Bomba solar para un jardín o una pequeña explotación: dimensiona a tu suelo, no a tu parcela

La respuesta corta: un jardín o una pequeña explotación no se dimensionan por la superficie de la parcela. Dos números lo deciden. Tu techo de caudal viene del suelo: la tasa de infiltración en mm/h multiplicada por el área que riegas en ese momento, dividida entre 1,000. Tu piso de caudal viene del sol: el requerimiento diario de agua dividido por tus horas efectivas de bombeo. Elige cualquier modelo cuyo caudal a tu altura manométrica total caiga entre esos dos números y el sistema funciona. Elige uno por encima del techo y el agua se escurre por los bancales y se lleva tu capa de topsoil. Elige uno por debajo del piso y nunca alcanzarás, y el cultivo más barato que pierdas cuesta más que la bomba.

Me piden «una bomba para mi jardín» casi cada semana, y casi todas las consultas llegan con los dos datos equivocados: el tamaño de la parcela y un presupuesto. Ninguno de los dos elige una bomba. Este artículo te da los dos números que sí lo hacen, usando datos de suelos de la FAO, curvas medidas reales de nuestro propio catálogo y un ejemplo resuelto que puedes copiar.

Dos números deciden todo, y ninguno es el tamaño de tu parcela

La razón por la que los sistemas pequeños fallan más a menudo que los grandes no es que sean más difíciles. Es que los márgenes son más estrechos. En una finca de 20 hectáreas, una bomba con un 30 por ciento de sobredimensionamiento es una ineficiencia. En un bancal de hortalizas de 120 metros cuadrados, una bomba con un 30 por ciento de sobredimensionamiento es un deslave por el camino.

Así que anota dos números antes de mirar cualquier catálogo.

Dos definiciones importan aquí, porque son donde la gente se equivoca.

El área humedecida del techo no es tu parcela. Es el área que riegas en este momento: el círculo de una sola cabeza de aspersor, una zona de goteo, un bloque de bancales con la válvula abierta. Divide un jardín de 1,000 m2 en cuatro bloques con cuatro válvulas y tu techo por cada bloque es una cuarta parte del número de toda la parcela. Este simple replanteamiento resuelve la mayoría de las quejas de «mi bomba es demasiado fuerte».

Las horas efectivas de bombeo del piso no son 24, ni tampoco el número de horas de luz. Es el número de horas en que tu conjunto de paneles puede mantener la bomba cerca de su potencia nominal, que es de unas 4.5 a 5.5 horas en una temporada de crecimiento tropical o subtropical y de 3 a 3.5 en invierno a latitudes más altas.

La aritmética entre milímetros y litros es la parte más fácil, porque 1 mm sobre 1 m2 son exactamente 1 litro:

Memoriza la fila central. Un riego de jardín se mide en milímetros, un tanque de jardín se mide en metros cúbicos, y esta tabla es el único conversor que necesitas.

Tu suelo fija el techo de caudal

Este es el número que nadie calcula, y es el que decide si tus bancales se riegan o se inundan. La FAO publica tasas de infiltración básicas, que es la velocidad constante con la que un suelo traga agua tras pasar la fase rápida inicial. Se mide como la profundidad en milímetros que entra en una hora.

La regla que acompaña a la tabla procede del Servicio de Conservación de Recursos Naturales del USDA, y es contundente: la tasa máxima de aplicación del aspersor debe caer por debajo de la tasa de entrada del suelo. Si la tasa de aplicación la supera, el agua se escurre o se redistribuye dentro del bancal, dejando unas plantas ahogadas y otras secas. El NRCS añade una segunda condición que importa para los jardines: una vez que la profundidad neta de aplicación supera medio pulgada, 12.7 mm, la tasa de aplicación tiene que bajar aún más, porque la entrada del suelo ya ha disminuido para cuando estás tan profundo en el riego.

Ahora aplícalo a lo que la mayoría de los jardines usa de verdad, una sola cabeza de aspersor.

Lee esa última fila otra vez. En arcilla, una sola cabeza de aspersor corriente ya está aplicando agua tres veces más rápido de lo que el suelo la acepta. No hay nada malo en el aspersor, y no hay nada malo en la bomba. El suelo es la restricción, y estaba ahí antes de que compraras nada. Las tres soluciones, por orden de coste, son: mueve la cabeza en ciclos cortos en lugar de continuamente, cambia a goteo o a una línea de goteo repartida por más superficie del bancal, o añade materia orgánica durante unas temporadas y eleva la propia tasa de infiltración.

