¿Cómo elegir el número de placas solares para una bomba de agua?

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La energía solar es una fuente de energía renovable, limpia y económica que se puede aprovechar para diferentes usos. Uno de ellos es el bombeo de agua, que consiste en extraer agua de un pozo, un estanque o un río y llevarla a un depósito, una balsa o un sistema de riego.

El bombeo de agua es una actividad muy importante para la agricultura, la ganadería, el abastecimiento doméstico o el ocio. Sin embargo, muchas veces el acceso a la red eléctrica es difícil o costoso, o se depende de combustibles fósiles como el gasoil o la gasolina, que son contaminantes y tienen un precio variable.

Para solucionar estos problemas, existe una alternativa ecológica y rentable: el bombeo de agua solar. Se trata de usar la energía que proviene del sol para hacer funcionar una bomba de agua, sin necesidad de baterías ni de conexión a la red.

En este artículo te explicaremos qué es una bomba de agua solar, qué ventajas tiene, qué factores hay que tener en cuenta para elegir el número de placas solares que se necesitan y cómo hacer el cálculo.

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¿Qué es una bomba de agua solar?

Una bomba de agua solar es un dispositivo que utiliza la energía eléctrica generada por los paneles solares para mover un motor que impulsa el agua desde una fuente hasta un destino. Existen diferentes tipos de bombas de agua solares según el tipo de motor, el tipo de corriente y la ubicación de la bomba. Los más comunes son:

  • Bombas de agua solares de corriente continua (CC): son las que funcionan directamente con la corriente que producen los paneles solares, sin necesidad de un inversor. Son más eficientes, pero tienen una potencia limitada y requieren un controlador de carga para proteger la bomba de sobretensiones o bajadas de tensión.
  • Bombas de agua solares de corriente alterna (CA): son las que funcionan con la corriente que se obtiene al transformar la corriente continua de los paneles solares en corriente alterna mediante un inversor. Tienen una mayor potencia y pueden adaptarse a diferentes tensiones y frecuencias, pero son menos eficientes y más caras.
  • Bombas de agua solares sumergibles: son las que se instalan dentro del pozo, el estanque o el río, y bombean el agua hacia arriba. Son más adecuadas para extraer agua de grandes profundidades, pero son más difíciles de instalar y mantener.
  • Bombas de agua solares de superficie: son las que se instalan fuera del pozo, el estanque o el río, y aspiran el agua hacia arriba. Son más adecuadas para extraer agua de poca profundidad, pero tienen una menor capacidad de succión y son más sensibles a la suciedad y las obstrucciones.
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¿Qué ventajas tiene usar una bomba de agua solar?

Usar una bomba de agua solar tiene muchas ventajas, tanto económicas como ecológicas y sociales. Algunas de ellas son:

  • Ahorro de dinero: al usar la energía solar, se evita el pago de facturas eléctricas o de combustibles fósiles, que son cada vez más caros y tienen un precio fluctuante. Además, el mantenimiento de una bomba de agua solar es mínimo y su vida útil es larga, lo que reduce los costes operativos.
  • Protección del medio ambiente: al usar la energía solar, se reduce la emisión de gases de efecto invernadero y otros contaminantes que contribuyen al cambio climático y al deterioro de la calidad del aire, el agua y el suelo. Además, se evita el riesgo de derrames o fugas de combustibles fósiles, que pueden causar graves daños ecológicos.
  • Mejora de la calidad de vida: al usar la energía solar, se garantiza el acceso al agua en zonas aisladas o con escasez de recursos hídricos, lo que favorece el desarrollo de la agricultura, la ganadería, la salud, la educación y el ocio. Además, se fomenta la autonomía energética y la soberanía alimentaria de las comunidades locales.
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¿Qué factores hay que tener en cuenta para elegir el número de placas solares para una bomba de agua?

