tesis para optar el título profesional de ingeniero
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Tesis Para Optar el Título Profesional de
INGENIERO ELECTRÓNICO
“DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE RIEGO TECNIFICADO PARA
LAS ÁREAS VERDES DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS – UNPRG”
________________________
Ing. Carlos Oblitas Vera
Asesor
________________________________
Bach. Kenji Franco Huamán Lizana
Tesista
____________________________________
Bach. José Wilder Huamán Colunche
Tesista
Lambayeque – Perú
2018
Tesis Para Optar el Título Profesional de
INGENIERO ELECTRÓNICO
“DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE RIEGO TECNIFICADO PARA
LAS ÁREAS VERDES DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS – UNPRG”
JURADO EVALUADOR
_______________________________
Ing. Hugo Chiclayo Padilla
Presidente
__________________________
Ing. Martín Nombera Lossio
Secretario
____________________________
Ing. Oscar Romero Cortez
Vocal
Lambayeque – Perú
2018
ÍNDICE GENERAL
Pág.
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN………………………….………. 1
1.1 ASPECTO INFORMATIVO …………………………………………………………… 2
1.1.1 Título……………………………….…………………………………………….. 2
1.1.2 Personal Investigador………………………………………………………….. 2
1.1.2.1 Autor …………………………………………………………………………. 2
1.1.2.2 Autor …………………………………………………………………………. 2
1.1.3 Asesor…….……………………………………………………………………… 2
1.1.4 Área de Investigación…………………………………………………………... 2
1.1.5 Lugar de Ejecución…………………………………………………………….... 2
1.1.6 Duración ………………………………………………………………………… 2
1.2 ASPECTO DE LA INVESTIGACIÓN ……………..………..………………………... 3
1.2.1 Situación Problemática ………………………………………………………. 3
1.2.2 Antecedentes Bibliográficos …………………………………………………. 3
1.2.3 Formulación del Problema ………….……………….………………………. 6
1.2.4 Objetivos ………………………………………………………………………. 6
1.2.4.1 Objetivo General …………………………………………………………… 6
1.2.4.2 Objetivos Específicos………….……………………………………….…. 6
1.2.5 Justificación e Importancia de la Investigación ……………………….…… 6
1.2.6 Hipótesis……………………………………………………………………….. 7
1.2.7 Diseño Metodológico ……………………………………………………….... 7
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ……………………………………………………….. 8
2.1 AUTOMATIZACIÓN …………………………………………………………………... 9
2.1.1 Clasificación Tecnológica ……………………………………………………. 9
2.1.1.1 Automatismos Cableados …………………………………….. 10
2.1.1.2 Automatismos Programados …………………………………. 11
2.1.2 Aplicaciones de la Automatización………………………………………….. 12
2.1.2.1 Industria …………………………………………………………………. 12
2.1.2.2 Agrícola, Ganadería y Pesca …………………………………………. 13
2.1.2.3 Domótica……….………………………………………………………... 14
2.1.2.4 Transporte ………………………………………………………………. 15
2.1.3 Elementos que forman un Automatismo ……………………………………. 16
2.1.3.1 Máquina o Planta …………………………………………………….… 16
2.1.3.2 Fuente de Energía….………………………………………………….. 16
2.1.3.3 Controlador o Autómata .…………………………………………….… 17
2.1.3.4 Actuador ………………………………………………………………… 17
2.1.3.5 Sensor …………………………………………………………………… 17
2.1.3.6 Operador ………………………………………………………………… 17
2.1.4 Instrumentación Eléctrica….………………………………………………….. 19
2.1.4.1 Disyuntor …………………………………………………………… 19
2.1.4.1.1 Características ……………………………………………. 19
2.1.4.1.2 Principio de funcionamiento …………………………….. 20
2.1.4.2 Contactores ……………………………………………………… 20
2.1.4.2.1 Ventajas de uso …………………………………………… 21
2.1.4.3 Motor Eléctrico Trifásico….……………………………………... 21
2.1.4.3.1 Principio de Funcionamiento …………………………….. 22
2.1.4.4 Temporizador a la Conexión ……………………………………. 23
2.1.4.5 Pulsadores ………………………………………………………… 24
2.1.4.5.1 Tipos de Pulsadores ……………………………………… 24
2.1.5 PLC………………………………………………………………………….….. 25
2.1.5.1 Características ………………………………………………… 26
2.1.5.2 Tipos de PLC’s ………………………………………………… 29
2.1.5.2.1 PLC Compacto …………………………………….. 29
2.1.5.2.2 PLC Modular ……………………………………….. 29
2.1.5.2.3 PLC Montaje en rack ……………………………… 30
2.1.5.2.4 PLC Ranura ………………………………………... 30
2.1.5.3 Ventajas de los PLC’s sobre lógica a relés ………………… 31
2.1.6 Interfaces de Entrada y Salida ………………………….…………………... 31
2.1.6.1 Tipos de Entrada / Salida a los PLC’s ……………………… 31
2.1.6.1.1 Entrada – Salida Discreta ………………………... 31
2.1.6.1.2 Entrada – Salida Analógica ……………………… 32
2.2 EL RIEGO ……………………………………………………………………………. 33
2.2.1 Tipos …………………………………………………………………………… 33
2.2.1.1 Riego por Goteo………………………………………………………….. 33
2.2.1.2 Riego por Aspersión…………………………………………………….. 34
2.2.1.3 Riego por Micro-aspersión…….………………………………………… 35
2.2.1.4 Riego por Mangas………………………………………………………… 36
2.2.2 Componentes y Equipos de un Sistema de Riego ………………………. 37
2.2.2.1 Difusores y/o Aspersores ………………………………………………... 37
2.2.2.1.1 Difusores……..…………………………………………………….. 37
2.2.2.1.2 Aspersores …………….…….……………………………………. 41
2.2.2.2 Mangas de Riego ………………………………………………………. 44
2.2.2.2.1 Tipos de Mangas ………………………………………………… 44
2.2.2.2.2 Compuerta o Boquilla de Riego ……………………………….. 46
2.2.2.3 Tubería …………………………………………………………………… 47
2.2.2.3.1 Comportamiento del Agua en Redes de Tuberías …………… 50
2.2.2.4 Llave de Paso ……………………………………………………………. 55
2.2.2.5 Reductor de Presión……..………………………………………………. 56
2.2.2.6 Válvulas Automáticas …………..………………………………………. 56
2.2.2.6.1 Tipos de Válvulas .………………………………………………… 56
2.2.2.6.2 Funcionamiento de una Válvula Solenoide…………………….. 57
2.2.2.6.3 El golpe de Ariete (Water Hammer)…………………….………. 58
2.2.2.7 Filtro De Malla …………………………………………..……………...... 60
2.2.2.7.1 Bombas ……………………………………..…………….……… 64
2.2.2.8.1 Tipos de Bombas de Riego …………………………….……….. 64
2.2.2.8 Diagrama P&D …………………………………………………………….. 69
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA ……………....……………………….. 70
3.1 Información de Áreas ………………. ………………………..………………..…... 71
3.1.1 Identificación de Tipos de Plantas en las Áreas Verdes..….. 71
3.1.2 Medición de Áreas y Perímetros de las Áreas Verdes ………. 71
3.2 Fórmulas Para el Diseño ………………………………………………………….. 71
3.2.1 Longitud y Diámetro de Tuberías……………………………... 71
3.2.2 Dimensiones del Pozo. ………………………………………..… 71
3.2.3 Caudal de Aspersores y Difusores …………………………. 71
3.3 Cálculo de Pérdidas de Tuberías. ……………………………………………….. 72
3.4 Selección de la Bomba. ……………………………………………………….….. 72
3.5 Selección de los Equipos e Instrumentos. ………………………………………. 73
3.5.1 PLC ………………………………………………………………... 73
3.5.2 Variador de Velocidad. ………………………………………….. 74
3.5.3 Electroválvula Selenoide ……………………………………….. 75
3.5.4 Llave de Paso ……………………………………………………. 75
3.5.5 Software de Control …………………………………………… 75
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA ………………………………………………… 76
4.1 Identificación De Los Tipos De Plantas …………………………………………… 77
4.1.1 Césped …………………………………………………………….. 77
4.1.2 Palmera de Coco ………………………………………………….. 78
4.1.3 Ficus Benjamina …………………………………………………... 79
4.1.4 Guaba ………………………………………………………........... 80
4.1.5 Iresine ………………………………………………………........... 80
4.1.6 Cucarda ……………………………………………………………. 81
4.1.7 Ponciana …………………………………………………………… 82
4.1.8 Ciprés ………………………………………………………............ 83
4.1.9 Oreja de Elefante …………………………………………………. 84
4.1.10 Almendro …………………………………………………………… 84
4.2 Áreas y Perímetros de las Zonas de Riego ………………………………………. 86
4.3 Longitud y Diámetro de las Tuberías ……………………………………………….. 87
4.4 Cálculo del Volumen del Pozo ……………………………………………………... 87
4.5 Cálculo del Caudal de Aspersores y Difusores ………………………………….. 87
4.6 Cálculo de Pérdidas de Tuberías …………………………………………............ 89
4.7 Características de la Bomba a Utilizar ……………………………………………. 92
4.8 Ubicación de Aspersores …………………………………………………………… 92
4.9 Zanjas ………………………………………………………………………………… 95
4.10 Ubicación de Tubería ……………………………………………………………… 95
4.11 Ejemplo de Conexión de Electroválvulas ……………………………………….. 98
4.12 Diseño del Circuito Automatizado ………………………………………….……. 99
4.13 Diseño del Tablero Electrónico ………………………………………………..… 128
4.14 Elección de Equipos e Instrumentos …………………………..………………. 129
4.14.1 Accesorios a Utilizar Para la Instalación de Tuberías…….……... 129
4.14.2 Equipamiento del Sistema Automático………………...……..……. 134
4.15 Tabla de Presupuesto Total ….…………………………………….………..….. 137
CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……….………………. 138
5.1. CONCLUSIONES ………………………………………………………………… 139
5.2. RECOMENDACIONES …………………………………………………………… 139
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………… 141
ANEXOS
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura N°01: Tecnologías Empleadas en la Automatización ………………………..... 9
Figura N°02: Automatismos Cableados………………………………………………….. 10
Figura N°03: Automatismos Programables….……………………….………………….. 12
Figura N°04: Ejemplo de Automatismos en la Industria ..…….…………..………….... 13
Figura N°05: Ejemplo de Automatización en un Invernadero de Tomates.………….... 14
Figura N°06: Esquema de una Casa Inteligente …………………………...………….... 15
Figura N°07: Auto Yaris Sistema Inteligente………………………………...…………... 16
Figura N°08: Diagrama de Bloques de un Sistema de Control…………...…………... 18
Figura N°09: Disyuntor Monofásico…………………………………………....………….. 19
Figura N°10: Esquema de Disyuntor Monofásico y Trifásico……………..………….... 20
Figura N°11: Contactor / Símbolo de Contactor…………………………….…………... 21
Figura N°12: Motor Eléctrico Trifásico……………………………………….………….... 23
Figura N° 13: Temporizador…………………….………………………….……………... 23
Figura N° 14: Tipo de Pulsadores……………..…………………………….………….... 24
Figura N° 15: Pulsador de Emergencia……….…………………………….………….... 25
Figura N° 16: PLC……………………………….…………………………….………….... 25
Figura N° 17: Tipos de Memorias de un PLC ..…………………………….………….... 26
Figura N° 18: Capacidad Modular de los PLC’s…...……………………….………….... 27
Figura N° 19: Autodiagnóstico de Fallas…………………………………….………….... 27
Figura N° 20: Programación Lógica de Control…………………………….………….... 28
Figura N° 21: Capacidad de Comunicación…..…………………………….………….... 28
Figura N° 22: PLC Compacto…………………..…………………………….………….... 29
Figura N° 23: PLC Modular……………………..…………………………….………….... 30
Figura N° 24: Ejemplos de Montaje de PLC………….…………………………….…… 30
Figura N° 25: PLC Omrom CS1G/H de Tipo Ranura ..………………………….………….... 31
Figura N° 26: Entradas y Salidas Discretas.………….…………………….………….... 32
Figura N° 27: Entradas y Salidas Analógicas……………………………….…………... 33
Figura N° 28: Riego por Goteo………………….…………………………….…………... 34
Figura N° 29: Aspersores…………………….….…………………………….…………... 35
Figura N° 30: Microaspersores o Microjet……..…………………………….…………... 36
Figura N° 31: Mangas de Riego………….……..…………………………….…………... 37
Figura N° 32: Difusor……………………………..…………………………….…………... 38
Figura N° 33: Partes de un Difusor……………..…………………………….…………... 39
Figura N° 34: Tipos de Toberas …………………..…………………………….………….. 40
Figura N° 35: Partes de un Aspersor tipo Turbina..……………………….…………... 42
Figura N° 36: Manga de Polietileno………………....……………………….…………... 45
Figura N° 37: Manga de Polietileno con soporte textil……………………….……….. 45
Figura N° 38: PVC con Soporte Textil……………...……………………….………….... 45
Figura N° 39: Compuerta de una Manga…………..……………………….………….... 46
Figura N° 40: Instalación de Compuerta de una Manga…………..………………....... 47
Figura N° 41: Conector para unir Dos Secciones de Tubo …………..…………….... 48
Figura N° 42: Conector para poner obtener un Ramal de la Tubería Principal…….. 48
Figura N° 43: Conector usado para unir las Electroválvulas con las Tuberías..….... 48
Figura N° 44: Conector empleado para realizar dos derivaciones la Tubería Principal 49
Figura N° 45: Conector empleado para sellar el circuito final de las Tuberías …..... 49
Figura N° 46: Conector utilizado para unir piezas de riego con salida hembra …..... 49
Figura N° 47: Codo utilizado para cambiar la dirección de la tubería .….………….... 50
Figura N° 48: Movimiento del Agua en una Tubería ……...……….….……………….... 51
Figura N° 49: Perdidas en una Tubería ……………………………..………………….... 53
Figura N° 50: Llave de Paso…………..……………………………..………………….... 55
Figura N° 51: Reductor de Presión………..……………………………..…………….... 56
Figura N° 52: Válvula Solenoide…………..……………………………..…………… .... 55
Figura N° 53: Esquema de válvula Solenoide(corte transversal)...………………….... 58
Figura N° 54: Golpe de Ariete…………..……………………………..…………….….... 59
Figura N° 55: Filtros de Malla…………..……………………………..………………….. 60
Figura N° 56: Texturas de Malla………..……………………………..………………….. 61
Figura N° 57: Funcionamiento de un Filtro……………………………………………….. 62
Figura N° 58: Bombas de Riego………..……………………………..………………….... 64
Figura N° 59: Electrobomba…………..……………………………..………………..….... 65
Figura N° 60: Motobomba…………..…………………………………………………….... 65
Figura N° 61: Bombas Sumergibles..…..……………………………..………………….... 66
Figura N° 62: Bomba Horizontal………..……………………………..………………….... 67
Figura N° 63: Bomba Vertical……..………..……………………………..…………….... 67
Figura N° 64: Caudal de Aspersores Según el Ángulo…………………..…………….... 72
Figura N° 65: Césped…………….………..……………………………..……………..... 77
Figura N° 66: Palmera de Coco…………………………………………..…………….... 78
Figura N° 67: Ficus Benjamina…………………………………………..…………….... 79
Figura N° 68: Guaba………………………………….…………………..……….…….... 80
Figura N° 69: Iresine…………………..……………………………………………..….... 80
Figura N° 70: Cucarda…………………………………………………..……….…….... 81
Figura N° 71: Ponciana……………………………….…………………..…….….……... 82
Figura N° 72: Ciprés…………………..………………………………………………...... 83
Figura N° 73: Oreja de Elefante……………………..…………………..……….…….... 84
Figura N° 74: Almendro…………………..……………................................................ 84
Figura N° 75: Áreas Verdes a Regar……………………….……………..…………….... 86
Figura N° 76: Distribución de Aspersores……………..…………………..…………….. 93
Figura N° 77: Ubicación de Aspersores……………..…………………..……………..... 94
Figura N° 78: Instalación de Tubos en Zanjas……………..…………………..……….... 95
Figura N° 79: Conexión de Tuberías………..……..…….………………..……………..... 96
Figura N° 80: Instalación de Tuberías……….………..…………………..…………….... 97
Figura N° 81: Conexión de Electroválvulas (1)……..…..………………..…………….... 98
Figura N° 82: Conexión de Electroválvulas (2)……..…..………………..…………….... 98
Figura N° 83: Configuración del Módulo Ethernet NOE0110…………………..….... 102
Figura N° 84: Elementos y Variables (1)……………………………………………... 102
Figura N° 85: Elementos y Variables (2)……………………………………………... 103
Figura N° 86: Elementos y Variables (3)……………………………………………... 103
Figura N° 87: Elementos y Variables (4)……………………………………………... 104
Figura N° 88: Configuración de IP Ethernet 1………………………………………… 104
Figura N° 89: Configuración de IP Ethernet 2………………………………………… 105
Figura N° 90: Diagrama Escalera Unity PRO……………………………………….… 107
Figura N° 91: Determinar la Dirección IP de la Red Ethernet…...……… ……….… 122
Figura N° 92: Configuración de IP de ATV32, PLC M340 y BMX NOE 1010…...… 123
Figura N° 93: Intercambio de Configuración del Variador ATV32...……………....… 123
Figura N° 94: Configuración de Tarjeta de Comunicación del Variador ATV32….... 124
Figura N° 95: Configuración del Variador ATV32 ………………………….....……… 125
Figura N° 96: Parámetros del Variador ATV32 con SoMove …...……….………….. 126
Figura N° 97: Configuración de Control del Variador ATV32 …………………..……. 126
Figura N° 98: Parámetros de Configuración de Comunicación del Variador ATV32. 127
Figura N° 99: Tablero Electrónico de Control……………………………………..…… 128
Figura N° 100: Válvula Solenoide……………….…….…….……………………..…… 129
Figura N° 101: Codo de Unión…………..…….………….………………………..…… 130
Figura N° 102: Unión T………………….…………..………..……………………….… 130
Figura N° 103: Reductor de Presión …… …….………………………...………..…… 130
Figura N° 104: Hunter I-20-360°(Verde Oscuro) .…....………….……………….…… 131
Figura N° 105: Hunter I-20-90°(LA-Verde Oscuro) .…....……………..…….…..…… 131
