Diseno bombeo solar
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna
CURSO: Bombeo Solar y Riego
Diseño de sistemas de bombeo solar
Reinhold Schmidt
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
- Demanda de agua
- Características del pozo
- Altura total de bombeo
- Cálculo de la potencia peak del generador solar
- Selección de la motobomba
- Diseño del sistema de riego
- Accesorios
- Especificaciones técnicas
Etapas del diseño:
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Demanda de agua
Proyecto de agua potable:
Consumo humano: aprox. 100 litros / día y personaConsumo animales: aprox. 20 litros / día y animal
Proyecto de riego:
ETC = ET0 x Kc
con:
ETC = evapotranspiración real del cultivo.ET0 = evapotranspiración del cultivo de referencia.Kc = factor que corrige el cultivo según su fase vegetativa
Demanda de agua:
Etc x Pc Pc: porcentaje de cubrimientoDA = ---------------- nriego: eficienica de riego nriego
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Capacidad del pozo - Prueba de bombeo
Nivel estático Nivel dinámico, Q = ? Rebajamiento Recuperación Profundidad total Construcción pozo, cabezal
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Ejemplo: Pruebas de bombeo, Chacay Alto, La Serena
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Prueba de bombeo - Andacollo 01
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
00 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Tiempo en minutos
Niv
el d
inám
ico
en m
etro
s
Fondo del pozoQpromedio = 6,96 m3/h
Ejemplo: Pruebas de bombeo
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Prueba de bombeo - La Serena 09
-4
-3
-2
-1
00 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Tiempo en minutos
Niv
el d
inám
ico
met
ros
Fondo del pozoQpromedio = 7,7 m3/h
Ejemplo: Pruebas de bombeo
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Cálculo de la altura total, con estanque de acumulación:
Ht
Hriego Lt
Hs He
HdTubo de
D elevación Tubo de conducción
Hb
Hp
Medidor caudal Filtro
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Hs 24 mD 0,5 mHd = Hs + D 24,5 mHe
Ht 6,4 mHm 0,5 mLt 20 mDt 2 inch
PVCHc 1,5 m
V 15 m3Dt 1,5 inch
PVCHb 26,3 mHp 26,8 mDp 1,5 mHriego min 3 m
Htotal = Hs + D + He + Ht + Hm + Hc 32,9 m
Profundidad del pozoDiámetro del pozoAltura salida del estanque
Volumen estanque de aguaDiámetro tubo de elevaciónTubo de elevación bomba-cabezalProfundidad bomba
Diámetro tubo de conducciónMaterial tubo de conducciónPerdidas tubo de conducción
Altura estanquePerdidas medidor caudal y filtroLongitud tubo cabezal-estanque
Nivel estático de agua
Nivel dinámico de aguaRebajamiento
Dif. altura pozo- base estanque
Altura total con estanque de acumulación:
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Cálculo de la altura total, con riego directo:
Lt
Hs He
HdTubo de
D elevación Tubo de conducción
Hb
Hp
Medidor caudal Filtro
Hriego
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Altura total, sistema directo:
Hs 24 mD 0,5 mHd = Hs + D 24,5 mHe
Hm 0,5 mLt 20 mDt 2 inch
PVCHc 1,5 m
Dt 1,5 inchPVC
Hb 26,3 mHp 26,8 mDp 1,5 mHriego 5 m
Htotal = Hs + D + He + Hm + Hc + Hriego 31,5 m
Perdidas medidor caudal y filtroLongitud tubo cabezal-estanque
Nivel estático de agua
Nivel dinámico de aguaRebajamiento
Dif. altura pozo- base estanque
Diámetro tubo de conducciónMaterial tubo de conducciónPerdidas tubo de conducción
Profundidad del pozoDiámetro del pozoPresión en sistema de riego
Diámetro tubo de elevaciónTubo de elevación bomba-cabezalProfundidad bomba
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Generador solar Ppeak
Motobomba sumergible
Control Inversor
Pel.ccS en Watt/m2 Phidraulica ~ H ∙ Q
Selección de la motobomba solar y cálculo de lapotencia peak del generador solar
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Cálculo de la potencia peak del generador solar y selección de la motobomba
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Intensidad de la radiación solar y hora solar peakGd = 7.8 kWh/m2día
0
200
400
600
800
1000
1200
6:00
7:00
8:00
9:00
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
19:0
0
20:0
0
Wat
t/m2
hpeak
Gd
hpeak = 1000 W/m2
Hora solar peak
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Curva característica de la motobomba: Q = f ( Pel. )
Caudal en m3/h
Pel. en Watt
H = const.
