• Author / Uploaded
• Oscar Pinillos Castro

Citation preview

12/11/2010

CICLO DE CONFERENCIAS DE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA AGRICOLA

AUTOMATIZACION PARA RIEGO TECNIFICAO

[email protected] [email protected] [email protected]

WALTER D. PALOMINO YEPEZ INGENIERO ELECTRONICO

AUSPICIADORES: 2

www.automatiza.com.pe

www.germina.com.pe

www.jriegopresurizado.org.pe ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

¿Por qué controlamos EL AGUA? 3

Aproximadamente existe 1.359 millones de kilómetros cúbicos de agua ( US Geological Survey – USGS). Alrededor del 72% de la superficie de la Tierra está cubierta agua, pero el 97% es salada y por tanto no es potable. potable * El 70% del agua dulce del mundo se encuentra atrapada en los polos. * Menos del 1% del agua dulce del mundo es fácilmente accesible. * Brasil, Rusia, Canadá, Indonesia, China y Colombia, poseen el 50% de las reservas totales de agua g dulce del mundo. * Un tercio de la población humana del mundo vive en países sometidos a estrés de agua

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

¿Por qué controlamos EL AGUA? 4 FUENTE: www.unep.org/OurPlanet/imgversn/141/spanish/

Los retiros mundiales de agua se multiplicaron por seis en el transcurso del último siglo. Se ha estimado que la humanidad actualmente se apodera del 54% de la correntía accesible, y podría estar utilizando 70% para el año 2025. 2025

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

¿ AUTOMATIZACION ? 5

La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. tecnológicos Objetivos Obje os de la a Automatización. u o a ac ó . - Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos. j las condiciones de trabajo j del p personal. - Mejorar - Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. - Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso. - Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo. - Integrar la gestión y producción ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

¿ CONTROL y AUTOMATIZACION ? 6

SISTEMA DE CONTROL; es la adquisición de información que es realizada por un sensor o transductor, el procesamiento de dicha información y la presentación de los resultados de manera que sea percibidos por nuestros sentidos, esta información se puede dar de manera local o remota (Telemetría)

‐ Sensor ‐ Transductor

Acondicionamiento  y Transmisión de  Datos

SUPERVISION Perturbación

Controlador  o  Micro controlador

Sistema, Planta  o Proceso

Actuador

Acondicionamiento  de Ordenes

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE MEDICION Y CONTROL 7

SENSOR / TRANSDUCTOR: Dispositivo que convierte una señal física a otra señal física; las cuales puede ser mecánica, térmica, magnética, eléctrica, óptica y moleculares (químicas) ACONDICIONAMIENTO / PRESENTACION: La señal brindada por el sensor, sensor es adapta o acondiciona con el fin de ser presentada, presentada registrada o simplemente almacenada y/o procesada por un controlador

SEÑAL DEL SENSOR

SEÑAL ACONDICIONADA  LISTA PARA EL CONTROLADOR ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

27/06/2009

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE MEDICION Y CONTROL 8

CONTROLADOR / MICROCONTROLADOR: Equipo electrónico que posee entradas "I" y salidas “O" de tipo digital o análoga, denominado autómata programable. Se puede programar para cumplir determinadas tareas de d controll de d movimiento de d máquinas á a nivell industrial. d l

Consideraciones para elegir un Controlador: +  Num. INPUT  =  numero de variables a medir.  +  Capacidad de Almacenamiento de Datos (DATTALOGER) +  Protocolo de Comunicación    (RS232/485 – USBv2.0 – TCP/IP) +  Lenguaje de Programación    (Ladder – Diagrama de Bloques) ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

SISTEMAS AUTOMATIZADOS aplicados al RIEGO TECIFICADO 9

Los sistemas de supervisión Automatizados,, son muy importantes para mejorar la productividad.

USO EFICIENTE DE LOS RECURSOS HIDRICOS

27/06/2009 ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

¿ RIEGO TECNIFICADO? 10

- Actividad humana La cual consiste en el manejo de una fuente de agua A fin de aplicar agua al suelo Para satisfacer la necesidad de agua del cultivo, lti Cuando C d su consumo excede d all abastecimiento b t i i t natural t l

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

¿ RIEGO TECNIFICADO? 11

OBJETIVO DEL RIEGO K

P N

K

P N

* Aplicar al terreno * La cantidad de agua * Requerida q por el cultivo p * Al momento oportuno * A la zona de enraizamiento efectivo f del cultivo y * Aplicación del fertirriego

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 12

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 13

1.- Fuente de agua. 2.- Estación de filtrado 3.- Sistema de inyección de fertilizante 3. 4- Equipo para la conducción y distribución del agua de la fuente la parcela. 5.-

Sistema

AUTOMATIZADO

para

el

RIEGO

y

FERTILIZACION ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 14

1.- Fuente de agua. agua.