Figura N° 106: Hunter PGP Ultra/I-20/PRB – 360° (SR-Negro)….....……………….. 132
Figura N° 107: Hunter PC Ultra - 180° (10A - Rojo) ….....…….……….………… ….. 132
Figura N° 108: Hunter PC Ultra - 180° (12A - Verde)….....…………….………… ….. 133
Figura N° 109: Hunter PC Ultra - 360° (10 A - Rojo)….... .…………….………… ….. 132
Figura N° 110: Electrobomba Centrífuga CM 100 1 HP.....…………….………… …. 133
Figura N° 111: Variador ATV32….....…………….………… ……………………..….... 134
Figura N° 112: BMX P34 2020 ……………………………………………………….….. 134
Figura N° 113: BMXNOE0110 ……...………………………………………………….... 135
Figura N° 114: BMXDAI1602 …………….…………………………………………….... 135
Figura N° 115: BMXDRA1605 …………………………………. …………………….... 136
Figura N° 116: BMXCPS 3500…………………………………. …………………….... 136
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA N° 01: Ventajas de PLC Sobre Lógica de Relés..........................................…. 30
TABLA N° 02: Mangas de Pe con Espesor de Pared ................................................. 46
TABLA N° 03: Coeficiente de Rigurosidad de Hazen – Williams………..…………… 52
TABLA N° 04: Coeficiente de Pérdida de Carga Singular ……………….…………… 53
TABLA N° 05: Velocidad Real Recomendad en Filtros de Malla (Según Orificio de
Malla y Calidad de Agua) ………...……………………………………... 63
TABLA N° 06: Caudal Máximo en Filtros de Malla según la Velocidad del Agua….. 63
TABLA N° 06: Cálculo de pérdidas en Tubería………..…………………………....…. 72
TABLA N° 08: Características BMXCPS3500……...…………………………….….…. 74
TABLA N° 09: Pérdidas de Presión …...……………………………….….……………. 91
TABLA N° 10: Variables Discretas de Entrada……………………….…………………. 99
TABLA N° 11: Variables Discretas de Salidas…………………………....……………. 100
TABLA N° 12: Variables Discretas Auxiliares………………………….….…………….. 101
TABLA N° 13: Secuencia de Activación de Válvulas ……………….….…………….. 105
TABLA N° 14: Configuración de Comunicación del Variador ATV32 ….…………….. 106
TABLA N° 15: Cantidad de Codos y Uniones T según el Área….……………………. 129
TABLA N° 16: Presupuesto Total……………………………….….…………………….. 137
INTRODUCCION
El presente proyecto tiene como finalidad presentar el diseño y simulación de un
sistema de riego tecnificado por aspersión para las áreas verdes de la Facultad de
Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Nacional Pedro Ruíz Gallo, el
cual constará de un sistema automático que está compuesto por una bomba de
agua conectada a un variador de frecuencia controlado por un PLC que activará las
diferentes válvulas distribuidas en dieciséis zonas de riego para optimizar el uso del
recurso hídrico y minimizar el gasto en energía en comparación a un sistema de
riego convencional por inundamiento.
Actualmente la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad
Nacional Pedro Ruiz Gallo tiene una extensión de áreas verdes de
aproximadamente 180 m2 los cuales son regados diariamente de una forma
convencional por inundamiento generando un desperdicio desmesurado de agua,
por eso la importancia del proyecto a desarrollar que consiste en un sistema de
control de riego que alcance y mantenga el nivel deseado de humedad, sin
consumir más agua de la necesaria. El sistema debe ser sencillo, de bajo costo,
con una construcción sólida que resista la exposición a las condiciones a que estará
sometido durante su operación, deberá ser de fácil operación y no necesitar mucho
mantenimiento.
Por otro lado, debido a las competencias de los cursos de control y automatización
de la carrera es importante conocer el proceso de control secuencial con un PLC
utilizando la programación en LADDER, controlar un bomba utilizando un variador
de velocidad, como también configurar el sistema de comunicaciones entra PLC y
variador es que se concretó la idea de la realización de éste proyecto, el cuál con
las coordinaciones y el apoyo necesario de nuestras autoridades de facultad, podría
ser implementado.
En el Capítulo I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN; se presentan los hechos
preliminares de la tesis tales como la situación problemática, justificación e
importancia de la investigación, objetivos, formulación de la hipótesis y el diseño
metodológico.
En el Capítulo II: MARCO TEÓRICO; de acuerdo a la revisión bibliográfica, se
define la base teórica que servirá para el desarrollo y sustento de la investigación,
definiendo los tipos de plantas a regar, áreas de riego, tipos de riego y la
metodología para realizar el cálculo de caída de presiones en las tuberías.
En el Capítulo III: DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL, se
realiza el diseño y simulación del sistema de control, con un PLC programado en
LADDER, así como la selección de equipos e instrumentos idóneos para el correcto
funcionamiento del sistema, de acuerdo a las características del proceso. También
presentamos la distribución del tablero de control eléctrico de interface con el
usuario.
En el Capítulo IV: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES, mostraremos las
razones fundamentales por las que, el desarrollo de nuestro proyecto de
investigación es viable y correcto; a su vez, daremos a conocer algunas
recomendaciones para su futura implementación.
Finalmente se puede concluir que el trabajo de investigación permite aplicar por
parte del alumno el correcto aprendizaje teórico y procedimientos prácticos; tales
como, afianzar sus conocimiento en el desarrollo del diseño y simulación de un
sistema automático de control.
RESUMEN
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal el diseño de un
sistema automático de riego tecnificado para las áreas verdes de la Escuela de
Ingeniería Electrónica y Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas – UNPRG.
El trabajo propuesto incluye la medición de áreas y perímetros de las zonas de riego
para luego determinar la ubicación de aspersores, la longitud y diámetro de las
tuberías asi como del volumen del pozo. Luego procedemos al cálculo del cáudal
de aspersores y de pérdidas de presión en las tuberías para determinar la
secuencia de las válvulas y la frecuencia de operación del variador de velocidad.
Con respecto al diseño del sistema automático, se realizó un programa secuencial
en Diagrama de Escalera (LADDER) en un PLC Schneider M340 donde manejamos
22 Variables de Entradas Discreta y 39 Variables de Salida discreta, el protocolo
de comunicación con el variador de velocidad Altivar 31 es el denominado
MODBUS, el sistema será activado desde un tablero de control ubicado en una
caseta al costado de la FACFyM. El programa irá activando secuencialmente las
válvulas adecuadas de acuerdo al área a regar y en el variador simultáneamente
se irá seleccionando la frecuencia adecuada para impulsar el agua a la presión
correspondiente de acuerdo al largo de tubería y disposición de aspersores.
Se concluye; que el diseño del sistema de riego tecnificado, sirve para demostrar
las competencias adquiridas por los alumnos en el área de automatización y control
por parte de los alumnos de la Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica de la
Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.
ABSTRACT
The main objective of this research work was the design of an automated irrigation
system for the green areas of the School of Electronic Engineering and the Faculty
of Physical and Mathematical Sciences - UNPRG.
The proposed work includes the measurement of areas and perimeters of the
irrigation zones to then determine the location of sprinklers, the length and diameter
of the pipes as well as the volume of the well. Then we proceed to calculate the
sprinkler flow and pressure losses in the pipes to determine the sequence of the
valves and the frequency of operation of the variable speed drive.
With respect to the design of the automatic system, a sequential program was
carried out in Ladder Diagram (LADDER) in a Schneider M340 PLC where we
handled 22 Discrete Input Variables and 39 Discrete Output Variables, the
communication protocol with the Altivar 31 speed variator is the so-called MODBUS,
the system will be activated from a control panel located in a booth next to the
FACFyM. The program will sequentially activate the appropriate valves according
to the area to be irrigated, while at the same time the appropriate frequency will be
selected in order to drive the water to the corresponding pressure according to the
pipe length and sprinkler arrangement.
It is concluded that the design of the technified irrigation system, serves to
demonstrate the skills acquired by students in the area of automation and control by
students of the Professional School of Electronic Engineering of the National
University Pedro Ruiz Gallo.
ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
CAPÍTULO I
1
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
2
1.1 ASPECTO INFORMATIVO
1.1.1 Título
Diseño de un Sistema Automático de Riego Tecnificado para las Áreas Verdes de
la Escuela de Ingeniería Electrónica y Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
– UNPRG.
1.1.2 Personal Investigador
1.1.2.1 Autor
Nombre : Bach. Kenji Franco Huamán Lizana.
Dirección : Urb. Ciudad del Chofer Mz. Ñ – Lt. 03 – Chiclayo – Lambayeque
E – mail : [email protected]
Teléfono : 980635662
1.1.2.2 Autor
Nombre : Bach. José Wilder Huamán Colunche
Dirección : CP. Cuyumalca Alto Cañafisto – Chota – Cajamarca
E – mail : [email protected]
Teléfono : 976038062
1.1.3 Asesor
Nombre : Ing. Carlos Leonardo Oblitas Vera
E – mail : [email protected]
Teléfono : 979447762
1.1.4 Área de Investigación
Ingeniería Electrónica – Control y Automatización
1.1.5 Lugar de Ejecución
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Nacional
Pedro Ruíz Gallo - Lambayeque
1.1.6 Duración
06 meses
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
3
1.2 ASPECTO DE LA INVESTIGACIÓN
1.2.1 Situación Problemática
La Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Nacional
Pedro Ruiz Gallo de Lambayeque se encuentra ubicada dentro del Campus
Universitario, relativamente cerca a los Laboratorios de la Escuela Profesional de
Ingeniería Electrónica con respecto al resto de Escuelas Profesionales que la
conforman, por lo que el estudio de riego a realizarse estará dirigido al riego de
las áreas verdes aledañas a ambas instalaciones, entiéndase áreas verdes de
Ingeniería Electrónica y Facultad.
Como es de conocimiento general, el riego de jardines y áreas verdes de la
Universidad ha venido siendo realizado por el personal encargado por medio de
la inundación. Esto es conectar una manga de jebe por un tiempo no controlado
en el área a regar y esperar que el agua sature el terreno.
Si bien es cierto, nosotros no queremos regar para obtener una producción
en una cosecha ni nada parecido, el método en que se viene llevando a cabo el
riego no es el adecuado por dos aspectos importantes: El primero que las
variedades de plantas no ameritan regarlas con la misma cantidad de agua y el
segundo es que tomando conciencia con los hechos ocurridos recientemente en
nuestro país es que debemos dosificar el agua para colaborar con las
conservación de este vital líquido elemento.
De allí el interés nuestro; por realizar un sistema que sea capaz de dosificar
la cantidad suficiente para las plantas y colaborar con el ahorro de agua.
1.2.2 Antecedentes Bibliográficos
VELARDE CRIADO, LUIS ANGELO Y VARAS SALAZAR, ZULEMA (2013)
DISEÑO DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO PARA RIEGO DE CÉSPED DE
JARDÍN EMPLEANDO UN SENSOR DE HUMEDAD DE SUELOS Y
COMUNICACIÓN INALÁMBRICA.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ – LICENCIADO EN
INGENIERÍA ELECTRÓNICA.
ABSTRACT
Hoy en día la automatización del riego del césped es importante porque
favorece el ahorro de agua, conservación de nutrientes del suelo y el correcto
desarrollo del césped. Los sistemas de automatización de riego comunes
dependen mucho de la intervención de una persona que ingrese datos como
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
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los días y la duración del riego, por lo que sería conveniente que el usuario
tenga conocimientos de jardinería, además debe ser instalado por personal
experto; los sistemas de automatización por lo general consisten en un
controlador PLC, tuberías de PVC, electroválvulas y aspersores, los costos son
elevados, entre $378 y $1097. La presente tesis plantea una forma de
automatización diferente, pues con el hardware y el software desarrollado se
podrá medir el nivel de humedad del césped e indicar en qué momento se debe
iniciar y terminar el riego del suelo, según datos teóricos de agronomía. El
sensor de humedad, utilizado en la presente tesis, utiliza la tecnología de
Reflectometría de Dominios de Frecuencia (o FDR por sus siglas en inglés),
son sensores son muy utilizados en agroindustria y el concepto de esta
tecnología se explica en el capítulo dos. Este tipo de sensor estima la variación
de la constante dieléctrica del agua en el suelo mediante la emisión de ondas
electromagnéticas, la cual depende de la cantidad de agua que contiene, la
señal de salida del sensor es un voltaje que varía casi directamente
proporcional con el agua contenida en el suelo; es decir a menos humedad el
sensor da menos voltaje, a más humedad, más voltaje. Esta señal es
digitalizada y procesada por un microcontrolador, el cual toma decisiones y da
órdenes según sea programado, y finalmente la orden se transmite
inalámbricamente a una electroválvula conectada a aspersores. Los módulos
de transmisión inalámbrica fueron escogidos en el diseño ya que el sistema
está hecho para jardines grandes de más de 100. Otra aplicación podría ser
canchas de fútbol o campos de golf. Por lo general los jardines se riegan por
inundación por lo cual se pierde agua debido a la evaporación y filtración en el
suelo; si se utiliza más agua de lo requerido por el suelo de cultivo, entonces
se pierde nutrientes innecesariamente y se afecta el desarrollo del césped. Por
lo cual el sistema diseñado evita todos estos inconvenientes. Además el
presente trabajo es un sistema de automatización que no requiere que el
usuario tenga conocimientos de jardinería, tampoco necesita ser instalado por
un experto y ahorra costos; y finalmente automatiza una tarea del hogar que es
uno de los fines de la domótica.
CRUZ CONCHA, JOSÉ CARLOS (2009)
DISEÑO DE UN SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO CONTROLADO Y
AUTOMATIZADO PARA UVA ITALIA.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERÚ – LICENCIADO EN
INGENIERIA ELECTRONICA.
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
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ABSTRACT
La escasez y la inadecuada utilización de los recursos hídricos en el proceso
de riego de los cultivos en general y específicamente el método de riego por
inundación utilizado para las plantaciones de uva, generan mayores costos de
producción a los medianos y pequeños agricultores del país. La cantidad de
agua utilizada se puede reducir gracias a técnicas de riego tecnificado que nos
permiten obtener control sobre la utilización de este recurso. El presente trabajo
de investigación y desarrollo tiene por objetivo principal reducir la cantidad de
agua utilizada en el proceso de riego de una chacra ubicada en sector Pampa
de Ñoco distrito de Grocio Prado, provincia de Chincha en el departamento de
Ica. Se toma una muestra de 100 metros lineales de un universo total de 6
hectáreas para realizar el trabajo y limitar los alcances del mismo.
