Diseño de un sistema de bombeo solar automatizado para optimizar el uso del recurso hídrico en el sector Levanto - Bongará, región Amazonas

Abstract

El objetivo principal de esta investigación es diseñar un sistema de bombeo solar automatizado que permita optimizar el uso del recurso hídrico en el sector Levanto, provincia de Bongará, región Amazonas. El sistema proyectado estará orientado a atender una superficie agrícola de 12 hectáreas sembradas con ryegrass, distribuidas en ocho sectores de riego. se estimará una demanda hídrica promedio de 4.3 mm/día, equivalente a un caudal de 7.9 m³/h por sector, con lo cual se seleccionará una bomba centrífuga de 11 kw para cubrir el caudal total requerido. La planta solar será dimensionada considerando 58 módulos fotovoltaicos de 600 wp cada uno, conectados a un variador de frecuencia para permitir la alimentación directa en corriente alterna. Con el fin de sustentar técnica y económicamente la propuesta, se incorporará una comparación con una alternativa convencional alimentada por red eléctrica, lo cual permitirá evaluar de forma objetiva los beneficios y limitaciones de ambas soluciones. asimismo, se descartará desde el inicio el uso de motobombas a combustibles fósiles, debido a sus elevados costos operativos, bajo rendimiento energético y alto impacto ambiental, contrarios a los principios de sostenibilidad del presente proyecto. se espera que el análisis técnico y económico demuestre que el sistema solar proyectado sea más rentable y eficiente, con un valor actual neto (van) estimado de s/. 880,658.30, una tasa interna de retorno (TIR) del 52.69 % y un período de recuperación simple de dos años, consolidándose como una alternativa viable, sostenible y replicable para zonas rurales con acceso limitado a energía convencional.

The present research project will aim to design an automated solar pumping system to optimize water resource use in the Levanto sector, Bongará province, Amazonas region. The proposed system will be intended to serve an agricultural area of 12 hectares cultivated with ryegrass, divided into eight irrigation sectors. An average water demand of 4.3 mm/day will be estimated, equivalent to a flow rate of 7.9 m³/h per sector. Based on this, an 11 kW centrifugal pump will be selected to meet the total flow requirement. The solar plant will be sized considering 58 photovoltaic modules of 600 Wp each, connected to a frequency inverter to allow direct AC operation. To support the technical and economic feasibility of the proposal, a comparison will be made with a conventional alternative powered by the electrical grid, enabling an objective evaluation of the advantages and limitations of both systems. Additionally, the use of fuel-powered motor pumps will be ruled out from the outset due to their high operating costs, low energy efficiency, and significant environmental impact, which are contrary to the sustainability principles of this project. It is expected that the technical and economic analysis will demonstrate that the proposed solar system is more cost-effective and efficient, with an estimated Net Present Value (NPV) of S/. 880,658.30, an Internal Rate of Return (IRR) of 52.69%, and a Simple Payback Period of three years, establishing it as a viable, sustainable, and replicable alternative for rural areas with limited access to conventional energy.