Tema: calculo bombeo de acumulacion

saludos.
soy nuevo en el foro y les escribo desde chile.
tengo un par de dudas con un proyecto que estoy realizando y ojala puedan ayudarme.
consiste en el bombeo de agua desde un pozo mediante paneles solares para luego acumularla.
la bomba funciona con corriente alterna, por lo que el sistema constaria solamente de los paneles, un inversor y la bomba, sin baterias, como se muestra en la imagen:



se necesita acumular para el sistema 400 m3/dia y la presion necesaria para la bomba es alrededor de 12 mca, incluida las perdidas.
hice una cotizacion y me entregaron los siguientes resultados:
bomba de 7.5 HP (5516.24 w), 380 V, la cual trabaja en el punto de operacion a 12 mca con 837.5 l/min.
inversor de 5500 W y 380 V.
30 paneles de 195 Wp, 5.23 Am y 37.29 Vm.

he calculado por mi cuenta lo necesario para la instalacion segun la siguiente formula:




para obtener la energia necesaria para bombear he calculado las horas que debe funcionar la bomba durante el dia. los 837.5 l/min equivalen a 50250 l/h. para obtener 400 m3/dia = 400000 l/dia serian 400000/50250 = 7.96 h/dia = 8 h/dia. por lo tanto, la energia necesaria para bombear serian 5516.24*8 = 44129.92 wh/dia. si agregamos un 20% de seguridad la energia necesaria seria 52955.90 wh/dia.

la obtencion de la energia producida por un panel depende de la HSP. verificando la irradiacion en la zona especificada para el mes mas critico serian 2.62 hsp. por lo que la energia producida por un panel serian 195*2.62*0.9 = 459.81 wh/dia, con 0.9 el rendimiento global del sistema.

en definitiva, el numero total de paneles a instalar serian 52955.90/459.81 = 115.17 paneles = 115 paneles.

como se aprecia, un numero mucho mayor a los 30 especificados en la cotizacion.
¿cual es el problema?, ¿estan bien hecho los calculos?.

Buenas, te comento alguna cosilla,

para empezar hay que aclarar que el "pumping inverter" realmente es un variador de frecuencia, es decir un tipo de inversor al que accede directamente a su bus interno de continua, y que en función de la tensión que pueden dar los paneles modifica la frecuencia de su salida trifásica para aprovechar al máximo la energía que aportan los paneles.
Al ser un bombeo a 380 V los paneles deberían sumar una tensión de unos 600 V de continua, poniendo series en paralelo hasta alcanzar la potencia precisa.

En cuanto a la potencia del campo solar, has previsto una relación de potencias aproximadamente 1:1 entre paneles:motor. Eso quiere decir que en las horas centrales el variador sacaría los 380 V a 50 Hz, pero al disminuir la irradiación también disminuye la potencia aportada por los paneles, y el variador responderá disminuyendo la frecuencia, por consiguiente la bomba seguirá funcionando correctamente pero sacando menor caudal.
Entonces tienes que aumentar esa relación para tener más horas de bombeo a potencia nominal. Lo habitual es que esa relación esté entre 1,3:1 y 1,8:1.
Por otra parte cuanto mayor es la relación más horas trabaja el motor a sobretensión, porque el punto de trabajo de los paneles va a una zona donde entrega "menos amperios y más voltios".

Luego está el mes más crítico, por las HSP que mencionas y tu zona seguramente se trate de junio o julio. En el caso de un bombeo solar el mes más crítico lo determina el periodo de riego, si por ejemplo solo riegas en verano serán unas 6 HSP.

Un saludo

gracias por la info compañero, me has aclarado bastantes cosas.
con respecto a la relacion que mencionas, era lo que temia. el hecho es que de aumentar esa relacion, serian incluso mas paneles de los que he calculado
y lo otro, ¿como calculaste que los paneles deberian estar dando alrededor de 600 v? y ¿crees que sera suficiente con 30 paneles?.

