Automatización de Un Sistema de Riego Agrícola Por Técnica de Gotero y Aspersión

7/24/2019 Automatizacin de Un Sistema de Riego Agrcola Por Tcnica de Gotero y Aspersin

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AUTOMATIZACIN DE UN SISTEMA DERIEGO AGRCOLA POR TCNICA DE

GOTERO Y ASPERSINEl sistema consiste en la instalacin !e "n sistema !e #ie$o !om%stico s"&te##'neo( )"e*a a se# cont#ola!o +o# "n ci#c"ito l$ico me!iante la $estin !el ,"-o !e a$"a( sien!ola sali!a !el ci#c"ito !e cont#ol a+lica!o a "n elemento act"a!o# elect#o.mec'nico/ Pa#aello( "na *'l*"la #e$"la!o#a acciona!a mec'nicamente +e#manece#' a&ie#ta en el ni*el#e)"e#i!o/ El ci#c"ito mi!e las 0o#as necesa#ias +a#a la acti*acin( 1 el #ie$o se #eali2aen 0o#as !e la noc0e/ Po# esa #a2n( se !ise3a "n tem+o#i2a!o# !i$ital con el 4n !econt#ola# las 0o#as !e a+e#t"#a/ Se incl"1e tam&i%n "n sistema senso#ial )"e mi!e laintensi!a! !e la l"2 1 la 0"me!a! !e la tie##a +a#a #e$"la# el cie##e !e la lla*esec"n!a#ia )"e #eali2a el a*ance !el ,"-o !e a$"a a t#a*%s !el sistema !e t"&e#5as con

a&e#t"#as s"4cientemente +e)"e3as +a#a mantene# el #ie$o +o# $oteo/ Con el sistema!esa##olla!o se lo$#a o&tene# "n a0o##o en el cons"mo !e a$"a !e #e$a!5o ent#e ot#os&ene4cios/

1. INTRODUCCIN

El sistema !e #ie$o +o# $oteo s"#$e como alte#nati*a a la escase2 !e a$"a a ni*elm"n!ial/ Al t#ata#se !el +#o&lema am&iental m's se#io !e los 6ltimos tiem+os( se o+t+o# "na in*esti$acin !etalla!a !e las canti!a!es 1 $astos !e a$"a !"lce a ni*elm"n!ial/ El a$"a( )"e c"e el 78 +o# ciento !e la s"+e#4cie te##est#e( le oto#$a an"est#o +laneta ese !istinti*o tono a2"l +e#ce+ti&le !es!e el es+acio/ Sin em&a#$o( a+esa# !e to!a esa a$"a la canti!a! !is+oni&le +a#a el "so 0"mano es

so#+#en!entemente +oca/ S5 ima$in'#amos to!a el a$"a !e la tie##a en "n &al!e !e8999 lit#os lleno 0asta el &o#!e( la :#accin co##es+on!iente al a$"a !"lce( sin conta# ela$"a !e los cam+os !e 0ielo 1 los $lacia#es( se#ia a+enas ;< =ml>/ Al ni*el $lo&al( el79? !el a$"a se "tili2a en a$#ic"lt"#a( ;9? en in!"st#ia( 1 89? +a#a a&astece# a la+o&lacin/ Es +o# esta +#eoc"+acin )"e s"#$i la i!ea !e #ec"##i# a al$"na alte#nati*a)"e +e#mita el "so e4ciente !el a$"a +a#a el #ie$o a$#5cola/

Como alte#nati*a e4ca2 se #ec"##i al sistema !e #ie$o +o# $oteo( 1a "tili2a!o en elme!io o#iente el c"al consiste en mantene# en constante 0"me!a! el es+acio a$#5cola at#ata#/ Ello +e#mite )"e en el l"$a#( las +lantas +e#mane2can constantementeo&tenien!o los n"t#ientes !e los s"elos 1 $ene#an!o s" +timo !esa##ollo/ A!em's

+#o+o#ciona *enta-as como e*ita# el #e,e-o !e los #a1os !el sol en el a$"a !e #ie$o!e+osita!a en la s"+e#4cie !e -a#!ines )"e )"eman el mismo 1 lo ama#illenta/

Pa#a la instalacin !el sistema !e #ie$o +o# $oteo es :"n!amental la o&tencin !ec'lc"los +#e*ios !e +%#!i!a !e ene#$5a 1 t#ans+o#te !el ,"i!o +a#a toma# !ecisionessoe la :o#ma to+ol$ica !el sistema a instala# 1 los mate#iales a "tili2a#/ A!em's !e la!ecisin !el ,"-o !el a$"a a #e$"la# en la *'l*"la +#inci+al 1 la lla*e sec"n!a#ia/

