Bombas de riego con paneles solares

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Paneles solares, ¿qué son?

Un panel solar descrito de forma simplificada, es un módulo con muchas celdas que reciben la luz del sol para convertirla en energía eléctrica, utilizable para usos domésticos e industriales, cabe desacatar que es una energía de corriente continua por lo que debe convertirse en corriente alterna (convencionalmente se usa 110V y 220V en casas) para hacer funcionar artefactos domésticos en la mayoría de los casos.

BOMBEO DE AGUA CON PANELES SOLARES

Instalación de paneles solares para riegos

Para comenzar, el diseño e instalación de paneles solares para riego dependen de varios factores, como la ubicación geográfica, la cantidad de energía necesaria para alimentar el sistema de riego, la eficiencia de los paneles solares, entre otros.

En general, los paneles solares para riego pueden diseñarse para funcionar de dos maneras: como un sistema independiente o conectado a la red eléctrica. En el primer caso, se instala un sistema de almacenamiento de energía (baterías) que permite utilizar la energía producida por los paneles solares durante las horas de sol para alimentar el sistema de riego durante todo el día. En el segundo caso, se utiliza un sistema de conexión a la red eléctrica para alimentar el sistema de riego con energía solar y con energía de la red eléctrica en caso de que la energía producida por los paneles solares no sea suficiente.

¿Qué problemas solventan los paneles solares?

Los paneles solares están solventando actualmente problemas de energía en lugares en donde aún no obtienen este servicio. Muchas empresas están observando ahorros de energía considerables al instalar paneles solares en combinación con la energía convencional.

Energía solar fotovoltaica en casos de crisis

Debido a que en 2018 la demanda energética aumentó en un 2.3%, ha sido el mayor aumento de la historia en tan solo una década, debido al incremento poblacional del 3.7%.

Estados Unidos y China están en la cabeza, juntos representan alrededor del 70% de la demanda de energía a nivel mundial. La emisiones de Dióxido de Carbono (CO2) crecieron hasta 1.7%, (datos de OECD/IEA, 2020).

Es altamente recomendable tener un sistema híbrido de energía, entre energía convencional desde la red local y energía solar fotovoltaica, si deseas aislarte totalmente de la red mucho mejor aún, estás prácticas han sido adoptadas por empresa grandes como Apple y otras muy reconocidas, utilizando en sus fábricas casi el 100% de energía solar, si estás empresas realizan tales inversiones con muchos estudios, ¿no crees que son muy factibles?.

Con las nuevas tecnologías los paneles solares han disminuido su costo de adquisición drásticamente, haciendo que retorne el capital de inversión alrededor de los 5 años o menos dependiendo mucho de la calidad de la instalación.

Por lo tanto tendrías energía gratis y limpia después de sacar el capital invertido, contribuyendo a retener el aumento de temperatura de cierta forma, un granito de arena de cada habitante suma para que la tierra no incremente su efecto invernadero en los años siguientes.

Según lo estipulado en el Acuerdo de París, el aumento promedio de las temperaturas globales ha alcanzado 1.5 grados centígrados, se ha llegado a la conclusión que queda alrededor de una década para mantener este calentamiento global, de seguir como estamos se esperarían cambios atmosféricos bastantes inusuales.

Panel solar casero

En Honduras desde hace pocos años atrás ha ido evolucionando de una forma muy drástica la utilización de paneles solares, una solución muy idónea con energía limpia.

Esto solventa problemas de energía en localidades donde no existe este servicio de energía eléctrica.

panel solar

Ya se suman muchos proyectos que apoyan económicamente el uso de este tipo de energía, mediante el uso de una serie de paneles solares. Deben ser orientados de una forma que se pueda aprovechar en su máxima expresión la energía que nos brinda el sol, convirtiéndola en energía eléctrica para uso doméstico y empresarial.

Los costos desde sus inicios eran altos por la forma y materiales de su fabricación, con las nuevas tecnologías y con el apoyo de Tesla al innovar en este rubro se ha vuelto muy fácil su instalación, muy económica en muchos países que apoyan la energía limpia.

panel solar como funciona

Existen paneles solares con mucha variabilidad en los precios, lo más recomendable es asesorarse por un especialista en la materia, para calcular tu consumo diario y así poder elegir la opción que mejor se acomode a tu presupuesto.

Bombeo de agua con paneles solares

BOMBEO DE AGUA CON PANELES SOLARES

Tipos de placas solares

  • Placas solares térmicas: para precalentar el agua.
  • Placas solares fotovoltaicas: se sirven directamente de la energía del sol, pero no se pueden usar en muchos de los aparatos eléctricos sin un inversor instalado.

Tipos de paneles solares

Monocristalinos, son los mas caros, con una eficiencia de 17%.

Policristalinos, con un eficiencia de 12%.

Amorfos, son los paneles más baratos, con un eficiencia del 9%.

Orientación de las placas

Debemos tener en cuenta que para su mayor eficiencia, los paneles solares deben estar en posición perpendicular a los rayos del sol, con una orientación de Este a Oeste para recibir la mayor cantidad de energía solar la mayor parte del año, su inclinación angular hay que orientarlos hacía el ecuador, si te encuentras en el sur debe estar la placa viendo al norte, si te encuentras en el norte, viendo hacía el sur.

Cómo funciona panel solar

La mayoría de paneles solares para colocación en residenciales oscila entre 260 watts a 280 watts, con un voltaje de circuito abierto de más o menos 38 Voltios, una corriente de 9 Amperios, con un precio de 60 dólares americanos por cada panel (dependiendo de la marca, tipo de material que lleva y durabilidad).

