Tema: Dimensionado Bombeo Solar para olivar en Jaen

Buenas a todos,
soy nuevo en el foro aunque llevo indagando en el unas semanas.
Soy estudiante de último curso de Ingenieria Electrica en la Universidad de Jaen y mi trabajo de fin de grado consiste en el dimensionado de un generador fotovoltaico para alimentar a una bomba para riego de olivar.
La finca que voy a estudiar pertenece a mi padre, y el sistema de regadio ya existe y está actualmente alimentado por un grupo electrógeno diesel o sea que el tema consiste en sustituir el grupo por el generador fotovoltaico adecuado y ademas calcular los ahorros, amortizacion y todo el tema economico. La cuestion es que en clase no hemos tocado bombeo fotovoltaico (solo instalaciones aisladas con baterias para zonas rurales y instalaciones conectadas a red) y no se muy bien como empezar ni que pasos seguir. Tengo la informacion de los consumos del grupo y los litros de diesel consumidos del año pasado (el riego se hace de abril a septiembre). Os dejo los datos generales de todo, a ver si es posible que me echaseis un cable, os agradeceria cualquier ayuda.Si necesitais cualquier otro dato para ayudarme decidmelo. Un saludo
- Numero de olivos: 2050
- Localizacion de la finca: Cercanias de Villacarrillo
- Sistema de riego: por goteo, usando una bomba sumergible
- El agua se extrae a una balsa
- Motor de la bomba: Grundfos MS6000, potencia 22 kW
- Bomba: Grundfos SP30-26, frecuencia 50 Hz, caudal 30 m3/h, h=201m, n=2900 min(-1)

No parece una bomba apropiada para un bombeo solar. Mejor dinos el consumo de combustible de la temporada y con eso nos haremos una idea. Si lo tienes por meses, mejor.

Hola Gabriel, antes que nada muchas gracias por tu respuesta, te dejo los consumos por meses que tengo apuntados,
- Del 22 de Junio al 22 de Julio de 2016: 1806 l.
- Del 26 de Julio al 19 de Agosto de 2016: 1761 l.
- Del 20 de Agosto al 20 de Septiembre de 2016: 1871 l.
- Del 21 de Septiembre al 2 de Noviembre de 2016: 1867 l.

Pasamos a 2017:
- Del 11 de Abril al 24 de Abril de 2017: 1255 l.
- Del 27 de Abril al 29 de Mayo de 2017: 1869 l.
- Del 30 de Mayo al 23 de Junio de 2017: 1653 l.
- Del 26 de Junio al 24 de Julio de 2017: 1644 l.
- Del 25 de Julio al 8 de Agosto de 2017: 1431 l.
- Del 10 de Agosto al 2 de Septiembre de 2017: 1797 l.
- Del 4 de Septiembre al 26 de Septiembre de 2017: 1566 l.

Tambien decirte que la parcela está dividida en dos sectores, un dia se riega un sector y otro dia el otro. Los consumos son los de los dos sectores juntos. Actualmente se utilizan goteros de 8 L/h. La idea es cambiar los goteros de 8 por goteros de 4 L/h una vez se haya hecho la instalacion para así regar toda la finca a la vez.

Cualquier cosa que necesites dimelo. De nuevo gracias por el interes.

Y supongo que tienes una balsa en un punto alto y los goteros funcionan por gravedad?

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Muy importante es saber qué volumen de agua necesitas al día y a que cota está el agua, no la profundidad del sondeo.

Si, se dispone de una balsa de 4 m de alto (7,5 metros de diametro) en el punto mas elevado de la finca aunque no existe gran desnivel entre la zona mas baja y mas alta. A la salida de la balsa hay otra pequeña bomba para dar más presion al agua que sale (aunque de ella desconozco datos).
La duda principal que tengo es como empiezo a dimensionar todo, si tengo que cambiar la bomba, y si sectorizando la parcela necesitare menos potencia en modulos e ir regando un sector al dia (desconozco tambien que numero de sectores seria el optimo).

Lo importante es lo último que te he preguntado. Volumen diario y cota.

Si se trata de aprovechar la bomba y tener una dotación de unos 120 l por día y olivo, te harían falta unos 30 kwp de placas, un variador de frecuencia de 22 kW y los "accesorios" de éste que indique el fabricante. Visto el consumo de combustible, va a ser bastante rentable.

Bueno en cuanto a volumen diario lo que dices sería lo idóneo, entre 100 y 120 l por dia y por olivo. Lo que no entiendo es a que te refieres con la cota del agua (no se si te refieres a la distancia desde el suelo al agua del pozo).

A eso exactamente. Si no sabes eso, pues la cota a la que está la bomba...

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Es olivar intensivo?

Es olivar intensivo, son 10 hectáreas con 200 olivos por hectárea.
La distancia desde el suelo al agua del pozo son 230 m. La bomba está a 260 m y la profundidad del pozo es de 360 m.

