Diseño de un sistema de bombeo usando energía renovable para la enseñanza universitaria en el Ecuador

Abstract

El propósito de esta investigación es crear y analizar un sistema de riego en conjunto con el uso de energía renovable para abordar los desafíos de la agricultura en áreas con acceso limitado a la energía eléctrica. El Laboratorio de Termofluídos de la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) busca integrar la energía solar a través de paneles fotovoltaicos con un motor de corriente continua para analizar la interacción entre la energía eléctrica generada y la radiación solar. Además, se nota la falta de directrices para diseñar sistemas de bombeo que se adapten a las necesidades de caudal y presión en la agricultura familiar y en zonas remotas. La provincia de Santa Elena en Ecuador es idónea por la cantidad de energía solar, donde se seleccionó una posible área de aplicación del proyecto. Se eligió esta provincia ya que cuenta con condiciones que son de gran utilidad, como es el agua disponible en canales, la cantidad de lluvia que hay durante el año en esta zona y la radiación solar promedio alrededor de esta provincia. El sistema propuesto tuvo un doble propósito: servir como herramienta educativa en el Laboratorio de Termofluídos de la ESPOL y proporcionar riego a las comunidades costeras. La tesis destaca la relevancia de la sostenibilidad y la adaptación tecnológica en el laboratorio y en áreas agrícolas con limitaciones de energía eléctrica. Los objetivos del presente estudio fueron el de hacer el diseño detallado de un sistema de riego con paneles solares, la capacitación en simulación de sistemas solares y de riego, y la creación de material pedagógico. La metodología abarca la definición de requerimientos, la identificación de factores clave, la selección de soluciones, y el diseño del sistema y sus componentes. Se hace constancia en el uso de las ecuaciones de Manning y software especializado como PVSyst y EPANET para modelar y optimizar el sistema. Las conclusiones destacan el potencial del sistema de riego solar para mejorar la sostenibilidad y el acceso energético en la agricultura, aumentando la producción y mejorando las condiciones socioeconómicas. La tesis resalta la oportunidad educativa e investigativa al combinar tecnologías solares y simulación. También se hacen recomendaciones para implementar sistemas solares eficaces, considerando incentivos locales y el uso adecuado de herramientas de simulación hidráulica y fotovoltaica. En conjunto, esta tesis propone una solución integral para implementar un sistema de riego, usando fuente energética, los rayos solares en contextos agrícolas con limitaciones de energía, resaltando su impacto en sostenibilidad, educación y desarrollo local.