La mayoría utilizan vidrios de alta transmisión solar y baja reflexión, ideal para la colocación en techos, ya que ayuda a que en la vivienda sea más fresca en temporada de verano.

Los paneles solares fabricados actualmente presentan una serie de diodos que reduce al mínimo la caída de energía por sombra de nubes.

En varios países se implementa el sistema de conexión al red, significa que el generador fotovoltaico o más conocido como panel solar, se conecta en un inversor que convierte la corriente continua en corriente alterna, es la que utilizamos en nuestras viviendas, se conecta en paralelo con la red eléctrica convencional y funciona de la siguiente forma:

costo del panel solar
  • Los paneles solares reciben la luz solar.
  • El inversor instalado convierte la corriente continua del panel solar a corriente alterna.
  • La corriente alterna irá directo a la toma de energía convencional para que otras personas la utilicen.
  • El medidor bidireccional mide la energía inyectada, para poder así adquirir descuento con la energía convencional o en algunos casos la venta de energía.

Cálculo de consumo mensual

Una forma sencilla para saber nuestro consumo mensual en todos los artefactos que tenemos (si se tiene energía eléctrica convencional actualmente), es ver la factura que nos llega cada mes y verificar la que tenga mayor consumo de energía en kilovatios hora, este consumo nos dará una pauta de que tipo de instalación de paneles solares es más factible.

En el caso de no poseer servicios de energía tradicional, se tendrá que verificar la potencia de cada artefacto que usamos y hacer una estimación de su consumo.

En este caso se requiere la ayuda de algún especialista en paneles solares, en los próximos artículos se publicarán ejemplos de como debes hacer los cálculos, que necesitas para su instalación. Dependiendo de las preguntas realizadas en la caja de comentarios se despejarán las dudas.

Sistemas de paneles solares

En Honduras una gran parte de las empresas están utilizando energía solar, según datos estadísticos adquiridos por medidores ellos ahorran hasta un 20% de dinero en consumo combinado con energía convencional.

Sólo en la ciudad de San Pedro Sula de Honduras, hay más de 12 empresas que están implementando este sistema de energía con paneles solares, siendo para ellos una alternativa muy buena en el ahorro de consumo diario de energía.

Una de las mayores ventajas es que los costos de adquisición de los paneles solares han bajado hasta un 50% a como se vendían hace 5 años atrás.

Este sistema de paneles solares también a beneficiado a muchas comunidades en donde no existe energía eléctrica.

Municipios de Belén, Gualcho en el departamento de Ocotepeque, La Paz, Copán, Intibucá y Santa Bárbara ya existen miles de familias beneficiadas con esta energía solar.

Estas viviendas tienen instalado un panel solar por vivienda, un inversor de 500 Watts, una batería que da alcance para 4 lámparas los aparatos de menor consumo energético, incluido un tomacorriente.

Contestando algunas preguntas que nos hacen por correo:

Panel solar usado

La instalación de paneles solares está dada por el dimensionamiento del mismo, según necesidades del propietario de vivienda, riego, edificio o el uso que se desea, es por ello que las personas se deben regir por cotizaciones personalizadas con visita a sus viviendas para realizar un estudio energético, así poder realizar el diseño necesario por los ingenieros respecto al consumo, coordenadas y condiciones del lugar.

También depende mucho de la calidad del equipo a instalar, es por ello que deben pedir las marcas que el distribuidor utilizará en la instalación.

Si necesitas una instalación solar o sugerencias puedes contactarnos en la caja de contacto de las pestañas de arriba de esta web.

¿Qué cantidad de paneles solares necesita una casa?

Esto depende de la casa, no es lo mismo el consumo en casa urbana que en una rural, además de muchos otros factores, se puede requerir desde un panel de 100W para una vivienda con artefactos básicos hasta viviendas con muchos aparatos y familia grande con capacidades que podrán oscilar los 10Kw.

Mira las etiquetas de consumo de cada producto, revisa su potencia y multiplica por las horas de uso diario de cada aparato, sumas todo esto y podrás saber un estimado diario para darte una idea de cuanta potencia necesitarías, el especialista calcularía las pérdidas en de potencias y otros factores para darte con mayor precisión tu diseño.

Panel solar costo

El costo promedio de un sistema de energía solar doméstico es de 1,000 dólares para un promedio de viviendas con bajos consumos energéticos, es una cifra promedio, cada caso es estudiado y puede ser menor o mayor según necesidades.

¿Dónde se produce la energía solar en Honduras?

En Honduras la instalación solar más grande que tiene está ubicada en Nacaome, Valle, la cual abastece de energía eléctrica a unas 150,000 familias hondureñas aproximadamente cada día.

¿Cuántos paneles solares se necesitan para un aire acondicionado?

Según el uso, el consumo puede incrementar o disminuir.

Para un consumo estándar, necesitaremos una instalación de cuatro paneles solares de 200W aproximadamente, esto va a depender mucho del uso diario, tipo de aire acondicionado, si es inverter o no y del área de la habitación.

¿Cuáles son los tipos de energía que existen en Honduras?

El sector eléctrico de Honduras es bastante variado, se cuenta con las siguientes formas de producción energética:

  • Hidroeléctrica
  • Combustibles Fósiles
  • Energía Solar
  • Energía Eólica

¿Sabes cuáles son las mayores ventajas y desventajas de tener un sistema con paneles solares?, te lo explicamos detalladamente.

En una planta solar utilizando dos paneles solares de 265 watts y sólo cinco o seis horas de sol diario podemos obtener de 8 a 10 horas de uso de aire acondicionado, también en un sistema solar los paneles pueden generar 48 voltios de corriente continua y su utilización en varios electrodomésticos alterna de 110v y 220v con un inversor de corriente.