Tu día solar fija el piso de caudal

El piso es aritmética más simple pero es donde la gente compra por defecto. Tu requerimiento diario lo fija el cultivo y la superficie. El volumen diario total de la bomba es su caudal a tu altura multiplicado por las horas efectivas de bombeo, no por 24. Así que un menor número de horas significa un caudal proporcionalmente mayor necesario para el mismo volumen diario.

Esta es la tabla que te dice por qué un jardín es de verdad más fácil que un campo. Una explotación de 0.1 hectárea solo necesita unos 0.91 m3/h para ir por delante, y nuestra sumergible de 24 V más pequeña ya hace más que eso a una altura de trabajo. La dificultad no es el caudal. La dificultad es el techo de arriba, y la altura, que son las dos secciones siguientes.

Lo que realmente bebe un jardín cada día

Hay un número más que acertar, y es el que decide tu ritmo de riego.

El uso de agua del cultivo es la evapotranspiración de referencia multiplicada por un coeficiente del cultivo: ETc = Kc x ETo. Para el grupo «hortalizas pequeñas» de la FAO-56, que cubre col, zanahoria, cebolla y la mayoría de los cultivos de hoja y de raíz, el Kc de mediados de temporada es 1.05. El tomate es 1.15, el pepino y la lechuga son 1.00. En una temporada cálida de crecimiento, el ETo va de 4 a 6 mm/día en un verano templado y de 6 a 8 en uno caluroso y seco. Toma una cifra media de 5 mm/día y un Kc de 1.05, y tu número de diseño es de unos 5 mm/día de consumo neto del cultivo para un huerto mixto de hortalizas. Esa es la cifra que uso, y es honesta para planificar.

La segunda mitad del ritmo es cuán profundo riegas cuando lo haces. Eso procede de la capacidad de retención de agua del suelo, que la FAO da como milímetros de agua por metro de profundidad del suelo a capacidad de campo:

Fíjate en lo que esta tabla dice y en lo que no dice. El almacenamiento apenas difiere entre franco, arcilla limosa y arcilla. Lo que difiere enormemente es la tasa de infiltración de la sección anterior. Así que las dos familias de suelo fallan por razones opuestas y necesitan respuestas opuestas:

• En arcilla, te limita la velocidad de entrada del agua. El suelo puede almacenar bastante, pero no lo acepta rápido. Cicla la válvula, divide el bancal o usa línea de goteo, y lo lograrás. Comprar una bomba más grande empeora la arcilla, no la mejora.
• En arena, te limita cuánta agua se queda. El suelo acepta todo lo que le des, y luego lo pierde por debajo de las raíces en cuestión de días. Riega cantidades menores con más frecuencia, añade compost para elevar la capacidad de retención de agua, y no sobredimensiones el tanque asumiendo que un gran depósito ayuda. No ayuda, si el suelo debajo no puede retener nada.

Para un jardín franco el ritmo práctico es por tanto unos 25 mm cada cuatro o cinco días, no 5 mm cada mañana. Si has estado regando ligeramente todos los días con una manguera, has estado criando raíces superficiales, y la primera ráfaga de calor te lo mostrará.

Una misma bomba, cuatro caudales muy distintos

Ahora la parte que la mayoría de los compradores de jardín nunca ve: una bomba no tiene un caudal. Tiene una curva. Aquí están los puntos H-Q medidos de cuatro modelos pequeños de DC de nuestro catálogo. Son mediciones de banco, no estimaciones de catálogo, y cada una de estas cuatro curvas pertenece a un único modelo, así que cada punto se le puede atribuir.

Tres cosas que sacar de esa tabla.

La bomba más pequeña no es un juguete, pero es un hilo. 3DSS0.5-28-12-80 es una bomba de tornillo, y las bombas de tornillo cambian caudal por presión: 400 litros por hora a 8 m de altura, es decir 6.7 litros por minuto, y sigue produciendo agua a 24 m donde cualquier modelo centrífugo de esta clase ya se ha rendido. Si tu jardín son unos pocos bancales elevados y tu nivel del agua es profundo, esa es una bomba totalmente seria. Si esperas que llene un tanque de 2,000 litros, tardará cinco horas.

Doblar la altura te cuesta más que doblar la bomba. Pasar de 8 m a 24 m reduce 2DPC1.5-35-24-200 de 1.24 a 0.65 m3/h, casi exactamente la mitad. El mismo doble le cuesta a 3DSS0.5-28-12-80 las tres cuartas partes de su rendimiento. La altura es la variable cara en un sistema de jardín, y cada metro de ella viene de algún sitio que normalmente puedes encontrar: enterrando la tubería más hondo, moviendo el tanque, acortando la manguera o elevando el nivel del agua metiendo la bomba más adentro del pozo.