Pues con los datos que indica, no hay forma de poner una bomba más pequeña, de no ser que se reduzca la dotación de agua por olivo y día. El punto de trabajo de la bomba será 230 m y unos 26 m3/h, con un consumo en el eje de la bomba de 22 kw. Hay que tener en cuenta que el rendimiento del motor será de un 90%, por lo que la potencia eléctrica a aportar es de unos 24.5 kw. También, hay que tener en cuenta que en Verano, el rendimiento de las placas, cuando el sol pega a tope, es del 85% por efecto de la temperatura.
Conclusión, necesitas una potencia en placa de unos 40 kw, un variador de 22 kw, y los accesorios que te indique el fabricante del variador. Te hace falta inductancia de línea seguro, por la distancia del variador al motor.
Cuando te decidas a ello, vete poniendo presupuestos y lo que te dicen los instaladores, porque hay cada uno...

En cuanto al consumo mensual que tienes de combustible, parece algo incoherente.

En Verano, ronda los 1800 L, que son unos 1500 kg, que son unos 50 kg/día. Un motor bueno, necesita unos 250 g de combustible por cada kwh mecánico que produce, por lo que el motor producirá unos 200 kwh mecánicos/día. El alternador convertirá, de esos 250 kwh el 85% a electricidad, que son 170 kwh. De esos 170 kwh, al eje de la bomba, llegarán unos 135 kwh, debido al rendimiento del motor y al cos de fi del motor. De esos 135 kwh, se convertirán en energía hidráulica, un 80%, más o menos, lo que supone unos 108 kwh. Para elevar 240 m3 de agua 230 m, harían falta 150 kwh, por lo que parece que la dotación actual no parece de 120 l/olivo/día, sino de unos 80. ¿Puede ser?

Asi es Gabriel

Iniciado por Gabriel 2018

En cuanto al consumo mensual que tienes de combustible, parece algo incoherente.

En Verano, ronda los 1800 L, que son unos 1500 kg, que son unos 50 kg/día. Un motor bueno, necesita unos 250 g de combustible por cada kwh mecánico que produce, por lo que el motor producirá unos 200 kwh mecánicos/día. El alternador convertirá, de esos 250 kwh el 85% a electricidad, que son 170 kwh. De esos 170 kwh, al eje de la bomba, llegarán unos 135 kwh, debido al rendimiento del motor y al cos de fi del motor. De esos 135 kwh, se convertirán en energía hidráulica, un 80%, más o menos, lo que supone unos 108 kwh. Para elevar 240 m3 de agua 230 m, harían falta 150 kwh, por lo que parece que la dotación actual no parece de 120 l/olivo/día, sino de unos 80. ¿Puede ser?

Espectacular estas deducciones, me quito el sombrero

Iniciado por mmonge

Espectacular estas deducciones, me quito el sombrero

Exagerado...son cuatro números...

Hola aldafermu.
Lo primero que tienes que hacer es calcular las necesidades correctas del cultivo.
Por lo que dices, con el KC 0,7, en Ciudad Real, 2 goteros 8 l/h por árbol y 5 horas, 80 l/dia...qué tipo de terreno tienes? seguro que no tienes percolación?, no pierdes agua y nutrientes?. Dices que no hay bomba después de las válvulas, que van por gravedad.. A qué presión trabajan, son autocompensadas?..
Esos datos son importantes, junto con el área cubierta, la distancia entre plantas, la edad y profundidad radicular para optimizar el rendimiento, a primera vista la bomba está muy ajustada para los peores días. Dices que son 22 kW de potencia nominal, debes comprobar su consumo real, calculas el cos phi, y te dará su potencia absorbida real. Son 30 l/h y necesitas una punta de 32.
La variación de consumo de gasoil es ayuda, pero no determinante para calcular las necesidades reales. Tienes que mirar la potencia en kVA, normalmente la potencia disponible en kW será a 0,8 cosphi y luego tiene un consumo mínimo en función del porecentaje de utilización.
Ves directamente a calclar las necesidades reales de consumo en potencia en función del coeficiente de radiación mensual.
Para evitar los problemas de variación de tensión y exceso de producción estacional, monta un sistema tipo smartpower o similar que desconecta o conecta los grupos de captación solar en función de necesidades de potencia de bomba e impide rearranques.
Ten presente que la bomba con el variador para que no te de problemas no debe trabajar por debajo de 35 Hz, arrancando siempre en la mínima y calculando siempre una potencia captada de 400 W/m2. Cuando arranca la bomba, hay una caída de tensión en la entrada del variador y se producen rearranques que dan problemas, evítalos.
Tratas de hacer un trabajo fin de grado, ya tienes que esforzarte por hacerlo bien, pero es que lo harás para tu padre.. ufff , mejor si lo haces perfecto..
En la red tienes los datos de la FAO para los KC, y la ETo por cultivo, en la hoja europea te calculan las producciones para todo tipo de paneles y emplazamientos, hojas y programas para calcular riegos por goteo.. lo tienes fácil..

Así, a ojo, con 35 Hz, poco agua sacaría esa bomba, si saca algo...