DESDE POZOS DESDE AZUD

DESDE CORRIENTES SUPERFICIALES DESDE PLANTAS DESALADORAS ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 15

2.- Estación de filtrado

Válvula reguladora de presión Filtro de anillo Hidrómetro

Inyección del Fertilizante

Hidrociclon

27/06/2009 ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 16

2.- Estación de filtrado

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 17

3.- Sistema de inyección de fertilizante

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 18

4.- Equipo para la conducción y distribución del agua. Se refiere a la infraestructura que tiene pode distribuir el agua por todo el campo de cultivo lti

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 19

4.- Equipo para la conducción y distribución del agua. Válvulas Hidráulicas de Lote:

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 20

4.- Equipo para la conducción y distribución del agua.

Válvula hidráulica con Mando Manual

Válvula hidráulica con Mando Manual / Electrico ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Componentes BASICOS de un SISTEMA RIEGO Tecnificado 21

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION * Conjuntos de componentes Electrónicos, eléctricos e hidráulicos; instalados para cumplir li la l función f i de d controlar l ell riego i y fertilización f ili i de d un campo de d cultivo

CONTROLADOR DE RIEGO

UNIDAD REMOTA - RTU

UNIDAD DE RETROLAVADO ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 22

…

Controlador (Maestro):

Controlador Lógico programable , gestor de comunicaciones con las Unidades remotas RTU. - Posee P f i funciones i t li t de inteligentes d seguridad id d hidráulica, hid á li f tili ió y de fertilización d turnos t de riego (volumen, tiempo y Volumen/tiempo). - Tiene capacidad de captar las variables de la loza de fertilización, como caudal de Fertilizante, Actuadores tipo Relay / Solenoide.

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 23

…

RTU (Unidad Remota): Dispositivo inteligente que mantiene una comunicación constante con el CONTROLADOR DE RIEGO, y permite el control de válvulas, solenoides, lectura de contadores (Q y V) y captación de datos hidráulicos y ambientales ambientales. - Comunicación Com nicación vía ía cable y radio.

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 24

…

SOLENOIDE

: Dispositivo que recibe una señal eléctrica del RTU y libera o clausura una p presión de agua; g ; siendo esta la q que finalmente indicara a la VALVULA HIDRAULICA DE CAMPO que debe apertura o cerrar el riego de un lote/campo especifico.

Información

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 25

BUS DE COMUNICACIÓN DE CAMPO. Es la red que se encuentra tendida en campo y tiene por principal función comunicar a las unidades remotas con el controlador principal; estas obedecen los comandos de les brinda el controlador principal. Hasta la actualidad existen 3 formas de comunicación en los sistemas.

CABLE

RADIO - RF

GSM/GPRS ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 26

BUS DE COMUNICACIÓN DE CAMPO. CABLE :

Actualmente este bus puede constar de 2 o 4 Hilos, por donde viaja j la energía g eléctrica para la alimentación de las estaciones remotas y también sirve como medio de comunicación, para que los equipos puedan comunicarse. comunicarse ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 27

BUS DE COMUNICACIÓN DE CAMPO. RADIO - RF o INALAMBRICO:

Este sistema utiliza la radiofrecuencia para comunicarse con los RTU. Pueden alcanzar un radio de hasta 8Km. De comunicación. Actualmente es el mas empleado en la agroindustria.

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 28

BUS DE COMUNICACIÓN DE CAMPO. WISE/

USB

HIBRIDA

GPRS/

AT485

LRTU 2

LRTU U 1

MEGAN G

RTU 3

WISE/ AT485

RTU 1

RTU 4

RTU 20

Spv. Móvil

RS485 USB/ AT485

ARQ. BASICA ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 29

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 30

SISTEMA “MEGAN” …

MEGAN HP CPU CONTROLLER es un sistema de control de riego que brinda b i d una solución l ió muy eficiente fi i t y económica ó i para la l gestión tió de pequeñas, mediana y grandes redes de riego, utilizando modernas tecnologías de hardware y software con un diseño muy flexible, que abarca el suministro de agua, fertilización, tiempo y volumen por turno.