Para elegir el número de placas solares que se necesitan para una bomba de agua, hay que tener en cuenta varios factores que determinan la demanda de energía y la oferta de energía. Estos factores son:

La potencia de la bomba de agua

La potencia de la bomba de agua es la cantidad de energía que consume la bomba para mover el agua. Se mide en vatios (W) o en caballos de vapor (CV).

Cuanto mayor sea la potencia de la bomba, mayor será el número de placas solares que se necesitarán para alimentarla. La potencia de la bomba depende de las características de la bomba y de las necesidades de agua.

La profundidad del pozo o la altura del depósito

La profundidad del pozo o la altura del depósito es la distancia vertical que hay entre la fuente de agua y el destino del agua. Se mide en metros (m).

Cuanto mayor sea la profundidad del pozo o la altura del depósito, mayor será el esfuerzo que tendrá que hacer la bomba para elevar el agua, y por tanto, mayor será la potencia y el número de placas solares que se necesitarán.

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El caudal de agua necesario

El caudal de agua necesario es la cantidad de agua que se quiere extraer o transportar por unidad de tiempo. Se mide en litros por hora (l/h) o en metros cúbicos por hora (m3/h).

Cuanto mayor sea el caudal de agua necesario, mayor será el trabajo que tendrá que hacer la bomba para mover el agua, y por tanto, mayor será la potencia y el número de placas solares que se necesitarán. El caudal de agua necesario depende del uso que se le vaya a dar al agua, ya sea para consumo humano, animal o vegetal.

Las horas de sol disponibles

Las horas de sol disponibles son el número de horas al día que los paneles solares reciben la radiación solar directa. Se mide en horas pico (hsp).

Cuanto mayor sea el número de horas de sol disponibles, mayor será la cantidad de energía que podrán producir los paneles solares, y por tanto, menor será el número de placas solares que se necesitarán. Las horas de sol disponibles dependen de la ubicación geográfica, la estación del año, la orientación e inclinación de los paneles solares y las condiciones climáticas.

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¿Cómo elegir el número de placas solares para una bomba de agua?

El tipo de inversor y el controlador de carga

El tipo de inversor y el controlador de carga son los componentes que se encargan de regular y adaptar la corriente eléctrica que generan los paneles solares para que pueda ser usada por la bomba de agua.

El inversor es el que transforma la corriente continua en corriente alterna, y el controlador de carga es el que protege la bomba de sobretensiones o bajadas de tensión. El tipo de inversor y el controlador de carga que se necesiten dependerán del tipo de bomba de agua que se use, ya sea de corriente continua o de corriente alterna. Estos componentes también tienen un consumo de energía, que hay que tener en cuenta a la hora de elegir el número de placas solares.

¿Cómo calcular el número de placas solares para una bomba de agua?

Para calcular el número de placas solares para una bomba de agua, hay que seguir los siguientes pasos:

  • Calcular la energía diaria que consume la bomba de agua. Para ello, hay que multiplicar la potencia de la bomba por el número de horas que se quiere que funcione al día. Por ejemplo, si la potencia de la bomba es de 500 W y se quiere que funcione 4 horas al día, la energía diaria que consume la bomba es:

  • Calcular la energía diaria que producen los paneles solares. Para ello, hay que multiplicar la potencia pico de los paneles solares por el número de horas de sol disponibles. Por ejemplo, si la potencia pico de los paneles solares es de 250 W y el número de horas de sol disponibles es de 5 hsp, la energía diaria que producen los paneles solares es:

Ep=Pp×hsp=250×5=1250 Wh

  • Calcular el número de placas solares que se necesitan. Para ello, hay que dividir la energía diaria que consume la bomba por la energía diaria que producen los paneles solares, y redondear el resultado hacia arriba. Por ejemplo, si la energía diaria que consume la bomba es de 2000 Wh y la energía diaria que producen los paneles solares es de 1250 Wh, el número de placas solares que se necesitan es:

Np={E_b}/{E_p}={2000}/{1250}= 2

  • Ajustar el número de placas solares según el tipo de inversor y el controlador de carga. Para ello, hay que tener en cuenta el consumo de energía de estos componentes y el voltaje y la corriente que requiere la bomba. Por ejemplo, si el inversor tiene un consumo de 50 W y el controlador de carga tiene un consumo de 10 W, la energía diaria que consumen estos componentes es:

Ec=(Pi+Pc)×tb=(50+10)×4=240 Wh

Entonces, la energía diaria total que se necesita es:

Et=Eb+Ec=2000+240=2240 Wh

Y el número de placas solares que se necesitan:

Np={E_t}/{E_p}={2240}/{1250}=2

Además, si la bomba es de corriente alterna y necesita un voltaje de 220 V y una corriente de 2,27 A, la potencia que necesita:

Pb=Vb×Ib=220×2,27=499,4 W

Y el voltaje y la corriente que producen los paneles solares son:

Vp=30 V

Ip=8,33 A

Entonces, para alimentar la bomba, se necesitan conectar dos paneles solares en serie, para obtener un voltaje de 60 V, y un inversor que transforme ese voltaje en 220 V.

El inversor debe tener una potencia nominal mayor o igual que la potencia de la bomba, y un factor de potencia cercano a 1. El controlador de carga debe tener una corriente nominal mayor o igual que la corriente de los paneles solares, y un voltaje de entrada y salida adecuado al sistema.

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Ejemplo práctico

Supongamos que queremos instalar una bomba de agua solar para regar un huerto de 1000 m2, que necesita un caudal de agua de 10 m3/h. La profundidad del pozo es de 20 m y la altura del depósito es de 10 m.

El número de horas de sol disponibles es de 6 hsp. La bomba de agua que vamos a usar es una bomba sumergible de corriente continua de 24 V y 300 W. ¿Cuántas placas solares necesitamos y cómo las conectamos?

Para resolver este problema, seguimos los pasos anteriores:

  • Calcular la energía diaria que consume la bomba de agua. Para ello, multiplicamos la potencia de la bomba por el número de horas que queremos que funcione al día. Como queremos regar el huerto una vez al día durante una hora, el número de horas que queremos que funcione la bomba es 1. Entonces, la energía diaria que consume la bomba es:

Eb=Pb×tb=300×1=300 W

  • Calcular la energía diaria que producen los paneles solares. Para ello, multiplicamos la potencia pico de los paneles solares por el número de horas de sol disponibles. Supongamos que los paneles solares que vamos a usar tienen una potencia pico de 150 W. Entonces, la energía diaria que producen los paneles solares es:

Ep=Pp×hsp=150×6=900 W

  • Calcular el número de placas solares que se necesitan. Para ello, dividimos la energía diaria que consume la bomba por la energía diaria que producen los paneles solares, y redondeamos el resultado hacia arriba. Entonces, el número de placas solares que se necesitan es:

Np={E_t}{E_p}=⌈300/900⌉=1

  • Ajustar el número de placas solares según el tipo de inversor y el controlador de carga. Para ello, tenemos en cuenta el consumo de energía de estos componentes y el voltaje y la corriente que requiere la bomba. Como la bomba es de corriente continua, no necesitamos un inversor, solo un controlador de carga. Supongamos que el controlador de carga tiene un consumo de 5 W. Entonces, la energía diaria que consume este componente es:

Eb=Pb×tb=5×1=5 Wh

Entonces, la energía diaria total que se necesita es:

Et=Eb+Ec=300+5=305 Wh

Y el número de placas solares que se necesitan es:

Además, como la bomba necesita un voltaje de 24 V y una corriente de 12,5 A, la potencia que necesita es:

Y el voltaje y la corriente que produce el panel solar son:

Entonces, para alimentar la bomba, se necesita conectar un panel solar en paralelo con otro panel solar, para obtener una corriente de 16,66 A, y un controlador de carga que regule el voltaje a 24 V. El controlador de carga debe tener una corriente nominal mayor o igual que la corriente de los paneles solares, y un voltaje de entrada y salida adecuado al sistema.

