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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

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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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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Capacidad del pozo - Prueba de bombeo

Nivel estático Nivel dinámico, Q = ? Rebajamiento Recuperación Profundidad total Construcción pozo, cabezal

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Ejemplo: Pruebas de bombeo, Chacay Alto, La Serena

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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

Fondo del pozoQpromedio = 6,96 m3/h

Ejemplo: Pruebas de bombeo

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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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Cálculo de la altura total, con estanque de acumulación:

Hriego Lt

Hs He

HdTubo de

D elevación Tubo de conducción

Medidor caudal Filtro

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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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Cálculo de la altura total, con riego directo:

Hs He

HdTubo de

D elevación Tubo de conducción

Medidor caudal Filtro

Hriego

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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

200

400

600

800

1000

1200

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

11:0

12:0

13:0

14:0

15:0

16:0

17:0

18:0

19:0

20:0

Wat

t/m2

hpeak

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

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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Mini Sprinkler Palaplast, botón verde

0102030405060708090

100

0 5 10 15 20 25

Presión en metros

Caud

al e

n lit

ros

/ hor

Características Q = f ( p ):

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Riego con estanque

Estanque de agua

Estación de riego #1

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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Accesorios:

- Filtro Filtro de anillos, disco ó malla

- Tuberías PVC, PE

- Fittings, llaves

- Flotador estanque, sensor pozo

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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:

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