Manual de Capacitación Equipo Móvil de Bombeo Solar

Equipo Móvil de Bombeo Solar

Manual de CapacitaciónManual de Capacitación

PLATAFORMA PRODUCCIÓN BAJO RIEGO

Programa NEXO Bolivia

Programa Diálogo Regional NEXO

Equipo Móvil de Bombeo Solar

Manual de Capacitación

PLATAFORMA PRODUCCIÓN BAJO RIEGO

Manual de Capacitación Equipo Móvil de Bombeo Solar

Publicado por el Programa de Diálogos Nexo

c/o Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH

Oficinas registradas: Bonn and Eschborn, Germany

Elaboración y redacción:

Eduardo Barea- Asesor técnico Programa NEXO - Bolivia

Revisión:

Ignacio Benavides – Asesor Técnico Programa NEXO - Bolivia

Melina Balderrama – Coordinadora Nacional de Proyectos Especiales de la Universidad Católica Boliviana “San Pablo”

Ministerio de Medio Ambiente y Agua

Edición, diseño y diagramación:

Unidad de Comunicación Programa NEXO - Bolivia

Primera edición: 2018

Global Nexus Secretariat (GNS)

Sector Programme Sustainable Water Policy

Division Climate Change, Environment & Infrastructure (G310)

Department Sector and Global Programmes

Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH

Dag-Hammarskjöld-Weg 1-5

65760 Eschborn

Deutschland

T +49 6196 79-7540

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Programme

The Nexus Regional Dialogue Programme (NRD) is a programme funded by the European Union and the German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ).

GIZ is responsible for the content of this publication.

5MANUAL DE CAPACITACIÓN EQUIPO MÓVIL DE BOMBEO SOLAR

Contenido

Presentación .......................................................................................................7

1. Introducción ....................................................................................................9

2. Objetivo .........................................................................................................11

3. Caja de Herramientas de Sistemas de Riego - SPIS

(Solar Powered Irrigation Systems) ................................................................11

PARTE I: ...........................................................................................................13

Especificaciones técnicas del Equipo Móvil de Bombeo Solar

para irrigación y otros usos ............................................................................13

1.1. Componentes del Equipo Móvil de Bombeo Solar según sus diferentes

configuraciones ................................................................................................14

1.1.1 Arreglo sumergible ..................................................................................14

• Panel fotovoltaico ........................................................................................14

• Controlador ..................................................................................................15

• Bombas hidráulicas a energía solar ............................................................15

• Bomba sumergible .......................................................................................16

• Estructura móvil ..........................................................................................16

1.1.2 Arreglo superficial ...................................................................................17

• Panel fotovoltaico ........................................................................................17

• Controlador ..................................................................................................18

• Bomba superficial ........................................................................................18

1.1.3 Módulos de riego .....................................................................................19

• Tanque .........................................................................................................19

• Cabezal de riego .........................................................................................19

• Módulo demostrativo ...................................................................................20

• Módulo para Hortalizas ................................................................................21

• Módulo para Frutales ...................................................................................22

1.1.4 Herramientas............................................................................................22

• Montaje ........................................................................................................22

• Monitoreo .....................................................................................................22

PARTE II: Ejercicios de capacitación ............................................................23

Ejercicio 1: Conociendo el Equipo Móvil de Bombeo Solar .........................23

Ejercicio 2: El montaje del componente fotovoltaico

(superficial y sumergible) ................................................................................24

Ejercicio 3: Diseño hidráulico para riego tecnificado ...................................25

Ejercicio 4: Cálculo de la altura de bombeo ..................................................26

Ejercicio 5: Pruebas de aceptación ................................................................27

Ejercicio 6: Mantenimiento .............................................................................28

Conclusiones ....................................................................................................29

Recomendaciones ............................................................................................29

Bibliografía .......................................................................................................30

Anexos...............................................................................................................31

Anexo 1..............................................................................................................31

Altura de Carga ..............................................................................................31

Anexo 2..............................................................................................................32

Aforo con Valde ..............................................................................................32

Anexo 3..............................................................................................................33

Cantidad de agua para el riego de una hectarea...........................................33

Anexo 4..............................................................................................................35

Prueba de aceptación ....................................................................................35


Presentación

En el marco de las actividades de la Plataforma Producción Bajo Riego, siendo éste un espacio de análisis y reflexión sobre temas de producción bajo riego entre el Ministerio de Medio Ambiente y Agua, así como el Ministerio de Desarrollo Rural y Tierras, se han desarrollado unos eventos a nivel nacional sobre “Sistemas de Bombeo Solar para Irrigación y otros usos”, con el apoyo de la Cooperación Alemana a través de la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH y el Programa NEXO (Agua, Energía y Seguridad Alimentaria) y la Universidad Católica Boliviana “San Pablo”

Como resultado de las mismas, tenemos el agrado de poner a disposición de técnicos y productores el “Manual de Capacitación del Equipo Móvil de Bombeo Solar”.


El crecimiento poblacional del mundo y los cambios climáticos pone sobre la mesa desafíos tan importantes como la necesidad de producir alimentos con la mayor eficiencia posible y con la menor afectación al medio ambiente. Según estudios de la FAO (Organización para la Alimentación y la Agricultura de las Naciones Unidas), para el año 2050, la agricultura tendrá que producir un 60% más de alimentos a nivel mundial y un 100% más en los países en vías de desarrollo.

Conocedores acerca que la agricultura es la actividad económica productiva que consume mayor cantidad de agua a nivel mundial, alrededor del 70% de las extracciones de agua se destinan a este sector. En este sentido, se hace cada vez más imperiosa la necesidad del uso eficiente del agua para riego, en sistemas más optimizados, sustentables y que reduzcan la actual huella ecológica.

El riego aumenta la productividad agrícola al permitir más cosechas al año y que sean diver-sificadas. En el mundo tan sólo el 20% de las tierras agrícolas se riegan (y estas contribuyen al 40% de producción del alimento, pese a que no todos los sistemas de riego son eficientes o tecnificados), mientras que un porcentaje superior al 42% se abastece de agua de lluvia sin ninguna aplicación de sistemas o intervención del hombre.

Por otra parte, los países en desarrollo que requerirán duplicar su capacidad de producción agrícola de alimentos tienen una importante cantidad de tierras aptas para el cultivo sin ac-ceso a la energía eléctrica de red, por lo que un riego tecnificado, cuyos sistemas eléctricos sean alimentados por energías renovables (solar fotovoltaica, por ejemplo) son una verdadera oportunidad de desarrollo. Sin embargo, no podemos dejar de reconocer que gran parte de los países que cuentan con programas y políticas gubernamentales para promover el riego carecen de regulaciones específicas que limiten la extracción de agua subterránea con este fin. Son pocas las personas conscientes del potencial, pero también de los riesgos asociados al riego solar.

Por lo explicado anteriormente, el agua puede suponer un serio desafío para el desarrollo sostenible pero, gestionada de manera eficiente y equitativa, el agua puede jugar un papel facilitador clave en el fortalecimiento de la resiliencia de los sistemas sociales, económicos y ambientales a la luz de unos cambios rápidos e imprevisibles (Naciones Unidas, 2014).

En este sentido, el Programa NEXO Bolivia, ha desarrollado un Equipo Móvil de Bombeo Solar, con el objetivo que sea un medio didáctico para la capacitación teórica-práctica de formadores y/o de usuarios finales de sistemas de riego. El presente documento es un Ma-nual que facilitará el proceso de transferencia de conocimiento y fortalecerá la adquisición de competencias técnicas al personal técnico del sector público y privado, así como para familias campesinas.

1. Introducción


El Equipo Móvil de Bombeo Solar complementa a la caja de herramientas para el diseño de sistemas de riego solares planteada por el SPIS (Solar Powered Irrigation Systems). El SPIS ha sido desarrollado por PAEGC (Powering Agriculture: An Energy Grand Challenge for De-velopment, Energización Rural: Un gran desafío energético para el desarrollo) implementado por la GIZ, el Ministerio de Cooperación Internacional y Desarrollo (BMZ) y la Unión Europea. Este esfuerzo de las anteriores instituciones busca promover el uso de energías renovables para actividades productivas en comunidades rurales, bajo un enfoque de interrelación de los sectores de agua, energía y alimentos.