Hola Nicolasito, según mis calculos, con una bomba de 4kW a 380, tienes de sobra, para alimentarla con dos series de 15 paneles de 195w(72celulas) vas de sobra, y no tendrías ningun problema para sacar los 400m3 que comentas. Nosotros tenemos varios con esa configuración y van como un tiro

Me podrías explicar los cálculos porfavor

esto es lo que me ha contestado el vendendor:

Según mis cálculos, esto es asi,
El voltaje MPPT me recomienda para máxima eficiecnia trabar entre 500 y 600 V de continua ,
cada panel tiene un voltaje máximo de 37.3Vy un voltaje de Citcuito abierto de 37.7 V,
Según mis cálculos con 550/37.3= son 14.7! o sea 15 Paneles!. Pero este equipo tiene dos Strings! Entonces le debemos conectar dos paralelos o sea 30 paneles! De 195Wp
Pero calculo que el voltaje por serie no paso los 750V esto es asi 45.48x15 son 681 Volts esta perfecto!
La potencia instalada final serian 5850Wp o sea 7.8 Hp un 5% de potencia mas! Podría mejorar eficiencia con un panel más por serie.

como se aprecia, sus calculos no estan hechos en base a la energia de irradiacion. tampoco considera las eficiencias de las maquinas, a pesar de tener un 5% de potencia maxima de sobra. sera suficiente?.

Iniciado por nicolasito

cada panel tiene un voltaje máximo de 37.3Vy un voltaje de Citcuito abierto de 37.7 V,

No puede ser, ha bailado algún numero.

Buen baile, primero calcula con Vmp y luego con Voc... supongo que en realidad el segundo 37,7 es un 45,48.

Hagamos algún cálculo:
Primero calcular la potencia hidráulica Ph = "ro" x g x Q x h = densidad del agua x aceleración de la gravedad x caudal x altura
Todo en sus unidades Ph = 1000 x 9,8 x 0,01388 x 12 = 1.633 W

Si estimamos un rendimiento de la bomba del 60 %, el motor tendría una potencia Pm = 1633 / 0,6 = 2733 W.

Si ves tablas de bombas centrífugas verás que las de 2,2 KW pueden dar justito lo que necesitas, entonces una entre 2,2 y 4 KW valdrá, con 4 KW más seguridad.

Volviendo a los cálculos de los paneles, esos "unos 600 V" vienen de que 380 es el valor medio de la onda senoidal, mientras que 380 x "raíz cuadrada de dos" es su valor de pico, igual a 537 V.
Te interesará meter al bus de continua del variador una tensión similar, y si además tienes la opción de conectar un grupo electrógeno, para dar preferencia a los paneles deberías estar algo por encima.

En resumen la configuración de dos series de 15 paneles de 195 Wp, con motor de 4 KW, es correcta. Además Alromar ha dejado constancia de que funciona bien.

gracias por sus aclaraciones compañeros. me han sacado un monton de dudas de encima.
y como dice vespertilum, el vendedor solo se equivoco con el voltaje en circuito abierto. en realidad eran 45.48 v
una ultima cosilla y perdon por la insistencia pero donde queda la irradiacion? y como se relaciona esta con la potencia maxima del panel? todo quedaria regulado simplemente por el MPPT?.

La relación son las HPS, horas pico solar. Todo va estandarizado a unas condiciones de irradiación y temperatura normalizadas.
En cuanto al MPPT habría que saber de qué equipo estamos hablando, si es un variador convencional lo que se hace es introducirle una tensión de consigna próxima al punto de máxima potencia de los paneles; también hay controladores que incorporan el seguimiento de ese punto y por lo tanto son más eficientes.

al final he resuelto muchas de las dudas con este primer intento de paneles fotovoltaicos, y muchas de estas gracias a su basta experiencia y a su informacion compartida
por lo mismo, me gustaria compartir el metodo de calculo que he utilizado y que me ha funcionado para confirmar, ademas del informe del proyecto, los cuales estan en los siguientes link (no he podido subirlos por su peso):
https://mega.co.nz/#!eJQG3DiR!B2zhXb...MOISh20iVKX70w
https://mega.co.nz/#!yZBhiByB!NEA_oV...P5K5wVVq2tCk6g

solo nos falta la instalcion, donde confirmaremos si todo esta correcto.
un abrazo y gracias por la ayuda!

Hola. Se que hace mucho tiempo del tema. Pero si podes cargar los archivos de nuevo te agradecería nicolasito.