Tema: INSTALACION FOTOVOLTAICA AISLADA PARA BOMBEO Y SISTEMA DE FERTIRRIEGO

Hola amigos voy a abordar un proyecto y me gustaría tener vuestra opinión. Hay que realizar una instalación fotovoltaica aislada para abastecer de energía un sistema de riego por goteo de una finca de olivos jóvenes en Córdoba. El riego tendría lugar durante los meses de mayo a septiembre ambos inclusive. El sistema de riego en si ya existe. Hay un pozo de sondeo de 100 m, una bomba centrífuga trifásica de 2 HP, un depósito de agua de 30 m3, un grupo electrógeno de gasoil y la red de tuberías de riego. La idea es sacar por el día como mínimo 20 m3, acumularlo en el depósito y regar por la noche para minimizar pérdidas por evaporación. Pero además se quiere mejorar el riego incorporando un sistema de fertirriego que además estará gobernado por un autómata programable y cuyo consumo diario sería de unos 3 kW/h.
De esta manera la primera duda que me surge es la siguiente: ¿Qué sería lo más idóneo y sobre todo económico, una sola instalación fotovoltaica aislada para alimentar la bomba y el sistema de fertirriego o dos instalaciones, una para el sistema de fertirriego y otra para extraer el agua del pozo utilizando un equipo grundfos o lorentz?
Yo había pensado en aprovechar la bomba ya instalada y utilizar el grupo como apoyo aunque lo mínimo posible ya que el ahorro en carburante es la base de este proyecto. La bomba (ESPA NEPTUN FL120 70) nos llenaría el depósito en unas 5 horas y el resto del tiempo los paneles acumularían energía en las baterías que se utilizaría durante la noche cuando tendrá lugar el riego y abonado de las plantas.
Espero que el proyecto os interese y podáis ayudarme en su realización. Yo seguiré trabajando en la automatización mientras espero vuestras opiniones. Gracias por adelantado.

Hola katatrepo1, lo primero sería completar los datos del pozo. Esa bomba alcanza los 75 metros, así que se supone que el nivel freático debe estar mucho más arriba para poder sacar los 20 m3 en 5 horas. Al menos falta la profundidad a que debe sumergirse la bomba (si se sabe a través de aforo ideal), el caudal que puede dar el pozo a esa profundidad (aforo), altura desde la boca del pozo hasta la cima del depósito y distancia horizontal entre boca de pozo y depósito.

También vendría bien conocer los datos del sistema de riego, para ver si se puede hacer un bombeo directo presurizado. Como mínimo saber cuántos goteros se deben alimentar y cuál es su caudal, y si hay desniveles significativos en la finca. También y muy importante si la distribución de tuberías de riego está sectorizada, y cómo.

Esto es lo que yo montaría: bombeo directo presurizado con equipo Lorentz, paneles en estructura fija, tal vez dos campos desorientados 45º uno hacia el este y otro hacia el oeste. Fertirrigación con inyector proporcional a baja presión.
Así es todo mucho más simple, te ahorras la aislada y ese equipo de fertirrigación galáctico. El depósito lo dejas lleno y sirve de reserva para algún día nublado, o para un huerto.

Hola vespertilum, tu opción me parece bien, aunque como se trata de un ejercicio propuesto en al universidad, no puedo omitir la automatización mediante PLC del sistema de fertirriego. Lo que quiero saber es si es posible alimentar esta bomba ampliando la instalación fotovoltaica aislada y utilizar el grupo electrógeno como apoyo para alimentar la bomba, en el caso de que un día no se haya alcanzado el nivel de agua deseado y como apoyo para recargar las baterías mediante un inversor-cargador, en el caso en que falte energía en éstas para alimentar el sistema de fertirriego. Esto lo controlaría el autómata.

En cuanto a la altura desde el nivel dinámico hasta lo alto del depósito no supera los 40 m, extrayendo 5 m3/h durante 10 h, la distancia lineal entre el pozo y el depósito es de 5 m y la bomba está sumergida a unos 70 m.

La idea es utilizar las instalaciones actuales por lo que se descarta hacer un riego directo.

Otra cosa ¿no sería mejor un solo campo de paneles orientado al sur? Lo digo porque se situaría en un lugar libre de sombras.

Vaya casualidades en esta vida. Estoy en la misma situación que tú, tengo el mismo proyecto en mente, también para el riego de olivos (en este caso no tan nuevos) en Cordoba, mas concretamente en lo perteneciente a Benamejí. De momento estoy sentando las ideas así que te seguire bien de cerca.
En mi caso no tengo intención de tener un depósito alternativo, dado que creo que con la cantidad de energía acumulada espero poder estar regando durante la noche. Aunque como con este tema de las FV aun estoy un poco verde, primero quiero empaparme bien para luego intentar participar más en esta idea.

Bueno, ya queda claro porqué se veía todo tan complicado, todo sea por liar los ejercicios universitarios.

Vamos a ir por partes, los primero es que falta una altura, que sería la del nivel dinámico hasta la boca del pozo. Aun sin ese dato la altura total de bombeo no será inferior a 80 metros, sumando los 70 metros más 7 de boca de pozo a depósito y 3 por pérdidas de carga.

Lo segundo es que la bomba es insuficiente para el régimen de 5 m3/h, he mirado las gráficas de la bomba y los 5 m3/h los da a una altura total de 63 metros. Si miramos a 80 metros sube 1,5 m3/h, por lo que necesitarías 13,4 horas al día de bombeo para sacar ese mínimo de 20 m3/h.
Por lo que dices el nivel dinámico estará a unos 30 metros, lo suyo sería subir la bomba hasta los 50 metros, si lo permite la capacidad regenerativa del pozo.