En la instalación de los paneles solares se necesitan reguladores e inversores de corriente para poder hacer funcionar el aire acondicionado y baterías.

Para una colocación óptima de los paneles solares se puede utilizar el techo de nuestras viviendas colocando los paneles solares con una orientación hacia el sur (dependiendo de la latitud a que nos encontremos) o se pueden adquirir algunos soportes para la colocación de estos tipos de paneles en áreas que disponemos para su uso.

Instalación

Los paneles solares se conectan directamente a las baterías, utilizando un inversor de corriente para el uso de aire acondicionado, estufas, refrigeradores o televisión.

Un aire acondicionado de 28,000 BTU podría enfriar un área aproximada de 70 metros cuadrados, evitando la producción de 212 kilogramos de dióxido de carbono o el equivalente a 700 pinos por 10 años.

La energía solar más novedosa y menos contaminante, las empresas de electricidad nunca apoyaran este tipo de investigaciones sobre esta tecnología, ni tampoco las compañías petroleras porque no les conviene a ellos, la energía producida por petróleo y energía nuclear están destruyendo este mundo sin que se realicen medidas preventivas al respecto.

Ventajas

Entre las ventajas si se tiene en cuenta el costo de generación fotovoltaico de estas plantas solares, en cuanto a la vida útil de estos paneles viene siendo mayor a los 30 años, y el precio kwh fotovoltaico está por debajo de la energía convencional.

A pesar de todo empieza a ser competitivo con las demás tecnologías, por lo tanto alcanzará la competitividad en muy pocos años si se sigue apoyando su desarrollo, también vale la pena por la sencillez de la conversión energética, por la generación sin emisiones, además en los procesos de transformación de las energías convencionales siempre surgen los accidentes y la contaminación ambiental es altísimo.

Desventajas

  • Su instalación inicial es cara pero a la larga hay un ahorro económico enorme.
  • La energía solar es muy variable, su mayor producción se alcanza cuando el sol le da directo a los paneles solares.
  • Retorno de inversión alrededor de los 5 a 10 años en la mayoría de los casos, pero sigue bajando conforme se implementan nuevas tecnologías.
  • Si se desea ahorrar en inversión se deben omitir las baterías y consumir la mayor parte de energía en el día.
  • La generación a futuro es una estimación, varios factores pueden ser que incidan, si no se toman en cuenta o se realizan los cálculos minuciosos puede fallar su producción, por ello deben asesorarse con especialistas en el área, en proyectos de gran magnitud.
  • Pueden existir robos en algunos aparatos si se dejan expuestos en lugares con poco tránsito de personas.

Conclusión

Todas las energías tienen su lado positivo y negativo, desde mi punto de vista hay que adoptar aquellas energías limpias que causan poco daño al medio ambiente (casi todas tienen un impacto ambiental, grande o pequeño), sabemos que las energías obtenidas del petróleo son las más contaminantes.

Es por ello que el mundo debe digerirse a desarrollar la eficiencia en las energías renovables y entre ellas la que más aceptación y desarrollo ha sido la energía solar, actualmente su costo de funcionamiento y el retorno de inversión se ha reducido drásticamente.

Donde se está sacando mucho provecho es en los sistemas de riego, el uso de paneles solares ha llegado solventar la problemática de este estilo, ya que son lugares en donde no existe cableado de energía convencional y los usos casi siempre se realizan en el día, utilizando todo el potencia del sol sin tener costos elevados en almacenamientos en baterías, que es lo que eleva mucho el costo de la energía solar.

Bombas de riego con paneles solares

En la actualidad se han implementado muchas formas de bombear agua para riegos de muchos cultivos, tanto para el hogar como comerciales, existe el inconveniente que en la mayor parte donde se tienen cultivos retirados de las ciudades no se cuenta con energía eléctrica convencional, es aquí donde se aplica esta solución, la solución a estos problemas es el bombeo de agua con paneles solares.

Principales aplicaciones de bombas de riego con paneles solares

  • Riego por goteo
  • Riego por aspersión
  • Almacenamiento de agua

Esquema simplificado de la instalación de bombas de riego con paneles solares

Bombas de riego con paneles solares

En bombas para riego con sistema solar hay que instalar variador para controlar las revoluciones del motor .

En estos casos el uso de energía solar es una opción muy factible y económica a largo plazo, existen créditos con un interés muy bajo para este tipo de proyectos en la mayoría de los países, en caso de no poder pagarlo al contado.

La mayor parte de bombeo de agua en riegos medianos utilizan un promedio de bombas que van desde 2 HP a 5 HP, para riegos de mayor escala se necesitan bombas de mayor potencia, con un cálculo minucioso según las pendientes del terreno, el tipo o sistema de riego a utilizar y de que lugar será extraída el agua.

Voltajes de bombas de riego para sistemas solares

En cuanto a voltajes para su mayor eficiencia se utilizan bombas trifásicas de 220 voltios y en modelos más grandes trifásicas a 440 voltios.

También se pueden utilizar bombas a 110 voltios monofónicas para riegos muy pequeños, dependerá en su mayor medida de las necesidades del propietario y de que tan necesario sea colocar una u otra bomba para reducir costos en el proyecto.

En sistemas de riego se pueden usar paneles de 60 y 72 celdas por su eficiencia, aunque no descartemos paneles con menores cantidades de celdas por su costo reducido, esto según sea más factible para el diseño y económico para el propietario del sistema solar.

Es importante saber que el módulo o panel solar de 72 celdas tiene mayor eficiencia, un mayor voltaje, esto se debe saber a la hora de realizar los cálculos para el variador de frecuencia, el variador de frecuencia su función es regular las revoluciones en que trabajará la bomba, haciendo que baje o suba el caudal proporcionado por la bomba.

