¿Qué debo considerar al escoger Variadores de Frecuencia Solar?

Por Filiberto Zazueta

A medida que es más frecuente el acceso a tecnologías para el aprovechamiento de energías renovables como el Sol, aun y cuando contamos con experiencia en la industria, es posible caer en la confusión de productos nuevos en el mercado que ofrecen bajos estándares de calidad y operación.

Estos productos, comúnmente disponibles en atractivas ofertas de bajo costo, nos ofrecen características bajo el aspecto de cualidades y beneficios, que en la realidad limitan su operación y terminarán complicando nuestras instalaciones. En este artículo, presentamos algunos de los costos escondidos de no seleccionar variadores de frecuencia adecuados para su proyecto de bombeo solar y cómo identificar cuándo éstos costos se convierten en una amenaza para su inversión.

1. Voltaje Mínimo de Entrada y Uso de Paneles Adicionales:

Es ampliamente conocido en la industria, que uno de los determinantes claves en el total de la inversión es la cantidad de paneles solares que requiere su sistema. Para que esta selección juegue a su favor, verifique el Voltaje Mínimo de Entrada con el que puede operar su equipo ya que esto determinará la menor cantidad de paneles fotovoltáicos en serie que se requieren para que su instalación trabaje con un desempeño hidráulico mínimo deseado.

Costo Escondido No. 1: Al seleccionar variadores de frecuencia cuyo voltaje de salida nominal mínimo se ofrezca en 230 V, por ejemplo, su sistema requerirá para trabajar al mínimo desempeño al menos 2 o incluso 3 paneles adicionales de lo que requieren inversores con voltajes nominales de 100 VAC o similares, como en el caso de modelos Fhoton™ de ¾ HP.

2. Compatibilidad de Componentes del Sistema:

Nuestra experiencia en bombeo nos ha demostrado que la integración del sistema, permite optimizar al máximo la eficiencia y operación de cada uno de sus componentes. Por el contrario, al operar su sistema como un conjunto de componentes aislados, podría enfrentar la falta de compatibilidad entre ellos.

Los variadores genéricos diseñados para voltajes mayores, ofrecen una menor corriente nominal y viceversa. Por ejemplo, un variador genérico de 230 para una capacidad máxima de 1 HP sólo ofrece amperaje típico de 4 A RMS; este amperaje es insuficiente para cubrir el amperaje máximo requerido por el motor sumergible más reconocido de 1 HP e incluso, potencias menores como de ¾ HP.

Costo Escondido No. 2: Verifique cuidadosamente la compatibilidad de los voltajes y amperajes entre su variador y el equipo de bombeo independientemente de la potencia nominal. De no existir compatibilidad entre estos componentes, se verá en la necesidad de adquirir la siguiente capacidad que se ofrezca en variadores para poder operar su bomba.

3. Clasificación o Grado de Protección:

Las normas CEI 60529 establecen dos dígitos para certificar el cumplimiento de condiciones de protección: 1er Dígito) indica el nivel de protección contra el ingreso de objetos sólidos como el polvo; 2do dígito) indica el nivel de protección contra el ingreso de agua.

  • El nivel de protección contra ingreso de objetos sólidos se mide de 1 a 6, en orden ascendente y siendo de mayor grado de protección el nivel 6. Considere que a partir del IP 5X, el producto le ofrecerá protección contra polvo.
  • El nivel de protección contra ingreso de agua se mide de 0 a 9K, en orden ascendente y siendo de mayor grado de protección el nivel 9K. Productos a partir del nivel 4 en su segundo dígito se encuentran protegidos para recibir impacto de chorros de agua de hasta 10 litros por minuto por no menos de 3 minutos y superiores conforme el nivel.

Ejemplo: Si un inversor le ofrece grado de protección IP20, requerirá montaje en interiores por su muy bajo nivel de protección contra sólidos y absolutamente nula protección contra polvo y agua.

Costo Escondido No. 3: La mayoría de los variadores genéricos no cuentan con un grado de protección adecuada para operar en exteriores, lo cual es típico de las condiciones a las que se enfrentan los sistemas solares. Al decidir no utilizar un grado de protección a partir de IP55, su inversor requerirá adquirir gabinetes adicionales que puedan, aun así, no ser apropiados para las condiciones de instalación y añadan aún más costos al provocar que su equipo se averíe con la entrada de polvo, agua y ofrezca una corta duración.

