Caso práctico

¿Controlador integrado o variador solar?
250 m³/día en Andalucía

En el valle del Guadalquivir, un huerto regado por goteo saca su agua de un sondeo de 120 m y llena una balsa elevada. La punta de necesidad es de 250 m³ al día, no hay línea eléctrica en la parcela y el agricultor no la quiere. Tres familias de bombas saben sostener este punto de funcionamiento: un controlador LORENTZ PSk2, un motor de imanes permanentes GRUNDFOS SPE con variador RSI, y una bomba asíncrona GRUNDFOS SP con el mismo variador. Así las separa LE LAB, y así se ve por qué una función del variador, real por otra parte, no pesa nada aquí.

Córdoba · España Necesidad: 250 m³/día Sondeo de 120 m Balsa elevada 5 m 150 m de tubería Sin apoyo eléctrico
El proyecto

Un huerto, una balsa, ni un enchufe de corriente

El esquema es el de miles de parcelas andaluzas: un sondeo, una conducción que sube hasta una balsa de riego, y el goteo que sale de la balsa por gravedad. La bomba no tiene pues que seguir la demanda de los goteros, tiene una sola misión, llenar la balsa durante el día. La conexión a la red no se plantea: el centro de transformación queda lejos, y el solar al ritmo del sol conviene exactamente a este tipo de llenado.

250 m³/dla punta de la campaña de riego, a llenar durante el día
120 mla profundidad del agua, más 5 m de elevación hasta la balsa y 150 m de conducción
132 mla altura manométrica total calculada por LE LAB, pérdidas de carga incluidas
Sin apoyoni red ni grupo electrógeno: la cuestión de la entrada en corriente alterna no se plantea
Etapa 1

Los datos de entrada

Bastan siete respuestas. La ciudad de referencia de irradiación es Córdoba, la profundidad del agua 120 m, la elevación hasta la balsa 5 m, la conducción 150 m. LE LAB calcula solo la altura manométrica total, 132 m, sumando las pérdidas de carga al desnivel. La casilla de apoyo eléctrico queda en no, y es una respuesta que cuenta tanto como las demás.

Resumen del estudio LE LAB: Córdoba en España, 250 m³ por día, profundidad 120 m, elevación 5 m, 150 m de conducción, altura manométrica total calculada 132 m, sin apoyo eléctrico

El resumen antes del cálculo. La altura manométrica total se calcula por usted, no hay que introducirla.

Etapa 2

La solución elegida: un controlador integrado

LE LAB elige una LORENTZ PSk2-40 equipada con el cuerpo C-SJ42-19, un conjunto de 6 pulgadas que acepta hasta 63 m³/h y 200 m de altura. El campo cuenta 48 paneles de 630 Wp, es decir 30 240 Wp, cableados en tres cadenas paralelas de dieciséis paneles en serie. La producción media se establece en 281,7 m³ al día para 250 pedidos.

Solución elegida por LE LAB: bomba LORENTZ PSK2-40 C-SJ42-19, campo solar de 30 240 Wp en 48 paneles de 630 Wp, producción media 281,7 m³ por día

La solución de un vistazo: la bomba, el campo y la producción media, con la amplitud estacional anunciada sin rodeos.

Lo que cambia realmente un controlador integrado. El controlador PSk2 es el órgano de potencia de la bomba: lleva la búsqueda del punto de máxima potencia, la protección del motor y la gestión del llenado, y está emparejado con su cuerpo hidráulico por el fabricante. No hay pues ningún variador que dimensionar aparte, ni emparejamiento que verificar entre un motor y un cuadro de otra referencia.
Etapa 3

Las tres familias en el mismo punto de funcionamiento

LE LAB no muestra una sola respuesta. A 250 m³ al día y 132 m de altura, tres familias sostienen la necesidad, y se clasifican por el tamaño del campo fotovoltaico que reclaman. Ahí es donde se abre la diferencia.