Aclarando lo de la bomba, ya pasarías a dimensionar la aislada, necesitarías conocer los consumos que tienes (bomba, fertirrigación y automatismos) y decidir qué autonomía de baterías darle. Todo lo que preguntas responde al funcionamiento normal de una instalación aislada, ningún problema.

Lo del doble campo de paneles es para crear un pseudo-seguidor-estático, metes unos paneles más pero al precio que llevan ahora es un gasto asumible, y consigues una curva de producción más amplia en horas al día, y por consiguiente de bombeo. También sería útil en tu caso, porque bombearías más horas sin extraer la energía de la batería, pero que les guste a los profes ya es otra historia.

Vale Vespertilum has aclarado mis dudas. Yo creía que la altura contra la que la bomba debe trabajar y que aparece en las gráficas de funcionamiento era desde el nivel dinámico hasta lo alto del depósito sin afectar la profundidad de la bomba en el pozo. En este caso la altura desde el nivel dinámico hasta la boca del pozo es de 30 m. Me parece bien subir la bomba hasta los 50 m y la idea del campo solar la tengo que estudiar ya que me gustaría situar los paneles en la cubierta de una nave de aperos que tiene dos aguas, una al sur y otra al norte. Gracias por todo y seguiré preguntando y aprendiendo de vosotros en este foro.

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Iniciado por victor555

Vaya casualidades en esta vida. Estoy en la misma situación que tú, tengo el mismo proyecto en mente, también para el riego de olivos (en este caso no tan nuevos) en Cordoba, mas concretamente en lo perteneciente a Benamejí. De momento estoy sentando las ideas así que te seguire bien de cerca.
En mi caso no tengo intención de tener un depósito alternativo, dado que creo que con la cantidad de energía acumulada espero poder estar regando durante la noche. Aunque como con este tema de las FV aun estoy un poco verde, primero quiero empaparme bien para luego intentar participar más en esta idea.

Hola Victor555 en este tema podemos seguir en contacto y comentarnos nuestras dudas y progresos.

Vale, si los paneles van a ir sobre una cubierta no te compliques, todos mirando hacia el sur. Pero no dejes de estudiar la otra opción, puede que en alguna ocasión te vaya bien.

En cuanto a la cubierta, a menos que sea muy antigua, de maderos y cañizos, o de fibrocemento, no tendrás gran problema, apoyarse sobre las vigas y mucho cuidado con las goteras.

Hola de nuevo, ahora lo que me ocupa es calcular el consumo de la instalación. El equipo de fertirriego y la automatización tiene un consumo fijo, aquí no hay apenas margen de variación entre un día y otro, de unos 2500 Wh. Pero el consumo de la bomba me tiene más preocupado. Si la bomba es de 2 CV, ¿es correcto suponer que su consumo después del arranque es de 1500 Wh? (Esto lo he leído en el foro, pero no estoy seguro) Así funcionando una media de 5 h al día consumiría 7500 Wh. Entonces el campo solar debería dar más de 10 kWh al día, ésto se divide entre el número de horas sol pico, en esta zona, para el mes más desfavorable y ya tendremos el tamaño del campo solar. Ya sé que es un poco más complejo, habría que sumar un tanto por ciento de pérdidas pero ¿la idea es correcta?
Otra cosa es el arranque de la bomba, ¿habría que utilizar un variador de frecuencia? He leído algo en el foro pero aquí me pierdo un poco.

Hola, vamos a ir aclarando punto por punto.

Primero el consumo de la bomba. Hay que mirar en la documentación de la bomba, donde están las gráficas con las características hidráulicas y las tablas con las características eléctricas.
Mira la gráfica de la potencia P1 en función del caudal Q, teniendo en cuenta que de la gráfica superior venimos con un caudal de 6,6 m3/h, vemos que la bomba está trabajando a máxima potencia.
Vamos a las tablas de la derecha, las características hidráulicas. La de arriba es un cuadro orientativo, en función de la potencia nominal de la bomba, pero la que te interesa es la de abajo con los valores máximos.
Te dice que esa bomba tiene un consumo máximo de 2,4 KW, y te da las corrientes para 230 monofásica (10,2 A), para 230 trifásica (8,1 A), y para 400 trifásica (4,7 A).
Entonces tienes que dimensionar con 2400 Wh para estar seguro de no fallar.

El campo solar lo dimensionas con el total de Wh que te queden, como has dicho, pero le aplicas un incremento del 10% para compensar pérdidas.

Sí que es conveniente poner un variador, para el arranque y sobre todo para que el sistema trabaje con una regulación de máxima potencia. Lo mejor es buscar variadores comerciales, ahí tienes que tener en cuenta que para la profundidad y caudal que deseas pueden pedirte un campo fotovoltaico distinto del que has calculado, puedes buscar varios y elegir el que más concuerde.

Espero haberte ayudado, un saludo.

Iniciado por katatrepo1

Hola Victor555 en este tema podemos seguir en contacto y comentarnos nuestras dudas y progresos.

Me parece fantastico, sobro todo el poder contar con alguien que esté metido en el mismo berengenal, con una idea muy parecida.

De Momento estoy liado con los calculos del pozo (Que veo que tu ya lo tienes), así que desde que ya empiece con la parte bonita comentaremos más cosas

PD: Por cierto, comentas que es para un ejercicio de la universidad... Por casualidad no tendrás en enunciado, más que nada es por lo correspondiente a la parte de control, para ver que variebles te piden que controles y demás.

Saludos