B O M B A S C A P R A R I, S. A. C/ Federico Chueca, 5 - Pol. Ind. Santa Rosa 28806 ALCALÁ DE HENARES (Madrid) - ESPAÑA Tel: +34 918 887 653 - Fax: +34 918 891 187 info@bombascaprari.es www.bombascaprari.es 10/12
Descripción del producto El sistema de bombeo solar CAPRARI VARIPOWER está diseñado para proporcionar un suministro de agua basado en la energía del sol, tanto para lugares remotos donde no se dispone de red eléctrica, como para alternativa económica/ecológica en aquellas instalaciones que sí disponen de ella. El kit básico está compuesto por los siguientes elementos: Electrobomba CAPRARI sumergida o bomba CAPRARI de superficie sobre bancada Cuadro eléctrico de control Conjunto paneles solares Principio de funcionamiento Los paneles solares captan la energía irradiada por el sol y la convierten en un voltaje de corriente continua que es aplicado a la entrada del variador de velocidad. Este último genera una tensión alterna trifásica de 400 ó 460V (según placa del motor) que será aplicada a la bomba para su funcionamiento. El uso del variador con salida 400 Vac o 460 Vac nos permite utilizar motores estándar trifásicos. La tensión generada por los paneles depende de la cantidad de radiación recibida, la cual depende a su vez de la época del año, del estado de la atmósfera, etc El l variador mide esta tensión y ajusta la velocidad de la electrobomba para adaptarse a la potencia entregada en cada momento por los paneles solares, obteniendo así el máximo aprovechamiento ento de la radiación disponible. Todo esto se consigue seleccionando un control tensión/frecuencia de par cuadrático, el cual incrementa el tiempo de bombeo a lo largo del día, con el consiguiente aumento del rendimiento diario del sistema. A bajas potencias de entrada (correspondientes a bajos niveles de radiación solar) se disminuye la frecuencia de salida. El par de la bomba disminuye permitiendo la rotación del motor, y en consecuencia, el bombeo de agua. La ventaja de este tipo de instalación es que con poca radiación solar (por ejemplo, al amanecer o atardecer) el sistema es capaz de hacer funcionar la bomba en un porcentaje de prestaciones proporcional a esas condiciones. Si la cantidad de radiación no es suficiente (por ejemplo por la noche), la bomba se parará automáticamente y volverá a arrancar cuando haya radiación solar. Pág. 1
Metodología de cálculo Con el objetivo de asegurar un correcto funcionamiento del sistema hay que realizar un diseño óptimo de la instalación, para lo cual se ha establecido la siguiente metodología de cálculo para la selección de los distintos sistemas de bombeo fotovoltaico. 1. Datos de la ubicación geográfica (continente, país, localidad), especificando la localización mediante coordenadas (Latitud y Longitud). 2. Seleccionar los datos de Insolación para cada mes (media diaria de la insolación). La insolación corresponde al valor acumulado de la irradancia en un tiempo dado. El tiempo se mide en horas y la insolación en vatios hora por metro cuadrado (Wh/m 2 ). La cantidad de energía recibida del sol y la demanda de energía diaria son dos puntos clave a tener en cuenta. Para el cálculo de producción, el concepto de HSP (horas de sol pico) establece una relación entre la cantidad de energía recibida del sol y la cantidad de energía proporcionada por el módulo solar fotovoltaico bajo una intensidad de radiación solar de 1000 W/m 2. 3. Requerimiento de agua diaria en distintas estaciones del año. Este paso es muy importante, de manera que previo a determinar la potencia del sistema fotovoltaico y el tipo de bomba a emplear, es necesario conocer las necesidades diarias de agua y ciertos valores relacionados con las condiciones hidráulicas del propio bombeo. La potencia del generador fotovoltaico (paneles solares) estará en función del producto de la Carga Dinámica Total (CDT) y el volumen de agua diario necesario. La Carga Dinámica Total (CDT) es la suma de la Carga Estática (CE) y de la Carga Dinámica (CD), de acuerdo con: CDT = CE + CD = (Nivel estático + Altura de descarga) + (Nivel dinámico + Rozamiento) Bombeo con electrobomba sumergida de 4 o 6 Bombeo con electrobomba de superficie sobre bancada 4. Elección de los módulos fotovoltaicos.. El número de placas que se deben conectar en serie depende de la potencia del motor que se quiere alimentar, y de las características eléctricas del modelo de placa seleccionado. 5. Determinación del ángulo de mayor insolación,, inclinación del panel de acuerdo con los datos de insolación (ángulos óptimos para cada mes). Todos estos cálculos serán realizados por el Departamento Técnico de, el cliente sólo tiene que indicar los datos de servicio (caudal y altura). Pág. 2