Lee la curva a tu altura, no la casilla de «Caudal máx.». 2DPC1.5-35-24-200 se vende con un caudal máximo de 1.5 m3/h. Verás 1.5 m3/h solo si tu altura manométrica total está por debajo de un metro, lo que en un jardín con cualquier elevación nunca ocurre. A unos realistas 10 m son 1.17 m3/h. Si dimensionas desde la tabla resumen en lugar de desde la curva, estás sobredimensionando en aproximadamente un tercio, y en un jardín un tercio es la diferencia entre un bancal y un charco. Vale la pena leerlo bien una vez: cómo leer una curva de bomba.

La escalera: lo que hay realmente disponible de 80 W a 900 W

Aquí está la gama de productos real para parcelas pequeñas, de 12 V hasta 48 V, con las especificaciones exactamente como aparecen en nuestro catálogo. El tamaño de la salida importa más de lo que pensarías, porque dicta la tubería más pequeña sensata y la fricción con la que vivirás los próximos quince años.

Dos notas que te ahorrarán dinero.

El impulsor de acero inoxidable vale la pena si tu agua es arenosa o ligeramente salada. 3DSC y 4DSC son las líneas de acero inoxidable, 3DPC y 4DPC son de plástico. En un jardín la diferencia importa más donde extraes de un estanque, un canal o un pozo superficial arenoso, porque la abrasión, no la corrosión, es lo que desgasta una bomba de jardín. Hay una comparación completa de cuándo el plástico es realmente adecuado en impulsor de plástico vs acero inoxidable.

El dimensionado de paneles es una regla, no un cálculo a ojo. Nuestro catálogo lo dice directamente: el conjunto solar debe ser al menos 1.3 veces la potencia nominal de la bomba. Una bomba de 200 W por tanto quiere 260 W de paneles o más, lo que en la práctica significa dos paneles de 150 W o uno de 400 W. Y el controlador pone un techo duro a cómo se pueden cablear esos paneles, porque su tensión máxima de circuito abierto la fija la clase de tensión del modelo:

Este es el error de cableado más común en los sistemas pequeños. Alguien compra un panel barato de 60 celdas con un VOC de 45 V, le añade uno segundo para ganar potencia, y acaba a 90 V en un controlador de 24 V que se detiene a 60 V. Y las mañanas frías empujan el VOC hacia arriba, no hacia abajo, así que un amanecer de invierno es cuando ocurre. Si tu sitio se hiela, deja más margen del que muestra la tabla.

Manguera, no tubería: la altura que los sistemas pequeños olvidan

En un sistema de campo, la pérdida por fricción es un renglón de diseño. En un jardín suele ignorarse, y es la razón por la que una bomba puede estar perfectamente dimensionada y aun así entregar un hilo fino.

Esto es lo que cuestan 30 metros de manguera a un modesto 0.5 m3/h, calculado con la ecuación de Darcy-Weisbach usando una rugosidad de 0.007 mm para polietileno liso y manguera:

Esa última fila es todo el problema. Una manguera de jardín de 1/2 pulgada al final de una bomba con salida de 1.25 pulgadas desperdicia la mayor parte de tu altura, y lo hace de forma invisible, porque la manguera parece bien y el agua sí sale. La regla empírica de campo de unos 1 m de altura por cada 10 m de tubería está calibrada para caudales de campo de 1 a 2 m/s. A caudales de jardín sobreestima ligeramente para tubería adecuada, y subestima por un factor de cuatro para una manguera fina. Si tu bomba funciona cuando sostienes la manguera recta y gotea cuando la desenrollas, acabas de medir tu pérdida por fricción. Los principios generales están en qué tamaño de tubería necesito.

Ejemplo resuelto: una explotación de jardín de 0.1 ha

Pongamos todo junto en un sitio real, porque los números interactúan y es aquí donde la gente descubre que una bomba «demasiado pequeña» es en realidad la correcta.

El terreno. 0.1 ha, 1,000 m2, hortalizas mixtas para un hogar y un poco para vender. Suelo franco. Nivel estático del agua 4 m por debajo del suelo, y baja 2 m al bombear. El tanque está sobre un soporte de 1.5 m. 25 m de tubería de 20 mm van del brocal del pozo al tanque. Se prevé 1.3 veces la potencia de la bomba en paneles.

Paso 1, el piso. A 5 mm/día de consumo neto del cultivo sobre 1,000 m2 el jardín necesita 5.0 m3/día. Añade 15 por ciento por pérdidas de aplicación y son 5.9 m3/día brutos. Sobre 5.5 horas efectivas de bombeo eso es 1.07 m3/h.

Paso 2, el techo. El franco infiltra 10-20 mm/h, así que diseña con 12 mm/h. Si el jardín se divide en cuatro bloques de 250 m2, el techo por bloque es 12 x 250 / 1000 = 3.0 m3/h. Si riegas los 1,000 m2 de una vez el techo es 12 m3/h, pero ahora tienes un problema de tasa de aplicación que ninguna bomba del mundo puede resolver, porque el volumen diario es solo 5.9 m3. La división en cuatro bloques no es un compromiso, es el diseño.

Paso 3, la altura. Nivel del agua más abatimiento, 4 + 2 = 6 m. Elevación hasta la entrada del tanque en el soporte de 1.5 m, 2.5 m. Fricción en 25 m de tubería de 20 mm a poco más de 1 m3/h, unos 1.6 m incluyendo accesorios. La altura manométrica total es 10.1 m, digamos 10 m.

Paso 4, el modelo. 2DPC1.5-35-24-200 a 10 m de altura entrega 1.17 m3/h. Eso cae entre el piso de 1.07 y el techo de 3.0. Coincide con el piso casi exactamente, que es lo que quieres en una bomba de jardín: sin capacidad desperdiciada, sin panel desperdiciado.

Paso 5, el calendario. El volumen diario es 5.9 m3, que a 25 mm por riego cubre 236 m2. Así que el jardín se riega en cuatro bloques, un bloque al día, cada bloque recibiendo 25 mm una vez cada cuatro días. Ese es precisamente el ritmo que pedían los datos del suelo en la sección anterior, llegado desde el otro sentido. Cada bloque tarda unas 5.5 horas a 1.17 m3/h, que es todo tu día solar, y por eso la división en cuatro no es opcional.

Paso 6, el tanque. Dimensiona el tanque en 1.5 a 3 veces el requerimiento diario, así 2,000 a 3,000 litros para este sitio. Pero fíjate en lo que el tanque está haciendo aquí realmente. La bomba entrega 1.17 m3/h a un bloque que solo puede absorber 4.7 mm/h. En franco esa diferencia es inofensiva. En el mismo jardín con arcilla limosa a 6 mm/h el techo baja a 1.5 m3/h por bloque y la diferencia empieza a importar, lo que nos lleva al segundo ejemplo.

Una variante de suelo pesado. Toma 120 m2 de bancales de arcilla limosa, 25 mm por riego, es decir 3.0 m3 de agua. El techo del suelo a 6 mm/h es 120 x 6 / 1000 = 0.72 m3/h. La bomba 3DSS1.2-56-24-120 a 11 m de altura entrega 1.18 m3/h, que está por encima del techo. Dos opciones, y ambas son legítimas:

1. Baja la bomba un modelo a la de 80 W 3DSS0.5-28-12-80, que da 0.35 m3/h a 10 m. Respeta el techo, pero 3.0 m3 entonces tardan 8.6 horas, que es más de un día solar. Aplicarías el riego en dos días.
2. Mantén la bomba de 120 W y añade un tanque, que es lo que yo haría. La bomba llena un tanque de 3,000 litros a 1.18 m3/h mientras el tanque se vacía a los bancales a 0.72 m3/h por línea de goteo. En 5.5 horas la bomba entrega 6.5 m3, los bancales reciben 4.0 m3 a una tasa de aplicación de 6 mm/h, justo en el límite del suelo en lugar del doble, y 2.5 m3 se quedan en el tanque para la tarde o para un día nublado.

Esa es la idea que vale la pena retener: a escala de jardín un tanque no es realmente almacenamiento, es un transformador de caudal. Permite que una bomba más rápida que el suelo se convierta en un irrigador más lento que el suelo, sin comprar una bomba más pequeña ni aceptar un riego de dos días. El tamaño que necesitas es la diferencia entre el caudal de la bomba y el techo del suelo, multiplicada por tus horas de bombeo, más una reserva de trabajo. También es la razón por la que un sistema de accionamiento directo, sin batería, se ajusta tan bien a un jardín, como se trata en batería vs tanque, y la razón por la que un jardín es uno de los pocos lugares donde el goteo es el valor por defecto natural en lugar de una opción premium, como se trata en diseño de bomba solar para riego por goteo.