La energía solar puede ayudar a proporcionar acceso a un suministro de energía segura para el bombeo de agua para riego y otros usos. A comparación del bombeo tradicional mediante gasolina o diesel, que es común en zonas con baja cobertura de red eléctrica y posee desventajas económicas y medioambientales, requiere de un mantenimiento continuo y un suministro regular de combustible, además de la presencia física de personal para su operación. Por tanto, el sistema de bombeo solar que se presenta en este manual es considerado como una innovación para un uso más eficiente de los recursos hídricos y el aprovechamiento de energías renovables, donde la producción de alimentos bajo riego es posible. El Equipo Móvil de Bombeo Solar será útil para reforzar mediante ejercicios prácticos y demostraciones el uso de la tecnología. El diseño del equipo ha considerado la oferta actual de los proveedores existentes, con el fin de configurar una propuesta accesible, que sea funcional, rápida, móvil, flexible y fácil de usar. El Equipo Móvil de Bombeo Solar tiene los siguientes componentes:

1) Arreglo de bombeo solar superficial. Estructura de soporte metálica, panel solar, panel de control, conversor trifásico, bomba superficial y manguera.

2) Arreglo de bombeo solar sumergible. Estructura de soporte metálica, panel solar, panel de control, politubo, cuerdas de sujeción y bomba sumergible.

3) Módulos de riego. Para hortalizas y frutales; así como materiales demostrativos (muestrario, manguera, cintas de goteo, acoples y terminales de línea), tanque y cabezal de riego.

4) Herramientas. De medición y control (manómetros, balde, cronómetro y caudalímetro) y de montaje (perforadora para manguera, tarrajas, cierra mecánica, llave stilson y brocas).

Con la ayuda de este Manual se promoverá la tecnología de bombeo solar y se capacitará al personal técnico, profesionales y agricultores a hacer un uso adecuado de la tecnología, para lo que se consideraron seis ejercicios prácticos enunciados a continuación:

• Ejercicio 1: Conociendo el Equipo Móvil de Bombeo Solar

• Ejercicio 2: El montaje del componente fotovoltaico (superficial y sumergible)

• Ejercicio 3: Diseño hidráulico para riego tecnificado

• Ejercicio 4: Cálculo de la altura de bombeo

• Ejercicio 5: Pruebas de aceptación

• Ejercicio 6: Mantenimiento


2. Objetivo

Desarrollar y fortalecer capacidades de asesoramiento técnico y formulación de proyectos de agua, energía solar y producción de alimentos, en personal técnico del sector público y pri-vado, así como en familias campesinas mediante su formación práctica utilizando un Equipo Móvil de Bombeo Solar demostrativo

3. Caja de Herramientas de Sistemas de Riego - SPIS (Solar Powered Irrigation Systems)

Tal como se mencionó en la Introducción de este documento, el Manual del Equipo Móvil de Bombeo Solar es un material didáctico que se complementa a la Caja de Herramientas de Sistemas de Riego SPIS, en un contexto local de Bolivia, de tal forma que propone un sistema que ha considerado componentes que están disponibles en el mercado, siendo accesible su diseño, operación y mantenimiento.

La publicación1 de la Caja de herramientas de sistemas de riego solar ha sido posible gracias al apoyo brindado por la iniciativa mundial PAEGC. En 2012, la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), la Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo (SIDA), el Ministerio Federal de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ) de Alemania, la empresa de energía Duke Energy Corporation y la Corporación de Inversiones Privadas en el Extranjero (OPIC) juntaron recursos para crear la iniciativa PAEGC.

El objetivo de PAEGC es fomentar nuevos enfoques sostenibles, con el fin de acelerar el desarrollo y asegurar el establecimiento de energías limpias que incrementen la productividad y/o el valor de la agricultura en países en desarrollo y regiones emergentes sin acceso a fuentes de energía confiables y asequibles.

1 https://energypedia.info/wiki/Toolbox_on_SPIS


Por tanto, la consulta de la publicación de la Caja de Herramientas SPIS, proporcionará elementos de análisis complementarios organizados en módulos dedicados al diseño, planificación, mercado, finanzas y tecnología, entre otros.

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axim

ize

the

ener

gy

yiel

d, w

here

as in

the

sout

hern

hem

isph

ere,

pa

nels

sho

uld

be

faci

ng n

orth

.

Dev

iatio

ns fr

om tr

ue n

orth

/so

uth

are

poss

ible

but

will

re

sult

in a

redu

ced

over

all

ener

gy y

ield

.

1 PR

ECO

ND

ITIO

NS

INVE

ST –

Pay

back

Too

l

CO

ST C

OM

PAR

ISO

N O

F PU

MPI

NG

OPT

ION

S (S

OLA

R, D

IESE

L, A

ND

GR

ID)

A co

st c

ompa

rison

ove

r tim

e is

ess

entia

l to

dete

rmin

e w

hich

pum

ping

opt

ion

to in

vest

in.

A co

mpa

rativ

e ca

lcul

atio

n, in

clud

ing

proj

ecte

d fa

rm in

com

e co

nsid

ers:

• Am

ortiz

atio

n (y

ears

): th

e pa

y-ba

ck ti

me

(yea

rs) f

or th

e irr

igat

ion

optio

ns a

gain

st p

roje

cted

inco

me

and

agai

nst e

ach

othe

r. A

mor

tizat

ion

dete

rmin

es w

hen

the

inve

stm

ent c

osts

hav

e be

en re

cove

red.

• Int

erna

l Rat

e of

Ret

urn

(%):

prof

it ra

te g

ener

ated

by

a ce

rtain

inve

stm

ent o

ver i

ts li

fe-s

pan.

Thi

s an

swer

sth

e qu

estio

n w

heth

er th

e m

oney

is w

ell s

pent

or i

f les

s ris

ky in

vest

men

t alte

rnat

ives

mig

ht b

e m

ore

prof

itabl

e in

the

long

run,

e.g

. put

ting

the

mon

ey in

a b

ank

acco

unt t

o ea

rn in

tere

st.

• Net

Pre

sent

Val

ue (m

oney

cur

renc

y):

the

pres

ent w

orth

of a

n in

vest

men

t by

disc

ount

ing

the

cash

inflo

ws

and

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outfl

ows

gene

rate

d by

this

inve

stm

ent o

ver

its li

fe s

pan.

For

the

dete

rmin

atio

n of

the

NP

V y

ou n

eed

to d

efin

e th

e ex

pect

ed li

fesp

an o

f the

inve

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ent a

nd a

dis

coun

tfa

ctor

, whi

ch m

ight

be

near

to th

e in

tere

stra

te o

n ba

nk d

epos

its. Y

ou c

ould

als

ous

e th

e N

PV

for c

ompa

rison

of a

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ativ

ein

vest

men

t opt

ions

.

Year

s

FAR

M IN

CO

ME

STAT

EMEN

T (S

AM

PLE

FAR

M)

CO

ST C

OM

PAR

ISIO

N O

F D

IFFE

REN

T PU

MPI

NG

OPT

ION

S IN

USD

(EXA

MPL

E)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Cap

ital I

nves

tmen

t S

olar

pow

ered

irrig

atio

n sy

stem

cos

t G

rid p

ower

ed ir

rigat

ion

syst

em c

ost

Die

sel p

ower

ed ir

rigat

ion

syst

em c

ost

Accumulated costs in USD

250,

000

200,

000

150,

000

100,

000

50,0

00 0

Calculation realised with Payback Tool

Pum

p Ty

peSo

lar p

ump

Grid

pum

pD

iese

l pum

p

Initi

al in

vest

men

t42

,000

US

D10

,000

US

D20

,000

US

D

Pay

back

on

inve

stm

ent

3 ye

ars

1 ye

ar2

year

s

Inte

rnal

Rat

e of

Ret

urn

41 %

114

%57

%

Net

Pre

sent

Val

ue2,

196,

509

US

D2,

025,

426

US

D1,

544,

248

US

D

Com

para

tive

payb

ack

with

die

sel

2.5

year

s5

year

s–

LEG

END

TO

OLB

OX:

TOO

LR

ULE

OF

THU

MB

MO

DU

LEW

EBLI

NK

As

a re

sult

of d

iffer

ent c

limat

e co

nditi

ons

HS m

ay v

ary

over

the

year

.