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 31

SISTEMA “MEGAN” ™Tenemos desarrollados 3 versiones: MEGAN 0 - MEGAN 1 - MEGAN 2. pensando en la pequeña, mediana y grandes redes de riego.

MEGAN 0 HP CPU CONTROLLER RF Wireless

MEGAN V1.1 HP CPU CONTROLLER ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 32

SISTEMA “MEGAN” CARACTERISTICAS Alimentación Potencia

MEGAN 0 12 VDC 60 W

Comunicación con RTU

RF

Comunicación con PC

RS-232

Compatibilidad con Megan Soft Distancia Máxima

Si 5 km

Compatibilidad con RTU

RTU-Wi

Salidas Tipo FET (3 Hilos)

2

Salidas Tipo Relay (NO)

3

Entradas Hidrómetros

1

Entrada discreta propósito gnrl.

1

Entradas Fertímetros

2

Cantidad Máxima de RTU

4

Líneas de Riego

1 ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 33

SISTEMA “MEGAN” CARACT\VERSIÓN

MEGAN 1

Alimentación

220VAC

Potencia

100 W

Comunicación con RTU

Cableado

Comunicación con PC

RS-232

Compatibilidad con Megan Soft

Si

Distancia Máxima

1.2 km

Compatibilidad con RTU

V0, V1

Salidas Tipo FET (3 Hilos)

4

Salidas Tipo Relay (NO)

8

Entradas Hidrómetros

2

Entradas Fertímetros

4

C id d Máxima Cantidad Má i de d RTU

6

Líneas de Riego

2 ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 34

SISTEMA “MEGAN” CARACT \ VERSION

RTU

RF-Wi

Compatibilidad con controladores

Ver 1

Ver.0, 1 y 2

15 VAC/12VDC

12VDC

Salidas Tipo FET (3 Hilos)

6

6

Salidas Tipo Relay

2

2

Entradas Digitales

2

2

No

3

1 2 km 1.2

5 km

Si

Si

Software

Hardware

cable

RF

Alimentación

Entradas Analógicas Distancia Máxima Indicador de Estado Modificación de Unidad Comunicación con controlador

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 35

SISTEMA “MEGAN” Características de LRTUs: Tarjetas electrónicas que se agregan a un controlador o sistemas MEGAN, para aumentar las LINEAS DE RIEGO o Filtrados. CARACT \ VERSION Compatibilidad p con controladores Alimentación

RTU Ver 1 Y 2 15 VAC/12VDC

Salidas Tipo FET (3 Hilos)

6

Salidas Tipo Relay

2

Entradas Digitales tipo pulso

3

E t d Analogicas Entradas A l i

2

Comunicación con controlador

RS-485 ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 36

SISTEMA “MEGAN” CARACT\VERSION Salidas Tipo p FET (3 ( Hilos))

FILTRON 4,, 6,, 8 yy12

Salidas Tipo Relay

1

Entradas Digitales - DP

1

Entradas Analógicas

No

Indicador de Estado

Si

M difi ió de Modificación d Unidad U id d Comunicación con controlador

S ft Software cable

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 37

SISTEMA de Comunicaciones “MEGAN” …

…

El sistema de controladores MEGAN está soportado sobre un protocolo propietario, el cual es seguro y robusto, flexible, escalable, y puede funcionar en arquitecturas híbridas. La Concepción de la Plataforma de comunicaciones, comunicaciones nace de la recolección de multiples experiencias que datan desde más de una década.

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 38

Fabricación F b i ió de d HARDWARE ™ Los Circuitos Electrónicos empleados por nuestros controladores, son componetes que cuentan con certificación C&C, siendo nuestros principales proveedores:

™ Nuestras PCBs son fabricadas bajo estándares industriales con un riguroso control de calidad. industriales, calidad ™ Ademas los equipos pasan por un completo test de funcionamiento, funcionamiento antes de ser comercializados. comercializados ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

5.- Sistema AUTOMATIZADO para el RIEGO y FERTILIZACION 39

• Es una solución distinta para cada cliente

• Un sistema muy flexible que se adecua a cada instalación • Una Solución Totalmente Integrada • Una U S Solución l ió Abierta Abi t a otros t Sistemas Si t

Mercado

Soluciones

Grandes

•Cable / radio / GPRS •Redes Mixtas •Enlaces E l Duales D l •Sectorización

Medianas

•Cable / radio / GPRS •Redes Mixtas

Pequeñas

• Cable, radio ó GPRS ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Consideraciones para evaluar un sistema de Control y Supervisión: Supervisión 40

9Elementos a controlar: Individuales o en agrupación, como solenoides latch, contadores, sensores (Nivel, Caudal, presión ,pH), actuadores, etc.