Tres errores que acaban con los sistemas pequeños antes de tiempo

1. Elegir la bomba por la superficie de la parcela. El denominador es el área que riegas en ese momento, no toda la parcela. Si alguna vez has estado en un jardín viendo el agua resbalar por un bancal mientras el extremo opuesto se queda seco, has visto que se ignora el techo. Divide la parcela en zonas en el papel antes de dividirla con válvulas, y comprueba cada zona contra la tabla del suelo.

2. Recorrer los últimos 30 metros en manguera de jardín. Una manguera de 1/2 pulgada cuesta 13 m de altura donde la tubería de 20 mm cuesta 1.4 m. Si tu altura manométrica total es 20 m, esa manguera acaba de llevarse dos tercios de ella, y lo seguirá haciendo durante toda la vida del sistema. Usa el mismo diámetro que la salida de la bomba, o uno superior, y compra la tubería antes de comprar la bomba para que no puedas convencerte de lo contrario. Esto importa doblemente a baja altura, y un jardín es toda baja altura.

3. Cablear más paneles de los que permite el VOC del controlador. La clase de 24 V se detiene a 60 V según el catálogo. Dos paneles nominales de 12 V en serie son unos 45 V y es seguro; tres son unos 67 V y un fallo inmediato. La trampa es que añades el segundo panel para arreglar un problema de caudal débil que en realidad es un problema de altura, y el panel extra no es la cura. Antes de añadir paneles, mide tu altura con honestidad con el cálculo de la altura manométrica total, y lee el método de dimensionado una vez en cómo dimensionar una bomba de agua solar.

Qué comprar, en orden

Comprar en el orden equivocado es cómo los sistemas de jardín acaban con la bomba equivocada. Hazlo así.

1. Mide tu nivel del agua, tu abatimiento y tu altura de salida. Estos tres números, más la fricción, son tu altura manométrica total, y deciden la bomba, no la parcela.
2. Calcula el volumen diario a partir de la superficie, el cultivo y el clima: superficie en m2 x 5 mm = litros por día, ajustado a tu propia temporada.
3. Comprueba o busca la tasa de infiltración de tu suelo. Una prueba de anillo infiltrómetro lleva media hora y no cuesta nada, y los valores publicados de la FAO en la tabla de arriba son un punto de partida perfectamente razonable.
4. Calcula tu piso y tu techo, y comprueba que se solapan. Si el piso está por encima del techo, planifica zonas o un tanque antes de planificar una bomba.
5. Solo ahora elige un modelo, leyendo su curva medida a tu altura, y confirma que el caudal cae dentro de la ventana.
6. Dimensiona el tanque en 1.5 a 3 veces el volumen diario, o en la diferencia de caudal si tu suelo es pesado, y ponlo sobre un soporte de 1.5 m para que la gravedad haga la distribución.
7. Dimensiona los paneles en 1.3 veces la potencia de la bomba o más, y luego comprueba el cableado en serie contra el techo VOC del controlador.
8. Añade un interruptor de flotador en el tanque y un ajuste de funcionamiento en seco en el controlador. Estos dos elementos cuestan muy poco y son lo que evita que una bomba de jardín sea destruida por su propio éxito en el primer tanque lleno.
9. Compra la tubería al diámetro de salida de la bomba, y cómprala antes de que llegue la bomba.

Todo lo demás de un sistema de jardín, desde la elección del aspersor hasta la protección contra heladas y los ángulos de los paneles, es un detalle que puedes ajustar tras la primera temporada. La altura, el piso y el techo no son ajustables, y son la razón por la que un jardín prospera con una bomba de 80 W mientras el vecino fracasa con una de 500 W y la misma superficie de parcela. Si prefieres que te hagan la aritmética, introduce tu nivel del agua, tu elevación y el tamaño de tu parcela en la herramienta de dimensionado, o envíame tus números directamente.

¿Planeas una bomba solar para un jardín o una pequeña explotación? Introduce tu nivel del agua, tu elevación y el tamaño de tu parcela en la herramienta de dimensionado para ver tu altura real, o escríbeme por WhatsApp con tu nivel del agua, tu elevación, el tamaño de tu parcela, tu tipo de suelo y tu cultivo, y te responderé con un modelo, una cantidad de paneles, un tamaño de tanque y un calendario de riego que se ajuste a tu suelo en lugar de a tu parcela.