DES

IGN

– P

ump

Sizi

ng T

ool

Graph: GIZ / Kilian Blumenthal

Hs

Sta

tic w

ater

leve

l

DD

raw

dow

n

Hd

Dyn

amic

wat

er le

vel

Ht

Hei

ght o

f tan

k in

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Hl

Hea

d lo

sses

in p

ipel

ine

TDH

= H

s + D

+ H

t + H

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Hs

DHt

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TOTA

L D

YNA

MIC

HEA

D (T

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)

is th

e to

tal e

quiv

alen

t hei

ght t

hat a

flui

d is

to

be p

umpe

d, ta

king

into

acc

ount

fric

tion

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es

in th

e pi

pe. T

DH

is c

alcu

late

d as

follo

ws:

WAT

ER Q

UA

LITY

influ

ence

s th

e sy

stem

des

ign

and

mai

nten

ance

requ

irem

ents

:• H

igh

sedi

men

t loa

d in

crea

ses

wea

r and

tear

in p

umps

and

clo

ggin

g in

the

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atio

n sy

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• Hig

h w

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sal

inity

incr

ease

s co

rros

ion

of p

ump

com

pone

nts

• Hig

h lim

e co

nten

t (w

ater

har

dnes

s) c

logs

irrig

atio

n pi

ping

whe

n ex

pose

d to

sun

shin

e, a

s di

ssol

ved

lime

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ifies

und

er th

e in

fluen

ce o

f hea

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igh

quan

titie

s of

alg

ae in

unc

over

ed w

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rese

rvoi

rs c

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m in

tern

al m

ovin

g pa

rts o

fpu

mps

and

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g pi

ping Av

oidi

ng th

e ef

fect

s of

poo

r wat

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ualit

y …

•can

be

time

inte

nsiv

e (r

egul

ar c

lean

ing)

,•r

equi

res

inst

alla

tion

prec

autio

ns (b

uryi

ng p

ipes

),• r

equi

res

addi

tiona

l equ

ipm

ent (

e.g.

spe

cial

ized

pum

ps a

nd ir

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com

pone

nts,

sel

f-cle

anin

g sp

raye

rs, a

nd w

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sof

teni

ng).

SAFE

GU

AR

D W

ATER

– W

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Res

ourc

e M

anag

emen

t Too

l

SAFE

GU

AR

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– M

odul

e

IRR

IGAT

E –

Mod

ule


Ero

sion

/ Silt

atio

nS

alt w

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intru

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ENVI

RO

NM

ENTA

L IM

PAC

TS D

UE

TO O

VER

AB

STR

AC

TIO

N O

F W

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Low

erin

g of

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ble

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ER R

ESO

UR

CE

To m

anag

e th

e w

ater

reso

urce

sus

tain

ably

th

e fo

llow

ing

issu

es m

ust b

e as

sess

ed:

• How

muc

h w

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is a

vaila

ble?

Wha

t is

the

safe

yie

ld fo

r the

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erre

sour

ce?

Are

ther

e se

ason

al v

aria

tions

/re

stric

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in w

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ava

ilabi

lity?

• Do

I hav

e a

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ithdr

awal

licen

se?

Doe

s th

e lic

ense

pro

vide

for a

suf

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nt a

mou

nt o

f wat

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• Who

els

e us

es th

e w

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reso

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?A

re th

ere

user

agr

eem

ents

or a

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er u

ser a

ssoc

iatio

n in

pla

ce?

• Wha

t con

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ns a

nd re

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are

inpl

ace

to re

ceiv

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ans

or s

ubsi

dies

?A

re c

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in c

rops

or t

echn

olog

ies

favo

red

or d

isqu

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ed?

MA

INTA

IN –

Wat

er A

pplic

atio

n U

nifo

rmity

Gui

de

MA

INTA

IN –

Mai

nten

ance

Che

cklis

t

SAFE

GU

AR

D W

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– M

odul

e

MA

INTE

NA

NC

E

Def

inin

g an

d im

plem

entin

g a

rout

ine

mai

nten

ance

pla

n ca

n gr

eatly

im

prov

e sy

stem

life

tim

e an

d ef

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ncy.

Thi

s pl

an, a

s a

rule

of t

hum

b, s

houl

d in

clud

e:

Reg

ular

ly c

lean

…• s

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pan

els

to re

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e ac

cum

ulat

ed d

ust

(dep

endi

ng o

n lo

catio

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d til

t ang

le),

• wat

er s

tora

ge to

impr

ove

wat

er q

ualit

y (1

– 4

times

per

yea

r),

• filt

ers

(dai

ly) a

nd re

plac

e fil

ter m

esh

(eve

ry 6

mon

th),

• or p

ump

out t

he w

ell t

o re

mov

e pa

rticl

es a

nd m

ud.

Reg

ular

ly c

heck

…• c

ontro

ller t

o re

mov

e in

sect

nes

ts,

• and

sys

tem

vis

ually

(pip

es, c

able

s, p

anel

s, c

ontro

ller,

pipe

lines

), fo

r any

leak

s or

kin

ks in

pip

es.

5 M

ANAG

EMEN

T

THEF

T PR

EVEN

TIO

N

Effe

ctiv

e te

chni

ques

to m

itiga

te

the

likel

ihoo

d of

thef

t:

•Ant

i-the

ft m

ount

ing

stru

ctur

es•S

peci

al s

crew

s•F

enci

ng•C

ompo

nent

s in

side

lock

ed c

abin

s• P

rom

inen

tly m

arki

ng (w

ith fa

rm a

ddre

ss) t

he u

nder

side

of t

he s

olar

pan

els

with

non

-rem

ovab

le p

aint

• Not

e th

e se

rial n

umbe

rs o

f key

com

pone

nts

and

all s

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pan

els,

in o

rder

to d

emon

stra

te o

wne

rshi

pw

hen

com

pone

nts

are

reco

vere

d.

INST

ALL

ATIO

N Q

UA

LITY

Cor

rect

ly in

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SP

IS =

avo

idan

ce o

f fut

ure

frust

ratio

n!

It is

impo

rtant

to in

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t the

ent

ire s

yste

m a

s a

who

le. E

ven

exce

llent

in

divi

dual

com

pone

nts

cann

ot c

ompe

nsat

e fo

r ove

rall

poor

and

faul

tyin

stal

latio

n w

orkm

ansh

ip. B

asic

per

form

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test

s an

d ch

eckl

ists

as

sist

in a

sys

tem

atic

insp

ectio

n.

SET

UP

– W

orkm

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ualit

y C

heck

list

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UP

– PV

P A

ccep

tanc

e Te

st

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– M

odul

e

Pum

p ty

pePu

mpi

ng h

ead

Volu

me

flow

Pos

itive

di

spla

cem

ent

Hig

hLo

w

Cen

trifu

gal

Low

Hig

h

CO

MPA

RIS

ON

OF

PUM

P TY

PES

GET

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RM

ED –

Mod

ule

PUM

P

mov

es w

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thro

ugh

mec

hani

cal a

ctio

n,

whi

ch is

pow

ered

by

elec

tric

ity. I

t can

be

inst

alle

d in

alm

ost a

ny w

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sou

rce

(bor

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e, w

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cana

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d re

serv

oir)

and

ca

n pu

mp

wat

er in

to a

tank

or d

irect

ly in

to

a pi

pelin

e an

d irr

igat

ion

syst

em.

Pum

ps a

re e

ither

sub

mer

sibl

e (in

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belo

w w

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leve

l) or

sur

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(ins

talle

d at

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er le

vel)

and

of a

pos

itive

di

spla

cem

ent o

r cen

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ype.

SOLA

R G

ENER

ATO

R

prov

ides

the

nece

ssar

y en

ergy

to o

pera

te

the

mot

or p

ump

unit.

It c

ompr

ises

sev

eral

so

lar p

anel

s (p

hoto

volta

ic o

r PV

mod

ules

) con

nect

ed to

geth

er o

n a

fixed

or

trac

king

mou

ntin

g st

ruct

ure

(arr

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Sol

ar p

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s ar

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ted

in W

atts

pea

k (W

p) a

ccor

ding

to th

eir o

utpu

t und

er

inte

rnat

iona

lly d

efin

ed S

tand

ard

Test

C

ondi

tions

(STC

).

GET

INFO

RM

ED –

Mod

ule

TILT

AN

GLE

Mos

t sol

ar p

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s ar

e in

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with

a fi

xed

tilt a

ngle

(α) t

o in

crea

se

the

ener

gy y

ield

. Tilt

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le is

site

-spe

cific

. A h

oriz

onta

l sur

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wou

ld

colle

ct le

ss s

unsh

ine

over

the

year

, tha

n an

incl

ined

, tilt

ed s

urfa

ce.