En sistemas de riego no es necesario utilizar un banco de baterías, casi siempre se utilizan las horas de sol en los días, a menos que se requiera que se esté regando las 24 horas del día, en ese caso sería una buena opción colocar un tanque para almacenar el agua en el día y por la noche que no existe irradiación solar utilizar esta agua almacenada en los riegos, haciendo que el tanque funcione como un almacenamiento de energía solar en el día para usar toda esa energía acumulada en forma de presión por la noche.

Tipos de bombas más utilizadas en sistemas de riego solar

En riegos pequeños que utilizan bombas de 2, 3, 4, 5 HP podrían utilizar un promedio de entre 5 y 7 paneles solares de 72 celdas, es un estimado solamente para que una persona dueña de un proyecto estime cuantos paneles podría indicarle el jefe del proyecto de energía solar y así poder estimar unos costos bastantes cercanos a lo esperado.

Cada proyecto de riego es muy distinto y habrá que diseñarlo acorde a las necesidades del propietario, clima, pendientes del terreno, área y otros factores importantes a tomar en cuenta a la hora del diseño, si se tiene la bomba y está siendo alimentada por energía convencional entonces en este caso será dimensionar los paneles solares acorde a esta bomba, en el caso de no necesitar mayor caudal de riego, se entrega la ficha técnica de la bomba y el caudal que se está usando, de esta forma se puede dimensionar los paneles solares con su variador de frecuencia.

En el caso del inversor podría utilizarse uno de 3.7 kW (3,700 Watts) para hacer funcionar estas bombas, es el más versátil que se puede encontrar más fácilmente para mover este tipo de bombas, cada localidad tienen los inversores más usados por su población y se deben diseñar acorde a lo que se encuentre en el mercado más cercano para reducir costos de envíos y tiempos de entregas, estando siempre en un rango específico de diseño, sin sobre diseñar, ni dejar ajustado el diseño.

Un inversor de 30 Kw (30,000 Watts) puede usarse para bombas de hasta 22 Hp, estos son datos solamente para referencias, si se desea instalar paneles solares para riego y el propietario estime un valor de que inversión podría hacerse en ese proyecto.

Algunos modelos de bombas con voltajes 380/460V son más escasas, estas funcionarían con corriente trifásica, por lo que debe leerse bien la ficha técnica y verificar su conexión.

Porcentaje de sobre dimensionamiento recomendado en bombas de riego solar

  • Para un riego de goteo y para almacenamiento se recomienda de un 30% a 40% de sobredimensionamiento.
  • Para bombas que requiere que generen presión en una red hidráulica se podría sobredimensionar un 60% a 70%.
  • Para casos de aspersión puede ser hasta el doble, un 200% de sobredimensionamiento.

Ejemplo de dimensionamiento de paneles solares para una bomba de 5 Hp

P: Potencia de la bomba

Hp: Caballos de fuerza

1 Hp=0.745 699 87 Kw

(para facilitar cálculos en campo redondearemos la cifra a 0.75 Kw)

Haciendo la conversión para una bomba de 5 Hp a Kw (Kilovatios)

P= (Hp)(0.75 Kw)

P=(5 Hp)(0.75 Kw) = 3.75 Kw

Potencia de la bomba a utilizar: 3.75 Kw = 3,750 W

Número de paneles solares = (potencia de la bomba)/(potencia del panel)

Panel a utilizar en este caso: potencia entregada de 340 W = 0.340 Kw

Número de paneles solares = (3.75 Kw)/(0.340 Kw)

Número de paneles solares =11.03

=11 paneles de 340 W

En un proyecto con una bomba de agua de 5 Hp, utilizaríamos 11 paneles solares con una potencia entregada de 340 W, 72 celdas.

La mayoría de marcas de paneles con potencia de 340 W oscilan alrededor de 46.73 voltios, esto se debe tomar en cuanta para el cálculo del variador de frecuencia que se usará para controlar la bomba.

Conectando los paneles solares en serie se tendría un voltaje de 514.03 Voltios

Paneles solares para casa

I=P/V

I=(3,740 W)/(46.73 V)

I=80.03 A

(46.73 V de cada panel solar)(11 paneles)=514.03 Voltios

Este voltaje supera el voltaje del variador de frecuencia 380/460V, no se podrían colocar en una sola serie, entonces se dividen en dos series, una serie de 6 y una de 5, pero para evitar inestabilidad en potencias tendríamos que dejar series de igual número de paneles con potencias iguales.

El sistema trabajará con la serie de menor potencia, haciendo que los paneles sobrantes de la mayor serie se pierda toda esa energía generada. Tendrían que quedar series iguales.

Se recomienda siempre sobredimensionar el sistema para tratar de mantener la potencia estable el mayor tiempo posible, incluso en los días muy nublados.

(11 paneles)(30%) = 14.3 paneles solares de 340 W

En este caso específico de podría usar 14 paneles solares de 340 W cada uno, dependiendo de la zona y el criterio del instalador se pueden agregar dos mas para mayor estabilidad en el bombeo.

Estos datos varían mucho de la zona, eficiencias de las bombas, pendientes, distancias de bombeo y otros factores que deben tomarse en cuenta.

Usando 7 paneles tendríamos en este ejemplo:

(46.73 voltios)(7 paneles) = 327.11 Voltios

Voltaje usado para esta bomba trifásica: 380/460V

Dos series se podrían usar en este arreglo fotovoltaico para poder cumplir el voltaje de 380/460V.