MARIA OLVERA SALGADO, GREGORIO BAHENA DELGADO, ÓSCAR
ALPUCHE GARCÉS, FRANCISCO GARCÍA MATÍAS
LA TECNIFICACIÓN DEL RIEGO ANTE LA ESCASEZ DEL AGUA PARA LA
GENERACIÓN DE ALIMENTOS. ESTUDIO DE CASO EN CHIHUAHUA,
MÉXICO.
Revistas Javeriana: Articulo de Ambiente y Desarrollo.
ABSTRACT
La investigación tuvo como objetivo analizar la productividad del agua y el
impacto de la tecnificación del riego sobre ella y el rendimiento de los cultivos
como principales aportadores de alimentos. Se realizó en el Distrito de Riego
005, Delicias, Chihuahua. Se usó el método comparativo para dos escenarios:
el antes, como la condición previa a la tecnificación del riego en el año 2003,
caracterizada por una superficie con riego por gravedad, y el después en 2012-
2013, en la superficie con riego tecnificado (multi-compuertas, aspersión y
goteo). Los resultados muestran ahorros marginales de aproximadamente
63454 dam3 de agua y una producción
RESULTADOS
Se encontró que el incremento de los valores calculados en los indicadores de
producción y productividad del agua tiene influencia directa en el sistema de
riego y su relación con los cambios que suceden por la tecnificación sobre el
rendimiento del cultivo, el costo de producción (es decir, las actividades y los
insumos aplicados) y dentro de este último con el volumen de agua aplicado,
el cual en la mejor expectativa de tecnificación, el ahorro de agua debería ser
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
6
el efecto de la tecnificación, pero además se identificó que analizando
resultados de un cultivo en específico, los indicadores se incrementaron en
cultivos donde los productores tenían superficies mayores.
1.2.3 Formulación del Problema
¿Cómo Diseñar un Sistema Automático de Riego Tecnificado para las Áreas
Verdes de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas – UNPRG?
1.2.4 Objetivos
1.2.4.1 Objetivo General
Diseñar un Sistema Automático de Riego Tecnificado para las Áreas
Verdes de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Facultad de Ciencias
Físicas y Matemáticas – UNPRG.
1.2.4.2 Objetivos Específicos
Estudiar los Principios y Metodologías del Riego Tecnificado.
Realizar los Cálculos de Presión, Caudal, tamaño de Tanque de
almacenamiento y tamaño de tuberías para el Sistema.
Diseñar y Simular el Algoritmo de Control utilizando UNITY PRO.
Seleccionar los Equipos e Instrumentos para Implementación del
Sistema.
1.2.5 Justificación e Importancia de la Investigación
Los sistemas de riego agrícola, que generalmente se utilizan en el campo
de nuestra región y país, son en gran mayoría de control manual lo que puede
provocar desperdicio de agua y energía eléctrica, sin mencionar que el riego
inadecuado no alcanza el nivel óptimo de humedad. El uso eficiente del agua
para el riego agrícola se puede dar con la automatización de los sistemas de
irrigación. Es el caso de las Áreas Verdes de la Universidad Nacional Pedro Ruíz
Gallo, en la que, no existe un sistema específico de riego lo cual conlleva a un
gran desperdicio de agua.
Por lo antes dicho, la importancia del Proyecto a desarrollar consiste, en
Diseñar un Sistema de Control de Riego que alcance y mantenga el nivel
deseado de humedad, sin consumir más agua de la necesaria. El Sistema debe
ser sencillo, de bajo costo, con una construcción sólida que resista la exposición
CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
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a las condiciones en que estará sometido durante su operación, deberá ser de
fácil operación y no necesitar mucho mantenimiento.
Para obtener un buen resultado se ha ido investigando y analizando diversos
puntos, por ejemplo los tipos de plantas y sus tiempos de riego, los recursos con
los que se cuenta a lo largo de la zona de riego, y entre otros. Incluso se han
propuesto ciertas recomendaciones para optimizar mucho más el proyecto
mostrado.
1.2.6 Hipótesis
Con el Diseño del Sistema Automático de Riego Tecnificado para las Áreas
Verdes de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas – UNPRG, lograremos el riego uniforme y el ahorro de agua
deseado.
1.2.7 Diseño Metodológico
El procedimiento para la realización del Proyecto comprende las siguientes
fases:
Identificar el tipo de terreno y los tipos de plantas y césped a regar.
Calcular el volumen de agua a utilizar de acuerdo a los requerimientos
técnicos obtenidos.
Calcular los diámetros de tuberías, largos y por donde van a ser instaladas.
Calcular las posiciones de los aspersores.
Realizar el programa en el PLC, para activar los aspersores.
Simular el sistema completo.
Seleccionar los equipos e instrumentos para la solución encontrada.
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MARCO TEÓRICO
CAPÍTULO II
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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2.1 AUTOMATIZACIÓN
La Real Academia de las Ciencias Físicas y Exactas define la Automática como el
conjunto de métodos y procedimientos para la sustitución del operario en tareas físicas
y mentales previamente programadas. De esta definición original se desprende la
definición de la Automatización como la aplicación de la automática al control de
procesos industriales (Diseño Industrial – Universidad Politécnica de Catalunya)
Una forma de definir la Automatización, es decir que es un medio de organizar o
controlar los procesos de producción para lograr el uso óptimo de todos los recursos
de la producción; mecánicos, materiales y humanos (John Diebold – Presidente John
Diebold & Associates, Inc.)
Su difusión en el campo de la industria contribuye a disminuir los costos de
producción, elimina el trabajo monótono y reclama grandes inversiones de capital que
revierten en nuevas instalaciones y en la preparación de técnicos especializados.
2.1.1 Clasificación Tecnológica
En función de la tecnología empleada para la implementación del Sistema de
Control, se puede distinguir entre Automatismos Cableados y Automatismos
Programados o Programables (Instalaciones Electrotécnicas – Pertiga. Escuela de
Profesiones Técnicas. Santiago de Compostela)
Figura N° 01: Tecnologías empleadas en la Automatización.
Fuente: Instalaciones Electrotécnicas – Pertiga. Escuela de Profesiones Técnicas.
Santiago de Compostela
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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2.1.1.1 Automatismos Cableados
Se realizan por medio de uniones físicas entre los elementos que forman
el sistema de control (por ejemplo, contactores y relés unidos entre sí por cables
eléctricos). La estructura de conexionado entre los distintos elementos da lugar
a la función lógica que determina las señales de salida en función de las señales
de entrada. Se pueden distinguir tres tecnologías diferentes:
Fluídica (neumática o hidráulica).
Eléctrica (relés o contactores).
Electrónica estática (puertas lógicas y biestables).
Ventajas:
Pueden ser muy robustos.
Bajo costo para sistemas muy sencillos.
Es una tecnología muy fácil de entender por cualquier operario.
Inconvenientes:
Ocupan mucho espacio.
Son muy poco flexibles.
La modificación o ampliación es difícil.
Solo permiten funciones lógicas simples.
No sirven para implementar funciones de control o de comunicación
complejas.
Figura N° 02: Automatismos Cableados
Fuente: https://www.todoexpertos.com
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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2.1.1.2 Automatismos Programados
Se implementan por medio de un programa que se ejecuta en un
microprocesador. Las instrucciones de este programa determinan la función
lógica que relaciona las entradas y las salidas. Se pueden distinguir 3 formas de
implementación:
Aautómata Programable Industrial: es un equipo electrónico, programable
en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en
ambiente tipo industrial, procesos secuenciales. Un API trabaja en base a la
información recibida por los sensores y el lógico interno actuando sobre los
accionadores de la instalación (Arquitectura Interna del Autómata
Programable o PLC – Carlos Canto)
Ordenador (PC industrial): Sus altas prestaciones, su capacidad de
almacenaje y su gran capacidad de interconexión aportan a las máquinas
los requerimientos imprescindibles para hacer el salto al IIoT “Industrial
Internet of Things” (http://www.side-automatizacion.com )
Microcontrolador: Son circuitos integrados (“chips”) programables, que
incluyen en su interior un microprocesador y la memoria y los periféricos
necesarios, un microcontrolador de fábrica no realiza tarea alguna este debe
ser programado para que realice desde un simple parpadeo de leds hasta
un sofisticado control de un robot, también es capaz de realizar muchos
circuitos lógicos, conversores (A/D y D/A), temporizadores, decodificadores
simplificando todo el diseño a una placa de reducido tamaño y pocos
elementos (Microcontroladores, 2da Edición – Carlos A. Reyes)
- Ventajas:
Permiten una gran flexibilidad para realizar modificaciones y/o
ampliaciones.
Permiten implementar funciones de control y de comunicación complejas.
Ocupan poco espacio.
- Inconvenientes
Mayor costo (solo si el sistema es muy sencillo).
Menor robustez
Mayor complejidad de la tecnología.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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Sin embargo estos inconvenientes cada vez lo son menos, pues el coste
se reduce continuamente, cada vez se diseñan equipos más robustos, y los
sistemas de programación son cada vez más sencillos.
Figura N° 03: Automatismos Programables
Fuente: http://www.infoplc.net
2.2.2 Aplicaciones de la Automatización
Algunos ejemplos los encontramos en:
2.2.2.1 Industria.
Sistema que reduce la exigencia humana, estandarizando y dando
trazabilidad en las líneas de producción, esto es posible gracias a la unión de
distintas tecnologías, por ejemplo la instrumentación permite medir las
variables de la materia en sus diferentes estados, gases, sólidos y líquidos,
(eso quiere decir que se mide cosas como el volumen, el peso, la presión etc.),
la olehidraulica, la neumática, los servos y los motores son los encargados del
movimiento, estos son los que realizan esfuerzos físicos (mover una bomba,
prensar o desplazar un objeto), los sensores indican lo que está sucediendo
con el proceso, donde se encuentra en un momento determinado y dar la señal
para que siga el siguiente paso, los sistemas de comunicación enlazan todas
las partes y los Controladores Lógicos Programables o por sus siglas PLC, se
encargan de controlar que todo tenga una secuencia, toma decisiones de
acuerdo a una programación pre establecida, se encarga de que el proceso
cumpla con una repetición, a esto se añade otras tecnologías como el vacío, la
robótica, telemetría y otras más. (http://univirtual.utp.edu.com)
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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Figura N° 04: Ejemplo de Automatización en la Industria.
Fuente: http://www.backus.pe
2.1.2.2 Agricultura, Ganadería y Pesca
Sistema, para el control de invernaderos, sistemas automáticos de riego,
sistemas de clasificación y distribución de productos, control climático de
viveros, control automático para la alimentación de reses y aves, etc.
Por ejemplo:
Recientemente se han empezado a utilizar redes de sensores inalámbricas
para su aplicación a cultivos de invernadero, especialmente en grandes
explotaciones, para cultivos muy específicos. Estos entornos precisan
mantener unas condiciones micro climáticas muy concretas en todo momento,
y esto se puede conseguir mediante el uso de una gran cantidad de sensores
distribuidos, tanto en espacios abiertos como en el propio terreno.
El uso de redes inalámbricas de sensores junto con tecnologías avanzadas
de control y regulación de iluminación LED permite la creación de un proceso
totalmente automatizado reduciendo costes de operación así como mejoran la
eficiencia y la calidad del cultivo. Además, ADVANTICSYS proporciona
soluciones específicamente diseñadas para cámaras de crecimiento, capaces
de monitorizar y controlar condiciones de temperatura, iluminación y humedad.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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Figura N° 05: Ejemplo de Automatización en un invernadero de tomates
Fuente: http://www.diariosur.es
2.1.2.3 DOMÓTICA
Un Sistema Domótico es capaz de recoger información proveniente de
unos sensores o entradas, procesarla y emitir órdenes a unos actuadores o
salidas. El Sistema puede acceder a redes exteriores de comunicación o
información.
La Domótica permite dar respuesta a los requerimientos que plantean
estos cambios sociales y las nuevas tendencias de nuestra forma de vida,
facilitando el diseño de casas y hogares más humanos, más personales,
polifuncionales y flexibles.
El sector de la Domótica ha evolucionado considerablemente en los últimos
años, y en la actualidad ofrece una oferta más consolidada. Hoy en día, la
Domótica aporta soluciones dirigidas a todo tipo de viviendas, incluidas las
construcciones de vivienda oficial protegida. Además, se ofrecen más
funcionalidades por menos dinero, más variedad de producto, que gracias a la
evolución tecnológica, son más fáciles de usar y de instalar. En definitiva, la
oferta es mejor y de mayor calidad, y su utilización es ahora más intuitiva y
perfectamente manejable por cualquier usuario. Paralelamente, los
instaladores de domótica han incrementado su nivel de formación y los modelos
de implantación se han perfeccionado. Asimismo, los servicios posventa
garantizan el perfecto mantenimiento de todos los sistemas. En definitiva, la
domótica de hoy contribuye a aumentar la calidad de vida, hace más versátil la
distribución de la casa, cambia las condiciones ambientales creando diferentes
escenas predefinidas, y consigue que la vivienda sea más funcional al permitir
desarrollar facetas domésticas, profesionales, y de ocio bajo un mismo techo.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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Figura N° 06: Esquema de una Casa Inteligente.
Fuente: http://blogs.salleurl.edu
2.1.2.4 TRANSPORTE
Sistemas de control y señalización de tráfico, sistemas de radar, controles
iluminación urbana, sistemas y máquinas expendedoras de billetes, etc.
Por ejemplo:
El Asistente de Conducción Automatizada en Carretera (Ahda), estrenado
en Japón, ahora mostrado como una nueva versión que se ha programado
sobre la base de las condiciones reales de tráfico en los Estados Unidos y
puede funcionar a velocidades de hasta 70 millas por hora (112 km/h).
El sistema integra tres tecnologías básicas: Control de Radar Dinámico
de Crucero (DRCC), Asistente Predictivo de Seguimiento del Carril (LTC) y
la Interfaz Máquina Hombre (HMI).
Estos sistemas ayudan al conductor manteniendo el vehículo en el carril
y a una distancia segura de los demás, a la vez que se viaja a velocidades
de autopista. El predictivo e interactivo sistema HMI promueve la
participación del conductor al advertir cuando el sistema se desactiva, que
es cuando el conductor pone las manos en el volante.
El Control de Radar Dinámico de Crucero (DRCC) ayuda a permitir a
los conductores a mantener la velocidad y avanzar con mayor comodidad y
al mismo tiempo reducir los riesgos potenciales, ayudando para mantener
un margen de conjunto al vehículo precedente.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
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“La visión de Toyota es de un mundo sin muertes de tráfico, y estas tecnologías
avanzadas en vehículos conectados y automatizados tienen el potencial de
revolucionar la seguridad del automóvil”, según Seigo Kuzumaki, responsable en
Tecnología de Seguridad de Toyota Motor Corporation. (Toyota introduce la
conducción automatizada en las carreteras de EEUU- http://www.finanzas.com)
Figura N° 07: Auto Yaris sistema inteligente.
Fuente: http://blogs.salleurl.edu
2.1.3 Elementos que forman un automatismo
Básicamente, los elementos o dispositivos que constituyen un automatismo son
los siguientes:
2.1.3.1 Máquina o Planta
Es el elemento principal objeto del control automático. Puede estar
constituido por un único aparato (motor eléctrico, bomba hidráulica,
compresor de aire, máquina herramienta, etc.) o por un conjunto de
dispositivos dispuestos en planta con una finalidad concreta (climatización
de zona, sistema de riego, cinta transportadora, etc.).
