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. LE LAB propone dos soluciones en este punto de funcionamiento: un controlador LORENTZ PSk2 y un motor de imanes permanentes GRUNDFOS SPE con variador RSI. 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 62 m³/h y 200 m de altura. El campo cuenta 76 paneles de 515 Wp, es decir 39 140 Wp, cableados en cuatro cadenas paralelas de diecinueve paneles en serie. La producción media se establece en 276,4 m³ al día para 250 pedidos.

Solución elegida por LE LAB: bomba LORENTZ PSK2-40 C-SJ42-19, campo solar de 39 140 Wp en 76 paneles de 515 Wp, producción media 276,4 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 dos soluciones en el mismo punto de funcionamiento

LE LAB no muestra una sola respuesta. A 250 m³ al día y 132 m de altura, propone dos soluciones, una por familia de pilotaje, clasificadas por el tamaño del campo fotovoltaico que reclaman.

SoluciónCampo fotovoltaicoProducción mediaEquipamiento
LORENTZ PSk2-40 C-SJ42-1939 140 Wp · 76 × 515 Wp276,4 m³/dcontrolador PSk2-40 integrado
GRUNDFOS SPE 32-1939 200 Wp · 80 × 490 Wp280,0 m³/dvariador RSI 30 kW, filtro senoidal, sonda de temperatura

Los dos campos son prácticamente del mismo tamaño: 39 140 Wp frente a 39 200 Wp, es decir 60 Wp de diferencia, y 76 paneles frente a 80. En este punto de funcionamiento el controlador integrado no hace ganar potencia instalada, y la SPE produce incluso un poco más de media, 280,0 m³/d frente a 276,4. Lo que separa las dos soluciones se juega en otra parte, en el aparellaje que hay que prever. La elección entre los dos motores Grundfos con variador se trata aparte, en la página SP o SPE.

Etapa 4

La producción, mes a mes

Sobre la historial de irradiación PVGIS de la región, la producción va de 206,6 m³ al día en diciembre a 347,0 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 206,6 m³ por día en diciembre a 347,0 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. La clasificación se hace por tamaño de campo, y aquí los dos campos están a 60 Wp uno del otro: lo que de verdad los separa es el aparellaje, un controlador emparejado por un lado, un variador y su filtro senoidal por el otro. 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

Dos campos del mismo tamaño, dos aparellajes distintos

39 140 Wpel campo elegido, frente a 39 200 Wp para la SPE en el mismo punto de funcionamiento, es decir 76 paneles frente a 80
Ningún variador aparteel controlador PSk2 está emparejado con su bomba por el fabricante: ningún variador 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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