Aplicaciones Las aplicaciones a las cuales está enfocado este tipo de instalación fotovoltaica es el sistema de bombeo de agua autónomo, tanto para uso doméstico como agrícola. Dentro de ese grupo de aplicaciones, las más representativas para el uso del sistema de bombeo solar serían: 1. Suministro de agua para consumo humano. 2. Suministro de agua para aplicaciones agrícolas y/o ganaderas. 3. Suministro de agua a instalaciones industriales. Para ello ha desarrollado varias opciones de sistemas de bombeo a utilizar en zonas sin red eléctrica basados en generadores fotovoltaicos. En todos los casos, se trata de sistemas de bombeo que presentan una fiabilidad eléctrica muy elevada, llegando a tener un funcionamiento totalmente automatizado. Este tipo de bombeo es especialmente útil para demandas medias de agua, y para necesidades agrícolas y/o ganaderas moderadas. Bombeo SOLAR directo. Este sistema permite utilizar un generador fotovoltaico para alimentar un grupo de bombeo de agua. El conjunto bomba/motor sólo funciona en el caso de recibir los paneles radiación solar. Si la aplicación lo demanda, el sistema de acumulación se compone de un depósito convencional en el que se almacena la cantidad de agua necesaria para los periodos sin radiación solar. Bombeo SOLAR directo para riego y abastecimiento. En aquellas instalaciones donde además del abastecimiento de agua para consumo se necesita realizar el riego de cultivos, bien por goteo o por aspersión, para estos casos se puede implementar el sistema con un transductor de presión como elemento de regulación del sistema. Bombeo SOLAR con generador como fuente de energía alternativa. Siguiendo la misma filosofía que el bombeo directo, se añade un elemento más que asegura el suministro de agua en cualquier momento en que se produzca una demanda. Cuando los paneles fotovoltaicos no son capaces de suministrar la potencia adecuada a la demanda de potencia del motor eléctrico de la bomba, se conectará mediante conmutación manual un generador que podrá ser de gasolina o diesel (bajo pedido se puede suministrar el equipo con conmutación automática). Bombeo SOLAR con sistema de acumulación de baterías. En instalaciones aisladas, en ocasiones se plantea la necesidad, en horario nocturno, de disponer de suministro eléctrico para alumbrado y/o receptores de baja potencia, para lo cual disponemos de equipos con sistema de acumulación mediante baterías. Pág. 3
Aplicaciones En todos los casos, el cuadro eléctrico además de incluir un variador de velocidad, dispone de sonda de nivel para el pozo y sonda de nivel para el depósito de almacenamiento de agua. Esto quiere decir que la bomba no va a trabajar bajo ningún concepto en seco, y a su vez, cuando el nivel del depósito alcance un mínimo predeterminado, la sonda de nivel instalada en su interior dará orden de marcha, y una vez que se haya llenado, esa misma sonda efectuará la correspondiente orden de paro del equipo de bombeo. Ventajas del Bombeo SOLAR Las ventajas de este sistema se pueden enumerar como sigue: - Energía inagotable y gratuita al alcance de todos. - Disponibilidad de un amplio espectro de electrobombas en cuanto a potencias, caudal y altura. - Elevado grado de fiabilidad. - Elementos de un alto grado de rendimiento. - Fácil instalación. - Mantenimiento sencillo, enfocado a la limpieza periódica de los paneles fotovoltaicos, así como la revisión de las condiciones de trabajo del resto de los equipos e inspección visual de la estructura soporte de los paneles. - En el caso del sistema de bombeo solar con suministro auxiliar mediante generador, gran versatilidad en lo concerniente al suministro de energía propiamente dicho. - El generador fotovoltaico es un sistema modular que puede aumentar de tamaño, colocando nuevos paneles, si es preciso captar más energía solar para otros usos (por