones. La cida deberá hacerse en terreno aledaño al lago (reservorio natural) haciendo un hueco de una profundidad adecuada a la potencia eléctrica deseada. En esto vá tu ayuda como pensé que el segundo salto para mover la bonba de retorno pueda ser muy débil es cuando me puede ayudar la energía solar para mover otra bomba que ayude a compensar el retorno y tener equilibrio. Espero tus comentarios y me gustaría tomar un curso a distancia de esta técnica.

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