To

allo

w ra

in w

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and

acc

umul

ated

dus

t to

run

off t

he p

anel

su

rface

, the

tilt

angl

e sh

ould

be

at le

ast 1

5°, e

ven

if th

e sy

stem

is

inst

alle

d cl

ose

to th

e eq

uato

r. To

focu

s th

e ap

plic

atio

ns in

w

inte

r mon

ths,

the

tilt a

ngle

mig

ht b

e in

crea

sed

up to

+10

°, fo

r su

mm

er m

onth

s, th

e til

t ang

le m

ight

be

redu

ced

up to

‒10

°.

ww

w.m

eteo

norm

.com

DES

IGN

– P

ump

Sizi

ng T

ool

PRES

SUR

E LO

SS

Ene

rgy

is lo

st w

ithin

the

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ribut

ion

pipe

net

wor

k du

e to

the

frict

ion

of w

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pas

sing

thro

ugh

it. P

ress

ure

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th

roug

h fri

ctio

n in

crea

ses

the

tota

l dyn

amic

hea

d (m

).

Fric

tion

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es d

epen

d on

:

•Inn

er d

iam

eter

of t

he p

ipe

•Pip

e le

ngth

•Wal

l rou

ghne

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olum

e flo

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te

•Fitt

ings

•Filt

ers /

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eter

•Irr

igat

ion

syst

em

PUM

P PO

WER

DEM

AN

D

Dat

a sh

eets

from

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p m

anuf

actu

rers

incl

ude

char

ts c

onta

inin

g vo

lum

e flo

w, t

otal

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amic

hea

d an

d po

wer

requ

irem

ents

.

Chart: GIZ / Kilian Blumenthal

As

pow

er lo

sses

occ

ur w

ith h

igh

cell

tem

pera

ture

s,

in w

ires

and

thro

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dust

on

the

pane

ls, t

he g

ener

ator

sh

ould

be

slig

htly

ove

rsiz

ed. A

fact

or o

f 1,2

5 is

the

rule

of t

hum

b.

0

0.0

2 0

.04

0.06

0.0

8 0

.1

0.12

0.1

4 0

.16

0.1

8 0

.2

0.22

0.2

4 0

.26

0.2

8 0

.3

0.32

0.3

4

5 m

15 m

20 m

TDH

TDH

TDH

TDH

10 m

Output [m3 / h]

4

3,5 3

2,5 2

1,5 1

0,5 0

SAM

PLE

PUM

P PE

RFO

RM

AN

CE

CH

AR

T 1

Pow

er d

eman

d [k

/ W]

2 PL

ANN

ING

IRR

IGAT

E –

Soil

Tool

App

licat

ion

syst

emIrr

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ion

effic

ienc

y

Drip

sys

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s90

%

Mic

ro s

prin

kler

sys

tem

s80

%

Per

man

ent s

prin

kler

sys

tem

s75

%

Mov

ing

sprin

kler

sys

tem

s80

%

Mov

able

qui

ck c

oupl

ing

sprin

kler

sys

tem

s70

%

Trav

ellin

g sp

rinkl

er s

yste

ms

65 %

Sur

face

irrig

atio

n sy

stem

s (p

iped

sup

ply)

80 %

Sur

face

irrig

atio

n sy

stem

s (e

arth

cha

nnel

sup

ply)

60 %

IRR

IGAT

ION

EFF

ICIE

NC

Y PE

R IR

RIG

ATIO

N T

YPE

Source: SABI, 2014 (http://www.sabi.co.za/0-pdf/SABI%20Norms%2012%20March%202014.pdf)

FILT

ERS

are

used

to a

void

pro

blem

s of

clo

ggin

g in

the

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atio

n sy

stem

by

trapp

ing

sand

, cl

ay, a

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and

bac

teria

.

• Scr

een

Filte

r: a

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or f

lexi

ble

scre

en is

use

d to

sep

arat

e sa

nd a

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ther

fine

parti

cles

out

of t

he ir

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wat

er.

• Dis

c Fi

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the

filte

r car

tridg

e is

mad

e of

a n

umbe

r of d

iscs

sta

cked

on

top

ofea

ch o

ther

. Deb

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om th

e flo

win

g w

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is tr

appe

d by

the

inte

rlock

ing

groo

ves.

• San

d Fi

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rout

ed th

roug

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fille

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nk w

here

the

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trap

spa

rticl

es.

The

use

of f

ilter

s al

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s co

mes

with

a p

ress

ure

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, whi

ch in

crea

ses

whe

n th

e fil

ter f

ills

up w

ith p

artic

les.

Dep

endi

ng o

n th

e fil

ter t

ype,

bac

k-flu

shin

g or

man

ual c

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PARTE I: Especificaciones técnicas del Equipo Móvil de Bombeo Solar para irrigación y otros usos

Figura 2. Descripción del Equipo Móvil de Bombeo Solar

3.4

3.5

Hortalizas

A continuación, se describirá todos los componentes que conforman el Equipo Móvil de Bom-beo Solar.

El equipo conforma 4 componentes (como se muestra en la Figura 2):

1. Arreglo Superficial (que a su vez tiene diferentes elementos a describirse más abajo)

2. Arreglo Sumergible (que a su vez tiene diferentes elementos a describirse más abajo)

3. Módulos de riego (para diferentes tipos de cultivos y modalidades)

4. Herramientas (de montaje y monitoreo)

Fuente: Elaboración propia, 2018

Equipo Movil


1.1. Componentes del Equipo Móvil de Bombeo Solar según sus diferentes configuraciones

A continuación, se describirá los dos tipos de configuraciones y sus respectivos componentes.

1.1.1 Arreglo sumergible

El arreglo de bombeo solar es una configuración de sistema de un solo panel (Ver Figura 3), es independiente y puede operar en cualquier lugar que tenga una fuente de agua subterránea o tanque con una capacidad dinámica con recarga suficiente para operar sistemas de riego y otros usos, como consumo humano o bebederos para ganadería. Consta de un panel solar, la estructura metálica, una bomba, un controlador, las válvulas y las mangueras de riego.

Figura 3. Arreglo sumergible

• Panel fotovoltaico

El panel fotovoltaico es un dispositivo de generación conformado por un conjunto de celdas fotovoltaicas2 que de forma conjunta generan energía eléctrica. El tipo de corriente generada es continua y sirve para alimentar una bomba.

En la Tabla 1 se muestran las especificaciones del panel fotovoltaico.

Panel solar

Rayos solares

Bomba de agua

2 Las células fotovoltaicas son las responsables de la conversión de la radiación solar en una corriente de electrones. Están formadas por una delgada placa de un material semiconductor tratado previamente. Suelen ser de silicio. Este tratamiento previo consta de varios procesos químicos en los que se “dopan”, insertando en su estructura impurezas (átomos de boro y fósforo) para generar un campo eléctrico y, posteriormente, poniendo a disposición las cargas necesarias para la formación de la corriente eléctrica.

Fuente: https://www.tiendasolar.mx/productos/bombas-solares.html


Tabla 1: Especificaciones técnicas del panel

Tipo de módulo (panel) JKM270PPSTC NOCT

Potencia nominal (pmáx) 270 Wp 202WpTensión en el punto Pmáx-VMPP(V) 31.7V 29.0VCorriente en el punto Pmáx-IMPP (A) 8.52A 6.97ATensión en circuito abierto-VOC (V) 38.8V 35.6ACorriente de cortocircuito-ISC (A) 9.09A 7.35AEficiencia del módulo (%) 16.5%

Fuente: elaboración propia

• Controlador

El controlador es un dispositivo actuador que brinda protección contra el calor del sol. Se de-nomina actuador porque frente a un calentamiento excesivo, sus sensores emiten una señal para que éste se desconecte y así brinde una protección térmica. Asimismo, se desconecta cuando detecte operaciones en seco (es decir, cuando no hay agua que bombear). Esta me-dida es particularmente importante en emplazamientos calurosos.

• Bombas hidráulicas a energía solar

Son bombas que funcionan con energía solar pues se conectan a los paneles solares. Mien-tras mayor radiación solar reciben proporcionan más agua, lo que es interesante en las ins-talaciones de riego. Asimismo, es una opción muy atractiva para conseguir agua en lugares remotos en los que no se tiene acceso a la red eléctrica. Algunas personas utilizan para la irrigación por goteo. A pesar de ser un sistema que lleva muchos años en el mercado, recien-temente se ha comenzado a utilizar de manera notable, porque la gente se concientizó sobre los beneficios de su utilización, pues generan un ahorro considerable.