(340 W)(7 Paneles)=2,380 W (Potencia en 7 paneles colocados en serie)

(46.73 V)(7 Paneles en serie)=327.11 V

I=(2,380 W)/(327.11 V)=7.28 Amperios, en una serie de 7 paneles

Recordemos que circuitos en serie se suman los voltajes pero se mantiene la corriente, en circuitos en paralelo se suman las corrientes y se mantienen los voltajes, por lo tanto en este caso que es un arreglo fotovoltaico de 7 paneles conectados en serie y en forma paralela a los otros 7, entonces la corriente producida sería:

(7.28 A)(2)=14.55 A

I=14.55 A sería la corriente final de este arreglo de paneles solares.

Usando como ejemplo que utilizaremos 10 metros de cable, con una pérdida de voltaje del 2.5%  en este trayecto, tendríamos que usar cable AWG 14 y fusibles para corriente directa de 25A, estos cálculos se cables y fusibles se detallaran en próximos artículos.

Conclusión

Para un riego con bomba de 3.75 Kw, se tendría que usar dos series de paneles de 7 de 340 W, 72 celdas, siendo en total 14 paneles, con un voltaje en cada serie de 327.11 Voltios.

Algunas referencias prediseñadas para sistemas de paneles solares en riegos, todo riego necesita un análisis, los datos a continuación son una referencia para propietarios que solo desean saber la magnitud energía que necesitarían en sus proyectos.

Ejemplo con bomba de 3 Hp

  • Diámetro de salida: 2”
  • Caudal: 4.5 l/s (litros por segundo)
  • Voltaje: 220 V, motor trifásico
  • Revoluciones de operación: 3,600 RPM

Conversión. 1 Hp = 0.75 Kw

(3 Hp)(0.75) = 2.25 Kw = 2,250 W

Usando paneles de 330 W

(2,250 W)/(330 W)

=6.82 Paneles

Multiplicando por dos para compensar potencia de arranque, en este caso se asume que es una localidad donde pasa la mayor parte del tiempo nublado y por lo tanto usaremos el 200% para el dimensionamiento.

(6.82)(2)

=13.64

Conclusión

Usar 14 paneles solares con potencia suministrada de 330 W

Potencia necesaria en paneles solares para bombas comerciales más utilizadas

  • Bomba de 3 Hp, 2.2 Kw
  • Bomba de 25 Hp, 18.5 Kw
  • Bomba de 50 Hp, 37 Kw

Paneles solares y su instalación adecuada

Para instalar paneles solares de una forma correcta, debemos saber cómo funciona todo el sistema y tener algunos conocimientos de electricidad para no morir en el intento.

Es por ello que a continuación se explicará de una forma de lo mas amena posible, la instalación de estos paneles solares.

En primera instancia se debe buscar el lugar adecuado para instalar el juego de paneles solares, donde no existan sombras o al menos evitar el máximo posible de las mismas, entre menos sol directo reciba el panel solar, menos eficiencia tendrá en producir energía.

Luego de haber localizado el sitio idóneo, debemos armar la estructura que lo soportará, esto puede ser en postes, techo u otro lugar que sea conveniente para recibir la máxima radiación solar, teniendo en cuenta las coordenadas para encontrar la inclinación adecuada para dichos paneles solares según la radiación promedio del lugar.

Instalado los paneles solares, se debe realizar toda la derivación de cableado desde el panel hacía el controlador de carga, inversor, baterías y  distribución de energía en donde se utilizará.

En el siguiente esquema muestra cómo se debe realizar la instalación de una forma correcta

Instalación adecuada de paneles solares

Este caso es un sistema autónomo, en el caso de ser conectado a red se debe cambiar el medidor de energía a uno bidireccional para que inyecte energía a la red y cuando los paneles solares no produzcan energía, este tomará la alimentación de la red de energía pública para abastecer la casa.

Como se puede apreciar en el esquema 01, se debe orientar el panel de norte a sur con una inclinación que debe ser analizada según nuestra posición geográfica, los que están en el hemisferio norte deben tener una inclinación hacía el hemisferio sur y viceversa.

Por ejemplo, en el caso de Honduras ubicado al norte del ecuador, entonces deben orientarse las caras de los paneles hacia el sur, con una inclinación alrededor de los 15º que variará según en qué zona de Honduras estemos, pero al final rondará esa cifra.

Después de instalar la armadura para soportar los paneles, (habiendo realizado un análisis estructural si es techo viejo o estructura liviana que soporta poca carga), se deben colocar y ajustar de manera cuidadosa para no dañar las celdas, luego se realizará el cableado hacía donde colocaremos el regulador de voltaje.

En las salidas del regulador de voltaje se puede obtener corriente directa para algunos aparatos de bajo consumo energético sin necesidad de pasar por el inversor y desperdiciar algo de energía.

Luego de colocar el regulador de voltaje se procede a realizar las conexiones de las baterías, para luego conectar el inversor y obtener una corriente de 110V a 220V, según lo deseado tomando en cuenta las entradas de corriente de los aparatos eléctricos.

Se debe recordar que para tener el mayor ahorro posible se deben de cambiar algunos artefactos eléctricos como lámparas de mejor rendimiento para que sean de tecnología led, y así ir cambiando ciertos aparatos por ahorradores de energía.

Ordenamiento de los paneles solares

Estos se debe colocar en paralelo si queremos mantener el voltaje en cada uno de ellos y aumentar la intensidad de la corriente, lo que sería la suma de amperios obtenidos en cada uno de ellos.

Si colocamos los paneles en serie, entonces el voltaje será la suma de cada uno de ellos y la corrientes (amperios) se mantendrá en todo al final del recorrido.

¿Paneles de distinta potencia?