Hola Gabriel.
Pues yo creo que es mejor calcular las cosas que hacerlas a ojo.
Esa bomba sacaría unos 20 m3/h a 35 Hz. Ya sacaría agua con 30 Hz, mínimo de las recomendaciones de los fabricantes para obtener el caudal de refrigeración.
Además, debe funcionar de arranque, al menos 1,5 horas en Abril (el peor mes con Septiembre) a 35Hz y a esas revoluciones el consumo de la bomba es de sólo 7,5 kW, como lo hace cualquier bomba que cumple con las Leyes de Afinidad.
Además, para Jaen, con lo que he comentado, los paneles instalados que necesitaría serían de 22 kW, y no los 30 que le has dicho. Eso supone un ahorro entre 8.000 y 12.000 euros suponiendo un coste ajustado entre 1 y 1,5 euros watio pico, que los he visto hasta a 3 que ya serían 24.000 de diferencia. Demasiado dinero para calcular a ojo.
La bomba le daría el caudal necesario de acuerdo al Kc y Evo del cultivo en esa zona.


Te adjunto unas Reglas generales de uso de variadores de frecuencia en motores para bombas sumergibles de un fabricante cualquiera:
• La intensidad del motor siempre debe estar por debajo de la indicada en la placa de características.
• Verificar durante el funcionamiento que la velocidad del flujo de refrigeración es la mínima exigida: motores encapsulados hasta 4” es.8 cm/s, entre 6” y 8” es 16 cm/s. En motores rebobinables hasta 8” (30-52 kw) es 20 cm/s, mayores, (55-93kw) es 50 cm/s y para motores rebobinables hasta 10” es 50 cm/s.
• Debido a las mayores pérdidas eléctricas del motor cuando éste trabaja con un variador de frecuencia, se debe incrementar un 10% la potencia del motor requerida.
• Ajustar el variador de frecuencia de forma que no se sobrepasen los valores límite de mínimo 30 Hz y máximo 50 Hz (consultar con el fabricante para frecuencias superiores).
• Entre 30 y 50 Hz hay que mantener la relación tensión/frecuencia constante (o sea 240V a 30 Hz, 320V a 40 Hz, 400V a 50 Hz). Por encima de 50 Hz tener la tensión nominal (400V a 50 Hz, 55 Hz y 60 Hz).
• La rampa de arranque debe de ser de máx. 1 segundo de 0 a 30 Hz.
• Dejar 1 minuto entre varios arranques.
• Es imprescindible limitar los picos de tensión a una rampa máxima de 500 V/μs y a un pico de tensión máximo de 1000 V según norma EN 60034 (EN 0530 anexo 2).
• Utilizar filtros para disminuir los picos de tensión, especialmente cuando la longitud del cable entre el motor y el variador sea superior a 15m. Contacte con el fabricante del variador.

Saludos.

Buenos días, por las leyes de afinidad, el punto de trabajo que comentas con un caudal de 20 M3/h, se correspondería con una altura de 115 m, pero el agua está a 230 m....

Gabriel, no confundas la altura manométrica nominal 201 m con una potencia nominal de 22 kW y un caudal nominal de 30 m3/h reflejados en la placa con la presión estática de la Ley de afinidad.
Te las recuerdo: Un cambio en el tamaño del diámetro del impulsor o de la velocidad del eje afecta al flujo volumétrico o a la velocidad al primer orden; la presión estática al segundo orden; y la potencia eléctrica del motor de la bomba al tercer orden.

Vamos a ver, tú has dicho que esa bomba a 35 Hz sacaría 20 M3/h y eso es una soberana estupidez.

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Para que sacase agua, la altura a caudal 0 y 50 Hz, debería ser de 460 m y no es el caso.

Vamos a ver, soberana estupidez a mi me parece calcular 30 kw en paneles, pero bueno, me has hecho rehacer las cifras y sí tengo un error, a 35 Hz obtendría sólo 14 m3h con los 7,8 kW de potencia de la bomba, y para sacar los 20, tendríamos que ir a 40 Hz, cierto el error, pero decir que no sale agua sí que es un error monumental.

La potencia necesaria para subir ese agua, en W, viene dada por la fórmula P = ro * g * Q * H
ro la densidad del agua, g gravedad, Q el caudal en l/s y H la altura en m -- si haces el cálculo, verás que sale agua..

Estás resultando ya impertinente. Te digo que no sale.

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No te das cuenta que no da altura a 35 Hz?

Aquí tenemos la curva de la bomba objeto de este hilo.

A ver caparranas, qué agua saca a 35 Hz?

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A veces no entiendo muy bien este foro. Los consejos que da el "amigo" conducen a la destrucción de la bomba por sobretemperatura y nadie dice nada?

Mi consejo para el forero que abrió el hilo es que contacte con los que le instalaron el grupo y la bomba, que saben lo que se hacen, porque en esto de los bombeos solares se ve que hay muchos que van al olor de la sardina sin tener ni puta idea.

Iniciado por Gabriel 2018

A veces no entiendo muy bien este foro.
Los consejos que da el "amigo" conducen a la destrucción de la bomba por sobretemperatura y nadie dice nada?

Tú eres de los que más entienden de bombeo - y se lo estás diciendo. Yo (y otros) ya hemos soltado nuestro rollo en otro hilo
Tampoco todos los que podrían comentar sobre el bombeo están online en este momento ...