Las bombas de energía solar tienen una gran ventaja sobre las bombas de agua tradicionales, ya que utilizan la energía de manera gratuita. Pese a ello, cuentan con una gran desventaja: la energía solar sólo está disponible durante el día, aunque es cierto que la energía obtenida puede almacenarse en una batería para su posterior utilización. Las bombas solares suelen agruparse en dos categorías:

1. Bombas de superficie: se usan generalmente para mover el agua de un lugar a otro. Algunas están diseñadas para lograr grandes presiones, mientras que otras tienen como principal objetivo mover grandes volúmenes de agua a baja presión. Existen personas que utilizan estas bombas para conseguir mayor presión en el sistema de agua de sus casas.

2. Bombas sumergibles: se usan para sacar agua de los pozos más profundos, ya que pueden bajar o subir, dependiendo de la profundidad del mismo.

Estas bombas de energía solar también generan un ahorro considerable, tanto económica como energética. Existen bombas de diferentes tamaños, esto depende de la capacidad de almacenamiento que se quiera conseguir.


A continuación, se describirá solo las principales características de las bombas sumergibles que aplican a este tipo de configuración, más adelante, en el arreglo superficial se describirán las características de las bombas superficiales.

• Bomba sumergible

• Motor CD sin escobillas – libre de mantenimiento

• Llenada de agua

• Materiales premium, acero inoxidable: AISI 304/316

• Sin elementos electrónicos en el motor

Potencia nominal 0.4 HPEficiencia Máx 92 %Revoluciones motor 900…3300 rpmClase de aislamiento FModo de protección IP68Inmersión Máx

• Estructura móvil

La estructura metálica es construida de tubería metálica galvanizada de ½” a medida, según las dimensiones del panel fotovoltaico donde se coloca el controlador y la caja de conexiones (ver Figura 4).

Figura 4. Estructura metálica móvil

1.65m

2.07m

1m

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Fuente: GIZ-NEXO ( equipo fotovoltaico para la bomba sumergible)


1.1.2 Arreglo superficialEl arreglo superficial es una configuración (ver Figura 4) que consta de 2 paneles de 100W cada uno, una caja de conexiones, un controlador, una bomba superficial Lorentz PS150 Boost, un armazón metálico móvil, una manguera de 3 metros con su chupador y una manguera de 35 metros para llevar el agua hasta un tanque.

Figura 5. Arreglo superficial

• Panel fotovoltaico

El panel fotovoltaico es un dispositivo de generación conformado por un conjunto de celdas fotovoltaicas3 que de forma conjunta generan energía eléctrica. El tipo de corriente generada es continua y sirve para alimentar una bomba.

En la Tabla 2 se muestran las características de los paneles fotovoltaicos para este tipo de configuración.

Panel solar

Rayos solares

Tanque de almacenamiento

Zona de riego

Bomba

Fuente: https://www.tiendasolar.mx/productos/bombas-solares.html

3 Las células fotovoltaicas son las responsables de la conversión de la radiación solar en una corriente de electrones. Están formadas por una delgada placa de un material semiconductor tratado previamente. Suelen ser de silicio. Este tratamiento previo consta de varios procesos químicos en los que se “dopan”, insertando en su estructura impurezas (átomos de boro y fósforo) para generar un campo eléctrico y, posteriormente, poniendo a disposición las cargas necesarias para la formación de la corriente eléctrica.


Tabla 2: Características de los paneles

Tensión carga para baterías: 12 voltiosDatos Eléctricos/Físicos:Potencia Nominal de la placa: 100 WattiosEficiencia de la placa solar: 15.29%

Tensión máxima potencia Vmpp: 18,4 Volts (Para cargar baterías de 12V)Corriente máxima potencia Impp: 5,43 AmperiosTensión circuito abierto Voc: 22.95 VoltsCorriente cortocircuito Isc: 5,85 AmperiosDimensiones y peso de la placa: 1.200 x 540 x 30 mm – 7.8kg


• Controlador

El controlador es un dispositivo actuador que brinda protección contra el calor del sol. Se de-nomina actuador porque frente a un calentamiento excesivo, sus sensores emiten una señal para que éste se desconecte y así brinde una protección térmica. Asimismo, se desconectará cuando detecte operaciones en seco (es decir, cuando no hay agua que bombear). Esta me-dida es particularmente importante en emplazamientos calurosos.

Para este tipo de configuración, el controlador deberá tener las siguientes características:

• Controlador PS2-150

• Entradas de control para protección contra operación en seco, control remoto, etc.

• Protegido contra polaridad reversa, sobre carga y temperatura excesiva

• MPPT (Maximum Power Point Tracking) integrado

• Funcionamiento con batería: protección integrada contra descarga total

Tabla 3: Características técnicas del controlador

Potencia Máx 0.3 kWVoltaje de entrada Máx 50 VÓptimo Vmp >17 VCorriente motor Máx 22 A

Eficiencia Máx 98%Temp. Del ambiente -40….50 °CModo de protección IP68


• Bomba superficial

A continuación, se describen las principales características de las bombas superficiales para el tipo de configuración de estudio:

• Motor CD sin escobillas – libre de mantenimiento

• Llenada de agua

• Materiales premium, acero inoxidable: AISI 304/316

• Sin elementos electrónicos en el motor


Tabla 4. Características técnicas de las bombas superficiales

Potencia nominal 0.4 HPEficiencia Máx 92 %Revoluciones motor 900…3300 rpmClase de aislamiento FModo de protección IP68Inmersión Máx


1.1.3 Módulos de riegoOtro componente del Equipo Móvil de Bombeo Solar es el módulo de riego, el cual que se compone de los siguientes ítems: Tanque, cabezal de riego, módulo demostrativo, módulo de hortalizas, módulo de frutales.

• Tanque

Se trata de un reservorio destinado al almacenamiento del agua y responde a las siguientes características:

• Diseño estructural que ofrece gran resistencia, fabricación con materia prima 100% virgen.

• Capa externa negra, con protección UV, que impide el desarrollo de microorganis-mos.

• Capa interna celeste que impide la proliferación de bacterias, hongos y esporas.

• Tapa roscada que asegura un cierre perfecto.

• Material insípido, atóxico e higiénico.

• Garantía certificada de 10 años.

Tabla 5: Sugerencias de dimensiones de tanques

Tanques pequeños y medianosCapacidad (L)* 300 450 650 900 1000 2000 2500Diámetro (mm) 850 850 930 1040 1000 1400 1400Altura (mm) 730 930 1210 1200 1290 1530 1935Diámetro de tapa (mm) 550 550 550 550 550 550 550


• Cabezal de riego

El cabezal de riego es la parte del sistema de irrigación en que se gestionan la cantidad, la calidad y la presión del agua (Ver Figura 5). Es indispensable en los sistemas que funcionan bajo presión, como los de riego por aspersión y goteo.


Figura 5: Cabeza de riego

Filtro malla

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Fuente: http://www.chileagropecuario.cl

El cabezal de riego está compuesto por un filtro de discos o de malla de 2” de 120 mesh, dos manómetros, una válvula de compuerta de control de 2”, 2 válvulas de bola de ¾” un Venturi-metro y una manguera de aspiración para la fertiirrigación.

• Módulo demostrativo

La parcela demostrativa es para 30 m2 donde se puede ver las cintas de goteo, tubos ciegos y goteros de distintos tipos.

El material que se requiere para un módulo demostrativo es el siguiente:


Sistema riego demostrativoCANTIDAD UNIDAD DESCRIPCIÓN DE MATERIAL

10 Metro Manguera de salida 2" sf-10 usa blue(azul) 4.0 Bar1 Pza Tee 2" rxr pvc2 Pza Acople de pvc - pp 2" tipo "d"1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "f" - m2 Pza Acople de aluminio 3" tipo "e" - m2 Pza Acople de aluminio 2" tipo "c" - m1 Pza Acople de aluminio 2" "tipo "dp" - m1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "dc" - m4 Pza Abrazadera reforzada 2" sf rebolt-single-tw

30 Metro Cinta de goteo tsx 505-20-500, 0.125 Mm(5 milec), 20 cm de 3658 metros31 Metro Eolo clásico ls 16 mm/15 mil/1.30Lph/0.30M/1500 m31 Metro Gotero pc rb 1,6 lt-30cm- 500m/0.900 Mm31 Metro Gotero integr. Pc 16 mm/30 cm/3.90 Lph/500 m/0.90 Mm30 Pza Gotero botón pc emiter 1 gph 30 Pza Gotero botón microflapers 2 lph marrón30 Pza Gotero botón r-70 regulable e inundador- pls/esp 30 Pza Gotero botón clicktif 4 lph pc nandajin 30 Pza Gotero desmontable 30 Pza Gotero botón corona pc 2l toro

190 Metro Politubo pemd 16 mm rain bird10 Pza Copla con enganche de 16 mm p/manguera lay flat t-tape10 Pza Terminal de línea 16 mm 10 Pza Unión univ ½" e40 rxr pvc10 Pza Adaptador m 16 mm x ½"r10 Pza Mini válvula 16 mm bxb - sab / celeste2 Pza Conector rápido para cinta 16 mm

10 Pza Teflón 3/4"

• Módulo para Hortalizas

El módulo de hortalizas es para 300 m2 con una cinta de goteo, con goteros integrados cada 0.3 m.