Sólo se pueden utilizar orientaciones y modelos distintos de paneles solares que formen parte de una misma unidad de generación, en los siguientes casos:

  • La cadena en donde todos los paneles solares están orientados en una dirección y que ingresan a un distribuidor MPPT diferente de la cadena en la cual todos los módulos están orientados  en distinta dirección.
  • En casos en donde los paneles solares pertenecientes a una misma cadena sean de distintas marcas pero sus valores nominales como ser ISC, VOC, etc.,  NO DIFIERAN EN MÁS DEL 1%.
  • Casos justificados cuando el diseño garantiza totalmente la compatibilidad entre ellos, la ausencia de efectos negativos en la instalación por dichas causas, en donde debe ser justificado en la memoria de cálculo explicativa de dicho proyecto en la declaración del mismo.
  • No es recomendable instalar módulos de diferentes parámetros, admisible hasta 1% de diferencia entre los datos según la normativa de muchos países, de conectarse así en teoría funcionarán todos a la potencia mas baja de la cadena de paneles solares.

Ordenamiento de baterías

Las baterías se colocarán en serie para que la suma de voltajes llegue a la capacidad necesaria para el inversor, en cambio si las baterías se colocan en forma paralela la suma de voltajes será la misma, pero la corriente será la suma de cada una de ellas, teniendo una mayor capacidad de almacenamiento de energía.

etapas carga bateria
Etapas de carga de una batería

Cableado

Una recomendación es saber las normas de tipo de colores y diseño de cableado a necesitar según distancias, temperaturas, intensidad de corriente y voltaje, en futuros artículo detallaré mas sobre los cables y su diseño.

Paneles solares en Honduras

Los tamaños de cable son importantes para baterías tanto de bajo o alto voltaje, turbinas eólicas, paneles solares y cables de carga.

Las razones comunes de las fallas del sistema de bajo voltaje (12v, 24v o 48v) son las caídas de voltaje a través de cables de tamaño incorrecto.

Puede ser muy peligrosa una instalación mal calculada con respecto al cableado, si el cable es demasiado pequeño, ya que el cable se calentará y podría provocar un incendio. Por el contrario, un cable sobredimensionado puede causar pérdida de energía y dinero.

El valor de caída de voltaje variará según su aplicación. El 2% estándar se utiliza para garantizar la entrega de todo el potencial a cualquier fuente eléctrica necesaria. Y una caída de voltaje del 5% o más, es común en aplicaciones automotrices.

Diseño de paneles solares para 310 W

Diseño de paneles solares de 310 W para mover bomba de 1.5 HP = 1118.55 ≈ 1120 W

Si deseas saber cuántos paneles solares de 310 W necesitas para alimentar una bomba de riego de 1120 W durante una hora, sigue estos pasos:

  • Determina la energía requerida por la bomba de riego en una hora: 1120 W * 1 hora = 1120 Wh
  • Calcula la energía generada por un panel solar de 310 W en una hora: 310 W * 1 hora = 310 Wh
  • Calcula la cantidad de paneles solares necesarios para satisfacer la necesidad energética de la bomba de riego en una hora: 1120 Wh ÷ 310 Wh/panel = 3.61
  • Redondea al número entero más cercano para obtener el número de paneles solares necesarios: 3.61 paneles solares → 4 paneles solares de 310 W

Por lo tanto, se necesitan 4 paneles solares de 310 W para alimentar una bomba de riego de 1120 W durante una hora. Tener en cuenta que estos cálculos son solo una guía y pueden variar según las condiciones ambientales, la eficiencia de los paneles solares y otros factores. Además, es posible que se necesiten baterías y otros componentes para almacenar y administrar la energía generada por los paneles solares, en caso de regar por las noches.

Respuestas a las preguntas más frecuentes: correos y comentarios despejados

¿Cómo funciona un sistema de riego con paneles solares?

Un sistema de riego con paneles solares funciona mediante la captación de energía solar a través de paneles solares fotovoltaicos. Esta energía solar se convierte en electricidad y se utiliza para alimentar una bomba de agua que extrae agua de una fuente, como un pozo o un depósito de agua.

La bomba de agua impulsa el agua a través de un sistema de tuberías y aspersores para regar el área deseada. Durante el proceso de riego, los paneles solares continúan generando energía para mantener en funcionamiento la bomba de agua.

Este tipo de sistema es beneficioso porque utiliza una fuente de energía renovable y sostenible, reduciendo así la dependencia de la electricidad de la red. El uso de paneles solares puede ayudar a reducir los costos de energía a largo plazo.

Para implementar un sistema de riego con paneles solares, es necesario tener en cuenta la ubicación y la cantidad de paneles solares necesarios para satisfacer las demandas de energía del sistema de riego. Es importante considerar el tamaño del área a regar y la cantidad de agua requerida para asegurar un suministro adecuado.

¿Qué pasa si llueve en un panel solar?

Si llueve en un panel solar, el agua de lluvia simplemente se evaporará o se escurrirá por la superficie del panel sin causar ningún daño. Los paneles solares están diseñados para ser impermeables y resistentes al agua, por lo que la lluvia no debería afectar su funcionamiento normal.

¿Cuántos paneles solares necesito para hacer funcionar una bomba de agua?

El número de paneles solares necesarios para hacer funcionar una bomba de agua depende de varios factores, como la potencia de la bomba, la cantidad de agua que se desea bombear y la ubicación geográfica. Para determinar el número exacto de paneles solares necesarios, se requiere realizar un cálculo más detallado.

Sin embargo, como punto de referencia, puedes utilizar la siguiente fórmula general:

Potencia total de los paneles solares (en vatios) = Potencia de la bomba (en vatios) / Eficiencia del panel solar

La eficiencia del panel solar puede variar, pero generalmente se encuentra entre el 15% y el 20%. Con esta información, podrás determinar la cantidad aproximada de paneles solares necesarios para alimentar la bomba de agua.