En "na se$"n!a instancia se !ise3a#' "n ci#c"ito elect#nico !e cont#ol !el sistema !e#ie$o/ El :"ncionamiento +a#ti#' +o# el !esa##ollo !e ci#c"itos inte$#a!os con l$ica&ooleana/ Se "tili2a#'n ent#a!as !e senso#es !e 0"me!a! @S8899 con los )"e se


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!ete#mina#' "n #an$o !e 0"me!a! constante !"#ante la noc0e/ La acti*acin 1!esacti*acin !el ci#c"ito se#' cont#ola!a +o# "n conta!o# )"e +e#mita !ete#mina# las0o#as !e o+e#acin !el sistema/ Eisti#' "na 6nica sali!a )"e +e#mita el ce##a!o !e lalla*e #e$"la!o#a acti*a!a +o# elect#o.*'l*"la 1 +o# "n ci#c"ito elect#nico !e +otencia/

Con la instalacin :5sica !el sistema !e #ie$o +#o+"esto se lo$#a#' me-o#a# 1 o+timi2a#

los #e$a!5os a ni*el !om%stico ent#e ot#os "sos/ El sistema 1 s"s com+onentes sem"est#an en la Bi$"#a 8/

2. ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE RIEGO

Un sistema !e #ie$o +o# $oteo est' con:o#ma!o !e l5neas +#inci+ales( l5neassec"n!a#ias 1 late#ales/ Las l5neas late#ales +"e!en se# !e t"&o +l'stico +e)"e3ocom&ina!o con $ote#os( o sim+lemente !e t"&o +l'stico !e &a-a +#esin con o#i4cios/Est'n !ise3a!as +a#a !ist#i&"i# a$"a al cam+o con "n $#a!o ace+ta&le !e "ni:o#mi!a!/La l5nea sec"n!a#ia act6a como "n sistema !e cont#ol( la c"al +"e!e a-"sta# la +#esin!e a$"a !e tal :o#ma )"e s"minist#e la canti!a! !e ,"-o #e)"e#i!o en ca!a late#al/

Bi$/ 8/ Sistema !e Rie$o com&ina!o +o# $oteo 1 as+e#sin


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Tam&i%n se "tili2a +a#a cont#ola# el tiem+o !e #ie$o en cam+os in!i*i!"ales/ La l5nea+#inci+al si#*e como "n sistema !e t#ans+o#te +a#a s"minist#a# la canti!a! total !ea$"a #e)"e#i!a en el sistema !e #ie$o/

Con esa +#emisa se consi!e#a#' "na #e$"lacin mec'nica !e la sali!a !el ,"-o !e a$"aen el sistema !e #ie$o +o# $oteo a instala#/ Pa#a ello se +a#ti#' !e ec"aciones

:"n!amentales )"e +e#miti#'n o&tene# las ma$nit"!es !el ,"-o a cont#ola#( a!em's !ela :o#ma !e la to+olo$5a a "tili2a#/

Diseo del Circuito de Control

El ci#c"ito !e cont#ol se im+lementa a t#a*%s !e "n PLC Siemens S7.;99 con+#o$#amacin en el so:ta#e Simatic !e l$ica +#o+osicional en len$"a-e la!!e#/ La+#o$#amacin conta#' con tem+o#i2a!o#es +#o$#ama!os +a#a acti*a#se ca!a 0o#as+e#mitien!o #eali2a# el #ie$o +o# as+e#sin c#onol$icamente cont#ola!o/ A!em's se"tili2a#'n senso#es #esisti*os !e l"2 LDRF )"e +e#miti#'n !ete#mina# la canti!a! !e l"2en el am&iente 1 )"e #e$"le el sistema !e #ie$o +a#a e*ita# +#o&lemas !e )"ema!o +o##e,e-o !el a$"a en la s"+e#4cie/ A!em's( el sistema conta#' con "na #e$"lacin +o#

senso#es !e 0"me!a! #esisti*os )"e +e#mitan mantene# el '#ea !e #ie$o 06me!aconstantemente/ Ellos in!ica#'n el +"nto eacto #e)"e#i!o !e 0"me!a! +o# ca!a '#eac"&ie#ta/