2.1.3.2 Fuente de Energía
Es el medio empleado para realizar el control. En un automatismo
eléctrico este medio lo constituye la energía eléctrica aplicada en sus
distintas formas, como las tensiones continuas o alternas de baja potencia
para la alimentación de dispositivos de control y señalización (alimentación
secundaria) y/o aquellas otras de mayor potencia utilizadas para mover las
máquinas o actuar sobre las plantas (alimentación primaria). En
automatismos de naturaleza neumática, hidráulica o mecánica intervienen
otras fuentes de energía obtenidas, respectivamente, a partir de la fuerza
del aire, la fuerza de algún líquido o por la transmisión y transformación de
movimientos (Automatismos Eléctricos Industriales - IES Fr. Martín
Sarmiento)
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
17
2.1.3.3 Controlador o Autómata
Es el dispositivo o conjunto de dispositivos encargados de establecer el
criterio de control. Partiendo de la señal proporcionada por el detector o
sensor enclavado en la máquina o planta, y de acuerdo con las indicaciones
del operador o de algún criterio de actuación previamente definido,
determina la correspondiente señal de control que debe ser aplicada al
actuador para mantener la máquina o la planta en las condiciones de
funcionamiento previstas, (Automatismos Eléctricos Industriales - IES
Fr. Martín Sarmiento)
2.1.3.4 Actuador:
Es el dispositivo utilizado para modificar la aportación de energía que se
suministra a la máquina o a la planta. El mayor o menor aporte energético
que provoca el actuador está en consonancia con la señal de control que le
suministra el controlador. Hallamos actuadores típicos en automatismos
eléctricos en los relés, los contactores, las electroválvulas, las válvulas
motorizadas, los tiristores, etc. (Automatismos Eléctricos Industriales - IES
Fr. Martín Sarmiento)
2.1.3.5 Sensor:
Es el elemento empleado para medir o detectar la magnitud de la
variable que deseamos controlar. Adquiere o detecta el nivel del parámetro
objeto de control y envía la correspondiente señal, habitualmente eléctrica,
al dispositivo controlador. Algunos sensores de uso frecuente en
automatismos son: tacómetros, codificadores digitales, sensores de
proximidad, sondas de temperatura, de presión o de nivel, etc.
(Automatismos Eléctricos Industriales - IES Fr. Martín Sarmiento)
2.1.3.6 Operador
Es el conjunto de elementos de mando y señalización que facilita el
intercambio de información entre personas y automatismos para modificar o
corregir las condiciones de actuación de la máquina o planta bajo control.
Debemos considerar que la mayoría de los automatismos deben posibilitar
que el ser humano incida de forma directa, y en el instante deseado, sobre
el proceso, con el objetivo de solventar situaciones de avería, de
mantenimiento o de emergencia.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
18
El conjunto de dispositivos que formen los bloques sensor y controlador
se denomina circuito de control. El conjunto constituido por el actuador y la
máquina, circuito de potencia (también se llama de fuerza o principal). El
bloque encargado de generar las alimentaciones primaria y secundaria
recibe el nombre de circuito de alimentación.
En el circuito de control se tienen habitualmente señales de baja o
media tensión y de baja potencia, que son fácilmente manipulables, en
cambio, en el circuito de potencia pueden aparecer tensiones e intensidades
eléctricas elevadas que hacen recomendable la desconexión del
automatismo ante cualquier intervención (Automatismos Eléctricos
Industriales - IES Fr. Martín Sarmiento)
Además de los bloques básicos señalados, hay que tener en cuenta
otros elementos no menos importantes a la hora de construir cualquier
automatismo. Entre otros, deberemos pensar en incluir:
Los dispositivos de seguridad necesarios.
Las conducciones eléctricas de sección adecuada para las
líneas de alimentación.
Los armarios y cuadros eléctricos para el alojamiento de
dispositivos.
Figura N° 08: Diagrama de Bloques de un Sistema de Control.
Fuente: Automatismos Eléctricos Industriales - IES Fr. Martín Sarmiento
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
19
2.1.4 Instrumentación Eléctrica
2.1.4.1 Disyuntor
Un Disyuntor, es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito
eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula
excede de un determinado valor, o en el que se ha producido un cortocircuito,
con el objetivo de evitar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los
fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede
ser rearmado una vez localizado y reparado el problema que haya causado
su disparo o desactivación automática.
Los disyuntores se fabrican de diferentes tamaños y características, lo
cual hace que sean ampliamente utilizados en viviendas, industrias y
comercios.
Figura N° 09: Disyuntor Monofásico.
Fuente: Catálogo CHINT/HANSA INDUSTRIA
2.1.4.1.1 Características
Calibre o corriente nominal: corriente de trabajo para la cual está
diseñado el dispositivo. Existen desde 5 hasta 64 amperios.
Tensión de trabajo: tensión para la cual está diseñado el disyuntor.
Existen monofásicos (110 - 220 V) y trifásicos (300 - 600 V).
Poder de corte: intensidad máxima que el disyuntor puede
interrumpir. Con mayores intensidades se pueden producir
fenómenos de arcos eléctricos o la fusión y soldadura de materiales
que impedirían la apertura del circuito.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
20
Poder de cierre: intensidad máxima que puede circular por el
dispositivo al momento del cierre sin que éste sufra daños por choque
eléctrico.
Número de polos: número máximo de conductores que se pueden
conectar al interruptor automático. Existen de uno, dos, tres y cuatro
polos. (https://es.wikipedia.org/wiki/Disyuntor?oldid=90923532)
2.1.4.1.2 Principio de funcionamiento
Su principio de funcionamiento se basa en que la suma fasorial de
las intensidades de línea de un circuito eléctrico es igual a cero; y
observemos que en un sistema monofásico la corriente que circula por
el neutro tiene exactamente el mismo valor que la que circula por la fase,
por lo tanto, en situaciones normales su suma es igual a cero. Cuando
ello no sucede, es decir cuando el neutro o la fase tuvieran una pérdida
o derivación de corriente a tierra, producirá un desequilibrio que hará
actuar el mecanismo de desconexión del disyuntor.
Figura 10: Esquema de Disyuntor Trifásico y Monofásico
Fuente: Autor
2.1.4.2 Contactores
Los contactores son interruptores que se maniobran a distancia, poniendo
en tensión su bobina de mando. Los contactores se utilizan por ejemplo en la
maniobra de los ascensores para cerrar el circuito del motor del grupo tractor,
después de entrar el inversor que determina el sentido de giro del motor, para
subida o descenso de la cabina (Los Transportes en la Ingeniería Industrial
(Teoría) – Antonio Miravete)
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
21
Figura N° 11: Contactor /Símbolo contactor
Fuente: www.areatecnologica.com
2.1.4.2.1 Ventajas de uso
Los contactores presentan ventajas en cuanto a los siguientes
aspectos y por lo cual es recomendable su utilización.
Automatización en el arranque y paro de motores.
Posibilidad de controlar completamente una máquina, desde varios
puntos de maniobra o estaciones.
Se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas,
mediante corrientes muy pequeñas.
Seguridad del personal, dado que las maniobras se realizan desde
lugares alejados del motor u otro tipo de carga, y las corrientes y
tensiones que se manipulan con los aparatos de mando son o
pueden ser pequeños.
Control y automatización de equipos y máquinas con procesos
complejos, mediante la ayuda de los aparatos auxiliares de mando,
como interruptores de posición, detectores inductivos, presostatos,
temporizadores, etc.
Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.
2.1.4.3 Motor Eléctrico Trifásico
Los motores eléctricos trifásicos, se fabrican en las más diversas
potencias, desde una fracción de caballo hasta varios miles de caballos de
fuerza (HP), se los construye para prácticamente, todas las tensiones
y frecuencias (50 y 60 Hz) normalizadas y muy a menudo, están equipados
para trabajar a dos tensiones nominales distintas. Se emplean para accionar
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
22
máquinas-herramienta, bombas, montacargas, ventiladores, grúas,
maquinaria elevada, sopladores, etc. (Maquinas Eléctricas –Alexander
Heredia / Universidad Politécnica Salesiana Quito Ecuador)
2.1.4.3.1 Principio de funcionamiento:
Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases
del motor, en el estator se origina un campo magnético que induce
corriente en las barras del rotor.
Dicha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo
del campo magnético del estator, originará un par motor que pondrá
en movimiento al rotor. Dicho movimiento es continuo, debido a
las variaciones también continuas, de la corriente alterna trifásica.
Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma
velocidad que la del campo magnético giratorio. Esto se debe a que
a cada momento recibe impulsos del campo, pero al cesar el empuje,
el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama deslizamiento.
Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo
deslizamiento, y así sucesivamente. De esta manera se comprende
que el rotor nunca logre alcanzar la misma velocidad del campo
magnético giratorio.
Es por lo cual recibe el nombre de síncrono o asincrónico. El
deslizamiento puede ser mayor conforme aumenta la carga del motor
y lógicamente, la velocidad se reduce en una proporción mayor.
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se
basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que
si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra
dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a
desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo
magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la
corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta
manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la
interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento
circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un
conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos
dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
23
la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor
tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha
energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado
flecha.
Figura N° 12: Motor Eléctrico Trifásico
Fuente: http://www.sapiensman.com
2.1.4.4 Temporizador a la Conexión
Es un relé cuyo contacto de salida conecta después de un cierto retardo
a partir del instante de conexión de los bornes de su bobina. A1 y A2, a la red.
El tiempo de retardo es ajustable mediante un potenciómetro o regulador
frontal del aparato si es electrónico. También se le puede regular mediante un
potenciómetro remoto que permita el mando a distancia; este potenciómetro
se conecta a los bornes con las letras Z1 y Z2 y no puede aplicarse a los relés
de los contactos.
Figura N° 13: Temporizador
Fuente: http://www.festo.com
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
24
2.1.4.5 Pulsadores
Un pulsador es un elemento de conmutación manual por presión, cuyo
contacto solamente tiene una posición estable. Al pulsarlo, cambia de
posición, y al dejar de pulsarlo, retorna a su posición inicial mediante un
muelle o resorte interno.
Los pulsadores son elementos que conectan y desconectan instalaciones
y máquinas eléctricas mediante una simple pulsación sobre los mismos. Son
los elementos de mando más utilizados.
2.1.4.5.1 Tipos de pulsadores
Pulsadores normalmente abiertos (NA): Cuando los pulsamos se
efectúa la conexión interna de sus dos terminales. En reposo los
contactos estarán abiertos (es decir, sin conexión eléctrica entre
ellos). Se utilizan generalmente para la puesta en marcha o el
arranque de máquinas e instalaciones eléctricas. (Automatismos
Eléctricos Industriales 2 - IES Fr. Martín Sarmiento Dpto. de
Electricidad)
Pulsadores normalmente cerrados (NC): Cuando los pulsamos
se efectúa la desconexión de sus dos terminales. En reposo los
contactos estarán cerrados (con conexión eléctrica entre ellos). Se
utilizan generalmente para el paro de máquinas e instalaciones
eléctricas. (Automatismos Eléctricos Industriales 2 - IES Fr. Martín
Sarmiento Dpto. de Electricidad)
Figura N° 14: Tipo de Pulsadores
Fuente: Automatismos Eléctricos Industriales 2 Fig. 3.1 - IES Fr. Martín
Sarmiento Dpto. de Electricidad
3 Pulsador 1NA + 1NC: En un mismo pulsador pueden existir ambos
contactos, que cambian simultáneamente al ser pulsados.
Un tipo de pulsador muy utilizado en la industria es el llamado pulsador
de paro de emergencia, denominado comúnmente “seta”, debido a su
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
25
aspecto externo. La cabeza de estos pulsadores es bastante más ancha
que en los normales y de color rojo, sobre fondo amarillo. Permite la
parada inmediata de la instalación eléctrica cuando ocurre un accidente.
Estos pulsadores llevan un dispositivo interno de enclavamiento de
muestra que, una vez pulsado, no se puede reanudar el funcionamiento
de la instalación hasta que se desenclave, por ejemplo, mediante un giro
de la cabeza o una llave auxiliar.
Figura N° 15: Pulsador de Emergencia.
Fuente: Pliz the Espirit of Safety
2.1.5 PLC
Un PLC (Controlador Lógico Programable) es un dispositivo electrónico de
estado sólido que puede controlar un proceso o una máquina y que tiene la
capacidad de ser programado o reprogramado rápidamente según la
demanda de la aplicación. Fue inventado para remplazar los circuitos
secuenciales basados en relés que eran necesarios para el control de las
máquinas. El PLC funciona monitoreando sus entradas, y dependiendo de
su estado, activando y desactivando sus salidas. El usuario introduce al PLC
un programa, vía software y ocasiona que se comporte de la manera
deseada.
Figura N° 16: PLC
Fuente: Product high light Modicon M580 – Schneider Electric
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
26
Los PLC’s son usados en muchas aplicaciones: Maquinado de piezas,
ensamblado automático, manipulación de materiales y en general cualquier
tipo de aplicación que requiera controles eléctricos (Diseño de un Sistema de
Control Mediante PLC para las Instalaciones de Aire Acondicionado Central (Agua
Helada) e Iluminación de un Edificio de Laboratorios – Luis Antonio Boscan Añaez
/Universidad Central de Venezuela)
2.1.5.1 Características
Poseen Memoria Volátil y no Volátil: Tanto el programa de aplicación
escrito por el usuario como los datos internos del PLC’s, normalmente es
guardado en una RAM (memoria volátil), lo que le permite tener un acceso
más veloz a las instrucciones del programa y a los datos internos de
registros, contadores, temporizadores, bits internos, etc. También, una vez
que se ha depurado el programa de aplicación, los PLC’s permiten la opción
de salvaguardar el programa en memorias tipo EEPROM (no volátiles) para
así recuperar el mismo en caso de un corte muy prolongado de energía que
ocasiona una pérdida de datos de la RAM.
Figura N° 17: Tipos de Memorias de un PLC
Fuente: http://proyectojulian449622.blogspot.peElectric
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
27
Capacidad Modular de Entradas / Salidas: Esto permite la combinación de
distintos niveles y tipos de señal de entrada, así como también el manejo de
salidas para distintos tipos de carga. Igualmente, si la aplicación crece, y se
requiere mayor número de entradas / salidas, casi sin ningún problema los
PLC’s pueden adecuarse al nuevo requerimiento.
Figura N° 18: Capacidad Modular de los PLC’s
Fuente: Automatización Industrial Mediante PLC’s –Just Another
WordPress.com Weblog
Autodiagnóstico de Fallas: El PLC monitorea el funcionamiento de su
CPU, memoria y circuito de interfaces de entrada y de salida, como también
monitorea el correcto funcionamiento del programa de aplicación. Mediante
un LED en su cara frontal señaliza el estado respectivo.
Figura N° 19: Autodiagnóstico de Fallas
Fuente: Autores
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
28
Programación de la Lógica de Control: Esto permite la fácil adaptación a
los cambios en la lógica de operación de las máquinas y procesos.
Figura N° 20: Programación Lógica de Control.
Fuente: https://exploratecnica.blogspot.pe
Capacidad para Generar Reportes y Comunicarse con Otros Sistemas:
Con esta facilidad se puede integrar interfaces de explotación hombre – máquina. Los PLC’s pueden participar en redes de comunicación con otro PLC’s para formar sistemas distribuidos de control.
Figura N° 21: Capacidad de Comunicación
Fuente: IAC /Automatización Industrial
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
29
2.1.5.2 Tipos de PLC’s (Controladores Lógicos Programables (PLC) - PAC-
Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs
Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-
ERASMUS-ECUE)
2.1.5.2.1 PLC Compacto
Son los que incorporan CPU, PS, módulos de entrada y salida en un
único paquete. A menudo existe un número fijo de E/S’s digitales (no
mayor a 30), una o dos canales de comunicación (para programar el
PLC y la conexión de los buses de campo) y HMI, también puede
haber una entrada para el contador de alta velocidad y una o dos
entrada y salidas analógicas. Se utiliza para sustituir a los relés.
Figura N° 22: PLC Compacto
Fuente: PLC – R2B201BD 8A 24VDCl
2.1.5.2.2 PLC Modular
Es un PLC más potente y tiene más funciones que los de compacto.
El CPU, SM, CP y otros módulos se encuentran en paquetes
separados en un riel DIN y se comunica con el CPU a través de un
sistema bus. El PLC modular puede soportar programas más
grandes, guardar más datos y operar bajo el modo de multitarea. Se
utilizan para control, monitorización, servicio web, etc.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
30
Figura N° 23: PLC Modular
Fuente: Product high light Modicon M580 – Schneider Electric
2.1.5.2.3 PLC Montaje en Rack
Tienen las mismas capacidades y funciones que un PLC modular,
existen algunas diferencias con el rack donde se colocan los
módulos. El rack contiene ranuras para los módulos y un sistema de
bus integrado para intercambiar información entre los módulos.
Permite el intercambio más rápido de los datos y el tiempo de
reacción es menor.
