El documento presenta las etapas del diseño de sistemas de bombeo solar para riego, incluyendo cálculos de demanda de agua, características del pozo, altura total de bombeo, selección de la motobomba solar, y diseño del sistema de riego. Explica conceptos como pruebas de bombeo, cálculo de la potencia peak del generador solar, y características de diferentes métodos de riego como cintas y mini-sprinklers.

1. 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

2. Etapas del diseño:
- 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
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

3. Demanda de agua
Proyecto de agua potable:
Consumo humano:
Consumo animales:
aprox. 100 litros / día y persona
aprox. 20 litros / día y animal
Proyecto de riego:
ETC = ET0 x Kc
con:
ETC
ET0
Kc
=
=
=
evapotranspiración real del cultivo.
evapotranspiración del cultivo de referencia.
factor que corrige el cultivo según su fase vegetativa
Demanda de agua:
Etc x Pc
Pc: porcentaje de
cubrimiento
DA = ---------------nriego: eficienica de riego
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
nriego

4. Capacidad del pozo - Prueba de bombeo
 Nivel estático
 Nivel dinámico, Q = ?
 Rebajamiento
 Recuperación
 Profundidad total
 Construcción pozo, cabezal
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

5. Ejemplo: Pruebas de bombeo, Chacay Alto, La Serena
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

6. Ejemplo: Pruebas de bombeo
Prueba de bombeo - Andacollo 01
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
Nivel dinámico en metros
0
Tiempo en
minutos
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
Qpromedio = 6,96 m3/h
Fondo del pozo
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

7. Ejemplo: Pruebas de bombeo
Prueba de bombeo - La Serena 09
0
30
60
90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Nivel dinámico metros
0
Tiempo en
minutos
-1
-2
-3
-4
3
Qpromedio = 7,7 m /h
Fondo del pozo
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

8. Cálculo de la altura total, con estanque de acumulación:
Ht
Medidor caudal
Filtro
Hriego
Lt
Hs
He
Hd
D
Tubo de
elevación
Tubo de conducción
Hb
Hp
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

9. Altura total con estanque de acumulación:
Nivel estático de agua
Rebajamiento
Nivel dinámico de agua
Hs
D
Hd = Hs + D
Dif. altura pozo- base estanque
He
Altura estanque
Ht
6,4 m
Perdidas medidor caudal y filtro
Hm
0,5 m
Longitud tubo cabezal-estanque
Lt
20 m
Diámetro tubo de conducción
Material tubo de conducción
Perdidas tubo de conducción
Dt
Hc
1,5 m
Volumen estanque de agua
Diámetro tubo de elevación
Tubo de elevación bomba-cabezal
Profundidad bomba
V
Dt
15 m3
1,5 inch
Hb
26,3 m
Profundidad del pozo
Hp
26,8 m
Diámetro del pozo
Dp
1,5 m
Altura salida del estanque
Hriego
24 m
0,5 m
24,5 m
2 inch
PVC
Htotal = Hs + D + He + Ht + Hm + Hc
PVC
min 3 m
32,9 m
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

10. Cálculo de la altura total, con riego directo:
Hriego
Medidor caudal
Filtro
Lt
Hs
He
Hd
D
Tubo de
elevación
Tubo de conducción
Hb
Hp
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

11. Altura total, sistema directo:
Nivel estático de agua
Rebajamiento
Nivel dinámico de agua
Hs
D
Hd = Hs + D
Dif. altura pozo- base estanque
He
Perdidas medidor caudal y filtro
Hm
0,5 m
Longitud tubo cabezal-estanque
Lt
20 m
Diámetro tubo de conducción
Material tubo de conducción
Perdidas tubo de conducción
Dt
Hc
1,5 m
Diámetro tubo de elevación
Tubo de elevación bomba-cabezal
Profundidad bomba
Dt
1,5 inch
Hb
26,3 m
Profundidad del pozo
Hp
26,8 m
Diámetro del pozo
Dp
1,5 m
Presión en sistema de riego
Hriego
Htotal = Hs + D + He + Hm + Hc + Hriego
24 m
0,5 m
24,5 m
2 inch
PVC
PVC
5 m
31,5 m
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

12. Selección de la motobomba solar y cálculo de la
potencia peak del generador solar
Generador solar
Ppeak
Motobomba sumergible
Control
Inversor
S en Watt/m2
Pel.cc
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Phidraulica ~ H ∙ Q