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👨🏻‍💻 Alberto Pinto
           


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38 comentarios en «Bombas de riego con paneles solares»

  1. Hola necesito bombear 50 m3/hr para riego por surcos (14 lt/seg) de un pozo-zanja de 6 mt de profundidad.Tengo 2 bombas monofásicas de 3 hp. Cuántos paneles solares necesitaría?

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    • Hola, basándome en los datos proporcionados, podemos calcular la cantidad aproximada de paneles solares necesarios para alimentar las bombas y cumplir con los requisitos de bombeo.

      Para comenzar, necesitamos convertir el flujo de agua de metros cúbicos por hora (m3/hr) a litros por segundo (lt/seg). Teniendo en cuenta que 1 m3/hr equivale a 0.2778 lt/seg, podemos calcular:

      50 m3/hr * 0.2778 lt/seg = 13.89 lt/seg

      Ahora, dado que tienes dos bombas monofásicas de 3 hp, necesitamos determinar la potencia total requerida. Como una sola bomba tiene una potencia de 3 hp, la potencia total para las dos bombas sería de 6 hp.

      Sin embargo, los paneles solares generalmente generan energía en vatios (W), por lo que necesitamos convertir los caballos de fuerza (hp) a vatios (W). Un caballo de fuerza equivale a aproximadamente 746 vatios.

      6 hp * 746 W/hp = 4476 W

      Ahora, el siguiente paso es determinar la cantidad de energía solar necesaria para generar esos 4476 vatios. La cantidad de energía generada por los paneles solares depende de varios factores, como la ubicación geográfica y la eficiencia de los paneles solares.

      En promedio, un panel solar de alta eficiencia puede generar alrededor de 250 W por metro cuadrado (m2). Sin embargo, esta cifra puede variar. Se debe tomar la eficiencia en cada panel solar, en este caso asumiremos que nos entregan toda la potencia porque desconocemos la marca con su eficiencia.

      Para calcular la cantidad de paneles solares necesarios, podemos utilizar la siguiente fórmula:

      Cantidad de paneles solares = Potencia total requerida / (Potencia generada por un panel)

      Cantidad de paneles solares = 4476 W / (250 W/m2)

      Cantidad de paneles solares ≈ 18 paneles solares

      Ten en cuenta que esta es una estimación aproximada y que los resultados pueden variar según la ubicación y las características específicas del sistema solar, así como la eficiencia a considera en cada panel, aquí se toma a modo de ejemplo que son 100% eficientes. Además, se necesita considerar la capacidad de almacenamiento de energía, el controlador de carga y otros componentes del sistema para garantizar un funcionamiento óptimo.

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  2. Excelente información, pero solicito si me pueden mandar más datos o información sobre equipos de bombeo y uso de paneles solares para riego por goteo. Yo vivo en Tampico, Tam. México.

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    • Hola Eugenio;

      El riego por goteo es un método eficiente de irrigación que proporciona agua directamente a las raíces de las plantas, minimizando el desperdicio de agua. El uso de paneles solares para alimentar bombas de riego por goteo ofrece varias ventajas, como la reducción de costos operativos y la independencia de la red eléctrica.

      Aquí hay algunos puntos clave a considerar cuando se utilizan paneles solares para bombas de riego por goteo:

      Dimensionamiento del sistema: Es importante calcular adecuadamente la potencia requerida para el bombeo de agua y dimensionar el sistema de paneles solares en consecuencia. Esto implica considerar factores como el caudal de agua necesario, la altura de bombeo y la radiación solar local.

      Bombas solares: Existen bombas especialmente diseñadas para funcionar con energía solar. Estas bombas solares son eficientes y pueden adaptarse a las necesidades específicas del sistema de riego por goteo. Algunas características importantes a considerar son la capacidad de bombeo, la presión de trabajo y la eficiencia energética.

      Paneles solares: La selección de los paneles solares adecuados es crucial para garantizar un suministro de energía confiable. Es recomendable utilizar paneles solares de alta eficiencia y calidad para maximizar la generación de energía. Además, es importante tener en cuenta la ubicación e inclinación de los paneles solares para optimizar la captación de la radiación solar.

      Almacenamiento de energía: En algunos casos, puede ser beneficioso incorporar sistemas de almacenamiento de energía, como baterías, para permitir el suministro de energía en momentos de baja radiación solar o durante la noche. Esto asegura una operación continua del sistema de riego por goteo.

      Mantenimiento y monitoreo: Es esencial realizar un mantenimiento regular del sistema de paneles solares y las bombas para garantizar un rendimiento óptimo. Además, es recomendable contar con un sistema de monitoreo para verificar el funcionamiento del sistema y detectar posibles problemas.

      Recordar que es importante consultar con expertos en energía solar y riego por goteo, quienes podrán evaluar tus necesidades específicas y brindarte recomendaciones más precisas para tu ubicación en Tampico, Tam. México.

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    • Muchas gracias por el comentario Arturo, nos puedes seguir en nuestras redes sociales con el nombre de “Ingeniería Real”, para ver todas las publicaciones y consejos al respecto, saludos.

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  3. que arreglo de paneles necesito para una bomba sumergible de 15 hp trifasica 440 v 23 amp. y cual inversor tendria que utilizar?

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    • Hola Andrés,

      Para determinar el arreglo de paneles solares y el inversor necesario para alimentar una bomba sumergible trifásica de 15 hp con una tensión de 440 V y 23 A, hay varios factores a considerar:

      Potencia requerida: La potencia requerida para la bomba se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: Potencia (W) = Tensión (V) x Corriente (A) x Factor de Potencia. En este caso, asumiendo un factor de potencia típico de 0.8, la potencia requerida sería de aproximadamente 15 hp x 746 W/hp = 11,190 W.