9 Alimentación: Por red eléctrica, ppor cable comunicaciones, por p Paneles solares, ppor baterías .... 9 Infraestructura de comunicaciones: Cable , Fibra óptica , Radio UHF/VHF, Microondas, Módem PSTN o GSM/GPRS

9 Costes de instalación. 9 Costes de explotación. p No existe estudio metódico y pormenorizado de la red hidráulica, que establezca un sistema de control óptimo, por lo cual la mejor solución es adaptarla a la problemática de cada red hidráulica hidráulica.. ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Los sistemas de control y supervisión pueden d estructurarse t t en: 41

9 Red de control y supervisión: Red informática que gestiona y controla de forma centralizada las variables supervisadas y controladas (DATA). (DATA) 9 Red Primaria: R d conformada Red f d por controladores l d ló i lógicos programables bl (PLC’ ) (PLC’s), micro-controladores; capaces de tomar decisiones, manejar y realizar cálculos matemáticos. 9 Red Secundaria: Red de transductores y y/o sensores,, con los q que se p pueden controlan las diversas variables como presiones, dotaciones de caudal, dosificación de abonos (mS, pH)

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Capacidad de las Centrales de Control y S Supervisión: i i 42

Monitorizar las diversas variables, Tomar las decisiones pertinentes: 9 Registro g de consumos de agua. g 9 Facturación y gestión de recibos. 9 Generación de programas de riego. 9 Establecimiento E t bl i i t de d costos, t turnos, t riegos i con discriminación di i i ió horaria, h i ... 9 Posibilidad de incorporación de cajeros de pago y turnos. 9 Gráficos y listados e históricos. 9 Posibilidad de accesos vía Internet 9 Aplicaciones de valor añadido. 1800 1600 1400 1200 1000 Ventas Totales (K €)

800

Margen (K €)

600 400 200 0

A ño 20 01

A ño 200 2

A ño 2 00 3

(K) Euros

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

CENTROS DE CONTROL 43

FUNCIONES A CUMPLIR : ► ►

►

► ►

Supervisión control y planificación global de la Red hidráulica G bi t d Gabinete de crisis i i ante t emergencias i ► Inundaciones, meteorología. ► Suministros alternativos. Centro de comunicaciones ► Telefonía , Internet ► Radio ► Videoconferencia Presentación pública, política y de prensa. E ñ Enseñanza y entrenamiento i : ► Simulación. Cartografía ► Video ► Evolución construcción y/o servicios. ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Regantes ( WAP )

4

4

44

Casa regante

Casa Regante

4

INTERNET

4

Regante

Regante

RADIO UHF TFNO GPRS

PLC MASTER

WEB SERVER

Alarmas

Informes Sinóptico Proyector Digital

E. Ingeniería

E. Control

Gráficos

E. Gestión

ESTACION CENTRAL ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Que Debemos tener en cuenta 45

‰

Los equipos

‰

Las señales. Las comunicaciones. El mantenimiento

‰ ‰

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Que Debemos tener en cuenta 46

Los equipos

Las señales

Solo quien dispone de todas las tecnologías puede ofrecer la solución que mejor se adapte a cada Explotación

Aunque los sistemas de regadíos se definen como soluciones simples de control de contador y válvula, válvula el volumen de información que se genera es GRANDE, es necesario tener un sistema que sea capaz de manejar varias variables y que pueda generar reportes estadísticos e historiales. No es válido cualquier sistema SCADA o cualquier l i b base d de d datos. t ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

Que Debemos tener en cuenta 47

Las Comunicaciones i i No se requiere un sistema de control en tiempo real, el volumen de información a manejar necesita de sistemas de comunicación suficientemente rápidos que garanticen una correcta operación. No olvidemos que más del 98% de las instalaciones de control de regadíos realizadas anteriormente han dejado de funcionar por fallos en las comunicaciones y por el coste de reparación de las mismas mismas.

El Mantenimiento M t i i t

La facilidad de mantenimiento unida a su costos es la base fundamental de un óptimo funcionamiento

ING. WALTER PALOMINO YEPEZ

www.automatiza.com.pe

Gracias ¡¡

WALTER D. PALOMINO YEPEZ INGENIERO ELECTRONICO

NEXTEL: (51)19 9 402*1509 RPM-Claro: (51)44 94 8315720 Celular: (51)44 94 9812772

[email protected] [email protected]