Sistema de bombeo solar fotovoltaico para riego

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA                                 Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables

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´´Año del bicentenario del Perú: 200 años de independencia´´

UNIVERSIDAD  NACIONAL  DE  JULIACA[pic 3]

       Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables

Sistema de bombeo solar fotovoltaico para riego

Investigación aplicada

Línea de investigación IER-2

PLAN DE INVESTIGACIÓN

ASESOR(A):

LIMACHI VIAMONTE Wilhem Rogger

PRESENTADO POR:

COYLA CCARI Sonia Beatriz

CONDORI VILCA Geraldine Nataly

RAMOS QUISPE Merlin Primero

CANDIA CAHUANA Lizardo Gabriel

Juliaca – Perú

2021

                                                      RESUMEN

En el presente proyecto se enmarca en presentar aplicaciones del modelado matemático a problemas de interés en el campo de la energía. Entre ellas podemos destacar el estudio de la energía solar  como fuente de electricidad. Para contribuir a la ampliación de conocimientos se ha estudiado el comportamiento mecánico y eléctrico de un sistema de bombeo solar. Este sistema es una aplicación especial de generadores solares fotovoltaicos, donde se emplea la energía del sol  para alimentar un abomba o grupo de bombeo de agua para riego de cultivos, ganadería o para consumo de agua potable en el sector de Yapuscachi distrito de Cabana provincia de San Román.

La energía es un importante factor para el desarrollo y crecimiento económico de un país ya que provee de fuerza a muchos de los aparatos y máquinas que ayudan a producir trabajo. Aunque normalmente la energía que se utiliza es a través del uso de combustibles fósiles, la energía renovable como la del sol y la del viento, sin una fuente limpia con abundante e inagotable fuente de energía. Actualmente se encuentran muchos sistemas de bombeo de agua con energía de la red en operación en nuestro país pero esta solución es limitada en sectores dónde hay disponibilidad de energía eléctrica.

El propósito de este trabajo es presentar una solución a los sistemas de bombeo de agua con energía solar fotovoltaica ya que es una aplicación de especial interés en sistemas aislados. Los sistemas son confiables y factibles tanto en lo social como en lo económico.

La energía es un importante factor para el desarrollo y crecimiento económico de un país ya que provee de fuerza a muchos de los aparatos y máquinas que ayudan a producir trabajo. Aunque normalmente la energía que se utiliza es a través del uso de combustibles fósiles, la energía renovable como la del sol y la del viento, sin una fuente limpia con abundante e inagotable fuente de energía. Actualmente se encuentran muchos sistemas de bombeo de agua con energía de la red en operación en nuestro país pero esta solución es limitada en sectores dónde hay disponibilidad de energía eléctrica.

 El propósito de este trabajo es presentar una solución a los sistemas de bombeo de agua con energía solar fotovoltaica ya que es una aplicación de especial interés en sistemas aislados. Los sistemas son confiables y factibles tanto en lo social como en lo económico.

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1. cuerpo del plan de investigacion

1. Planteamiento del problema

Formulación del problema general

• ¿Se podrá obtener el agua suficiente para abastecer a las grandes extensiones de terrenos cultivables?
• ¿Lograremos el aprovechamiento  del agua adecuadamente con el sistema solar fotovoltaico?
• ¿Se logrará la instalación del sistema para su posterior almacenamiento sin generar pérdidas?

Formulación del problema específico

• ¿Será factible instalar el sistema solar fotovoltaico en las zonas de escases de agua?
• ¿Las diversas familias lograrán tener acceso al agua potable?
• ¿Se podrá calcular la potencia útil en el dimensionamiento de la bomba?
• ¿Lograremos aplicar las ecuaciones y las fórmulas para el adecuado manejo del sistema?

1. Revision de la literatura cientifica

Realizamos este proyecto de investigación como una futura tesis porque influye en la vida social y económica de algunos pobladores del sector de Yapuscachi Distrito de Cabana provincia de San Román. En las zonas rurales existe la escasez de agua para fines de riego ya que tenemos grandes extensiones de terrenos muy cultivables, además son zonas que no tienen acceso al agua potable por su topografía muy variada y son inaccesibles a la energía eléctrica.

Mal aprovechamiento del agua en el sector de Yapuscachi

En la localidad de Yapuscachi realizan un mal aprovechamiento del agua ya que dejan pasar todo el agua por una zanja que con dirección a Juliaca. El agua podría ser aprovechada  con ayuda de un sistema de extracción  y así poder darle un mejor uso como regar los cultivos a los grandes terrenos que existen por esa zona. Por otra parte las familias que tienen pozos ubicados cerca a sus viviendas, extraen agua por medio de baldes ayudándose con una soga para luego ser  consumida.