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Conclusión

En este artículo hemos visto qué es una bomba de agua solar, qué ventajas tiene, qué factores hay que tener en cuenta para elegir el número de placas solares que se necesitan y cómo hacer el cálculo.

Hemos visto que el número de placas solares depende de la potencia de la bomba, la profundidad del pozo o la altura del depósito, el caudal de agua necesario, las horas de sol disponibles y el tipo de inversor y el controlador de carga.

Hemos visto que para calcular el número de placas solares hay que dividir la energía diaria que consume la bomba por la energía diaria que producen los paneles solares, y ajustar el resultado según el consumo de energía de los componentes y el voltaje y la corriente que requiere la bomba. Hemos visto también un ejemplo práctico de cómo aplicar estos pasos para instalar una bomba de agua solar para regar un huerto.

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Esperamos que este artículo te haya sido útil y te anime a usar la energía solar para el bombeo de agua, una solución ecológica y rentable que te permitirá ahorrar dinero, proteger el medio ambiente y mejorar la calidad de vida. Si tienes alguna duda o consulta, puedes contactarnos o dejarnos un comentario. Estaremos encantados de ayudarte.

Preguntas frecuentes

  • ¿Qué tipo de bomba de agua solar es mejor, de corriente continua o de corriente alterna?

No hay una respuesta única a esta pregunta, ya que depende de las características y las necesidades de cada caso.

En general, las bombas de agua solares de corriente continua son más eficientes, pero tienen una potencia limitada y requieren un controlador de carga. Las bombas de agua solares de corriente alterna tienen una mayor potencia y pueden adaptarse a diferentes tensiones y frecuencias, pero son menos eficientes y más caras, y requieren un inversor.

  • ¿Qué tipo de bomba de agua solar es mejor, sumergible o de superficie?

Tampoco hay una respuesta única a esta pregunta, ya que depende de la profundidad y la calidad del agua que se quiere extraer o transportar.

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En general, las bombas de agua solares sumergibles son más adecuadas para extraer agua de grandes profundidades, pero son más difíciles de instalar y mantener. Las bombas de agua solares de superficie son más adecuadas para extraer agua de poca profundidad, pero tienen una menor capacidad de succión y son más sensibles a la suciedad y las obstrucciones.

  • ¿Qué tipo de panel solar es mejor para una bomba de agua solar, monocristalino o policristalino?

Los paneles solares monocristalinos y policristalinos son los más comunes y tienen un rendimiento similar.

Los paneles solares monocristalinos tienen una mayor eficiencia y una mayor durabilidad, pero también son más caros y más sensibles a la temperatura. Los paneles solares policristalinos tienen una menor eficiencia y una menor durabilidad, pero también son más baratos y más resistentes a la temperatura.

  • ¿Qué mantenimiento necesita una bomba de agua solar?

El mantenimiento de una bomba de agua solar es mínimo y sencillo, pero es importante hacerlo periódicamente para garantizar su correcto funcionamiento y alargar su vida útil.

El mantenimiento consiste en limpiar los paneles solares de polvo, hojas o suciedad que puedan reducir su rendimiento, revisar las conexiones eléctricas y los componentes del sistema, y comprobar el estado y el nivel del agua.

  • ¿Qué garantía tiene una bomba de agua solar?

La garantía de una bomba de agua solar depende del fabricante y del proveedor, pero suele ser de entre 2 y 5 años. La garantía cubre los defectos de fabricación o de funcionamiento que puedan surgir durante el periodo establecido, siempre que se cumplan las condiciones de uso y de instalación indicadas por el fabricante.

La garantía no cubre los daños causados por un mal uso, una mala instalación, una falta de mantenimiento o una fuerza mayor.

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