Figura 24: Ejemplos de Montaje de PLC
Fuente: Catálogo Siemens
2.1.5.2.4 PLC Ranura
Es una tarjeta especial, que posee las funciones de cualquier CPU
de un PLC normal. Permite intercambiar la información entre las
aplicaciones HIM del PC existente y otras aplicaciones software. La
ranura de la tarjeta tiene un canal de comunicación para conectar el
bus de campo.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
31
Figura 25: PLC Omrom CS1G/H de Tipo Ranura
Fuente: OMRON CS1G-CPU44H Programmable Controller SYSMAC
CS1G/H CPU Unit
2.1.5.3 Ventajas de los PLC’s sobre lógica a relés
Tabla 01: Ventajas de PLC Sobre Lógica de Relés
Lógica con PLC’s Lógica a Relés
Flexibilidad de configuración y
programación
Costosos cambio de hardware
Reducción de espacios Mayor espacio relativo
Montaje fácil y rápido Montaje lento y tedioso
Múltiples contactos NO, NC Máximo de 4 a 6 contactos
Consumo de energía reducido Mayor consumo de energía
Localización fácil y rápida de
averías de fallas.
Poca confiabilidad. Partes
mecánicas
2.1.6 Interfaces de Entrada y Salida
Las entradas y salidas de un PLC le sirven para monitorear y controlar
máquinas y procesos. Existen 2 tipos de entradas/salidas: Entradas –
Salidas Discretas y Entradas – Salidas Analógicas.
2.1.6.1 Tipos de Entrada / Salida a los PLC’s
2.1.6.1.1 Entrada – Salida Discreta
Las entradas discretas también conocidas como entradas
digitales son las que poseen 02 estados: ON – OFF. Los cuales
provienen de detectores de proximidad, interruptores de
posición, etc. En condición ON puede ser llamado como un 1 o
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
32
como un ALTO, mientras que la condición OFF es como un 0 o
como un BAJO.
Las salidas discretas tienen 2 condiciones: ON – OFF, estas van
a servir para las bobinas de los contactores, válvulas solenoides,
etc.
Figura 26: Entradas – Salidas Discretas
Fuente: Info PLC
2.1.6.1.2 Entrada – Salida Analógica
Las entradas analógicas son voltajes o corrientes continuas que
provienen de controles de temperatura, flujo nivel, presión, etc.
Estas señales su rango es de 4 a 20 mA DC, o señales de rango
0 a 10 V DC.
Las salidas analógicas son señales de corriente y voltajes
continuos, que pueden ser de nivel de 0 a 10 V que maneje un
voltímetro analógico, o señales complejas que manejan
convertidores de corriente – presión de aire y entre otros.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
33
Figura 27: Entradas – Salidas Analógicas
Fuente: Info PLC
2.2 EL RIEGO
El riego tiene como finalidad cubrir las necesidades de agua de las plantas
en la cantidad, la calidad y el momento adecuado, de tal manera que la
humedad del suelo en la zona de las raíces permita buenas condiciones para
que crezcan los cultivos. El riego es importante cuando las lluvias son
insuficientes para para cubrir las necesidades de agua de los cultivos.
2.2.1 Tipos
2.2.1.1 Riego por Goteo
Se le denomina así, porque permite la aplicación del agua y los fertilizantes al cultivo en forma de "gotas" y localizada con alta frecuencia, en cantidades estrictamente
necesarias y en el momento oportuno y óptimo. (Manual del Cálculo de Eficiencia para Sistema de Riego- MINAGRI/ DGIAR – LIMA- PERU 2015)
Este sistema de riego permite:
a) Aplicar el agua de riego en forma localizada, continua, oportuna
y eficiente.
b) Adaptarse a cualquier suelo y condiciones topográficas diversas.
c) Regar, fertilizar y controlar plagas en forma simultánea,
ahorrando tiempo y jornales.
d) Alcanza alta eficiencia de aplicación, mayores de 90%.
e) Elimina el desarrollo de malezas y la presencia de plagas y/o
enfermedades.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
34
Figura N° 28: Riego por Goteo
Fuente: http://parquesalegres.org
2.2.1.2 Riego por Aspersión
Con este método el agua se aplica al suelo en forma de lluvia
utilizando unos dispositivos de emisión de agua, denominados
aspersores, que generan un chorro de agua pulverizada en gotas. El
agua sale por los aspersores dotada de presión y llega hasta ellos a
través de una red de tuberías cuya complejidad y longitud depende de la
dimensión y la configuración de la parcela a regar.
(http://www.agroes.es)
Este sistema permite:
a) Aplicar agua a los cultivos en forma uniforme y controlada.
b) Reducir las pérdidas por conducción y distribución.
c) Disminuye los efectos nocivos de las heladas.
d) Mejora la eficiencia y economía en la aplicación de fertilizantes y
pesticidas.
e) Eliminar los requerimientos de nivelación de suelos.
f) Minimiza la demanda de mano de obra durante el riego.
g) Uniformizar la aplicación del agua.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
35
Figura N° 29: Aspersores
Fuente: https://es.wikihow.com
2.2.1.3 Riego por Micro-aspersión
Estos sistemas de riego por goteo y micro-aspersión, permiten
conducir el agua mediante una red de tuberías y aplicarlas a los cultivos
a través de emisores que entregan pequeños volúmenes de agua de
forma periódica. El agua se afirma en forma de goteo por medio de
goteros o en forma de lluvia a través de difusores denominados micro-
aspersores o microjets.
Los aspersores se van cambiando a medida que cambian los
requerimientos de los cultivos. Se pueden obtener áreas regadas o
láminas diferentes aplicadas con el mismo equipo de tubos, el cambio se
logra cambiando las boquillas de los microaspersores.
Por lo anterior este método es muy dinámico y se puede cambiar la
aplicación de agua en la medida de los requerimientos del cultivo sin
modificar el caudal de diseño del equipo. (LOS SISTEMAS DE RIEGO POR
GOTEO Y MICROASPERSION – Mario A. LIOTTA)
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
36
Figura N° 30: Micro-aspersor o Microjets
Fuente: https://ecologiahoy.net
2.2.1.4 Riego por Mangas
Las Mangas Plásticas permiten conducir el agua de riego en forma
fácil, sin perder presión, pasando los desniveles de los terrenos y de esta
forma regar los sectores más altos del capo evitando la acumulación de
agua en los sectores bajos
Para aplicar el agua a los surcos presentan perforaciones a
distancias determinadas con válvulas para abrir y cerrar el paso del
agua.
Se instalan después de haberse preparado el campo y que la
siembra se haya realizado. Después, se puede usar cuando así se
requiera durante la cosecha.
Las mangas están hechas de un material que resiste las
inclemencias del tiempo y del sol, asimismo de los daños causados por
pájaros e insectos que puedan ocurrir durante la temporada de siembra.
(Mangas Plásticas para Riego – Néstor Cabas M/ Edmundo Varas B)
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
37
Figura N° 31: Mangas de Riego
Fuente: www.fao.org.com
2.2.2 Componentes y Equipos de un Sistema de Riego
2.2.2.1 Difusores y/o Aspersores
2.2.2.1.1 Difusores:
Son una de las partes más importantes en el circuito de riego. Su
función es la de regular como sale el agua, el ángulo de riego y la
distancia. La selección de un modelo u otro depende en gran parte de
la zona a regar y la altura de las plantas que estén cerca y que puedan
obstaculizar el agua (http://solucionesfluitec.com).
Permiten un riego circular permanente (algunos difusores riegan con
forma de rectángulo).
Alcance de 3 a 5,5 metros.
Radio de 1 a 360º.
Caudal de 48 a 100 l/h a 360º.
Duración de riego medio de 12 minutos.
Los difusores están destinados para las superficies pequeñas. Se
pueden regular con precisión en apertura y en alcance.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
38
Figura N° 32: Difusor
Fuente: http://elriego.com
A. Partes
Un difusor consta de la siguiente estructura:
Tobera o Boquilla: La pieza por donde sale el agua. Hay
difusores que la incorporan y otros que no, en ese caso
necesitarías comprarla aparte. Hay diferentes tipos de toberas y
cada una tiene un caudal y un ángulo distintos, por tanto es muy
importante que tengas estos dos elementos en cuenta a la hora
de escoger la tobera que mejor se adapte a la zona que quieres
regar. Todos los fabricantes facilitan unas tablas en las que
indican los diferentes caudales y ángulos que puedes escoger de
una misma tobera.
Filtro: Su función es evitar que la suciedad que contiene el agua
obstruya la tobera.
Tuerca de limpieza: Sirve para desmontar la parte superior del
difusor y poder realizar la limpieza del filtro o sustitución de la
tobera.
Vástago: Transporta el agua de la red hasta la tobera. El sistema
de riego se sitúa bajo tierra y para regar, el vástago se eleva y
sale a la superficie. La longitud del vástago es un elemento clave
a la hora de escoger un difusor, ya que condiciona la altura a la
que regará.
Cuerpo del difusor: Es la carcasa que esconde el resto de
elementos. Suele ser de plástico aunque también la podemos
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
39
encontrar metálica, siendo esta última mucho más resistente a
golpes y roturas.
Rosca de conexión: Es uno de los elementos clave. Para riegos
domésticos las más habituales son ½” o ¾”. La elección de la
rosca depende en gran medida de la tubería y los accesorios
usados en la instalación.
Figura 33: Partes de un Difusor
Fuente: https://www.tuandco.com
B. Criterios para escoger el Difusor
A continuación se muestra los tres aspectos más importantes a tener
en cuenta para escoger el difusor (https://www.tuandco.com):
La Altura de Elevación:
Es un factor muy importante, indica la altura a la que se eleva
el vástago sobre el suelo. Si lo que se quiere es regar el césped,
lo más habitual es seleccionar uno que tenga una altura de
elevación de entre 5 y 10cm. Por el contrario, si se quisiera regar
un campo de hierba o unas jardineras, la altura de la elevación
dependerá del tipo de plantas y su respectiva altura. Para que
puedas tomar una referencia, para riego residencial el difusor más
frecuente es el de 5 y 10cm.
La Tobera:
Esta pieza marca el ángulo de riego del difusor y su alcance,
así que es importante que se preste especial atención a este
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
40
aspecto y se escoja la opción que mejor se ajuste a las
necesidades.
Estos son los tipos de toberas que puedes encontrar en el
mercado:
– Toberas de Ángulo Fijo: Este tipo de toberas tienen un
ángulo de riego fijo, que puede ser de 90º, 180º, 270º o 360º.
Su forma de regar es; haciendo un abanico de agua y su
alcance dependerá del ángulo que hayas escogido.
– Toberas Ajustables: Son las más versátiles, ya que permiten
ajustar el ángulo de riego a tus necesidades. Muchos modelos
de difusores ya las incorporan de fábrica y son la opción más
recomendada. Como las toberas de ángulo fijo, las ajustables
riegan haciendo un abanico de agua, pero en este caso
podemos regular el ángulo de riego.
– Toberas Rotativas: Son relativamente nuevas en el mercado,
las puedes encontrar de ángulo fijo o ajustable. Su principal
virtud es que el caudal de agua necesario para el riego es
mucho menor que en las anteriores y su riego es mucho más
eficiente. Mientras que las toberas normales hacen un abanico
de agua uniforme, las toberas rotativas riegan con unos
chorros de agua que rotan entre ellos, sistema que permite un
riego más homogéneo y parecido a los aspersores
profesionales.
– Toberas de Franja: Son parecidas a las de ángulo fijo, pero
en este caso no hacen un abanico de riego si no que riegan
zonas muy concretas. Por ejemplo, permiten regar un pasillo
sin mojar fuera del césped. Puedes encontrar toberas con
franja en un lateral del difusor o en ambos lados.
Figura 34: Tipos de Tobera
Fuente: https://www.tuandco.com
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
41
La Rosca.
La rosca depende en gran medida del difusor seleccionado.
La más habitual es ½”, aunque se puede encontrar de ¾” para
aplicaciones más profesionales. Por lo general acostumbran a ser
de plástico, por lo que es aconsejable usar accesorios del mismo
material para no dañarlas.
2.2.2.1.2 Aspersores
Los aspersores son los elementos de la instalación de riego por
aspersión encargados de distribuir el agua en forma de lluvia sobre la
superficie del suelo. Son elementos provistos de una o más boquillas
montadas sobre un cuerpo central, por las que sale el agua a presión. El
movimiento giratorio del aspersor es provocado por la presión del agua que,
al salir, se dispersa en forma de gotas mojando una superficie más o menos
circular, cuyo alcance depende de la presión del agua y del tipo de aspersor.
La distribución del agua sobre la superficie regada por un aspersor no es
uniforme, por lo que para conseguir la mayor uniformidad posible han de
disponerse los aspersores lo suficientemente próximos entre sí de tal forma
que se produzca un solape entre ellos (Riego por Aspersión – Junta de
Andalucía).
Tipos de Aspersores
En general, los diferentes tipos de aspersores pueden agruparse
atendiendo a distintos aspectos:
A. Según el Mecanismo de Giro
Aspersores de Impacto: Son los más utilizados en
agricultura. El giro se consigue mediante el impulso
del chorro del agua sobre un brazo oscilante que se
desplaza y vuelve a su posición inicial gracias a un
muelle recuperador. Cuando el brazo vuelve a su
posición original, golpea el cuerpo del aspersor
provocando un ligero giro del mismo. La velocidad de
giro es relativamente pequeña, por lo que se les
considera aspersores de giro lento.
Aspersores de Turbina o Engranaje: Su giro es
continuo empleando la presión del agua a su paso por
un mecanismo de engranajes que va unido al cuerpo
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
42
del aspersor. En general son aspersores de gran
tamaño que trabajan con altas presiones y suministran
caudales elevados. Su uso está bastante limitado en
agricultura, estando más difundidos en jardinería.
Presenta las siguientes características:
Riego circular mediante un chorro simple.
Alcance de 5,5 hasta 15 m.
Radio de riego de 40 a 360º.
Caudal de 100 a 2600 l/h.
Duración del riego medio: 20 minutos (durante
más tiempo pues no se riega toda la superficie
al mismo tiempo).
Las turbinas se destinan para cubrir grandes
superficies. Se pueden regular con precisión
en lo que se refiere a apertura y alcance.
Figura 35: Partes de un aspersor tipo turbina
Fuente: https://www.msssi.gob.es
Aspersores Rotativos o de Reacción: Poseen una
o varias boquillas orientadas de forma que la reacción
al cambio de dirección del movimiento del agua
produce la rotación del aspersor. Su uso es muy
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
43
frecuente en jardinería, horticultura, viveros, etc. pero
no son utilizados en agricultura extensiva.
B. Según el Área Mojada
Aspersores Circulares: Son aquellos que mojan una
superficie de terreno de forma circular. Son de este
tipo los que se colocan en el interior de la parcela a
regar.
Aspersores Sectoriales: Son aquellos que tienen la
opción de girar sólo en un sector circular en lugar de
realizar el círculo completo. Están indicados
especialmente en los bordes de las parcelas donde
es preciso regar esquinas y laterales.
Están dotados de un tope que se gradúa dependiendo
de la zona a regar, el cual provoca el retorno del
aspersor y su giro en sentido contrario. Actualmente
existen en el mercado aspersores sectoriales con un
ángulo de trabajo ya preestablecido (90º, 180º, 270º,
etc.) y otros en los que el giro se regula de 0º a 360º.
C. Según la Presión de Trabajo
De Baja Presión: Los más usuales son los de impacto,
que suelen trabajar a presiones menores de 2.5 kg/cm2
(“kilos”). Por lo general tienen una sola boquilla de un
diámetro de salida inferior a 4 milímetros, y generan un
caudal inferior a 1.000 litros/hora.
De Media Presión: Son aspersores que trabajan a una
presión comprendida entre 2.5 y 4 kg/cm2. Suelen
llevar una o dos boquillas con un diámetro
comprendido entre 4 y 7 milímetros, pudiendo
suministrar caudales entre 1.000 y 6.000 litros/hora.
Suelen utilizarse en marcos desde 12x12 metros a
24x24 metros, lo que indica que el alcance del aspersor
puede variar de 12 a 24 metros.
De Alta Presión: Son aspersores cuya presión de
funcionamiento es superior a los 4 kg/cm2. Suelen ser
de gran tamaño, mas conocidos como “cañones”, y
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
44
pueden tener una, dos o tres boquillas. El caudal del
aspersor puede variar entre 6.000 y 40.000 litros/hora,
aunque los grandes cañones pueden llegar a los
200.000 litros/hora (200 metros cúbicos/hora).
2.2.2.2 Mangas de Riego
La manga es una herramienta para el riego que ha tomado una gran
relevancia entre los productores agropecuarios dado su bajo costo de inversión,
su practicidad, facilidad de manipulación, traslado e instalación.