      Voltaje del sistema solar: Es necesario considerar el voltaje del sistema solar para determinar la cantidad y la conexión de los paneles solares. Para sistemas solares de baja tensión, como 12 V o 24 V, se necesitaría un inversor adicional para elevar el voltaje al nivel requerido (440 V en este caso).

      Disponibilidad de espacio y orientación: La cantidad de paneles solares necesarios dependerá de la potencia individual de cada panel y de la cantidad de espacio disponible para su instalación. Además, se debe considerar la orientación e inclinación adecuadas de los paneles solares para maximizar la captación de la radiación solar.

      Inversor: Para convertir la corriente continua (DC) generada por los paneles solares en corriente alterna (AC) trifásica para alimentar la bomba, se requerirá un inversor trifásico de 440 V. Es importante seleccionar un inversor que tenga la capacidad de manejar la potencia y la tensión necesarias para el sistema.

      Dado que no se proporcionó información sobre la eficiencia del panel solar, no es posible calcular la cantidad exacta de paneles necesarios. Sin embargo, una vez que se conozca la potencia requerida y el voltaje del sistema solar, se puede determinar el tamaño y el número aproximado de paneles solares que se necesitarían consultando las especificaciones de los paneles disponibles en el mercado y considerando la radiación solar promedio en tu ubicación.

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      • Excelente información, muy útil para considerar hacer cambios.
        Me gustaría tener alguna idea de los costos en dólares.
        En mi caso tengo una bomba trifasica de 5 hp y riego solo durante el día.
        Si pueden ayudarme.
        Gracias.

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  4. me encanta siempre tus publicaciones pero no puedo suscribirme, me ayudas o me haces el favor porfa, gracias desde el bellos país de España

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  5. hola buen dia Excelente por tu informacion conpartida me gustaria suscribieme para poder recibir mas informacion de apoyo sobre pilotes de acero circulares y poder hacer sus precios unitarios saludos y gracias

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  6. Muy buena la información, para una piscina q tiene un tobogán y maneja un motor de 7.5 hp; cuántos paneles se necesitarían y cuánto sería el costo con instalación? Muchas gracias

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  7. Buenas ingeniero necesito calcular a instalación para una bomba de 5 hp trifasica y que inversor utilizar graciss

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    • Hola Ospino,

      Para calcular la instalación de paneles solares para una bomba trifásica de 5 hp, necesitamos considerar algunos aspectos clave:

      Potencia requerida: La potencia de la bomba se expresa en caballos de fuerza (hp). Para convertirlo a vatios (W), multiplicamos por el factor de conversión aproximado de 746. En este caso, 5 hp * 746 W/hp = 3730 W.

      Voltaje de la bomba: Es importante conocer el voltaje nominal de la bomba para asegurar que el inversor y el sistema solar estén configurados correctamente. Asegúrate de verificar si la bomba es de 208 V, 240 V, 380 V, 440 V u otro voltaje.

      Conexión trifásica: Al ser una bomba trifásica, necesitarás un inversor trifásico que pueda generar la corriente alterna (AC) trifásica requerida para alimentar la bomba.

      Radiación solar y eficiencia: La cantidad de paneles solares necesarios dependerá de la radiación solar disponible en tu ubicación y de la eficiencia de los paneles solares. También se debe considerar la inclinación y orientación adecuadas de los paneles para maximizar la generación de energía.

      Controlador de carga y sistema de almacenamiento de energía: Es posible que necesites un controlador de carga para garantizar una carga óptima de las baterías si estás utilizando almacenamiento de energía. Además, los paneles solares pueden requerir baterías para almacenar energía y garantizar un suministro continuo durante períodos de baja radiación solar.

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  8. AYUDA!!
    en este caso como se sabe que tipo de variador utilizar, ya que seguí el procedimiento y tendría un arreglo de 7 paneles con corriente de 320v aproximadamente y con 23.77 A.
    tengo una bomba de 5.5kw con 340 vca.

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    • Hola David,

      Para determinar el tipo de variador necesario para tu configuración, es importante tener en cuenta los siguientes aspectos:

      Voltaje de entrada del variador: El variador debe ser capaz de manejar la tensión de entrada de los paneles solares. En tu caso, si el arreglo de paneles genera una corriente de 320 V aproximadamente, debes buscar un variador que acepte esa tensión de entrada.

      Voltaje de salida del variador: El variador debe ser capaz de generar el voltaje de salida requerido para alimentar la bomba. En tu caso, si la bomba tiene una tensión nominal de 340 Vca, el variador debe ser capaz de generar al menos ese voltaje de salida.

      Potencia del variador: El variador debe tener la capacidad de manejar la potencia requerida por la bomba. La potencia de la bomba es de 5.5 kW (5500 W), por lo que el variador debe tener una potencia nominal igual o superior a este valor.

      Tipo de variador: En este caso, necesitarías un variador de frecuencia (VFD) trifásico para convertir la corriente continua (DC) generada por los paneles solares en corriente alterna (AC) trifásica para alimentar la bomba.

      Dado que el arreglo de paneles solares que mencionas genera aproximadamente 320 V y 23.77 A, y la bomba tiene una tensión nominal de 340 Vca, podrías buscar un variador trifásico que acepte una entrada de 320 V y que sea capaz de generar una salida de al menos 340 Vca y 5.5 kW.

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    • Hola Luis, el sistema sería prácticamente el mismo para sistemas de piscinas, a menos que se desee usar después de que el sol se ha ocultado, entonces en ese caso se necesitaría un banco de baterías y controladores de carga como adicional al sistema.

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