Reul!ci"n ! tr!#$s de #%l#ul!s

Pa#a la sali!a !e a$"a a +#esin se "tili2a#' "na *'l*"la #e$"la!o#a 1 "na lla*e !eacti*acin/ Se consi!e#a "na *'l*"la !e a$"-a con la c"al se #e$"la#' la sali!a !elca"!al !e ac"e#!o a los !atos o&teni!os +o# los c'lc"los/ Poste#io#mente( la sali!a !ea$"a se#' &lo)"ea!a +o# "na lla*e sec"n!a#ia )"e +e#miti#' o e*ita#' )"e +ase el a$"a0acia el sistema/ Es %sta lla*e la )"e se#' cont#ola!a +o# el sistema a instala#/

&. DESARROLLO DEL 'RO(ECTO.&.1. An%lisis del Siste)! *idr%ulico

Se "tili2a#' +a#a 4nes +#'cticos las :#m"las !e illiams 1 @a2en )"e !ete#mina la*eloci!a! !el a$"a en t"&e#5as ci#c"la#es llenas( o con!"ctos ce##a!os( tal como sem"est#a en la si$"iente :#m"laH

v=0.8494C(Di4)0.63

S0.54

(1 )

Don!eH

Di Di'met#o inte#io# !e la t"&e#5a en =m>/

* eloci!a! me!ia !el a$"a en el t"&o en =mJs>/

S Pen!iente K Pe#!i!a !e ca#$a +o# "ni!a! !e lon$it"! en =mJm>/

C Coe4ciente )"e !e+en!e !e la #"$osi!a! !el t"&o/

Si la l5nea !on!e se "tili2a#' el sistema !e #ie$o +o# $oteo se encont#ase con +en!iente(la *a#iacin !e la +#esin se#' a:ecta!a +o# %sta/ El cam&io !e la +#esin con #es+ecto ala lon$it"! !e la t"&e#5a se +"e!e !ete#mina# como "na com&inacin lineal !e laene#$5a !e la +en!iente 1 la +en!iente !e la l5nea( tal como se m"est#a en la :#m"laH


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dh

dt=SfS

0(2)

Don!eH

S: Ene#$5a !e la Pen!iente o la l5nea !el $#a!iente !e ene#$5a/

So Pen!ientes !e la l5nea( con si$no +ositi*o c"an!o la l5nea esta 0acia !e&a-o!e la +en!iente( 1 con si$no ne$ati*o c"an!o la l5nea esta 0acia a##i&a !e la+en!iente/

La *a#iacin en +#esin a lo la#$o !e la l5nea sec"n!a#ia ca"sa "na *a#iacin en el ,"-o!el $ote#o a lo la#$o !e la late#al la c"al se e+#esa +o# me!io !e la si$"iente ec"acinH

q=Ch

Don!eH

,"-o !e $ote#o o ,"-o 0acia la late#alF/@ Ca&ece#a !e +#esin/

Es necesa#io +a#a la !ete#minacin !e los mate#iales a "tili2a#( la +otencia !e losmoto#es !e acti*acin !e la *'l*"la 1 la o+timi2acin !el +#oceso !e t#ans+o#te !ea$"a( 1 sali!a !e la misma en el l"$a# !e #ie$o/

El +#o1ecto est' &asa!o en "na +#o+"esta !e to+olo$5a +tima +a#a el #ie$o +o# $oteo/Se "tili2a#'n t"&os !e ace#o inoi!a&le )"e se instala#'n !e&a-o !e la s"+e#4cie/ Ale-e#ce#se +#esin soe los t"&os +o!#5an +e#!e# s"s +#o+ie!a!es( +o# lo )"e se#e)"e#i#'n t"&os !e ace#o con "na alta #esistencia al es:"e#2o co#tante/

Se 0a consi!e#a!o "na s"+e#4cie !e 89m 89m +a#a la a+licacin !e las +#"e&asiniciales( "&ican!o est#at%$icamente los !is+ositi*os !e $oteo a "na !istancia+#o+o#cional !e ;/< met#os !e #a!io 0i!#ost'tico R0F( tal como se m"est#a en la Bi$"#a;( !on!e LP #e+#esenta la l5nea +#inci+al( LS8 1 LS; son las l5neas sec"n!a#ias !e+#esin/ S@ #e+#esenta a los senso#es !e 0"me!a! 1 LDR #e+#esenta a los senso#es !el"2/ 8 #e+#esenta a la *'l*"la #e$"la!o#a 1 ; la lla*e +#inci+al/