El agua es un recurso único, valioso y necesario para el desarrollo completo y correcto de cualquier organismo. La falta de agua es uno de los obstáculos en contra de la vida más preocupantes del siglo XXI. Este impedimento lleva con él un gran número de consecuencias entre las que se encuentran:

Enfermedades

Este es sin duda alguna la consecuencia más peligrosa en cuanto a la vida se refiere. La falta de agua trae consigo una gran fuente de enfermedades  tanto para animales como para las plantas y el ser humano. La falta de agua propicia el desarrollo de enfermedades ya que se debilitan las defensas del organismo

Hambre por falta de agua

Parece contradictorio pero es la pura realidad. La falta de agua debilita a las plantas que la necesitan para realizar sus funciones vitales. Si no existe una cantidad de agua suficiente como para mantener el riego de las plantas estas se debilitan y acabaran muriendo, eliminado una de las fuentes de alimento más importantes y provocando así el fenómeno  al que comúnmente llamamos “hambre por falta de agua”.

Limpieza y salud

El agua es el recurso renovable utilizado para la limpieza diaria y la falta de ella no permite la correcta eliminación de bacterias y suciedad que acumulan los seres humanos. La no limpieza continuada puede llegar a afectar muy negativamente al cuerpo, provocando graves enfermedades por insalubridad.

Muerte vegetal y animal

Por último queremos hablar de una de las consecuencias más catastróficas de todas. Sin duda se trata de la muerte de vegetales y de animales por falta de agua. Los animales necesitan una gran cantidad de agua para desarrollar sus funciones vitales y crecer y ante la falta de agua estos serán más y más pequeños terminando por no adaptarse a una menor cantidad de agua y desapareciendo por completo.

Sistema de bombeo

Los sistema de bombeo mecanizados son dispositivos para elevar y extraer agua de un punto bajo  a uno elevado de agua superficial, subterránea o de depósitos a sistemas de distribución. Este tipo de bombas pueden ser impulsadas por varias fuentes de energía (electricidad, solar, combustibles, eólica y animal). Este tipo de tecnología requiere de conocimientos técnicos para definir el tipo de instalación, operación y mantenimiento, así como de recursos económicos. En algunos países los sistemas motorizados por energía eléctrica son los más utilizados por su alto rendimiento para optimizar los sistemas de abastecimiento de agua en zonas rurales y urbanas.

Funcionamiento del sistema de bombeo

Normalmente, los sistemas de bombeo se aplican para el trasiego de fluidos entre depósitos o para la descarga de camiones cisterna. Es muy importante, saber seleccionar cuál es la mejor bomba según el tipo de operación que quieras realizar.

El material de la bomba depende del fluido a trasegar y de las condiciones de bombeo y temperatura ambiente. En función del fluido y de las condiciones de proceso, puede ser necesario instalar un acoplamiento magnético entre bomba y motor, o un cierre mecánico con sistema de enfriamiento (Plan API) y lubricación. Si necesitas instalar un sistema de bombeo en una zona clasificada es imprescindible emplear un sistema de bombeo ATEX. Cuando se trata de vaciar un depósito enterrado hay cuatro tipos de bomba posibles en función de la ubicación geométrica.

• Bombas centrífugas horizontales ubicadas en la parte superior del depósito con sistema de cebado. Tienen la ventaja de que el mantenimiento se hace en superficie y el inconveniente de que se pueden dañar si no se ceban correctamente y que no operan bien a partir de 8 metros de profundidad.
• Bombas centrífugas horizontales enterradas a una profundidad similar al depósito. La ventaja de estar siempre cebadas tiene el inconveniente de que no siempre es posible disponer de espacio enterrado para ellas y de conseguir que ese espacio no se inunde por lluvias.
• Bombas verticales en las que el motor está más alto que la superficie del fluido y el impulsor en la parte inferior. Tienen ventaja económica y de cebado, siendo por el contrario bombas de mayor longitud vertical que precisan para su mantenimiento sistemas de izado.
• Bombas sumergibles en las que el motor y el impulsor están sumergidos en el fondo del depósito. Tienen ventaja en precio y cebado, además de poder operar en automático mediante nivel de boya. La desventaja es que necesitan un sistema de izado para su mantenimiento. Son habituales para el vaciado de depósitos enterrados de recogida de lluvias o filtraciones.

Entendiendo estas condiciones es más sencillo escoger el sistema de bombeo más adecuado a la operación que quieres desarrollar. Sin esto, puedes comprar un sistema de bombeo más costoso cuando lo que necesitabas era algo más simple.

¿Qué es la energía solar fotovoltaica y cómo funciona?

La energía solar fotovoltaica transforma de manera directa la luz solar en electricidad empleando una tecnología basada en el efecto fotovoltaico.

Al incidir la radiación del sol sobre una de las caras de una célula fotoeléctrica (que conforman los paneles) se produce una diferencia de potencial eléctrico entre ambas caras que hace que los electrones salten de un lugar a otro, generando así corriente eléctrica. Existen tres tipos de paneles solares: 

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