SoluciónCampo fotovoltaicoProducción mediaEquipamiento
LORENTZ PSk2-40 C-SJ42-1930 240 Wp · 48 × 630 Wp281,7 m³/dcontrolador PSk2-40 integrado
GRUNDFOS SPE 32-2335 280 Wp · 72 × 490 Wp276,4 m³/dvariador RSI 37 kW, filtro senoidal, sonda de temperatura
GRUNDFOS SP 77-1546 350 Wp · 90 × 515 Wp283,3 m³/dvariador RSI 110 kW, filtro senoidal, sonda de temperatura

La SPE pide un 17 % más de paneles que la PSk2, la SP asíncrona un 53 % más. La diferencia entre las dos Grundfos no extraña, es la del motor: la SP asíncrona frente a la SPE de imanes permanentes, a hidráulica comparable, absorbe más a igual caudal. La diferencia con la PSk2 viene a la vez del rendimiento de la cadena y de que LE LAB elige, en cada familia, la bomba más sobria que sostiene la necesidad.

Etapa 4

La producción, mes a mes

Sobre la irradiación real de la región, la producción va de 206,8 m³ al día en diciembre a 362,9 en julio. El dimensionado se hace sobre el mes medio, y la amplitud se muestra tal cual: los meses de invierno bajan de los 250 m³ pedidos. Para un huerto es el buen compromiso, ya que la punta de riego cae precisamente cuando el sol está ahí. Quien necesitara los 250 m³ en diciembre leería este gráfico y dimensionaría sobre el mes más desfavorable, opción que la aplicación propone.

Producción mensual estimada frente a la necesidad de 250 m³ por día en Córdoba: de 206,8 m³ por día en diciembre a 362,9 en julio, con la pluviometría mensual

La producción mensual estimada, frente a la línea de la necesidad. La curva azul es la pluviometría, dice la campaña de riego mejor que un calendario.

El punto técnico

La entrada en corriente alterna del RSI, y por qué no pesa nada aquí

El variador solar GRUNDFOS RSI tiene una función que el controlador PSk2 no lleva de serie: acepta la corriente alterna. El campo fotovoltaico y una acometida trifásica se conectan a los mismos bornes de entrada del variador, a través de un conmutador de fuentes que impide que estén unidas al mismo tiempo, y el fabricante presenta esta acometida como alimentación de socorro en caso de interrupción del campo solar. Es una ventaja real, siempre que se necesite.

Una entrada en corriente alterna no es un funcionamiento híbrido. El manual del RSI es explícito: el convertidor no debe alimentarse simultáneamente en corriente alterna y en corriente continua, y se recomienda un dispositivo de enclavamiento. Se trabaja pues con una fuente a la vez, con una conmutación, y no con una mezcla de las dos energías. Del lado LORENTZ, la PSk2 solo toma la red mediante un convertidor separado, el SmartPSUk2, por el que pasa entonces la totalidad del campo solar; a cambio, ese convertidor mezcla las dos fuentes en continuo en lugar de conmutar. Dos filosofías, dos cableados, y un mismo requisito previo: que el cliente pida un apoyo.

En este huerto nadie lo pide. El criterio no separa pues nada, y la clasificación se juega en lo único que cuesta paneles y superficie, el tamaño del campo. Así es como gana el controlador integrado, aun cuando el variador ofrezca una posibilidad más. En un país vecino, sobre un sondeo mucho más profundo y con la red en el centro de transformación, la misma pregunta da la respuesta inversa, y por buenas razones.

Lo que muestra este caso

El tamaño del campo decide, la entrada en corriente alterna no pesa

30 240 Wpel campo elegido, frente a 35 280 para la SPE y 46 350 para la SP asíncrona en el mismo punto de funcionamiento
1 solo cuadroel controlador PSk2 está emparejado con su bomba por el fabricante: nada que dimensionar al lado
Una fuentela entrada en corriente alterna del RSI es una conmutación, no una mezcla: el manual prohíbe la alimentación simultánea
132 mla altura manométrica total, calculada por la aplicación a partir del sondeo, la elevación y la conducción
Para ir más lejos: la matriz de cobertura da, para cada par de altura y caudal, la potencia del controlador más pequeño del catálogo; la página SP o SPE detalla los dos motores Grundfos con variador, y la página variador solar RSI sus reglas de dimensionado.

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