Sistema de bombeo fotovoltaico para abastecimiento de agua al vivero municipal de Huamanga, Huatatas, San Juan Bautista, Ayacucho

Abstract

El abastecimiento de agua es un factor fundamental para la producción de plantas en viveros; sin embargo, en el vivero de la Municipalidad Provincial de Huamanga, ubicado en el centro poblado San Antonio de Huatatas, distrito de San Juan Bautista, el riego dependía de un canal de concreto cuyo caudal disminuía durante la época de estiaje, afectando la disponibilidad de agua para la producción de especies frutales, ornamentales y forestales. Frente a esta problemática la presente investigación tuvo como objetivo implementar un sistema de bombeo solar fotovoltaico que garantice un abastecimiento hídrico eficiente y sostenible para el vivero. La investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo y de nivel aplicativo, estructurada en tres etapas. En la primera se caracterizaron las condiciones climáticas, topográficas, agrológicas e hidrológicas del área de estudio, utilizando información de la plataforma NASA POWER, levantamientos topográficos, aforos del puquial y mediciones de campo. Se determinó una temperatura media anual de 14.8 °C, un mínimo de 4.53 horas solares pico por día y una demanda hídrica máxima de 2.18 m³/día. Asimismo, el análisis de sostenibilidad hídrica confirmó que el puquial dispone de un caudal permanente suficiente para abastecer la demanda del vivero durante la vida útil del proyecto. En la segunda etapa se diseñó el sistema de bombeo solar fotovoltaico considerando criterios hidráulicos, eléctricos y energéticos. El sistema fue dimensionado para una altura manométrica total de 17.80 m y un caudal de diseño de 0.484 m³/h, seleccionándose una electrobomba periférica MEDAS OB60 de 0.5 HP, tres paneles fotovoltaicos monocristalinos de 180 Wp, un inversor-cargador y una batería de almacenamiento. La validación experimental registró un caudal real de 0.694 m³/h, permitiendo cubrir la demanda diaria del vivero en 3.14 horas, dentro del periodo de menor disponibilidad de radiación solar. Finalmente, se evaluó el desempeño energético, operativo y económico del sistema fotovoltaico en comparación con un sistema convencional alimentado con corriente alterna. Los resultados evidenciaron una reducción del 27.5 % en el consumo de energía, un incremento del 23.9% en el caudal bombeado y una disminución de 278.64 kgCO₂/año en las emisiones asociadas al consumo de electricidad. El análisis económico mostró que el sistema fotovoltaico requiere una inversión inicial de S/. 2,953.54, frente a S/. 610.00 del sistema convencional; sin embargo, durante un horizonte de 25 años reduce el costo total acumulado de S/. 23,024.86 a S/. 9,040.62, generando un ahorro de S/. 14,767.78. Asimismo, presentó un Valor Actual Neto (VAN) de S/. 663.36, una Tasa Interna de Retorno (TIR) de 14.78 % y un periodo de recuperación de 6.61 años, confirmando la viabilidad económica del proyecto. Se concluye que el sistema de bombeo solar fotovoltaico implementado constituye una alternativa técnicamente viable, energéticamente eficiente, ambientalmente sostenible y económicamente rentable para garantizar el abastecimiento de agua en el vivero municipal de Huamanga. Además, representa una solución replicable para viveros y proyectos agrícolas de la región Ayacucho y de otras zonas andinas con condiciones climáticas e hídricas similares.