El material que se requiere para un módulo para hortalizas es el siguiente:

Sistema parcelario móvil- Goteo hortalizasCANTIDAD UNIDAD DESCRIPCIÓN DE MATERIAL

10 Metro Manguera de salida 2" sf-10 usa blue(azul) 4.0 Bar1 Pza TEE 2" RXR PVC2 Pza Acople de pvc - pp 2" tipo "d"1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "f" - m2 Pza Acople de aluminio 3" tipo "e" - m2 Pza Acople de aluminio 2" tipo "c" - m1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "dp" - m1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "dc" - m4 Pza Abrazadera reforzada 2" sf rebolt-single-tw

620 Metro Eolo clásico ls 16 mm/15 mil/1.30 Lph/0.30M/1500 m20 Pza Copla 16 mm p/manguera lay flat 5/8 brb tipo cocodrilo20 Pza Terminal de línea 16 mm 10 Pza Teflón 3/4"


• Módulo para Frutales

El módulo de frutales es para 300 m2 con tubo ciego de 16 mm que se colocan los goteros cada 2 m con micro tubos para que el agua llegue a la planta con el caudal requerido.

El material que se requiere para un módulo para frutales es el siguiente:

Sistema parcelario móvil frutasCANTIDAD UNIDAD DESCRIPCIÓN DE MATERIAL

10 Metro Manguera de salida 2" sf-10 usa blue(azul) 4.0 Bar1 Pza Tee 2" rxr pvc2 Pza Acople de pvc - pp 2" tipo "d"1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "f" - m2 Pza Acople de aluminio 3" tipo "e" - m2 Pza Acople de aluminio 2" tipo "c" - m1 Pza Acople de aluminio 2" "tipo "dp" - m1 Pza Acople de aluminio 2" tipo "dc" - m4 Pza Abrazadera reforzada 2" sf rebolt-single-tw

150 Metro Politubo pemd 16 mm rain bird300 Pza Gotero botón clicktif 4 lph pc nandajin 150 Metro Micro tubo 6 mm (ciego)

5 Pza Copla con enganche de 16 mm p/manguera lay flat t-tape5 Pza Terminal de línea 16 mm 5 Pza Unión univ ½" e40 rxr pvc5 Pza Adaptador m 16 mm x ½"r10 Pza Teflón 3/4"

1.1.4 Herramientas

• Montaje

Las herramientas son las que se necesitan para poder realizar la instalación de los distintos tipos de riego de este equipo.

Herramientas para armar el sistema de riegoCANTIDAD UNIDAD DESCRIPCIÓN DE MATERIAL

3 Pza Perforadora ch p/manguera lay flat dn151 Pza Cierra mecánica 40 cm2 Pza Llave stilson 1 a 2"1 Pza Tarraja 2"1 Pza Tarraja 3/4"4 Pza Perforadora azul 3-8 mm p41 Pza Brocas y perforador 15 mm

• Monitoreo- Medidor de irradiancia y ángulo vertical y azimut

- Balde de 10 litros

- Cronometro


PARTE II: Ejercicios de capacitación

Ejercicio 1: Conociendo el Equipo Móvil de Bombeo Solar

Información Básica

Objetivos mínimos que deben alcanzar los participantes

Conocer el panel fotovoltaicoConocer el inversor y la caja de control Conocer la bomba

Usos Riego tecnificado, agua segura y abrevaderos

Información General

Duración 60 minutosPreparación del lugar Ambiente amplio para el despliegue de todos los implementos del equi-

po. Se forman tres áreas de trabajo y se distribuye a los participantes en círculo.

RequerimientosFacilitadores/asistentes Uno o dosAyuda didáctica a preparar • Descripción del Equipo Móvil de Bombeo Solar

• Lista de materialesMateriales para los facilitadores • Equipo Móvil de Bombeo Solar

• Cajas con materiales rotuladosMateriales para los participantes • NingunoCondiciones del lugar Suficiente espacio para el despliegue de los distintos elementos

Organización del ejercicio

Pasos Tiempo Contenido Actividades Facilitador

Actividades Participantes Materiales Consejos

Introducción 2’ Motivación Explicar Escuchar

Recomen-daciones de cuidado y manejo de los equipos.

Preparación de grupos 8’

División de componentes:

1) elementos fotovoltai-cos y 2) riego y otros usos

Supervisar el traslado y divi-sión de equipos

Apoyar en el tras-lado de equipos

Equipo Móvil de bombeo solar

Formación de un círculo alrededor de los equipos.

Explicación de los com-ponentes

30’

Explicación de las caracte-rísticas de los componentes y equipos que los conforman

Explicar Escuchar Equipo

Asegurar que los participantes pueden ver y escuchar las explicaciones

Procesa-miento y generaliza-ción

20’

Preguntas de entendimien-to:

¿Cuántas celdas solares existen en un panel?

Preguntar alea-toriamente Responder


Ejercicio 2: El montaje del componente fotovoltaico (superficial y sumergible)



Instalación del panel en la estructura metálica móvil

Ubicación del panel en el norte magnético

Inclinación del panel

Instalación de la bomba en el pozo

Encendido de la bombaUsos Riego tecnificado, agua segura y abrevaderos


Duración 1.42 horas (85´)Preparación del lugar Lugar con pozo y área para instalar el sistema de riegoRequerimientosFacilitadores/asistentes 2 facilitadores y 4 asistentesAyuda didáctica a prepararMateriales para los facilitadores Equipo de bombeo sumergible y superficial, brújula y

nivel Materiales para los participantes CuadernosCondiciones del lugar Lugar abierto y con espacio para que los estudiantes

puedan ver


Tiempo Contenido Actividades Facilitador Actividades Participantes Materiales Consejos

15´

Mostrar el panel y la estructura metálica

Mostrar, junto con un asistente, cómo se insta-la el panel en la estructu-ra metálica móvil

Ver y escucharPanel, bomba, caja de contro-lador y cables

Los estudiantes tienen que confor-mar grupos y repe-tir lo aprendido

15´

Ubicar el pa-nel al norte 0° y una inclina-ción de 30°

Mostrar cómo se ubica el panel al norte con la ayuda de una brújula y la inclinación de 30° del panel

20´

Mostrar los componentes electrónicos de la caja del controlador

Abrir la caja del contro-lador para ver cómo se instalaron los cables de tres fases y el cable que va a tierra

30´Montar la bomba en el pozo

Montar la bomba y mostrar cómo se ancla la misma para que quede totalmente vertical

5´ Encender la bomba

Encender la bomba y calcular el caudal que sale en boca de pozo


Ejercicio 3: Diseño hidráulico para riego tecnificado



Conocer el volumen diario de la fuente de agua

Conocer el cabezal de riego

Conocer las cintas de goteo, tipos de goteros y tubos para el riego

Conocer el área a ser regada

Cálculo hidráulico de las pérdidas de carga en tube-rías y accesorios

Diseño hidráulico de un pequeño sistema de riego parcelario

Usos Irrigación


Duración 3.5 horasPreparación del lugar Aula con data y pizarraRequerimientosFacilitadores/asistentes Uno o dos Ayuda didáctica a preparar Presentaciones en PPT ejercicios en pizarraMateriales para los facilitadores Maletín Zoop, computadora, Data show y pizarraMateriales para los participantes Computadora, calculadora, cuaderno, lápices y

borradorCondiciones del lugar Ambiente con pupitres o mesas para conformar grupos

para la realización de los ejercicios




Introducción 45´

Conceptos bá-sicos del dise-ño agronómico e hidráulico

Presentación EscucharComputado-ra, data show y pizarra

Grupos de dos personas para el desarrollo de los ejercicios

Requeri-miento de agua del cultivo

45´

Cálculo agro-nómico del requerimiento de agua del cultivo diario

Dimensiona-miento del tanque

15´

Con Base en el cálculo anterior se puede definir el volumen del tanque

Diseño hidráulico de la parcela de riego

45´

Calculo del diseño del sis-tema de riego tecnificado por goteo

Práctica 60´


Ejercicio 4: Cálculo de la altura de bombeo



Conocer las pérdidas de carga en tuberías de conduc-ción y la altura necesaria de bombeo

Usos Bombeo para irrigación, agua segura, bebederos y otros


Duración 1.5 horasPreparación del lugar Aula bien iluminadaRequerimientosFacilitadores/asistentes UnoAyuda didáctica a preparar Presentaciones y ejercicios en gruposMateriales para los facilitadores Data, computadora y pizarraMateriales para los participantes Computadoras y cuadernos Condiciones del lugar Ambiente con pupitres o mesas para conformar gru-

pos para la realización de los ejercicios




Introducción 15´ Hidráulica de tuberías

Presentación EscucharComputado-ra, data show y pizarra

Grupos de 2 personasEjercicio de

ejemplo 30´

Velocidad de flujo

Caudal en la tubería.

