Fábrica de Bombas Centrífugas Solares

1. O que é uma bomba solar de superfície

A bomba de superfície solar é uma unidade de bomba instalada acima do solo que extrai água de uma fonte de água aberta próxima, como um rio, lagoa, canal, lago ou poço raso, alimentada total ou principalmente por painéis solares fotovoltaicos (PV). O motor e a bomba são montados na superfície, conectados a um controlador de bomba solar que regula a entrada e saída de energia.

As bombas de superfície operam com base no princípio de sucção : criam pressão negativa na entrada para puxar a água para cima através de um tubo de entrada antes de pressurizar e descarregar pelo lado de saída. Isso as distingue das bombas submersíveis, que empurram a água de baixo para cima. A altura de sucção prática para bombas de superfície é limitada pela pressão atmosférica a aproximadamente 7 a 8 metros sob condições do mundo real.

Como parte do portfólio de soluções para sistemas de água do Grupo Deye, os sistemas de bombas de superfície complementam as linhas de produtos de bombas submersíveis da empresa, atendendo a aplicações onde as fontes de água são acessíveis no nível da superfície ou próximo a ele.

2. Componentes principais de um sistema de bomba solar de superfície

• Painéis solares fotovoltaicos: Gere eletricidade CC a partir da luz solar para alimentar o sistema de bomba.
• Controlador de bomba solar: Gerencia rastreamento de potência MPPT, regulação de velocidade do motor e funções de proteção; pode suportar entrada híbrida de energia solar e de rede.
• Unidade de bomba de superfície: Inclui o corpo do motor e da bomba montados numa estrutura de base comum no local de instalação.
• Tubo de entrada e válvula de pé: Transporta água da fonte até a entrada da bomba; a válvula de pé evita o refluxo e mantém a escorva da bomba.
• Coador ou Filtro: Instalado na entrada para evitar que detritos, folhas e sedimentos entrem no corpo da bomba.
• Tubo de descarga e manômetro: Fornece água pressurizada ao sistema de distribuição; um medidor monitora a pressão operacional.
• Porta de preparação: Usado para encher a bomba e o tubo de entrada com água antes da inicialização para estabelecer a sucção.

3. Tipos de bombas solares de superfície

3.1 Por Projeto Hidráulico da Bomba

3.2 Por tipo de motor

• Bomba de superfície do motor DC: Diretamente compatível com saída de painel fotovoltaico; design de sistema mais simples com menos estágios de conversão. Adequado para pequenas faixas de potência.
• Bomba de superfície com motor CA com controlador inversor solar: Motor de indução CA padrão acionado por um inversor/controlador de bomba solar. Suporta faixas de potência mais amplas e é compatível com entrada de energia solar e de rede.

4. Principais parâmetros técnicos

5. Cenários de aplicação

• Irrigação por águas superficiais: Extrair água de rios, canais ou reservatórios para irrigar campos por gotejamento, aspersão ou métodos de sulco em áreas sem conectividade à rede.
• Transferência de água de lagoas e lagos: Transferência de água entre lagoas de armazenamento, canais de irrigação ou bacias de tratamento em terreno plano.
• Abastecimento de água de poço raso: Captação de água de poços rasos abertos ou revestidos para uso doméstico, pecuária ou agricultura de pequena escala, onde a profundidade do poço não excede a altura de sucção prática.
• Gestão de inundações e drenagem: Remoção de águas superficiais acumuladas em terras agrícolas baixas ou locais de construção.
• Enchimento do tanque de água: Bombear água de uma fonte ao nível do solo para um tanque de armazenamento elevado para distribuição por gravidade a edifícios ou sistemas de irrigação.
• Aquicultura e gestão de viveiros de peixes: Fornecimento de água doce para viveiros de peixes ou manutenção da circulação em instalações de aquicultura.

6. Bomba Solar de Superfície vs. Bomba Solar Submersível

7. Considerações de instalação

• Colocação da bomba: A bomba deve ser instalada o mais próximo possível da fonte de água e o mais baixo possível para minimizar a altura de sucção e reduzir o risco de cavitação.
• Comprimento e diâmetro do tubo de entrada: Tubos de entrada mais longos ou mais estreitos aumentam as perdas por atrito e reduzem a capacidade efetiva de sucção. O diâmetro do tubo deve ser igual ou maior que a porta de entrada da bomba.
• Instalação da válvula de pé: Uma válvula de pé na base do tubo de entrada retém água no tubo quando a bomba para, permitindo a reinicialização sem reabastecimento manual.
• Abrigo e Proteção: Os motores e controladores montados na superfície devem ser protegidos contra chuva direta, poeira e radiação solar extrema para prolongar a vida útil dos componentes.
• Montagem segura: A estrutura da base da bomba deve ser ancorada a uma superfície estável para evitar afrouxamento e desalinhamento induzidos por vibração durante a operação.

8. Perguntas frequentes

Q1: Por que a altura de sucção é limitada a cerca de 7 a 8 metros para bombas de superfície?

A pressão atmosférica ao nível do mar pode, teoricamente, suportar uma coluna de água de aproximadamente 10,3 metros. Na prática, as perdas por atrito no tubo de sucção, a temperatura da água, a altitude e a pressão de vapor reduzem o limite efetivo de sucção para 7 a 8 metros . Exceder este limite causa cavitação, o que danifica o impulsor da bomba e reduz o desempenho.

Q2: Uma bomba de superfície solar pode lidar com água contendo sedimentos ou algas?

As bombas centrífugas de superfície padrão são projetadas para água relativamente limpa. Água com alto teor de sedimentos, areia ou algas acelerará o desgaste dos impulsores e vedações. Um filtro de entrada é essencial, e em fontes altamente contaminadas, uma etapa de pré-filtração deve ser considerada antes da entrada da bomba.

Q3: Uma bomba de superfície solar precisa de um controlador dedicado?

Sim. Um controlador de bomba solar com MPPT é necessário para converter com eficiência a saída variável do painel fotovoltaico em potência de acionamento do motor estável. Sem um controlador, o motor está sujeito a flutuações de tensão que reduzem a eficiência e podem causar danos ao motor. O controlador também fornece proteções essenciais, como desligamento por funcionamento a seco e corte de sobrecorrente.

Q4: O que acontece se o nível da água cair abaixo do tubo de entrada durante a operação?

Se a entrada for exposta ao ar, a bomba perde a escorva e começa a funcionar a seco. O funcionamento a seco provoca um rápido sobreaquecimento das vedações da bomba e dos rolamentos do motor. Um proteção contra funcionamento a seco recurso no controlador da bomba solar detecta a condição anormal por meio de queda de corrente ou sensor de nível de água e desliga a bomba automaticamente para evitar danos.

Q5: Quantos painéis fotovoltaicos são necessários para uma bomba solar de superfície?

A capacidade necessária do painel fotovoltaico depende da potência nominal do motor, dos horários de pico diários de sol no local e das perdas de eficiência do sistema. Como orientação geral, a potência total do painel deve ser aproximadamente 1,2 a 1,5 vezes a potência nominal do motor em watts. Uma avaliação de irradiância solar específica do local fornece a base de dimensionamento mais precisa.