4. Protección de Baja Carga o Trabajo en Seco:

Debido a las condiciones cambiantes que enfrentan las instalaciones de bombeo solar, esto incluye constantes retos en las condiciones o nivel de voltaje de entrada, el listado de protecciones que le ofrezca su inversor, se convertirá en su aliado para proteger su inversión inicial.

Costo Escondido No. 4: En su mayoría, los inversores adaptados para aplicaciones solares no ofrecen una protección de operación en seco o únicamente ofrecen protecciones fijas diseñadas para un suministro eléctrico constante. Si su protección le ofrece únicamente bajar el porcentaje de corriente para la protección contra falta de agua, esto hace suponer que no será muy confiable y que puede poner en peligro su sistema: en sistemas de bombeo solar esta falta de agua es recurrente y requiere un nivel superior de detección de lo que requieren sistemas alimentados por red eléctrica.

Por el contrario, variadores como el Fhoton™ diseñados específicamente para bombeo solar, ofrecen un grado de protección por baja carga que se adapta adecuadamente a los cambios en la potencia solar suministrada según ésta cambia a lo largo del día. Sus algoritmos de control basado en frecuencia, tiempo y potencia hacen la detección mucho más robusta. Asimismo, dispositivos mecánicos de reduncancias nos aseguran la vida útil de los equipos.

5. Dimensionamiento y Selección del Sistema:

En incontables ocasiones hemos transmitido y compartido con usuarios finales la importancia de la selección adecuada de sistemas de bombeo para lograr la operación deseada de los equipos adquiridos. Esta tarea adquiriere aun más importancia en Bombeo Solar, ya que ningún punto geográfico recibirá las mismas condiciones de suministro energético que otras en el mapa.

Al estudiar sus opciones, identifique si su proveedor le entrega información completa sobre el flujo y volumen de agua que espera producir gracias a la operación de su sistema en las condiciones precisas en que se encuentra su instalación y a través de los cambios en las temporadas del año. ¿Puede fácilmente identificar qué equipo requiere para un sistema, por ejemplo, de 30 metros de Carga Dinámica?

Costo Escondido No. 5: Al seleccionar sistemas sin el apoyo de tecnología o personal capacitado que respalde su evaluación, el costo puede ser tan alto como desperdiciar su inversión al grado de no lograr extraer el flujo necesitado debido a las características incompatibles del sistema con su instalación.

En Franklin, apoyamos esta tarea al poner a su disposición nuestro FE Select SolarPAK sin costo adicional para considerar cada uno de los detalles de su instalación desde el suministro energético que proveen sus paneles hasta la radiación solar propia de su región en cada momento del año.

Su instalación e inversión, así como la de sus clientes requieren soluciones de alta confiabilidad y libres de riesgo. Le ofrecemos nuestro portafolio de sistemas de bombeo solar para respaldar sus futuros proyectos o reemplazar instalaciones actuales.

Para más información, visite franklinagua.com/solar o consulte a su Ingeniero de Ventas o Gerente de Territorio.

Acerca del Autor

Filiberto Zazueta es Gerente de Producto Solar para Franklin Electric a nivel Global, calificado profesionalmente como Ingeniero Mecánico Eléctrico por el Tecnológico de Monterrey, Maestro en Ingeniería Ambiental y Recursos del Agua por la Universidad de Norwich, en Vermont.

Filiberto cuenta con experiencia de 17 años en la industria eléctrica, 11 de los cuales ha colaborado como parte de Franklin Electric en la industria del agua, lo que lo llevó a su puesto actual en Estados Unidos donde aporta su visión para fortalecer nuestras soluciones de bombeo solar mundialmente.

SubDrive SolarPAK: Caso de Bombeo en Kenia

Greg Burns es un exitoso empresario que presta una variedad de servicios desde diseño y construcción de equipo especializado para motores de turbinas a la producción de laminados de metal y corte láser. Pero, sin duda, uno de los esfuerzos del que más se enorgullece es en relación a la caridad a través de su organización Bridge Minisitries. Para finales del 2017, Burns habrá usado el sistema de bombeo solar SubDrive SolarPAK de Franklin Electric en su organización para suministrar el requerimiento de agua completo necesario para 130 niños en el centro educativo OneLife Africa en Kenia, localizado en un área al cual no llega agua ni electricidad. Adicionalmente, este sistema bombeará agua que podrá beneficiar a familias necesitadas en la comunidad, mientras que el resto será puesta al alcance en comunidades cercanas a manera de recaudar fondos que permitan mantener los costos operativos de este sistema.