Pérdida de carga en tuberías y accesorios

Práctica 45´


Ejercicio 5: Pruebas de aceptación



Conocer la inclinación y orientación del panel fotovol-taico

Medir la radiación solar

Calcular la potencia eléctrica de salida del Generador solar

Aforar en boca de pozo

Medir altura total de bombeo

Comprobar el valor medio de flujo teórico con el real (+/-15%)

Medir la inclinación de los paneles


Duración 2 horasPreparación del lugar Tener un pozo, río o tanque cerca, RequerimientosFacilitadores/asistentes Uno o dos facilitadoresAyuda didáctica a preparar Lista de materialesMateriales para los facilitadores Kit de bombeo, tuberías, flexo y winchaMateriales para los participantes Calculadora, flexo, winchaCondiciones del lugar Ambiente amplio en zona abierta


Tiempo Contenido Actividades Facilitador

Actividades Participantes Consejos

20´Instalación de la bom-ba en el pozo o río o tanque

Explica los pasos a seguir

Los demás alumnos miran y aprenden

2 o tres alumnos partici-pan

10´Instalación del ca-bleado de la bomba al controlador

Otros dos o tres alumnos participan

20´Medir la inclinación y la orientación del panel

Conformación de grupos y todos realizan la práctica

20´ Aforar el caudal en boca de pozo

20´ Medir la altura total de bombeo

30´ Obtener la potencia pic de la bomba


Ejercicio 6: Mantenimiento



Para aumentar su vida útil, todo sistema requiere proteger y conservar sus obras y equipos mediante actividades de operación y mantenimiento. En siste-mas tradicionales, estas actividades suelen efectuar-se como procedimientos rutinarios, de acuerdo con reglas no escritas que todo usuario conoce y está de acuerdo en cumplir.

- Evaluar aspectos críticos de los equipos y compo-nentes de los sistemas, para planificar un completo plan de O y M

- Identificar las actividades de mantenimiento preven-tivo regulares

- Identificar fallas, llevar un registro de éstas y abor-darlas con un mantenimiento correctivo

- Diagnosticar los parámetros de funcionamiento del sistema fotovoltaico de manera de evitar fallas


Duración 30´Preparación del lugar Aula bien iluminadaRequerimientosFacilitadores/asistentes Un facilitadorAyuda didáctica a preparar Planillas en Excel Materiales para los facilitadores Data, computadora y presentación en ppt Materiales para los participantes Computadora y cuaderno de apuntesCondiciones del lugar Ambiente con pupitres o mesas para conformar gru-

pos para la realización de los ejercicios


Pasos Tiempo Actividades Facilitador Actividades Participantes Materiales

Aspectos generales

5´ Explica los pasos a seguir Escucha y aprenden Computadora, data y pizarra

Generador solarSistema de transporte (del pozo al reservo-rio)ReservorioCabezal de riego Sistema de riego


Conclusiones

• Cuando las tecnologías tradicionales de bombeo alcanzan sus límites técnicos, los me-dios habituales para bombear agua para riego (bombas de gasolina o diésel) poseen la doble desventaja de requerir mucho mantenimiento y un suministro regular de com-bustible, además de la presencia física de personal para su operación. Por lo tanto, la energía solar puede ayudar a proporcionar acceso a un suministro de energía seguro y respetuoso con el medio ambiente.

• La tecnología del bombeo solar posee un gran potencial para fomentarse en zonas de alta pobreza, que al mismo tiempo considere una planificación y articulación integral de políticas y los sectores que trabajan en comunidades de pobreza extrema.

• Se pueda tomar en cuenta las alternativas tecnológicas en proyectos nuevos o vigentes de inversión pública de los distintos sectores relacionados.

Recomendaciones

• Establecer una propuesta de desarrollo de capacidades y formación para sistemas de bombeo solar, debido a la asistencia técnica limitada para el diseño, implementación y mantenimiento.

• Socializar experiencias exitosas de los sistemas de bombeo solar para múltiples usos.

• Garantizar que se considere esta alternativa tecnológica con recursos de inversión, me-diante los programas y proyectos.

• Fomentar los sistemas de bombeo solar en zonas donde no existe energía eléctrica de red.

• Aprovechar el potencial en el riego familiar. El bombeo solar se constituye en un meca-nismo de resiliencia al cambio climático

• Promover el uso de energías renovables. En Bolivia, la oferta de tecnología aún es re-ducida y los costos podrían ser más asequibles.


Bibliografía

Acoples rápidos:

http://www.oleohidraulicamdp.com.ar/08---acoples-rapidos-acoples-con-levas_mid_326.html

Catálogo de riego Plasgot:

http://www.plasgot.com/recurso/pagina/archivo/plasgot_2017.pdf

Catálogo de riego Microflapper:

http://jisl.co.in/PDF/Catalogue_2015/drip/Drippers/Micro_Flapper.pdf

Catálogo de riego Rain Bird: http://www.aquatubo.com/tarifas/jardineria/»»%20Tarifas%20fabricantes/RAINBIRD%20Catalo-

go%20RIEGO%20Agrícola%202017.pdf

Catálogo de riego Durman:

https://durman.com/catalogos/catalogoriegocostarica.pdf

Catálogos de Riego Toro:

https://www.toro-ag.it/public/download_file/Catalogo%20Toro%20SPA%20low.pdf

Catálogos de bombas Lorentz:

http://pdf.archiexpo.es/pdf/lorentz-108665.html

Catálogos de bombas Franklin:

http://www.franklinagua.com/media/6565/m1705sp-subdrive_solarppak_catalog_09-13_web.pdf

http://franklinagua.com/media/53789/m1705sp_subdrive_solarpak_catalog_9-16_web.pdf

http://www.franklinagua.com/media/22798/LCO02003-Catalogo-de-Productos-COL_007SP.pdf

Página web de bombas Grundfos:

https://ar.grundfos.com/products/grupos-de-producto/bombas-solares.html


Calcular la altura de carga y la velocidad que necesita para poder elevar el agua a 20 metros de altura 5 l/s con una tubería de 4" de diámetro, a una longitud de 500 metros.C=130

Resolución:

≔C 130 ≔L 500 m ≔H 20 m

≔ϕ 4 in ≔ϕ 100 mm =ϕ 0.1 m

≔A ⋅π ――ϕ2

4=A 0.008 m

2

≔Q 5 ―l

s=Q 0.005 ――

m3

s

≔v ―Q

A=v 0.64 ―

m

s

≔L 500 ≔ϕ 0.1 ≔Q 0.005

≔hf ⋅⋅―――10.679

C1.852

――L

ϕ4.87

Q1.852

=hf 2.636 m

pérdida de carga en accesorios

Asumimos un 15% de la pérdida de carga

≔hfac ⋅0.15 hf =hfac 0.395 m

Se necesita una altura de carga de:

≔∆h ++H hf hfac =∆h 23.032 m

Anexos

Anexo 1

Altura de Carga


Anexo 2

Aforo con ValdeAforo con balde en boca de pozo:

≔D 0.30 m≔d 0.20 m≔h 0.40 m

≔V ⋅――――――

⎛⎜⎝

+⋅π ――D2

4⋅π ―d2

4

⎞⎟⎠

2h

=V 0.02 m3

≔tprom 15 s

≔Q ―――V

tprom

=Q 0.001 ――m3

s=Q 1.361 ―

Ls

se necesita saber la cantidad de agua que se necesita para regar con un sistema de riego por goteo 1 ha. sabiendo que el caudal que da el pozo durante 7 horas solares es de 1.5 l/s. conociendo los parámetros del suelo a regar, la evapotranspiración y el porcentaje del área a regar.