ejemplo, para un grupo de presión que necesita bombear agua desde el depósito de almacenamiento a otro punto situado a mayor altura en un punto alejado). - Los paneles solares no tienen partes mecánicas en movimiento, ni sometidas a desgaste. Desde un punto de vista medioambiental son totalmente silenciosos. - La elevada vida útil de los paneles fotovoltaicos, los cuales suponen como mínimo el 50% del valor de la instalación. Además, y como complemento de todo lo enumerado anteriormente, disponemos de una amplia gama de accesorios como son: valvulería, tubería tanto rígida como flexible, esta última consistente en tubería flexible autoportante de poliuretano con refuerzo textil poliamida de alta tenacidad, lo cual facilita el montaje puesto que permite la instalación en un solo tramo de la bomba en el interior del pozo. Se trata de una solución de enorme versatilidad, reduciendo la mano de obra necesaria, así como de los medios mecánicos necesarios. SUB-FLEX es un producto certificado para agua potable, según NFS61. Para más información, dirigirse a nuestro Departamento Comercial. Pág. 4
Cuadro eléctrico (sin sistema de acumulación de baterías) El cuadro eléctrico para bombeo directo de agua del sistema de bombeo solar consta de un armario metálico de chapa de acero con acabado de pintura gris con grado de protección IP44, rejillas de ventilación para facilitar la refrigeración del equipo, un variador de frecuencia que asegura el suministro eléctrico al motor de la bomba en corriente alterna trifásica (400V o 460V según modelo del motor), conjunto de protecciones para garantizar la seguridad de la maniobra de la máquina, y las señales de entrada para las sondas de nivel del pozo y el depósito, respectivamente. El equipo, en caso de por el tipo de instalación fuese requerido, incluiría un transductor de presión. La gama de potencias va de 1,5 a 7,5 kw. Cuadro eléctrico (con sistema de acumulación de baterías) El cuadro eléctrico con sistema de acumulación mediante baterías contiene los mismos elementos que el anterior, sólo que añade un regulador de carga y un inversor senoidal, además de las baterías estacionarias de gel de ciclo profundo, las cuales permiten un elevado ciclo de cargas y descargas (superior a 1000 ciclos), con el consiguiente incremento de la vida útil de las mismas. Sólo acumula energía para a conectar receptores de corriente alterna monofásica (230Vac), tales como bombillas, pequeños electrodomésticos, pero en ningún caso para funcionamiento del motor de la bomba. La gama de potencias es de 150 y 300 W nocturnos. Pág. 5
Bombeo directo con seguidor solar Con el fin de mejorar las prestaciones del bombeo solar directo, hemos desarrollado un sistema de seguimiento del sol. De esta manera además de poder regular el ángulo de inclinación nación respecto a la horizontal de los paneles estos también puedan girar sobre un eje central mediante un actuador lineal, permitiendo así un seguimiento de 90º del ángulo Este Oeste. Esta solución permite seguir la trayectoria del sol desde el amanecer hasta el atardecer, consiguiendo aumentar la eficiencia de los paneles solares entre 20 y un 30%. Lógicamente, cuanto más nos acerquemos al ecuador, mayor será la eficiencia obtenida. Se trata de un sistema de seguimiento diseñado para un montaje modular y ampliable, de gran simplicidad, con el que conseguimos las siguientes ventajas: mayor eficiencia de la instalación ya que se incrementa el tiempo de funcionamiento del bombeo con un aumento considerable de la cantidad de potencia útil entregada. posibilidad de utilizar el bombeo en cualquier tipo de instalación que demande las máximas exigencias de caudal y presión. Más concretamente, instalaciones de riego por aspersión en las cuales mantener una presión constante a lo largo del día es condición indispensable para un adecuado funcionamiento de los elementos de riego (aspersores, pivots ). disminución del plazo de amortización. En lo que respecta a los elementos que conforman este tipo de instalación, para cada situación se definirá la solución más idónea con el fin de determinar el número de paneles solares necesarios, así como la estructura de soporte de los paneles correspondiente. Pág. 7
SOLAR VARIPOWER Algunas referencias TÚNEZ CUBA ANGOLA Pág. 7