Por definición, una manga de riego es un tubo plástico flexible y espesores
de pared muy reducidas respecto del diámetro. En general se conoce como
mangas a los diámetros entre 50 mm en más, alcanzando hasta diámetros
comerciales de 630 mm. Sus espesores pueden variar, dependiendo del
material y requerimientos entre los 0,2 mm hasta los 0,6 mm. Estos diámetros
grandes y espesores de pared reducidos implican una baja resistencia a la
presión interna en comparación con la tubería rígida.
Esto no la hace menos útil o de mala calidad, por el contrario es una
herramienta muy ponderosa si la usamos adecuadamente.
Concluimos que una manga riego es un elemento de conducción de agua
a baja presión (Hojas Técnicas P&R Argentina – Sebastián Beláustegui).
2.2.2.2.1 Tipos de Mangas
Desde su material constitutivo pueden ser fabricadas en:
Polietileno (Pe)
Figura 36: Manga de Polietileno
Fuente: Catálogo: Plásticos América, Colombia
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
45
Polietileno (Pex) con Soporte Textil
Figura 37: Manga de Polietileno con Soporte Textil
Fuente: Catálogo Tecnocom, Argentina
PVC (PVCx) con Soporte Textil
Figura 38: PVC con soporte Textil
Fuente: https://www.fitt.com
Las mangas con soporte textil presentan una gran resistencia al
punzonado muchísimo mayor. No obstante, una adecuada
instalación y trato de la manga reduce su daño considerablemente.
Las más utilizadas son las de Pe que se presentan en diferentes
espesores de pared.
Tabla 02: Mangas de Pe con espesor de pared
TIPO
ESPESOR MEDIO EN MICRONES
STD 250
REF 300
PES 350
EXT 450 Fuente: Riego por Mangas - P&R Argentina
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
46
2.2.2.2.2 Compuerta o Boquilla de Riego
Permite regular el caudal fácilmente con su sistema de tapa corrediza,
tipo guillotina.
Figura 39: Compuerta de una Manga
Fuente: Riego por Mangas - P&R Argentina
Su instalación es una tarea muy sencilla, recuerde que la manga tiene
que estar llena y al tacto imagine una naranja Madura. Cuando instale la
compuerta no dude en agujerear el lugar elegido.
Figura 40: Instalación de compuerta en una manga
Fuente: Riego por Mangas - P&R Argentina
Su sistema de apertura permite retirar hojas, pequeñas ramas y todo
tipo de residuos de una forma sencilla, simplemente abriendo la compuerta
al máximo.
2.2.2.3 Tubería
Las tuberías que se emplean en las canalizaciones de agua del sistema de
riego son de polietileno (de color negro). Estas tuberías pueden soportar
grandes presiones (6 bares), no se pudren y no se resquebrajan. Están
disponibles en varios diámetros (25 y 32 mm principalmente). La elección del
diámetro se hace en función del caudal de agua requerido. Si para una
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
47
instalación de agua la suma de caudal de los aspersores es inferior a 2500 l/h
(2,5 m3/h), será suficiente con una tubería de 25 mm de diámetro. En caso
contrario, se usará el de 32 mm (Sistema de Riego – Sistema de Desagüe
Pluvial - UAP)
Racores o Conectores para Riego Integrado:
Se utilizan para conectar las tuberías del riego y existen formatos para todo
tipo de conexiones. A continuación, se presenta una pequeña selección de ellos
ya que existen muchos más tipos.
Figura 41: Conector para unir dos secciones de tubo
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
Figura 42: Conector para obtener un ramal de la tubería principal
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
48
Figura 43: Conector usado para unir las electroválvulas con las tuberías
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
Figura 44: Conector empleado para realizar dos derivaciones de la tubería
principal
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
49
Figura 45: Conector empleado para sellar el punto final del circuito de tuberías
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
Figura 46: Conector utilizado para unir piezas de riego con salida hembra
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
Figura 47: Codo utilizado para cambiar la dirección de la tubería
Fuente: Sistema de Riego – Sistema de Desagüe Pluvial – UAP
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
50
2.2.2.3.1 Comportamiento del Agua en Redes de Tuberías
En general, cuando se agrega un consumo a la instalación de agua de
una casa, se debería verificar que dicha instalación sea capaz de entregar
el flujo de agua requerido a una presión adecuada.
Si bien es cierto que este tipo de verificación se suele omitir al instalar
un arranque para la lavadora o agregar una llave de agua para el jardín,
omitir dicha verificación en una instalación de riego nos puede llevar a
perder una inversión importante.
Esto se debe a que el consumo de un sistema de riego automático
puede llegar a ser bastante mayor que el consumo normal de una casa;
de hecho, un sólo rociador de arbustos de 360º consume más agua que
una ducha (Sistemas de Riego Automático – Territorio Verde).
¿Qué es la Presión?
Por definición, Presión es una fuerza aplicada sobre una unidad de
superficie. Se suele medir en libras por pulgada cuadrada (psi), en bar o
en kilopascales.
Sin embargo, cuando se trabaja con líquidos homogéneos, se le puede
representar como la altura hasta la cual se puede hacer llegar dicho líquido.
Las formas más comunes de representar la presión en forma de altura son
los milímetros de mercurio y los metros-columna-de-agua (m.c.a.), siendo
esta última la unidad de medida más usada en diseño de redes de agua.
¿Qué pasa cuando se mueve el agua dentro de una tubería?
Como se ilustra en la figura 48, se produce una disminución de presión
en la medida en que el agua fluye debido a la fricción que se produce con
las paredes de los tubos.
En este caso, se tiene tres tramos de distinto diámetro y una serie de
tubos verticales para apreciar la presión en su interior. Se puede apreciar
que las disminuciones más bruscas se producen en los tubos más
delgados.
Por otra parte, se tiene que la fricción aumenta en la medida en que
aumenta la velocidad del flujo. Como en el presente caso no hay nada que
impida la salida del agua, la velocidad aumenta hasta que la presión a la
salida de la cañería se anula.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
51
Figura 48: Movimiento del Agua en una Tubería
Fuente: Sistema de Riego – Territorio Verde
¿Se puede calcular las pérdidas de presión en una cañería?
Sí. A continuación, se muestra una fórmula para calcular la pérdida de
presión por cada metro de tubería.
𝐽 = 10,665 .𝑄1,852
𝐶1,852 . 𝐷4,869
Donde:
J = Pérdida de carga en tanto por uno (m.c.a./m) (adimensional)
Q = Caudal en m3/s
D = Diámetro interior de la tubería en m
C = Coeficiente de rugosidad (C=150 para PVC)
En la Tabla 03, se muestran los valores de coeficiente de rigurosidad
de Hazen – Willams para diferentes materiales
Tabla 03: Coeficiente de Rigurosidad de Hazen – Williams
COEFICIENTE DE HAZEN – WILLIAMS PARA MATERIALES
MATERIAL C MATERIAL C
Asbesto Cemento 140 Hierro Galvanizado 120
Latón 130-140 Vidrio 140
Ladrillo de Saneamiento 100 Plomo 130-140
Hierro Fundido, Nuevo 130 Plástico(PE, PVC) 140-150
Hierro Fundido, 10 Años de edad 107-113 Tubería Lisa Nueva 140
Hierro Fundido, 20 Años de edad 89-100 Acero Nuevo 140-150
Hierro Fundido, 30 Años de edad 75-90 Acero 130
Hierro Fundido, 40 Años de edad 64-83 Acero Rolado 110
Concreto 120-140 Lata 130
Cobre 130-140 Madera 120
Hierro Dúctil 120 Hormigón 120-140
Fuente: Karina Giménez Abreu
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
52
¿Qué pasa si incorporamos elementos como válvulas, codos, etc.?
Cuando se incorporan elementos que alteran el flujo, se producen
remolinos y, en consecuencia, se pierde presión, tal como se ilustra en la
figura 49.
En la mayoría de los casos, esta pérdida de presión es proporcional a
la altura de velocidad y basta multiplicar la altura de velocidad por un
"coeficiente de pérdida de carga singular", denominado "k", el cual
depende de la forma del elemento.
Por ejemplo, el valor de k para un codo típico es de 0,9. Así, si la altura
de velocidad fuese de 01m, la pérdida de presión en un codo sería de 90
centímetros (01 metro multiplicado por 0,9).
Figura 49: Pérdidas en una Tubería
Fuente: Sistema de Riego – Territorio Verde
Tabla 04: Coeficiente de Pérdida de Carga Singular
VALORES DE COEFICIENTE K EN PÉRDIDAS SINGULARES
ACCIDENTE K L/D
Válvula Esférica(Totalmente Abierta) 10 350
Válvula en Ángulo Recto(Totalmente Abierta) 5 175
Válvula de Seguridad(Totalmente Abierta) 2.5 -
Válvula de Retención(Totalmente Abierta) 2 135
Válvula de Compuerta(Totalmente Abierta) 0.2 13
Válvula de Compuerta(Abierta ¾) 1.15 35
Válvula de Compuerta(Abierta(1/2) 5.6 160
Válvula de Compuerta(Abierta ¼) 24 900
Válvula de Mariposa(Totalmente Abierta) - 40
T Por Salida Lateral 1.87 67
Codo a 90° de Radio Corto(Con Bridas) 0.90 32
Codo a 90° de Radio Normal(Con Bridas) 0.75 77
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
53
Codo a 90° de Radio Grande(Con Bridas) 0.60 20
Codo a 45° de Radio Corto(Con Bridas) 0.45 -
Codo a 45° de Radio Normal(Con Bridas) 0.40 -
Codo a 45° de Radio Grande(Con Bridas) 0.35 -
Fuente: Karina Giménez Abreu
¿Se puede determinar en un sólo paso simple cuál es el tendido de
tuberías ideal?
En general no, ya que habitualmente existe más de una opción
técnicamente factible. Por lo mismo, una vez conocidas las características
del arranque, se deberá pensar en una o más soluciones que parezcan
razonables, revisar su comportamiento esperado, su costo y ver en qué se
puede mejorar.
No se trata de proponer una solución hasta el último detalle en esta
etapa; para una primera aproximación bastará con definir algunas variables
relevantes, tales como tipo de emisor, ubicación aproximada con respecto
al arranque considerado, caudal del circuito y una propuesta tentativa de
diámetros de tuberías.
Luego se deberán estimar, por tramos, las pérdidas de presión en el
circuito y observar si se mantienen en rangos aceptables. También se
deberán observar los cuellos de botella de la instalación y ver si se puede
mejorar su capacidad a un costo razonable. También se deberá observar
si se puede lograr una economía relevante reduciendo la capacidad de
alguna parte de la instalación o exigiendo más algún circuito.
¿Cómo se calculan las pérdidas de presión en un circuito con
ramificaciones?
Al igual que en un circuito lineal, interesa saber lo que ocurre en el
rociador más desfavorable, el cual se encontrará en la punta de una de las
ramas. En algunos casos será trivial saber cuál es el más desfavorable; en
otros casos puede haber más de un candidato y habrá que realizar el
cálculo para cada candidato.
En ambos casos, se deberá seguir el camino que sigue el agua hasta
el rociador en análisis, calcular la pérdida de presión en cada tramo y
elemento y sumar dichas pérdidas. Se debe notar que las pérdidas de
presión en tubos pertenecientes a otros ramales no afecten al rociador en
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
54
análisis, ya que dichos tubos no forman parte del camino del agua que lo
alimenta. Por lo mismo, estas pérdidas no deben ser sumadas.
¿Existen formas más simples de diseñar y calcular circuitos?
Sí, aunque estas simplificaciones llevan a sobreestimar las pérdidas
de presión y, en consecuencia, llevan a invertir algo más en materiales de
lo estrictamente necesario.
Un criterio es escoger (arbitrariamente) la pérdida de presión máxima
que nos permitiremos en cada tramo del circuito.
Luego se cuenta el número de tramos que deberá recorrer el agua
hasta llegar al rociador más lejano. Teniendo este dato, se podrá saber que
la pérdida de presión será menor que el número de tramos que recorrerá
el agua multiplicado por la presión máxima por tramo.
A continuación, se calcula los caudales en cada tramo y se escoge los
tubos de modo que la pérdida de presión por tramo no supere a la pérdida
máxima escogida.
Si la pérdida de presión y los materiales empleados nos parecen
razonables, aceptamos el diseño. En caso contrario, se repite el
procedimiento con una pérdida de presión más adecuada.
2.2.2.4 Llave de Paso
Permite controlar de forma manual la apertura y el cierre del agua en
la línea de riego. Según el modelo, se instala entre dos fracciones de
tubería de diámetros 12 o 16 mm (conexiones estriadas), o entre una
fracción de tubería (conexión estriada) y una pieza roscada, macho o
hembra, de ¾ "(conexión roscada).
Las llaves de paso se deben instalar de manera que la flecha
marcada en el cuerpo de la pieza indique el sentido del caudal de agua.
(Instalar Sistemas de Riego en terrazas y Balcones– Leroy Merlin)
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
55
Figura 50: Llave de Paso
Fuente: Instalar Sistemas de Riego en terrazas y Balcones– Leroy Merlin
2.2.2.5 Reductor de Presión
Diseñado para suministrar una presión de salida constante en la instalación
de riego localizado. Existen distintos modelos que suministran presión desde
01 a 2,5 bares.
Figura 51: Reductor de Presión
Fuente: Catálogo – Planeta Huerto
2.2.2.6 Válvulas Automáticas
Ya antes se había señalado la existencia de válvulas o sistemas
automáticos y manuales, posibles de utilizar en una instalación de riego,
dependiendo de su dimensión y complejidad, entre otras cosas. No obstante
aquello, será necesario, para poder más adelante conocer el funcionamiento
de un programador eléctrico, conocer algunas características de ciertas
válvulas que, dado sus sistemas de funcionamiento, poseen algunas
características asimilables a un programador, como también se mencionará
anteriormente.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
56
2.2.2.6.1 Tipos de Válvulas
Válvulas Eléctricas Autoprogramables
Estas válvulas cuentan con un sistema de cierre y apertura controlada por
un solenoide (bobina) montado encima de la válvula, sobre el cual, a su vez,
se construye un pequeño programador alimentado eléctricamente, con pilas,
baterías y/o tensión de red.
Al igual que las válvulas volumétricas, éstas sólo controlan un sector de
riego, con la diferencia que tiene la capacidad de almacenar el programa o
instrucción impartida por el operador en una memoria digital para repetirla
periódicamente, si se desea, además de ofrecer muchas posibilidades para
distribuir el riego.
Válvulas Eléctricas Solenoides
Funcionan básicamente igual a las válvulas eléctricas autoprogramables,
con la excepción que las primeras funcionan independientemente, no
estando ligadas a un programador en sí; mientras que las del tipo solenoide
funcionan conectadas a un programador central que normalmente controla
varias válvulas, por lo mismo, muchos sectores de riego.
Figura 52: Válvula Solenoide
Fuente: Cátalogo - Servitek
2.2.2.6.2 Funcionamiento de una Válvula Solenoide
El solenoide o bobina que utilizan las válvulas de agua, se activa con
electricidad y utiliza diferentes voltajes, dependiendo del modelo de la
válvula.
Básicamente, un “solenoide”, es un bobinado o bobina por el cual circula
un flujo eléctrico y en cuyo centro tiene un núcleo de ferrita móvil, formado
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
57
por un electroimán. Al momento de activar la válvula, se acciona dicho
electroimán, dejando abierto un conducto por el que circula una mínima
parte del caudal de riego, y que sólo sirve para producir una
descompensación de presión dentro de la válvula. Esta descompensación,
en definitiva, será la que abrirá la válvula de agua con todo el caudal de
riego.
El esfuerzo que hace el solenoide para activar la válvula es mínimo, lo
que redunda en un bajo consumo de electricidad; además, el funcionamiento
del solenoide y de la válvula de agua es totalmente independiente, por lo
tanto el solenoide no se daña al funcionar sin agua y, a su vez, la válvula
puede ser operada también en forma manual.
La apertura de la válvula funciona gracias a dos cámaras de agua
separadas por una membrana de caucho permeable, o sea, que permite el
paso del agua a través de ella. En la cámara superior lleva un resorte que
ayuda al cierre de la válvula. Cuando el solenoide está cerrado (sin
electricidad), la presión de la cámara superior es igual a la presión de la red
de riego, por lo que el resorte hace que la presión total de la cámara superior
sea mayor que la presión de la red, cerrando la válvula al paso del agua. Al
abrirse el solenoide (con electricidad), conecta la cámara superior de la
válvula con la tubería del sector de riego, la que está a una presión más baja
que la cámara inferior de la válvula, por lo que el resorte es vencido
fácilmente, abriéndose la válvula al paso del agua (Programadores de Riego
– Marco Antonio Bello U. & Maria Teresa Pino Q).