Pel. nominal
Q nominal
Cálculo de la potencia peak del generador solar y selección de la motobomba
Vdía = ∫ Q dt Vdía = Qnominal x hpeak
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Radiación global, horizontal e inclinada 45ºPromedio IV. Región
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Gd
en k
Wh/
m2d
ía
Radiación global, horizontal e inclinada, IV. Región
Ejemplo – IV. Región:
Datos horizontales medidos
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Cálculo de la potencia peak del generador solar y selección de la motobomba
Pel. nominal
Ppeak = ------------------- FCp
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Diseño del sistema de riego:
- Riego con estanques por gravedad
- Riego directo
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Cinta de riego
Tubo matriz PVC 2 "
Conector Gromit con PE 1/2 " y conector cinta
Riego con cinta, hortalizas:
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Relación caudal vs. PresiónCinta Chapin
012345678
0 20 40 60 80 100 120 140 160
presión en kPa
Cau
dal e
n l
/ h m
Características de goteros y cintas, Q = f ( p ):
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Características de goteros y cintas, Q = f ( p ):
Relación caudal vs. presiónestaciones de 50 m largo
02.0004.0006.0008.000
10.00012.00014.00016.00018.00020.000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Presión en metros
Lítro
s / h
ora
50 lin
30 lin
10 lin
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Uniformidad de riego
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Manguera PE 1/2 "
Tubo matriz PVC 2 "
Conector Gromit con PE 1/2 "
Microtubo conestaca y minisprinkler
Riego para árboles:
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Mini Sprinkler Palaplast, botón verde
0102030405060708090
100
0 5 10 15 20 25
Presión en metros
Caud
al e
n lit
ros
/ hor
a
Características Q = f ( p ):
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Riego con estanque
Estanque de agua
Estación de riego #1
He
Hest
Htub
Hriego
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Riego directo con cintas:
Motobomba solar: Grundfos, SQF5A-7, 1000 Watt peakSistema de riego: 24 líneas de cinta Chapin, 50 metros c/uCaudal de bomba/riego: 4,56 m3 / hora = 3,8 lítros/ hora y metroPresión en sistema de riego: 0,4 bar
24 líneas de cintas de riego
50 m
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Accesorios:
- Filtro Filtro de anillos, disco ó malla
- Tuberías PVC, PE
- Fittings, llaves
- Flotador estanque, sensor pozo
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XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Perdidas tuberías:
3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3"25 32 40 50 63 75 90
CaudalLítros / hora
500 2,1 0,6800 4,7 1,3 0,4
1.000 7,0 1,9 0,61.500 14,2 3,9 1,2 0,52.000 23,5 6,4 2,0 0,92.500 9,4 2,9 1,3 0,43.000 13,0 4,0 1,8 0,5 0,23.500 17,0 5,3 2,3 0,6 0,24.000 21,5 6,6 2,9 0,8 0,3 0,14.500 8,2 3,6 1,0 0,3 0,15.000 9,8 4,3 1,2 0,4 0,25.500 11,6 5,1 1,4 0,5 0,26.000 13,5 6,0 1,6 0,5 0,26.500 15,5 6,9 1,9 0,6 0,37.000 17,7 7,8 2,1 0,7 0,38.000 22,4 9,9 2,7 0,9 0,49.000 12,1 3,3 1,1 0,5
10.000 14,6 4,0 1,3 0,612.000 20,1 5,5 1,8 0,815.000 29,7 8,1 2,7 1,218.000 11,1 3,7 1,620.000 13,3 4,5 1,9
Diámetro exterior
Pérdidas en metros por cada 100 metros de tubería: