Diseño de un sistema fotovoltaico para alimentar bombas para el suministro de agua de pozos en el área rural, utilizando un sistema inteligente basado en un PLC (S7-1200)

Abstract

Actualmente el 37.6 % de población ecuatoriana es pobre y vive en barrios marginales por lo que conseguir agua de ríos, lagos y pozos llega a ser dificultoso y peligroso, tomando en cuenta que el tanquero llega con dificultad a estos lugares, trayendo consecuencias perjudiciales para la salud física de las personas que viven en estas zonas ocasionando accidentes y enfermedades en la columna. También hay que tener en cuenta de que los sistemas tradicionales de bombeo de agua que usan fuentes de alimentación como son generadores, grupos electrógenos y la red eléctrica resulta ser caros por su mantenimiento, instalación y combustible lo cual no está al alcance del bolsillo de estas personas por lo que una solución es buscar nuevas tecnologías, es decir fuentes de energía renovables como es la fuente fotovoltaica. En el Ecuador solo 0.14 % de toda la energía generada representa la energía fotovoltaica, entonces es de vital importancia desarrollar sistemas que utilicen esta fuente de energía renovable debido a que es eficiente, barata y amigable con el medio ambiente. Por esto se ha diseñado un sistema de bombeo que lleva el agua de un lago a un reservorio que está cerca de las casas y en una zona segura usando como fuente de energía la fotovoltaica, para esto nuestro sistema costa de dos paneles solares, uno que alimenta directamente a la carga y otro a un banco de baterías, este último entra a funcionar cuando la potencia del primer panel no es suficiente para alimentar la carga esto sucede en condiciones de días nublados y de noche, de esta manera se garantiza el funcionamiento de nuestro sistema las 24 horas del día, los 7 días de la semana siempre y cuando el tanque deba ser llenado. En la parte de control se usa contactores que son accionados por un PLC s7-1200 en el cual se le ha cargado un pequeño programa de control, además posee una HMI con una interfaz amigable para que se pueda visualizar las variables de control cuando se realice algún mantenimiento. El sistema de bombeo posee una bomba DC que transporta el agua. Los ingresos y costos para este año 2021 donde el gasto de mantenimiento ronda el 17,51% del beneficio y para el año 2030 rondará el 19,24%. Como pudimos ver nuestro sistema cubre su costó total a partir del cuarto año y medio considerando también que al tercer año se deberá hacer un cambio de bomba y al quinto un cambio de baterías para mantener su eficacia adicionalmente usamos un tipo de energía amigable con el ambiente el cual de momento no es muy significativa, pero con el tiempo formará parte de nuestras vidas. Palabras