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Introducción
Motobombas
Acoplamientogenerador-motobomba
CircuitoHidráulico
Sistemas Fotovoltaicos de BombeoConceptos Generales y Componentes
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Motobombas
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Agua y ESF
I Las curvas de generación fotovoltaica y de consumode agua están bien adaptadas: las épocas de mayorcalor y radiación solar son de mayor consumo deagua.
I Se puede utilizar el agua como medio deacumulación de energía, evitando baterías con elconsiguiente ahorro de costes, a la vez que aumentala seguridad, eficiencia y fiabilidad.
I El bombeo de agua directo fotovoltaico es limpio: nopresenta los riesgos de una contaminación del pozoa causa de posibles derrames de combustible.Asimismo, se evitan los problemas logísticos desuministro y transporte de carburante.
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Composición
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CircuitoHidráulico
Definición
I Un motor eléctrico es una máquina eléctrica quetransforma energía eléctrica en energía mecánicapor medio de interacciones electromagnéticas.
I Una bomba es una máquina hidráulica generadoraque transforma la energía mecánica con la que esaccionada en energía hidráulica del fluido (agua).
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Motor DC
I Estator-Inductor alimentado por corriente DC (oimanes permanentes).
I El colector de delgas transforma la frecuencia dealimentación (DC) en alterna.
I Rotor-Inducido gira sincronizado con la frecuencia«transformada».
I Los motores DC con escobillas están sometidos adesgaste. Necesitan mantenimiento y por tantodeben evitarse con bombas sumergidas.
I Existen motores DC sin escobillas, donde laconmutación se realiza mediante un circuitoelectrónico.
I No necesitan inversor (pero si adaptador), tienenbuen rendimiento, pero están indicados parapotencias bajas.
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Motor asíncrono o de inducción
I Estator-inductor alimentado por una corrientetrifásica alterna. Produce un campo giratorio.
I Rotor-inducido constituido por espirascortocircuitadas (jaula de ardilla).
I Son los más comunes, y más baratos que los DC.I Tienen pares de arranque muy bajos, adecuados
para bombas que requieren bajo par de arranque,como las centrífugas.
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Ecuación de Bernouilli
Conservación de energía
∆pρ
+∆v2
2+ g · ∆h = cte.
I ∆p: presión (bombas de desplazamiento positivo)I ∆v2: velocidad (bombas rotodinámicas)I ∆h: altura (objetivo)
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Bombas de desplazamiento positivo
Principio: cambio de presión
I El aumento de presión se realiza por el empuje de lasparedes de las cámaras que varían su volumen.
I Bombas oscilantes, compartimentos fijos devolumen variable por el movimiento de un pistón opor la deformación de un diafragma.
I Bombas rotatorias, compartimentos que sedesplazan desde la zona de entrada (de baja presión)hasta la zona de salida (de alta presión) de lamáquina. (p.ej. bomba de tornillo o helicoidal).
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Bombas de membrana
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Bombas helicoidales
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Bombas helicoidales y de membrana
I Son apropiadas para altos incrementos de presión ybajos caudales.
I Necesitan un elevado par de arranque (por tanto nopueden ser acopladas directamente al generador).
I Las bombas de diafragma, más económicas,requieren el reemplazo de los diafragmas cada dos otres años, dependiendo del fabricante.
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Bombas rotodinámicas
Principio: añadir cantidad de movimiento
I En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes conálabes que giran generando un campo de presionesen el fluido.
I Radiales o centrífugasI El fluido entra por el centro del rodete cuyos álabes
conducen el fluidoI Por la fuerza centrífuga es impulsado hacia el
exterior y es recogido por la carcasaI Es conducido hacia la salida o hacia el siguiente
rodete (bombas multietapa)
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Bombas centrífugas
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CircuitoHidráulico
Bombas centrífugas
I Están diseñadas para vencer una presión más omenos constante,
I Proporcionan elevados caudales para bajas alturasmanométricas.