“Elegir el SubDrive SolarPAK fue una decisión fácil”

“Preparamos un pozo de 240 metros de profundidad y 6 pulgadas de diámetro, y nuestros operadores comentaron que necesitábamos un generador que costaría $15,000 USD originalmente más $75 USD de combustible diario,” recuerda Burns. “Sabía que tenía que haber una solución más razonable. Entonces, trabajé con mi distribuidor y diseñamos el sistema basado en el equipo de Franklin. La cotización resultó excelente e incluso nos permitió duplicar la capacidad de paneles de modo que pudiéramos generar electricidad para otros usos. Elegir el SubDrive SolarPAK fue una fácil decisión. Mantenerlo seguro en un país como Kenia fue lo complicado, así que construimos un contenedor para protegerlo.”

“Estoy muy impresionado con el controlador de Franklin, especialmente cómo se pausa cada 8 minutos sólo por algunos segundos para analizar la capacidad de potencia que tiene disponible. Entonces, vuelve a operar realizando los ajustes precisos para el nuevo rango a suministrar. Me impacta la calidad y cuan eficientemente ha funcionado el sistema. En días nublados, me preocupaba por la operación. Pero, hemos tenido días con nubes con muy limitada irradiación solar y fue sorprendente cómo el sistema se ajustó para aprovechar la luz del sol al máximo. Esto logra evitar que se esté apagando y encendiendo constantemente, reduciendo el desgaste de los equipos. Además, como resultado, permite que el sistema dé agua la mayor parte del tiempo.”

La Aplicación

En Kenia, los alumnos tienen un periodo de 10 meses entre el pregrado y la facultad de Profesional, lo que generalmente dificulta sus condiciones financieras y nutricionales. El centro OneLife Africa les facilita educación, un hogar, agua y alimentación a estos jóvenes para que puedan mejorar sus condiciones en esta brecha. Con una agenda cubierta para 130 alumnos, Bridge Ministries emplea paneles solares que requieren 8200 watts – la mitad de ellos operarán un equipo de bomba y motor Franklin Electric de 3 HP, 10 GPM para uso doméstico mientras que el resto permite la recarga de baterías y suministra energía para la escuela. Toda el agua es bombeada hacia un tanque elevado de 10,000 galones.

Hora de la Simulación

Debido a la lejanía de la instalación, para calmar la ansiedad de Burns, se realizó una prueba de operación simulando lo más cercanamente posible el clima de Kenia. “Como nunca habíamos arrancado la bomba, no queríamos llegar y no ser capaces de entender su funcionamiento. Simulamos la operación de la bomba a 325 PSI como sería allá. Sumergimos la bomba en un barril de agua y a la salida de la bomba, instalamos una válvula de alivio de presión ajustable a este valor. Esto representa más de los 200 metros de profundidad que requiere la instalación real. Fuimos capaces de levantar la temperatura del agua hasta 45 grados centígrados en nuestra simulación imitando la temperatura a la que se encontraría el agua del pozo en Kenia. De igual forma, colocamos un medidor de flujo en la salida de la bomba. Cambiamos el ángulo del arreglo de paneles para poder simular diferentes situaciones de luz para el bombeo al atardecer. Todo ello nos dio una muy buena idea de lo que enfrentaríamos en realidad. El resultado final fue un sistema de bombeo de agua capaz de cumplir el 100% de nuestros requerimientos.

La Reputación de Franklin Habla por sí misma

Encontrarse en una región remota con una instalación de cerca de 250 metros de profundidad requiere tener muchísima confianza en lo que vas a instalar. Burns sabía que necesitaba una solución infalible. “Franklin es conocido en bombeo. Tienen su nombre bien posicionado. Estaba preocupado por realizar un proyecto en un lugar remoto, encontrarme a casi 20,000 kilómetros de mi hogar y tener que enfrentarme a problemas técnicos. Es crítico que tengamos un gran producto dadas las circunstancias complejas que implicarían tener que atravesar el mundo para resolver un problema hasta ese lugar.  Hay mucho dinero involucrado en poder presentarse nuevamente en el sitio, así que necesitamos una compañía cuya calidad nos respalde. Franklin Electric es esa compañía.”

Para conocer más acerca de la noble labor de OneLife Africa visite su sitio aquí.
Para leer más acerca de los proyectos de Bridge Ministries, conozca su sitio aquí.
Para más información sobre este producto y sus materiales descargables consulte nuestra página de producto. En caso de contar con dudas o aclaraciones, favor de contactar a su Asesora en Servicio al Cliente o a su Gerente de Territorio.