13. Cálculo de la potencia peak del generador solar
y selección de la motobomba
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

14. Hora solar peak
Intensidad de la radiación solar y hora solar peak
2
Gd = 7.8 kWh/m día
1200
1000
600
400
hpeak
200
hpeak =
Gd
1000 W/m2
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
9:00
8:00
7:00
0
6:00
Watt/m 2
800

15. Cálculo de la potencia peak del generador solar
y selección de la motobomba
Curva característica de la motobomba: Q = f ( Pel. )
Caudal en m3/h
H = const.
Q nominal
Pel. nominal
Vdía = ∫ Q dt
Vdía = Qnominal
Pel. en Watt
x hpeak
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

16. Ejemplo – IV. Región:
Radiación global, horizontal e inclinada, IV. Región
Radiación global, horizontal e inclinada 45º
Promedio IV. Región
8,0
Gd en kWh/m2día
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Datos horizontales medidos
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
Dic

17. Cálculo de la potencia peak del generador solar
y selección de la motobomba
Ppeak =
Pel. nominal
------------------FCp
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

18. Diseño del sistema de riego:
- Riego con estanques por gravedad
- Riego directo
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

19. Riego con cinta, hortalizas:
Cinta de riego
Tubo matriz
PVC 2 "
Conector Gromit
con PE 1/2 " y
conector cinta
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

20. Características de goteros y cintas, Q = f ( p ):
Caudal en l / h m
Relación caudal vs. Presión
Cinta Chapin
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
140
presión en kPa
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
160

21. Características de goteros y cintas, Q = f ( p ):
Relación caudal vs. presión
estaciones de 50 m largo
20.000
50 lin
18.000
Lítros / hora
16.000
14.000
12.000
30 lin
10.000
8.000
6.000
4.000
10 lin
2.000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Presión en metros
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
18

22. Uniformidad de riego
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

23. Riego para árboles:
Microtubo con
estaca y minisprinkler
Manguera
PE 1/2 "
Tubo matriz
PVC 2 "
Conector Gromit
con PE 1/2 "
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

24. Características Q = f ( p ):
Caudal en litros / hora
Mini Sprinkler Palaplast, botón verde
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Presión en metros
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
25

25. Riego con estanque
Estanque de
agua
Estación de riego #1
Hest
Hriego
He
Htub
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

26. Riego directo con cintas:
Motobomba solar:
Sistema de riego:
Caudal de bomba/riego:
Presión en sistema de riego:
Grundfos, SQF5A-7, 1000 Watt peak
24 líneas de cinta Chapin, 50 metros c/u
4,56 m 3 / hora = 3,8 lítros/ hora y metro
0,4 bar
50 m
24 líneas de cintas de riego
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

27. Accesorios:
- Filtro
Filtro de anillos, disco ó malla
- Tuberías
PVC, PE
- Fittings, llaves
- Flotador estanque, sensor pozo
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013

28. Perdidas tuberías:
Pérdidas en metros por cada 100 metros de tubería:
3/4"
25
1"
32
Diámetro exterior
1 1/4"
1 1/2"
2"
40
50
63
2 1/2"
75
3"
90
Caudal
Lítros / hora
500
800
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
5.500
6.000
6.500
7.000
8.000
9.000
10.000
12.000
15.000
18.000
20.000
2,1
4,7
7,0
14,2
23,5
0,6
1,3
1,9
3,9
6,4
9,4
13,0
17,0
21,5
0,4
0,6
1,2
2,0
2,9
4,0
5,3
6,6
8,2
9,8
11,6
13,5
15,5
17,7
22,4
0,5
0,9
1,3
1,8
2,3
2,9
3,6
4,3
5,1
6,0
6,9
7,8
9,9
12,1
14,6
20,1
29,7
0,4
0,5
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,9
2,1
2,7
3,3
4,0
5,5
8,1
11,1
13,3
0,2
0,2
0,3
0,3
0,4
0,5
0,5
0,6
0,7
0,9
1,1
1,3
1,8
2,7
3,7
4,5
XX Simposio Peruano de Energía Solar, Tacna 2013
0,1
0,1
0,2
0,2
0,2
0,3
0,3
0,4
0,5
0,6
0,8
1,2
1,6
1,9