I Se puede aumentar la altura añadiendo etapas enserie en la misma bomba (bomba multietapa)
I Son bombas simples y robustas, de bajo coste.I Funcionan bien con pequeños pares de arranque.
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CircuitoHidráulico
Según la disposición
I Bombas sumergiblesI Pozos profundos de pequeño diámetroI Normalmente ensambladas con el motor.
I Bombas flotantesI Instalación en ríos, lagos o pozos de gran diámetro
en flotación.I Mucho caudal pero poca altura manométrica
I Bombas de superficieI Instaladas a nivel de suelo (fácil mantenimiento)I Tienen un límite en el nivel de succión (8 metros).I Si utilizan agua como lubricante, no deben operar en
seco para evitar el sobrecalentamiento.
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CircuitoHidráulico
Configuraciones típicas
I Sistemas de baja potencia (50 a 400 Wp)I Motor DC accionando una bomba de membrana
I Sistemas de media potencia (400-1500 Wp)I Bomba sumergible centrífuga multietapa con motor
asíncronoI Motor DC sin escobillas accionando una bomba
helicoidal
I Potencia superior a 1 kWpI Bomba sumergible centrífuga multietapa con motor
asíncrono
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Protecciones
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Acoplamientogenerador-motobombaConvertidores
Protecciones
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Motivo
I La potencia y tensión suministrada por ungenerador FV varían con la radiación y latemperatura.
I Las condiciones de funcionamiento no se adaptansiempre a todos los requerimientos de lamotobomba.
I Es necesario adaptar las condiciones defuncionamiento de la motobomba al punto detrabajo del generador FV.I Motor AC: variador de frecuenciaI Motor DC: convertidor DC-DC
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Protecciones
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Convertidor DC-DC
I Dispositivo que transforma corriente continua deuna tensión a otra.I Suelen ser reguladores de conmutación, dando a su
salida una tensión regulada.
I Se utiliza para alimentar motores DC con generadorFV.
I Normalmente no incorporan buscador de MPP.
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Variador de frecuencia
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Protecciones
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Variador de frecuenciaI El variador de frecuencia transforma una señal
alterna de una frecuencia en otra señal alterna deotra frecuencia.
I Está compuesto por un rectificador y un inversor confrecuencia variable.
I Eficiencia cercana al 95%.I Habitualmente sin seguidor de MPP.
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Protecciones
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Pozo vacío
I Control de frecuencia de salida del variador.I Cuando el motor trabaja en vacío, la corriente
consumida baja y el variador debe subir la frecuenciapara alcanzar la tensión de referencia.
I Si se supera la frecuencia de 55 Hz se para el sistemay se marca un intervalo de espera para permitir queel pozo vuelva a llenarse.
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Protecciones
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Deposito lleno
I Presostáto en la tubería combinado con una boyaen el depósito.
I Cuando en el depósito se alcanza un niveldeterminado, la boya acciona el cierre de la entradaal depósito.
I Sin embargo, la bomba sigue elevando agua. De estaforma, la presión dentro de la tubería aumenta hastaaccionar el presostato.
I Se pone en marcha un temporizador para permitirque baje el nivel del depósito.
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Circuito hidráulico
I Tubería de impulsiónI Boca de pozoI Tubería de distribución y valvuleríaI Depósito
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Tubería de Impulsión
I Es la tubería instalada a la salida de la bomba.I Polietileno de alta densidad y calidad alimentaria
I Coste menorI Tendencia a enrollarse.
I Tuberías autoportantes flexiblesI Coste mayorI Requiere terminales específicos fabricados en acero
inoxidable
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Depósito elevado
I Tamaño adecuado para 1 o 2 días de consumoI Para depósitos pequeños (20 a 1.000 l) debe elegirse
un depósito plástico de color negro para evitaraparición de algas y otros contaminantes.
I El plástico puede ser polietileno de alta densidadpara uso alimentario.
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