Tipo de suelo: Franco arenosoDensidad aparente:1.5Capacidad de campo: 14Punto de marchitez permanente: 6Criterio de riego: 40%Porcentaje de área a regar: 60%Eficiencia de riego 95%evapotranspiración: 4.5mm/d


Anexo 3

Cantidad de agua para el riego de una hectarea

se necesita saber la cantidad de agua que se necesita para regar con un sistema de riego por goteo 1 ha. sabiendo que el caudal que da el pozo durante 7 horas solares es de 1.5 l/s. conociendo los parámetros del suelo a regar, la evapotranspiración y el porcentaje del área a regar.

Tipo de suelo: Franco arenosoDensidad aparente:1.5Capacidad de campo: 14Punto de marchitez permanente: 6Criterio de riego: 40%Porcentaje de área a regar: 60%Eficiencia de riego 95%evapotranspiración: 4.5mm/d


Humedad del suelo:≔CC 14 ≔Efa 95

≔PMP 6 ≔CR 40

≔Da 1.5 ≔PAR 60

≔ZR 40 ≔ETm 4.5

≔LR ――――――――(( ⋅⋅(( −CC PMP)) ZR Da))

10=LR 48 mm

Lamina neta a aplicar:

≔Ln ⋅⋅――CR

100LR ――

PAR

100=Ln 11.52 mm

Lamina bruta:

≔Lb ――Ln

――Efa

100

=Lb 12.126 mm

Frecuencia de riego:

≔Fr ――Ln

ETm=Fr 3 días

Volumen que se necesita almacenar:

El 60% del área es 6000 m2

≔A 6000 m2

≔V ⋅A ―――⋅Lb m

1000=V 72.758 m

3

el caudal de la fuente es constante y puede dar agua durante las 7 horas de sol en las que funciona la bomba fotovoltaica.

≔T 7 hr

≔Q 1.5 ―L

s=Q 5.4 ――

m3

hr

≔V ⋅Q T =V 37.8 m3

Como la frecuencia de riego es cada 3 días entonces se debe hacer un almacenamiento que permita almacenar el volumen requerido.Como el volumen almacenado por día es de 37.8 entonces en 2 días se puede almacenar:

≔Valmacenado ⋅V 2 day =Valmacenado 75.6 ⋅m3day

Prueba de aceptación

1.- se debe conocer la inclinación de los paneles y para que capte la mayor cantidad de energía del sol tiene que estar orientado al Norte si estamos en el hemisferio sur y al Sur si estamos en el hemisferio Norte

para el ejemplo tomaremos la inclinación 30° que corresponde para la latitud en la que se encuentra Bolivia (la inclinación suele variar donde nos encontremos pero se fijó para toda Bolivia la inclinación de los 30° con un azimut 0° al Norte para poder captar la mayor cantidad de energía)

2.- se debe medir la radiación solar en el sitio. para eso se debe conocer la latitud y la longitud del lugar

En la herramienta diseña del SPIS se encuentra un link donde se puede encontrar por medio del puntero en el mapa exactamente el GD del lugar (radiación en kW/ )m

2


Anexo 4

Prueba de aceptaciónPrueba de aceptación

1.- se debe conocer la inclinación de los paneles y para que capte la mayor cantidad de energía del sol tiene que estar orientado al Norte si estamos en el hemisferio sur y al Sur si estamos en el hemisferio Norte

para el ejemplo tomaremos la inclinación 30° que corresponde para la latitud en la que se encuentra Bolivia (la inclinación suele variar donde nos encontremos pero se fijó para toda Bolivia la inclinación de los 30° con un azimut 0° al Norte para poder captar la mayor cantidad de energía)

2.- se debe medir la radiación solar en el sitio. para eso se debe conocer la latitud y la longitud del lugar

En la herramienta diseña del SPIS se encuentra un link donde se puede encontrar por medio del puntero en el mapa exactamente el GD del lugar (radiación en kW/ )m

2


≔Gd 6 ――kW

m2

3.- Se debe calcular la altura del pozo desde la altura dinámica hasta la altura de descarga sin considerar las pérdidas de carga y calcular la longitud de la tubería total

Para nuestro ejemplo:Hd=4mHt=15mLong tubería= 400mDiámetro= 4"=100mmC=140Caudal= 5l/s

Se debe calcular las pérdidas de carga en la tubería y los accesorios

≔C 140 ≔L 400 m ≔H 19 m

≔ϕ 4 in ≔ϕ 100 mm =ϕ 0.1 m

≔A ⋅π ――ϕ2

4=A 0.008 m

2

≔Q 5 ―l

s=Q 0.005 ――

m3

s

≔v ―Q

A=v 0.64 ―

m

s

≔L 400 ≔ϕ 0.1 ≔Q 0.005

≔hf ⋅⋅―――10.679

C1.852

――L

ϕ4.87

Q1.852

=hf 1.838 m



≔hfac ⋅0.15 hf =hfac 0.276 m


≔∆h ++H hf hfac =∆h 21.114 m

4.- Calcular la potencia Ppek de la bomba

≔Gd 6 ――kW

m2

≔Vdiario 37.8 m3

≔hd 4

≔Ppek 8 ―――――(( ⋅hd Vdiario))

Gd=Ppek 201.6 ――

kW

――m

2

―h

d

se debe sacar el área del panel que en este caso es de 1mx1.6m

≔Apanel ⋅1 m 1.6 m =Apanel 1.6 m2

≔Apanel 1.6

se halla la potencia eléctria que llega a la Bomba

Fcp varia segun la temperatura


≔Gd 6 ――kW

m2

3.- Se debe calcular la altura del pozo desde la altura dinámica hasta la altura de descarga sin considerar las pérdidas de carga y calcular la longitud de la tubería total

Para nuestro ejemplo:Hd=4mHt=15mLong tubería= 400mDiámetro= 4"=100mmC=140Caudal= 5l/s

Se debe calcular las pérdidas de carga en la tubería y los accesorios

≔C 140 ≔L 400 m ≔H 19 m

≔ϕ 4 in ≔ϕ 100 mm =ϕ 0.1 m

≔A ⋅π ――ϕ2

4=A 0.008 m

2

≔Q 5 ―l

s=Q 0.005 ――

m3

s

≔v ―Q

A=v 0.64 ―

m

s

≔L 400 ≔ϕ 0.1 ≔Q 0.005

≔hf ⋅⋅―――10.679

C1.852

――L

ϕ4.87

Q1.852

=hf 1.838 m



≔hfac ⋅0.15 hf =hfac 0.276 m


≔∆h ++H hf hfac =∆h 21.114 m

4.- Calcular la potencia Ppek de la bomba

≔Gd 6 ――kW

m2

≔Vdiario 37.8 m3

≔hd 4

≔Ppek 8 ―――――(( ⋅hd Vdiario))

Gd=Ppek 201.6 ――

kW

――m

2

―h

d

se debe sacar el área del panel que en este caso es de 1mx1.6m

≔Apanel ⋅1 m 1.6 m =Apanel 1.6 m2

≔Apanel 1.6

se halla la potencia eléctria que llega a la Bomba

Fcp varia segun la temperatura


≔Fcp 0.90

≔Pel ⋅⋅Fcp ――Ppek

1000Apanel =Pel 0.29 kW

5.- aforar en boca de pozo

≔D 0.30 m≔d 0.20 m≔h 0.40 m

≔V ⋅――――――

⎛⎜⎝

+⋅π ――D

2

4⋅π ―d2

4

⎞⎟⎠

2h

=V 0.02 m3

≔tprom 18 s

≔Q ―――V

tprom

=Q 0.001 ――m

3

s=Q 1.134 ―

L

s

6.- comprobar el valor medio con el flujo de agua teórico (+/-)15%

Aproximadamente estamos en el valor teórico. por tanto esta bien

≔Fcp 0.90

≔Pel ⋅⋅Fcp ――Ppek

1000Apanel =Pel 0.29 kW

5.- aforar en boca de pozo

≔D 0.30 m≔d 0.20 m≔h 0.40 m

≔V ⋅――――――

⎛⎜⎝

+⋅π ――D

2

4⋅π ―d2

4

⎞⎟⎠

2h

=V 0.02 m3

≔tprom 18 s

≔Q ―――V

tprom

=Q 0.001 ――m

3

s=Q 1.134 ―

L

s

6.- comprobar el valor medio con el flujo de agua teórico (+/-)15%

Aproximadamente estamos en el valor teórico. por tanto esta bien

Documents

Manual de Capacitación Equipo Móvil de Bombeo Solar