Telecontrol de Hidrantes en Regad

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por Miniturbina

• Autores
• Antonio Barbancho (ayboc_at_us.es)
• Gemma Sánchez (gemma_at_us.es)
• Julio Barbancho (julenbc_at_dte.us.es)
• Fco. Javier Talavera (jataca24_at_hotmail.com)
• Nemesio Segurola
• Departamento de Tecnología Electrónica
• Escuela Universitaria Politécnica

Grupo IEA. Dep. Tecnología Electrónica.
Universidad de Sevilla
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaPresentación
del problema

• Existencia de multitud de zonas regables en
  Andalucía con ausencia de automatización o
  defectos en su funcionamiento.
• Este trabajo forma parte de un estudio encargado
  por la Consejería de Agricultura y Pesca de la
  Junta de Andalucía para el estudio, evaluación y
  elaboración de recomendaciones dentro del campo
  de automatización de regadíos.
• El costo de la instalación del cable para las
  comunicaciones y la alimentación de terminales
  remotos supone el 30 del presupuesto destinado a
  la automatización de zonas regables.

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaSoluciones
habituales (1)

• Tipos de automatización
• Local. Energía almacenada en un sistema de
  baterías para toda la campaña del cultivo.
  Control muy simple del riego Típicamente sin
  comunicaciones, necesita programación in situ.
• Por cable. Distribución de energía y
  comunicaciones a través de cables. Normalmente
  son soluciones propietarias.
• Inalámbrica. Alimentación mediante paneles
  solares (o aerogeneradores) y baterías. El
  control lo realiza un autómata programable
  (flexibilidad, escalabilidad, sistema abierto).

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaSoluciones
habituales (2)
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaSoluciones
habituales (3)

• Solución general recomendada
• Telecontrol basado en PLC estándar, con módem
  GSM. Alimentados por panel solar y almacenamiento
  en baterías de plomo.
• Inconvenientes de la solución estándar
• Vandalismo los paneles solares deben instalarse
  a cierta altura para minimizar los actos
  vandálicos y de robo (interrupción del servicio,
  coste de reposición,...).
• Generalmente los autómatas no han sido pensados
  para trabajar en entornos con restricción de
  energía (gt10 W).
• Solución alternativa alimentar la estación
  remota a partir de la energía del agua. Viable?

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaObjetivos

• Demostrar que es posible obtener la energía para
  la automatización del riego del propio flujo de
  agua.
• Para ello y dado que es esperable una reducida
  cantidad de energía y sólo durante las horas de
  riego
• Demostrar que es posible reducir el consumo de la
  estación remota lo suficiente.
• Definir un mecanismo de gestión del consumo del
  sistema de comunicación que permita reducir el
  consumo medio sin afectar seriamente la
  operatividad y disponiblidad del sistema.

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaEsquema del
sistema
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaSistema de
alimentación
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaSistema de
generación (1)
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaSistema de
generación (2)
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaEstación
remota (1)
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaEstación
remota (2)

• Funciones
• Control de la válvula principal del hidrante.
  Gestión de la política de gasto a la demanda o
  prepago.
• Gestión precisa del riego mediante el control de
  las electroválvulas secundarias.
• Contabiliación del consumo de cada sección.
  Almacenamiento por periodos horarios para
  tarificación (horas valle, llano o punta),
  estadísticas, etc.
• Control de la presión de línea.
• Control del sensor de intrusismo.
• Comunicación con el centro de control.

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaEstación
remota (3)

• Técnicas de minimización de la energía consumida
• Empleo de electrónica de muy bajo consumo.
• Reducción de la tensión de alimentación.
• Amplio uso de técnicas de apagado selectivo de
  componentes (sleep).
• Empleo de electroválvulas biestables.
• Gestión de la mayor parte de las funciones off
  line
• Alarmas como mensajes de texto. El módem se
  enciende sólo el tiempo necesario.
• Los comandos que no necesitan ejecución inmediata
  se emiten como SMS, permaneciendo en el servidor
  hasta la conexión.
• Gestión de las conexiones on line mediante
  ventanas temporales.

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaEstación
remota (4)

• Medidas de consumo en el prototipo
• Configuración y condiciones de medida
• Duración diaria del riego (generación) 4 horas.
• Energía generada 1167 mWh.
• Eficiencia del sistema 70 (817 mWh).
• Acumulador NiCd de 750 mAh 24V.
• Consumo del sistema completo excluido el módem
  GSM 370 mWh.
• Disponible para el módem GSM 78 mWh.
• Autonomía excluido el módem 6 meses y 21 días.
• Disponibilidad de comunicaciones diarias
  (programable)
• 2 ventanas de 160 minutos.
• 4 ventanas de 80 minutos.
• 24 ventanas de 12 minutos.

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaEstación
remota (5)
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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaConclusiones

• La alimentación de estaciones remotas de
  telecontrol de hidrantes aprovechando la energía
  del agua de riego es tecnológicamente viable.
• Se ha diseñado y construido un prototipo de
  laboratorio usando materiales comunes y para una
  instalación doméstica.
• Es de esperar mejores prestaciones (autonomía,
  disponibilidad) con un diseño específico para
  caudales propios de instalaciones agrícolas.

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Telecontrol de Hidrantes en Regadíos con
Alimentación Autónoma por MiniturbinaLíneas de
continuación

• Construcción de un prototipo de tamaño real para
  comprobar y cuantificar las mejoras esperadas.
• Estudiar la viabilidad económica frente a
  soluciones comunes del mercado.
• Estudiar el uso de otros sistemas de
  comunicación, como las radios de baja potencia.

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