Caso de estudio agrícola · Valle del Cauca · Ejercicio ilustrativo · 8 min
Bombeo y riego solar en un predio del Valle del Cauca
Ejercicio de ingeniería sobre riego por goteo en el Valle del Cauca: energía específica de bombeo, mes crítico y bombeo directo frente a baterías.
Publicado el 25 de agosto de 2026
En corto
- Ejercicio con supuestos declarados, no un proyecto ejecutado: 10 hectáreas de riego por goteo en el valle geográfico del río Cauca, un pozo con 40 m de altura dinámica total y 560 m³ al día en el mes pico. El cálculo da 99 kWh al día y un campo de 33,0 kWp.
- En bombeo solar directo el almacenamiento se hace en agua, no en baterías: un reservorio con dos o tres días de consumo cuesta menos que un banco electroquímico equivalente y no se degrada con los ciclos.
- El mes que manda no es el de menor irradiación ni el de mayor demanda de agua, sino el del peor cociente entre ambas. En el valle del río Cauca el régimen bimodal hace coincidir las temporadas secas con las de más sol, así que el riesgo son las rachas nubladas dentro del riego.
- La distancia entre el campo y el pozo tiene precio en cobre: 320 m sin superar el 2% de caída de tensión exigen unos 50 mm² de sección, frente a los 6 mm² que bastan si los módulos van junto a la bomba.
Nota sobre este contenido
Este es un caso de referencia ilustrativo, pensado para mostrar cómo se estructura el análisis de ingeniería en un proyecto de este tipo. No corresponde a un proyecto ejecutado con cliente, cifras de ahorro o fecha verificables; a medida que documentemos proyectos reales con esos datos, los publicaremos por separado.
El escenario y sus supuestos
Supongamos un predio en la zona plana del valle geográfico del río Cauca con 10 hectáreas bajo riego por goteo alimentadas desde un pozo. La altura dinámica total —la suma del nivel dinámico del agua, las pérdidas por fricción en la tubería y la presión que el goteo necesita en cabecera— la fijamos en 40 m, y el rendimiento conjunto de bomba, motor y variador en 0,62.
El requerimiento neto en el mes pico lo fijamos en 5 mm al día, equivalentes a 50 m³ por hectárea. El dato real se obtiene con la evapotranspiración de referencia y el coeficiente de cultivo del manual 56 de riego y drenaje de la FAO, y cambia con el cultivo, la etapa fenológica y el año. Para la irradiación usamos 4,2 HSP en el mes crítico: horas sol pico, es decir la irradiación diaria expresada como horas equivalentes de sol a 1.000 W/m².
Del agua a los kilovatios: la energía específica de bombeo
Volumen diario: 10 ha × 50 m³ por hectárea ÷ 0,90 de eficiencia de aplicación del goteo = 556 m³, que redondeamos a 560.
La energía específica de bombeo —cuánta electricidad cuesta mover un metro cúbico hasta una altura dada— se calcula como densidad × gravedad × altura ÷ (3.600.000 × rendimiento). Sustituyendo: (1.000 × 9,81 × 40) ÷ (3.600.000 × 0,62) = 0,176 kWh por m³. La energía diaria es entonces 560 × 0,176 = 99 kWh, y ese número, no la potencia de la bomba, es la entrada del dimensionamiento.
Con 4,2 HSP y una relación de desempeño de 0,72 —más baja que en una cubierta urbana porque el bombeo opera buena parte del día fuera de su punto óptimo— cada kWp entrega 4,2 × 0,72 = 3,02 kWh al día. Entonces 99 ÷ 3,02 = 32,8 kWp: con módulos de 550 Wp son 60 módulos y 33,0 kWp.
La bomba se elige después del campo. Con una relación de 1,35 entre potencia del campo y del motor el equipo queda cerca de 25 kW, capaz de mover unos 140 m³/h contra 40 m; a ese caudal los 560 m³ se bombean en unas cuatro horas a plena potencia, que es lo que la ventana solar entrega. Ese caudal obliga a regar por sectores.
¿Cuál es el mes que manda: el de menos sol o el de más riego?
La tentación es dimensionar por el mes de menor irradiación, como en un sistema conectado a la red. En un predio de riego eso descuadra el diseño, porque la demanda de agua tampoco es constante: el mes que manda es el del peor cociente entre la energía que hace falta y la que el campo puede entregar.
En el valle geográfico del río Cauca el régimen de lluvias es bimodal, con dos temporadas secas hacia enero y febrero y hacia junio y agosto, y dos lluviosas entre marzo y mayo y entre septiembre y noviembre. La coincidencia juega a favor: cuando más hay que regar es cuando más sol hay, un ajuste natural que un régimen unimodal no ofrece.
El riesgo no está en el promedio mensual sino en la racha. Tres o cuatro días nublados seguidos dentro de una temporada seca, con el cultivo en una etapa que no tolera pausa, es lo que rompe el diseño. El remedio no es más potencia instalada: es agua guardada. Un reservorio con dos o tres días de consumo desacopla la producción del riego y traslada el problema del terreno eléctrico al de obra civil.
Bombeo directo, baterías o red: qué arquitectura resuelve qué
Con el mismo pozo y el mismo cultivo, varias arquitecturas resuelven cosas distintas. La pregunta que las separa no es cuál produce más, sino qué hace el sistema el día que no hay sol y qué tan firme es la red del predio.
Una red rural débil no es lo mismo que no tener red. Con caídas de tensión y cortes frecuentes, un sistema conectado aporta energía y reduce factura, pero se apaga cuando la red cae por la protección anti-isla, que impide energizar líneas donde puede haber personal trabajando. Medir tensión e interrupciones durante algunas semanas cuesta poco y evita elegir mal por una impresión.
| Arquitectura | Dónde guarda la energía | Cuándo tiene sentido | Qué la penaliza |
|---|---|---|---|
| Bombeo solar directo con reservorio | En agua: tanque o reservorio con días de autonomía | Predio sin red o con red muy inestable y riego que tolera el horario solar | Exige obra civil y área, y no alimenta otras cargas del predio |
| Bombeo solar directo sin almacenamiento | No guarda nada | Riego que puede seguir la disponibilidad de sol día a día | Una racha nublada se traduce en riego perdido |
| Sistema con baterías | En un banco electroquímico | Cuando además del riego hay cargas críticas: frío, ordeño, vivienda | Costo alto por kWh útil y reemplazo del banco dentro de la vida del campo |
| Conectado a la red | No guarda: usa la red como respaldo | Predio con red estable y consumo diurno alto además del bombeo | Se apaga en los cortes por la protección anti-isla |
| Híbrido sobre red débil | En un banco pequeño, solo para cargas críticas | Red con cortes frecuentes justo en temporada de riego | Suma costo del banco y complejidad de operación |
Distancias, caída de tensión y dónde poner el variador
Supongamos que el terreno cultivable obliga a poner los módulos a 320 m de la bomba y que el sistema trabaja alrededor de 700 V en el lado de corriente continua, con unos 48 A. La caída de tensión en ese tramo es 2 × resistividad × longitud × corriente ÷ sección. Con 0,0172 ohmios por mm² y metro para el cobre: 2 × 0,0172 × 320 × 48 = 528 dividido entre la sección, en voltios. Para no superar el 2% de 700 V, es decir 14 V, hace falta al menos 38 mm², lo que en la práctica significa un conductor comercial de 50 mm². Con el campo a 25 m la misma cuenta da 41 dividido entre la sección: 6 mm² dejan la caída por debajo del 1%.
Hay otra razón para acercar el variador a la bomba. Los tramos largos a su salida generan sobretensiones por reflexión de onda que castigan el aislamiento del motor, así que la distancia se recorre en el lado de corriente continua y el tramo entre variador y motor queda corto, o instalar filtro de salida.
Los límites de este cálculo y qué se mide después
Cambia la altura dinámica del pozo, el coeficiente de cultivo o la eficiencia de aplicación y cambia el tamaño del campo. Ninguna de las tres se conoce sin visitar el predio y revisar los registros del pozo, así que los 33,0 kWp valen como método y como orden de magnitud, no como diseño. La instalación debe cumplir el RETIE, el montaje lo ejecuta personal eléctrico con competencia acreditada y, si el sistema se conecta a la red, se registra como autogeneración a pequeña escala bajo el procedimiento de la Resolución CREG 174 de 2021.
En un sistema de riego la métrica útil no son los kWh sino los metros cúbicos entregados frente a lo que el cultivo pidió. Cinco registros bastan y todos son baratos de instrumentar.
- Volumen bombeado diario con caudalímetro totalizador, no estimado a partir de horas de bomba
- Horas efectivas de operación y hora de arranque y parada, para verificar la ventana solar real
- Nivel dinámico del pozo, que se mueve con la temporada y cambia la altura y la energía específica
- Producción del campo en kWh por kWp al mes, contra la estimada en el diseño
- Consumo específico en kWh por m³, cuya deriva al alza con el mismo caudal apunta a desgaste del impulsor o abatimiento del pozo y no a una falla fotovoltaica
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