Bi$/ ;/ Dise3o :5sico !e la +lanta !e #e$a!5o a cont#ola#


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De los !atos #ecolecta!os !e ta&las se solicita tene# "n ca"!al !e ca&ece#a !e 8/


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S=D

2

4

S=1.905 [ c m2 ]

Reem+la2an!o los !atos en la ec"acin 8F( se o&tiene el *alo# !e la *eloci!a!/

v=0.84940.09100.630.0001905

0.54

v 0.462[m/ s]

El ca"!al se calc"la +o# la e+#esinH

Q=vS

Q=0.462(0.0001905 )

Q=8.79105[m3

s]Como la s"ma !e ca"!ales !e sali!a !e&e#' se# i$"al a la ent#a!a 1 sien!o N el n6me#o!e ca&ece#as inse#ta!as en las t"&e#5as se tiene )"eH

Q=Nq

N58.6

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Circuito electr"nico de control

La l$ica !e cont#ol se im+lementa en el PLC a t#a*%s !el len$"a-e la!!e# tanto +a#a el#ie$o +o# $oteo como +o# as+e#sin/

Em+e2an!o +o# el #ie$o +o# $oteo( se lo$#a !ete#mina# ent#a!as !i$itales $ene#a!as+o# senso#es #esisti*os !e 0"me!a! a##e$la!os +o# +"entes 0eatstone/ Estos en*5an"na se3al contin"a !e < c"an!o el com+a#a!o# #e$"la!o con "n +otencimet#o(s"+e#a la se3al inicial/ El senso# es #es+onsa&le !el :"ncionamiento !e elect#o*'l*"lasONJOBBB )"e :"ncionan !e ac"e#!o a la se3al o a"sencia !e ella( !e ac"e#!o a la Bi$"#aN/


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Bi$/ / Est#"ct"#a !el senso# !e 0"me!a! conel OPAMP

Las se3ales son en*ia!as como ent#a!as DI al PLC/ C"an!o la se3al !e en*5o es 8( lasali!a !el ci#c"ito es 9 !esene#$i2a la elect#o*'l*"laF( mient#as )"e c"an!o la se3al es9( la sali!a es 8/

La elect#o*'l*"la se mani+"la con ent#a!as !e *olta-e !e ;;9AC( +o# lo )"e se necesita!e "n am+li4ca!o# !e +otencia/ Pa#a el caso se "tili2a#' "n #el%( )"e +#ote-a el ci#c"ito!e cont#ol( !e ac"e#!o a la Bi$"#a NH

Bi$/ / Est#"ct"#a !e la sali!a !e +otencia


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El cont#ol !e #ie$o +o# $oteo est' +#o$#ama!o +a#a acti*a# ca!a 0o#as la *'l*"la#e$"la!o#a/ C"m+li!o este tiem+o( el sistema !e #ie$o +o# $oteo se !etienemoment'neamente( !an!o +aso al sistema !e #ie$o +o# as+e#sin )"e se enc"ent#acont#ola!o +o# los senso#es !e l"2/ Se colocan senso#es )"e !ete#minen la canti!a!

l"minosa en el l"$a# !e #ie$o !ete#mina!a +o# la Ta&la I/

La ta&la m"est#a el :"ncionamiento !el sistema !e #ie$o +o# $oteo ca!a 0o#as(!es+"%s !el c"al se acti*a el sistema !e #ie$o +o# as+e#sin/

Las ent#a!as son !ete#mina!as +o# "n a##e$lo simila# al senso# !e 0"me!a!#eem+la2'n!olo +o# "n LDR( tal como se m"est#a en la Bi$"#a N


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Bi$/


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Bi$/ / P#o$#amacin la!!e# +a#amani+"lacin !e los senso#es !e 0"me!a!

Bi$/ 7/ P#o$#amacin la!!e# +a#amani+"lacin !e los senso#es !e

l"minosi!a!

Bi$/ / P#o$#amacin la!!e# +a#a cont#ola# tiem+os !e t#a&a-o

Binalmente( se +#esenta en la Bi$"#a N el es)"ema !e conein !el PLC S7.;99 conlas ent#a!as !e los senso#es !e 0"me!a!( !e intensi!a! !e l"2 1 las sali!as +a#a laselect#o*'l*"las


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Bi$/ / Es)"ema !e conein !el PLC

+. RESULTADOS

Es necesa#ia la con:eccin !e

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