Presentamos aqui un nuevo diseño de Kit solar profesional para bombas de agua trifásicas a 220V, bueno, barato, de 1/2 HP, para dar más de 2000 litros de agua en una hora.
La electrónica de control utiliza un
variador de frecuencia de ½ HP y es también posible derivar la energía obtenida por las placas no utilizada
para el bombeo de agua a una batería de 12V, mediante un Arduino y una fuente
de alimentación de LEDs, así cómo modular la frecuencia de la
corriente en función de la radiación disponible en cada momento.
Silo
Gambasse, ONG que opera en Guinea Bissau y que tiene como objetivo en uno de
sus proyectos la construcción de pozos de agua potable en
diferentes poblados rurales de la zona de Bafata, para que las personas puedan
mejorar su calidad de vida, , va a
utilizar uno de estos sistemas.
En el siguiente post se detallan otros tipos de kits solares tambien con destino a Guinea Bissau
Kits solares iluminación para Guinea Bissau
Introducimos aquí el diseño y características principales de
un kit kits solar para alimentar bombas de agua que funcionan con corriente
trifásica a 220V, es decir, en el tipo de corriente eléctrica que permite el
uso más eficiente de algunas de las mejores bombas de agua que hay en el
mercado, y por tanto, bombas robustas, con poco mantenimiento y gran variedad de
funcionalidades y potencias. También relación muy buena entre precio y calidad.
El kit solar que presentamos aquí utiliza una tecnología que
implica también que el propio kit en si mismo sea más potente y barato que los
kits solares tradicionales con potencia de bombeo equivalente para hacer
funcionar bombas de agua solares, que generalmente operan a 12V DC o 24V DC.
El siguiente esquema muestra el diseño general de este kit:
Las primeras cosas que podemos observar en el diseño de este
kit solar para bombear y que lo diferencia totalmente de los kits tradicionales
par el bombeo solar de agua son las siguientes:
- Las placas solares nos dan una salida de 300V
- La bomba de agua que utilizamos es una bomba de agua que funciona con corriente alterna trifásica a 220V.
La energía que no vamos a utilizar para el bombeo la podemos
aprovechar para otros fines, p.e., almacenar en una batería. Esta funcionalidad
es opcional.
Presentamos a continuación las características técnicas de uno
de los kits para bombear aproximadamente 2000 litros por hora construidos con
este diseño novedoso.
Kit solar para
bombear agua entre 15 y 40 metros con un caudal de 2000 litros por hora
Las bombas de inmersión son más caras que las bombas de
superficie, pero imprescindibles de utilizar cuando la profundidad del pozo del
que se debe sacar agua a superior a 7-8 metros.
El volumen de
agua diario que podremos bombear con este kit depende de la profundidad del
agua en el pozo y de la altura del depósito.
Si suponemos una altura total de 40 metros (desde el agua al depósito), el el volumen de
agua que podremos bombear por hora peak* de sol es de 2000 litros.
El diseño de todo el kit es el siguiente:
Para alimentar esta bomba sumergible vamos a utilizar 7
placas solares amorfas SHARP de 48V 90W cada una, de una calidad muy buena.
La relación entre las potencias de la bomba de agua
sumergible, el variador de frecuencia y las placas solares debe de ser la que se
muestra en la siguiente tabla:
Hay otras
condiciones que se deben de cumplir:
El motor tiene que ser 3 x 220. Puede ser de 50 o 60 Hz.
Podemos utilizar sondas de nivel e incluso hacerlo sin
ellas, solo tenemos que programar el VF mediante un Arduino para un mínimo de
intensidad. Si no hay agua en el pozo, la intensidad baja y el FV corta.
La tensión de las placas no puede superar los 400V en
circuito abierto (OC). Tampoco tendría que estar por debajo de los 250V cuando
se trabaja a pleno sol.
Y algunos consejos:
Es aconsejable escoger el cuerpo hidráulico
de la bomba en acero inoxidable, a ser posible, con discos flotantes. El motor
debería de ser tipo Franklin, por su eficiencia y fiabilidad.
Puede ser que en el mercado nos cueste de encontrar bombas
sumergibles trifásicas de 1/4 HP que nos den confianza. Podemos obviar esta
dificultad utilizando bombas trifásicas de ½ HP o ¾ de HP y aplicando alguna de
las opciones
- Ahogando la salida con una válvula de bola (grifo). Al reducir el caudal baja el consumo
- Bajando la frecuencia de trabajo a 40 Hz. De esta manera cambia la curva de trabajo de la bomba de manera que da menos caudal
Un ejemplo de bomba que podemos utilizar en este kit es el
siguiente: hidráulica
ST-0513 con motor Franklín 0,5 cv 220 vol. III (coste aproximado
500€). Se puede utilizar también un motor Grundfos pero entonces el coste es
superior.
Esta bomba tiene un buen
rendimiento entre 20 y 50 metros de altura (siempre que no se trabaje a menos
de 20 metros). Para trabajar con un
consumo no superior a 250W vamos a utilizar alguno de de los dos métodos
descritos más arriba, poniendo un grifo en la salida o bajando la frecuencia de
trabajo de la bomba.
El precio de un kit completo de este
tipo, es decir, placas solares de 630W de potencia, VF de 500W, y bomba
sumergible configurada para un consumo de 200W (para bombear 1000 litros a la
hora) esta alrededor de los 1500€. El coste adicional de la electrónica para
aprovechar la energía que no se utilice en la bomba aproximadamente es de 200€.
Silo
Gambasse, ONG que opera en Guinea Bissau y que tiene como objetivo en uno de
sus proyectos la construcción de pozos de agua potable en
diferentes poblados rurales de la zona de Bafata, para que las personas puedan
mejorar su calidad de vida, , va a
utilizar uno de estos sistemas.
Este kit ha sido preparado mediante una colaboración de Xarxa Global de Manresa, Silo Gambasse, Jaume Domingo y Tecsol24h
La siguiente imagen, obtenida en Artés, corresponde a uno de los encuentros que se han mantenido
y los siguientes videos a varios momentos del ajuste y pruebas del sistema
Notas:
Hora
peak: unidad que equivale a una radiación de 1.000
W/m2 durante una hora. El número de horas peak/día es equivalente a kWh/día
recibidos del Sol sobre una superficie de 1 m2. Este valor variará en función
de la latitud geográfica, de la altitud, de la transparencia de la atmósfera y
de su orientación e inclinación (desviación de la perpendicularidad).
Motor
trifásico 220/240 V: en el caso de una bomba de superficie
trifásica 230/400 V habrá que poner los puentes de conexión en triángulo
(delta) en lugar de en estrella (star) en que suelen venir conectados. En el
caso de una bomba sumergible hay que pedir al suministrador que sea
específicamente de 3x230 V, ya que no tendremos acceso a los bobinados. Las
bombas trifásicas con destino a US funcionan a 220 V, 60Hz, de manera que ya
nos serán útiles.
En el siguiente post se detallan otros tipos de kits solares tambien con destino a Guinea Bissau
Kits solares iluminación para Guinea Bissau
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