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
58
Figura 53: Esquema de Válvula Selenoide (Corte Transversal)
Fuente: Programadores de Riego – Marco Antonio Bello U. & Maria Teresa Pino
2.2.2.6.3 El Golpe de Ariete (Water Hammer)
Cuando el agua fluye en una tubería y se cierra una válvula, el agua
tiende a seguir en movimiento. Esto trae como consecuencia que, por una
parte, aguas arriba de la válvula se produzca un alza de presión,
superándose muchas veces la presión normal de la red y, por otra parte,
que aguas abajo de la válvula se produzca una baja de presión, que puede
llegar a ser inferior a la presión atmosférica.
Generalmente, el golpe de ariete se limita a provocar algunos ruidos y
vibraciones en la red de tuberías durante el cierre de válvulas. Sin
embargo, en casos extremos puede llegar a reventar las tuberías.
Por norma, las tuberías empleadas en instalaciones de agua potable
deben estar diseñadas para una presión de 100 m.c.a., siendo la presión
estática máxima permitida en la red de 60 m.c.a.. Esto da un margen de
seguridad de 40 m.c.a. para resistir un golpe de ariete aguas arriba de la
válvula.
Por otra parte, la presión atmosférica es de aproximadamente 10
m.c.a. Esto significa que si la baja de presión aguas abajo de la válvula
supera los 10 m.c.a., el agua dentro de la tubería seguirá de largo y
quedará una zona "al vacío" junto a la válvula. Luego el agua se detendrá,
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
59
se devolverá e impactará a la válvula provocando un alza de presión
(Revista Digital INESEM)
Figura 54: Golpe de Ariete
Fuente: Revista Digital INESEM
¿De qué depende la magnitud de estas variaciones de presión?
La magnitud de este fenómeno depende fundamentalmente de la
velocidad del flujo, el tiempo de cierre de la válvula, el largo del tubo y la
elasticidad del tubo.
Una velocidad de flujo alta en un tubo rígido y largo acentúa el
fenómeno. Sin embargo, cuando se emplean tubos más flexibles (PVC), de
un diámetro adecuado, este fenómeno se tiende a mantener en rangos
aceptables.
Asimismo, un tiempo de cierre corto tiende a acentuar el fenómeno.
Lamentablemente, las electroválvulas suelen tener un tiempo de cierre
bastante breve (típicamente entre medio segundo y un segundo). Sin
embargo, la flexibilidad de los tubos de PVC ayuda a compensar este
fenómeno.
Otras formas de atenuar el fenómeno son la instalación de válvulas de
seguridad que permitan la salida del agua cuando la presión sea excesiva,
los estanques con gas comprimido y las chimeneas de equilibrio (esto es,
un tubo vertical abierto en su parte superior).
Si bien a primera vista parece absurdo pensar en una chimenea de
equilibrio con una presión de varias decenas de metros columna de agua,
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
60
aguas abajo de la válvula, los mismos rociadores se comportan como si lo
fuera. Por lo mismo, la baja de presión a la salida de la válvula se puede
reducir al reducir la distancia entre la válvula y el primer rociador.
2.2.2.7 Filtro De Malla
Los filtros de malla constan de una carcasa exterior en cuyo interior se
sitúan uno o varios cilindros concéntricos de malla, que son los elementos
filtrantes (Cálculo de Riego Por Goteo – Ingemecánica).
Figura 55: Filtros de Malla
Fuente: Cálculo de Riego Por Goteo – Ingemecanica
El entramado de la malla puede ser de nylon, poliéster, pero
preferentemente se utilizan mallas de acero inoxidable.
Al funcionar este tipo de filtros por retención superficial de las
impurezas, éstas quedan retenidas entre el entramado de la malla, por lo
que los filtros de malla llegan a su colmado mucho más rápidamente, que
hace que sea necesario realizar una limpieza periódica de estos filtros.
Por ello, existen filtros de malla con sistema de lavado manual,
semiautomático o automático. En aquellos filtros que tienen lavado
automático, éste se realiza generalmente con una boquilla que se desplaza
por la malla y que succiona los sedimentos depositados en su superficie.
No se recomienda utilizar este tipo de filtro en aguas muy sucias, o que
contenga algas en suspensión.
Toda malla filtrante queda caracterizada por el número de aperturas por
pulgada lineal, que se denomina número de 𝑚𝑒𝑠ℎ o número de mallas, que
va a definir su capacidad de filtrado.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
61
Figura 56: Texturas de Malla
Fuente: Cálculo de Riego Por Goteo – Ingemecánica
Decir también que el grosor de los hilos de una malla, para un mismo
número de 𝑚𝑒𝑠ℎ, puede ser distinto, según sea una malla de plástico o con
los hilos de acero inoxidable.
En este caso, los hilos de una malla de acero inoxidable son más finos
que los de plástico, por lo que el hueco que queda libre en las mallas de
acero son mayores que los orificios de las mallas de plástico.
El área efectiva de una malla (𝐴𝑒) se define como el área neta de su
orificio, y se obtiene multiplicando su área total (𝐴) por el porcentaje de
hueco (%) de la malla, es decir,
𝑨𝒆 = %𝒑𝒐𝒓𝒄𝒆𝒏𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒅𝒆 𝒉𝒖𝒆𝒄𝒐 · 𝑨
La pérdida de carga que sufre el flujo de agua al paso por un filtro de
malla se sitúa entre 1 𝑎 3 𝑚. 𝑐. 𝑎. (metros de columna de agua) cuando éstos
están limpios. En todo caso, la pérdida de carga que presenta cualquier filtro
es un dato que debe ser suministrado por el fabricante.
Pero si se colman y no se limpian regularmente, la pérdida de carga
puede llegar hasta los 5 ó 7 𝑚. 𝑐. 𝑎., de ahí la importancia de realizar una
limpieza periódica de la superficie de la malla en estos filtros.
El caudal a tratar por un filtro de malla dependerá de la calidad del agua,
el área neta del elemento filtrante y la perdida de carga admisible.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
62
Figura 57: Funcionamiento de un Filtro
Fuente: Cálculo de Riego Por Goteo – Ingemecánica
Para calcular la superficie filtrante (𝑆) necesaria, es decir, el tamaño y
el número de filtros que se deben instalar, se aplica la siguiente formulación:
𝑆 > 1,2 · 𝑄𝑒/𝑄𝑡
Expresión anterior que proporcionará la superficie mínima filtrante (𝑆)
que sería necesaria instalar, y donde los anteriores parámetros que
aparecen en la expresión son:
𝑄𝑒 es el caudal de agua que entra por el filtro (que es un dato conocido
propio de la instalación), y 𝑄𝑡 es el caudal máximo que es posible atravesar
por el filtro.
Con el tamaño de malla y la calidad de agua que se tenga en la
instalación se utiliza la siguiente tabla, de donde se obtiene la velocidad real
del agua a su paso por la malla.
Tabla 05: Velocidad Real Recomendada en Filtros de Malla, Según Orificio de
Malla y Calidad de Agua
Velocidad Real Recomendada en Filtros de Malla, Según Orificio de Malla y
Calidad de Agua
Tamaño del orificio de
Malla(Micras, µm)
Clase de
Agua
Velocidad Real del agua v(m/s)
300 a 125 Limpia 0.4 – 0.9
300 a 125 Con Algas 0.4 – 0.6
125 a 75 Cualquiera 0.4 – 0.6
Fuente: Cálculo de Riego Por Goteo – Ingemecanica
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
63
Por último, con el dato obtenido de la tabla anterior para la velocidad
real del agua a su paso por la malla, se emplea la tabla siguiente de donde
se obtiene el caudal máximo (𝑄𝑡) que puede circular por el filtro de mallas
por unidad de área de filtrado:
Tabla 06: Caudal Máximo en Filtros de Malla Según la Velocidad del Agua
Caudal Máximo en Filtros de Malla Según la Velocidad del
Agua
V(m/s) Qt(m3/h) por m2 del área total
0.4 446
0.6 670
0.9 1004
Fuente: Cálculo de Riego Por Goteo – Ingemecánica
Una vez obtenido los valores de 𝑄𝑡 y 𝑄𝑒 de la expresión anterior se
obtiene la dimensión total del área filtrante (𝑆).
En general, para un filtro de malla fina (50 − 200 𝑚𝑒𝑠ℎ) se recomienda
una velocidad de filtración (velocidad de paso del agua a través del orificio
de malla) de 0,4 𝑎 0,9 𝑚/𝑠𝑒𝑔 . En aguas superficiales, generalmente muy
cargadas de algas, no conviene sobrepasar la velocidad de 0,6 𝑚/𝑠𝑒𝑔.
2.2.2.8 Bombas
La bomba de riego se encarga de suministrar el caudal necesario a la
instalación de riego a la presión requerida por los emisores para su correcto
funcionamiento, son elementos mecánicos que impulsan a través de tuberías a
fluidos de cualquier tipo (Riego en Cultivos: Fundamentos y Manejo – Ruben
Moratiel Yugueros).
Figura N° 58: Bombas de riego.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
64
Fuente: http://www.novedades-agricolas.com
2.2.2.8.1 Tipos de Bombas de Riego
El tipo de bombas que se utilizan en las instalaciones de riego se clasifican
en función de la fuente de energía que requieren (así encontramos las
siguientes (http://www.novedades-agricolas.com):
Electrobombas: Son bombas de circulación de fluidos comandadas por la
energía eléctrica.
Figura N° 59: Electrobomba.
Fuente: https://www.navarra.es
Motobombas: Emplean combustibles líquidos para su funcionamiento, ya
que emplean motores de combustión. El combustible requerido suele ser
gasolina en cado de motobombas de pequeño caballaje o gasoil para las
de mayor potencia.
Figura N° 60: Motobomba.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
65
Fuente: https://www.navarra.es
El uso de uno u otro tipo dependerá del acceso que tenga la finca al
suministro de corriente eléctrica, ya que preferiblemente se instalan
electrobombas en los cabezales de riego por su economía.
Se clasifican también en función de la altura de aspiración que tienen. La
altura de aspiración es la cota a la que se instala la bomba por encima de la
boca de la tubería aspiración de agua. Así se distinguen:
Bombas sumergibles: se utilizan cuando en los embalses de riego para
eliminar los problemas de aspiración cuando la altura de aspiración es
elevada. Se instalan bien en la superficie del embalse mediante el uso de
flotadores o en una cámara de aspiración anexa que se llena por el
principio de los vasos comunicantes.
Figura N° 61: Bombas Sumergibles.
Fuente: http://kz.bizorg.su
Bombas no sumergibles: se colocan en la superficie del terreno y se
utilizan cuando la altura de aspiración es baja o directamente no hay
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
66
porque la bomba se instala a una altura menor a la boca de la tubería de
aspiración.
Estas bombas a su vez se clasifican por la posición del eje de
accionamiento, distinguiendo:
Bombas horizontales: se emplean para suministrar elevados caudales y
bajas presiones; son las bombas más usuales que se instalan en los
cabezales de riego. Se sitúan por encima del nivel de la superficie del agua,
debiéndose mantener constantemente llena la tubería de aspiración. La
operación de llenado de la tubería de aspiración hasta el eje de la bomba
se denomina cebado. Para evitar que la tubería se vacíe durante el
funcionamiento e incluso después de la parada de las bombas, se coloca
en la parte final de dicha tubería una válvula de pie (Riego por Aspersión –
Junta de Andalucia).
Figura N° 62: Bomba Horizontal
Fuente: http://operadorpetrolero.blogspot.pe
Bombas verticales: suministran elevadas presiones; Se utilizan
generalmente para bombear agua de pozos que normalmente son
estrechos y profundos, por lo que tienen una forma estrecha y alargada de
manera que puedan trabajar en perforaciones de diámetros reducidos.
Debido a su forma, es necesario colocar rodetes de pequeño tamaño, lo
que en ocasiones obliga a disponer varios acoplados en serie para
conseguir la altura manométrica total deseada (Riego por Aspersión –
Junta de Andalucia).
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
67
Figura N° 63: Bomba Vertical
Fuente: Catalogo – Emnicabombas
¿Cómo se escoge una bomba?
En principio existe bastante flexibilidad para escoger una bomba, ya
que existen muchas bombas que cumplirán con el requisito de entregar
agua a una presión adecuada a los rociadores.
Si escogemos una bomba pequeña, necesitaremos una instalación
con muchos circuitos. Si escogemos una bomba de gran capacidad,
necesitaremos un número menor de circuitos. En la práctica deberemos
escoger una combinación que resulte razonable desde un punto de vista
económico y práctico.
Algunos factores que limitan la capacidad de la bomba son la
capacidad de la instalación eléctrica y el consumo del circuito más grande
que podamos razonablemente concebir. Notemos que no tiene mucho
sentido regar un jardín completo en un sólo circuito, ya que perderíamos la
capacidad para regular los tiempos de riego.
Por otra parte, no conviene tener demasiados circuitos, ya que se
encarece el sistema de control y aumenta el tiempo necesario para regar.
En la práctica hay que diseñar un sistema con número razonable de
circuitos, ojalá con un consumo similar y que resulte económicamente
conveniente.
La presión de agua ¿es la que entrega la bomba según sus
especificaciones?
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
68
Hay que ser cuidadosos, ya que lo que hace la bomba es agregar
presión a la presión disponible.
Si tenemos una bomba periférica sacando agua de una cisterna a 3m
de profundidad, tendremos una presión negativa de poco más de 3m (el
desnivel más la pérdida en el tubo, válvula de pie, etc.) a la entrada de la
bomba. Esta presión deberá ser restada a la presión aportada por la
bomba.
Por otra parte, tal como ocurre en un arranque de agua potable normal,
en una bomba la presión depende del caudal. La relación entre aporte de
presión y caudal suele aparecer en un gráfico en las especificaciones de
la bomba.
Si este gráfico no estuviese disponible, se puede deducir a partir de la
información de placa. Aquí, la presión máxima corresponde a la presión
cuando no hay flujo y el caudal máximo corresponde al caudal cuando no
hay aporte de presión. Con estos dos datos y la tabla con que calculamos
los arranques es posible conocer el comportamiento de la bomba a
distintos niveles de consumo.
¿Podemos usar una bomba para elevar la presión de la red de agua
potable?
Sólo si utilizamos un estanque de acumulación.
Si conectáramos la bomba directamente a la red, existe el riesgo de
que se produzcan presiones negativas en ésta y, si hubiese alguna
filtración, se podría infiltrar barro, contaminando el agua potable. Por lo
mismo, está prohibido realizar este tipo de conexiones.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
69
2.2.2.8 Diagrama P&D
CAPITULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA
70
METODOLOGÍA PROPUESTA
CAPITULO III
CAPITULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA
71
3.1 Información de áreas
3.1.1 Identificación de tipos de plantas en las áreas verdes
Primero tenemos que ver todo tipos de plantas que están en la escuela y
en la facultad de Ingeniería Electrónica, así podremos buscar información
de cada una de ellas y ver cuánto necesita de agua, para poder temporizar
el riego.
3.1.2 Medición de áreas y perímetros de las zonas de riego
Acá mediremos cada una de las áreas que están alrededor de la facultad
de Ingeniería Electrónica. Debemos contar con un lápiz, papel y wincha
para la medición correcta.
Área = Base * Altura [m²]
Perímetro = 2*(Largo) + 2*(Ancho) [m]
3.2 Fórmulas para el diseño
3.2.1 Longitud y diámetro de tuberías
La elección del diámetro de las tuberías se hace en función del caudal de
agua requerido.
Tubo de ¾ de pulgadas x 5 m, a menor diámetro para que tenga mayor
presión.
3.2.2 Dimensiones del pozo
La dimensión del pozo esta dado:
Volumen = Largo * Ancho * Base [m³]
3.2.3 Caudal de aspersores y difusores
Para zonas más estrechas conviene colocar difusores debido a su menor
radio de alcance (entre 3-5 m y caudales entre 0,3-0,9 m3/h).
CAPITULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA
72
Figura 64: Caudal de Aspersores según el Ángulo
Fuente: Catalogo Hunter
3.3 Cálculo de las pérdidas de tuberías
Tabla 07: Cálculo de Perdidas en Tubería
TUBERÍA K(Perdida) Formula
Codo 90° 0.75 0.75 * distancia del
tubo(m)
T 1.8 1.8 * distancia del
tubo(m)
Largo (10mts – 0.35 mm) 0.35mm * distancia
Fuente: Mecánica de Fluidos – Universidad de Oviedo
3.4 Selección de la bomba
El modo de proceder, en el caso de las bombas centrífugas, para el empleo de
estas curvas es el siguiente: Conocer el fluido a bombear, la temperatura de
CAPITULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA
73
bombeo y las propiedades físicas del fluido (densidad y viscosidad) a dicha
temperatura.
Establecer el caudal volumétrico a desarrollar (m3/h).
Conocer la carga de la bomba, para lo que hay que determinar
previamente las alturas totales de impulsión y aspiración.
Con la carga y el caudal que se precisan se ha de acudir a la curva QH y,
fijando estas dos magnitudes, determinar el diámetro del rodete, que en
caso de no resultar un valor exacto nos llevaría a escoger el valor mayor
más cercano.
Con el diámetro de rodete determinado y el caudal, en la curva de potencia
se determina el consumo de la bomba. El valor leído en la curva ha de
incrementarse en un 15% como margen de seguridad.
Finalmente, y en la curva de NPSHr se determina dicho valor, para el
caudal desarrollado.
3.5 Selección de los equipos e instrumentos
3.5.1 PLC
Utilizaremos un PLC de la marca Schneider Electric de la gama M340 que
estará formado por un CPU BMX P34 2020, un módulo de comunicación
Ethernet BMX NOE0110, un módulo de entradas digitales y salidas a relé
BMX DDM 16025 y una fuente de alimentación de 24 VDC.
Los procesadores de plataforma automatizados M340 de Modicon
gestionan toda la estación PLC, que está formada por módulos de
E/S binarias, módulos de E/S analógicas y módulos de conteo,
otros módulos expertos y módulos de comunicación. Éstos se
distribuyen por uno o más bastidores conectados al bus local.
Cada bastidor debe incluir un módulo de alimentación; el bastidor
principal aloja la CPU.
CPU BMX P34 2020
Pantalla de indicadores LED
Puerto USB
Puerto Ethernet
Ranura de la tarjeta de memoria
Se utiliza para lo siguiente:
o Almacenar archivos, como páginas Web y
archivos de registro
CAPITULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA
74
o Realizar copias de seguridad de código
o Realizar copias de seguridad de aplicaciones
El módulo BMX DDM 16025 es un módulo binario de 24 VCC
conectado a través de un bloque de terminales de 20 pines. Es un
módulo de lógica positiva: los 8 canales de entrada reciben
corriente de los sensores (común positivo). Las 8 salidas de relé
aisladas funcionan con corriente continua (24 VCC) o con
corriente alterna (de 24 a 240 VCA).
Fuente de alimentación BMX CPS 3500:
Los módulos de alimentación están diseñados para alimentar cada
rack y sus módulos. El módulo de alimentación se selecciona de
acuerdo a la distribución de red (continua o alterna) y la potencia
requerida.
El módulo de alimentación BMX CPS 3500 tiene las siguientes
funciones auxiliares:
- Panel de visualización: El LED OK estará encendido si hay
presencia de voltaje mientras que el LED 24V estará encendido
si el voltaje de los sensores es correcto.
- Botón de reset: Al presionarlo simula un corte de alimentación y
provoca un arranque en frío de la aplicación.
- Un relé de alarma.
- Un suministro de 24 VDC.
Tabla 08: Características BMX CPS 3500
Parámetro BMX CPS 3500
Potencia Máxima 36 Watts
Voltaje de Operación 115 a 230 VAC
Corriente de Operación 1,04 A / 115 VAC
0,52 A / 230 VAC
Acepta Microcortes <=10ms
Protección Si, Contra sobrecargas
cortocircuitos y
sobretensiones
Fuente: catalogo Schneider
CAPITULO III: METODOLOGÍA PROPUESTA
75
3.5.2 Variador de velocidad
El variador de frecuencia es la solución eficaz para mejorar la eficiencia
energética, reducir el consumo de energía y las emisiones de dióxido de
carbono.
Se utilizará un variador Altivar 32 de Schneider Electric el cual se
comunicará con el PLC Modicon M340 a través de una red Modbus TCP.
El PLC podrá leer y escribir sobre los registros de control del variador para
poder controlar la frecuencia de trabajo de los motores.
3.5.3 Electroválvula Solenoide
Las electroválvulas son dispositivos para controlar el flujo (ON - OFF) de
un fluido. Estas electroválvulas las vamos a utilizar en el proyecto de riego
tecnificado para poder controlar cada aérea.
3.5.4 Llave de paso
La llave de paso es un dispositivo confeccionado en polímeros y cerámica.
La función que cumplirá en el proyecto de riego tecnificado es de dar el
paso al agua desde el pozo a las electroválvulas, de igual forma que cortar
el flujo de agua por la tubería.
3.5.5 Software de Control
Unity pro
Unity es el entorno software/ hardware de Schneider Electric para la
gestión de sus plataformas de automatización. El mismo entorno sirve para
las diferentes gamas de PLC de la marca: Quamtum, Premium, Modicon
340 y Atrium.Dentro de Unity, la herramienta gráfica UnityPro es la que
utiliza para el desarrollo, explotación y mantenimiento de aplicaciones para
los PLCs. Esto es, UnityPro es una herramienta “todo en uno” que permite
configurar, programar, simular, depurar y monitorizar un PLC. Además, es
posible hacer todo ello de una forma bastante independiente del hardware
del PLC, después de haber realizado una configuración inicial.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
76
DISEÑO DEL SISTEMA
CAPÍTULO IV
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
77
4.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PLANTAS
4.1.1. CÉSPED:
Figura 65: Césped
Fuente: Los Autores
El césped requiere muchos cuidados y un buen mantenimiento para que esté perfecto.
Se debe regar frecuentemente y, para que el agua penetre más fácilmente, se airea
previamente el suelo con un escarificador. Es recomendable airear el terreno con un
escarificador en las zonas que se encharcan, ya que el césped se decolora y pierde vigor
más rápidamente, también en las zonas habituales de paso. Si se vive en una zona con un
clima caluroso o muy caluroso, conviene que regar el césped diariamente durante unos 30
minutos como máximo que puedes repartir entre la primera hora de la mañana y la última
de la tarde. En zonas húmedas y con temperaturas moderadas, no será necesaria tanta
cantidad de riego, bastará con 6-7 minutos al día en caso de que no suela llover.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
78
4.1.2. PALMERA DE COCO:
Figura 66: Palmera de Coco
Fuente: Los Autores
Es difícil proporcionarle al cocotero condiciones favorables de crecimiento en interior, es
decir, una habitación cálida y un ambiente húmedo. (http://www.infojardin.com/)
Luz: Requiere abundante luz. Ubicar en el lugar más iluminado de la casa o a pleno
sol.
Temperaturas: No tolera el frío, ni siquiera heladas débiles. Mínimo 10ºC, una
media anual de unos 27ºC.
Humedad: Humedad alta, rociar el follaje, pero no mojar el coco, se pudre.
Suelo: El cocotero crece bien sobre terrenos arenosos y salinos. Tolera bien el sol
y la sal.
Riego: 1 o 2 veces por semana en verano y una sola vez a la semana en invierno.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
79
4.1.3. FICUS BENJAMINA:
Figura 67: Ficus Benjamina
Fuente: Los Autores
Es una planta cultivadísima en los hogares. Parte de ese éxito se debe a que tolera las
altas temperaturas, bajos niveles de luz y de humedad. (http://www.infojardin.com/)
Luz: Requiere abundante luz.
Temperaturas: En invierno, lo ideal es que no baje de 13º C y en verano una
máxima de 24º C.
Humedad: No es exigente en humedad ambiental, pero agradece un fino rociado
diario, excepto cuando la temperatura baje de 15º C.
Riego: No más de 02 veces por semana en verano, y una vez cada 08 ó 10 días
en invierno.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
80
4.1.4. GUABA:
Figura 68: Guaba
Fuente: Los Autores
Fruta en forma de vaina, tiene una pulpa blanca de sabor dulce y agradable, tiene poderes
cicatrizantes y antirreumáticos. (http://www.infojardin.com/)
Temperaturas: Biotemperatura media anual máxima de 25,1ºC y biotemperatura
media anual mínima de 17,2ºC.
Suelo: La planta se adapta a todos los tipos de suelos existentes, desde los más
fértiles, hasta los más ácidos e infértiles, e inclusive los arenosos.
Se desarrolló bien en terrenos no inundables. Tolera hidromorfismo y periodo seco
prolongados.
4.1.5. IRESINE:
Figura 69: Iresine
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
81
Son plantas perennes, herbáceas o arbustivas, se cultivan por su follaje de colores verde-
amarillo-rosa-rojo. Produce pequeñas flores blancas poco decorativas que aparecen en
racimos por encima de la planta, aunque no suelen aparecer si están en el interior. Los
tallos son erguidos de tonos rojos, las hojas son aovadas y de color rojo burdeos con los
nervios bien marcados. (http://www.infojardin.com/)
Luz: Mucha luz sin sol directo.
Temperaturas: Las temperaturas no deben bajar de los 10 ° C y no tienen grandes
problemas con las máximas.
Suelo: Bien drenado y suelto.
Riego: Necesita humedad ambiental, por eso es bueno pulverizar las hojas con
frecuencia en las épocas más calurosas. Los riegos en época calurosa deben ser
abundantes, pero sin encharcar.
4.1.6. CUCARDA:
Figura 70: Cucarda
Fuente: Los Autores
La Cucarda o hibisco es un arbusto muy usado en la jardinería por la belleza de sus flores.
También se le conoce bajo los nombres de Rosa de China y Flor del beso. Pertenece a la
familia de las Malvaceae. El Hibisco es nativo de Asia oriental. (http://www.infojardin.com/)
Luz: El Hibisco puede cultivarse en semi-sombra, siempre que se garantice una
buena iluminación. Si el sol del mediodía no es muy fuerte, también puede cultivarse
a pleno sol.
Temperaturas: El Hibisco no tolera las temperaturas muy bajas, tampoco las
heladas. La Cucarda puede soportar hasta los 6 ºC, pero se recomienda mantenerla
a una temperatura no menor a los 15 ºC.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
82
Riego: Los hibiscos deben regarse con regularidad durante el verano, aplicando 03
riegos por semana. Disminuya el riego durante el invierno a 01 vez por semana.
Verifique que el sustrato se encuentre seco antes de proceder con el siguiente
riego. Si la temperatura es muy alta y la humedad baja, conviene rociar agua sobre
sus hojas evitando mojar las flores.
4.1.7. PONCIANA:
Figura 71: Ponciana
Fuente: Los Autores
También conocido como Flamboyant, La Ponciana real es científicamente conocido
como Delonix regia. Viene de la familia Fabaceae y es una especie de planta de flores.
Se destaca por sus helechos como las hojas y la razón por la que también se conoce
como Flamboyant se debe a la exhibición orgullosa de sus flores.
(http://www.infojardin.com/)
Luz: Ubicar en el lugar más iluminado de la casa o a pleno sol.
Temperaturas: Los flamboyanes requieren clima tropical o parecido al tropical para
sobrevivir, aunque pueden tolerar la sequía y salinidad. Es muy delicado en cuanto
a temperaturas mínimas.
Suelo: Requiere un suelo que sea bien drenado, húmedo y ácido.
Riego: Regar de forma regular y abundante durante la temporada de crecimiento,
pero reduce drásticamente la cantidad de agua cuando el árbol esté durmiente en
invierno.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
83
4.1.8. CIPRÉS:
Figura 72: Ciprés
Fuente: Los Autores
Los cipreses son árboles de hoja perenne que tienen hojas planas arborescentes con
puntas afiladas. En el otoño e invierno producen pequeñas bayas de color gris plateado.
Aunque tradicionalmente se cultivan al aire libre, muchos árboles de ciprés se cultivan
como plantas de interior, ya sea dentro o en los porches y terrazas.
(http://www.infojardin.com/)
Luz: Colocar el ciprés en un lugar donde reciba luz solar directa durante cuatro a
seis horas por día.
Temperaturas: Exposición soleada aunque puede plantarse a semi-sombra. Es
muy resistente al calor.
Suelo: Prefiere suelos pobres.
Riego: Riega tus árboles de ciprés recién plantados de agua dos veces por
semana. Después de dos a tres meses, las raíces estarán ya establecidas y podrás
reducir el riego a una vez por semana.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
84
4.1.9. OREJA DE ELEFANTE:
Figura 73: Oreja de Elefante
Fuente: Los Autores
La Oreja de Elefante, también conocida como Alocasia, es una planta que puede llegar
a alcanzar los 05 metros de altura. Por su adaptabilidad es cultivada tanto en interiores
como en exteriores. (http://www.infojardin.com/)
Luz: Para poder desarrollarse bien, esta planta necesita recibir la luz del sol difusa,
por ello, debe estar a la sombra.
Temperaturas: En cuanto a climas, prefiere las temperaturas más cálidas, aunque
si el invierno es crudo, pierde las hojas que luego recupera en primavera.
Riego: Necesita de riego frecuente, pero dejando secar ligeramente la superficie
entre riego y riego para que no se pudra el rizoma. En verano, debe ser abundante
el riego, en tanto que, en invierno, debe ser más escaso.
4.1.10. ALMENDRO:
Figura 74: Almendro
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
85
Árbol de hojas caducas, poco frondoso y no muy vigoroso. Posee hojas del tipo
lanceoladas, estrechas, puntiagudas y con el limbo dentado, distribuidas de forma
alterna. El sistema radical es poco ramificado y de fuerte anclaje.
Sus flores son hermafroditas y generalmente auto incompatibles por lo que requiere de
polinización cruzada. (http://www.infojardin.com/)
Luz: Las condiciones lumínicas han de ser totales, así que lo mejor es disponerlo
en campo abierto, lejos de cualquier obstáculo que pueda causarle sombra (una
casa, árboles más altos, etc.).
Temperaturas: El almendro es una especie muy rústica, por lo que sobrevive en
condiciones muy complicadas, aunque disminuye su rentabilidad.
Suelo: Los mejores suelos son aquellos sueltos, ligeros y arenosos.
Riego: El periodo de mayores requerimientos hídricos en el almendro es el
comprendido entre el inicio del engorde rápido de la almendra y las fechas en las
que esta alcanza su longitud definitiva; las necesidades disminuyen en los periodos
anterior y posterior al señalado, pero no por ello se debe suprimir el riego en su
totalidad.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
86
4.2. ÁREAS Y PERÍMETROS DE LAS ZONAS DE RIEGO:
Figura 75: Áreas Verdes a Regar.
Fuente: Plano de UNPRG- Lambayeque
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
87
4.3 LONGITUD Y DIÁMETRO DE LA TUBERÍA:
Con ayuda del programa AutoCAD se determinó fácilmente la longitud total: 852.2289 𝑚
El diámetro:
Tubo de ¾ de pulgadas x 5 m
En adelante la línea puedes disminuir el diámetro de la línea principal a ¾” ya que cerca
del final solo estará suministrando agua a 2 o 3 aspersores.
Tubo de ½ de pulgada x 3 m
Usaremos el tubo de ½ pulgada para 2 o más aspersores para obtener mejor presión.
4.4 CÁLCULO DEL VOLUMEN DEL POZO:
Como recomendación, se ha modificado la profundidad del pozo, de 1.5 m a 4 m.
Volumen: 1.5m x 1.5m x 4m = 9 m³
4.5 CÁLCULO DEL CÁUDAL DE ASPERSORES Y DIFUSORES:
ÁREA 1:
DIFUSOR PS ULTRA – 360º (ROJO)
Radio : 2.8 m
Caudal : 0.39 m³/h x 2 = 0.78 m³/h
Presión : 1.5 bar
ÁREA 2:
DIFUSOR PS ULTRA – 360º (ROJO)
Radio : 2.8 m
Caudal : 0.39 m³/h x 2 = 0.78 m³/h
Presión : 1.5 bar
ÁREA 3:
DIFUSOR PS ULTRA – 360º (ROJO)
Radio : 2.8 m
Caudal : 0.39 m³/h x 1 = 0.39 m³/h
Presión : 1.5 bar
ÁREA 5:
PGP ULTRA I20 - 90º (VERDE)
Radio : 9.1 m
Caudal : 0.86 m³/h x 2 = 1.62 m³/h
Presión : 1.7 bar
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
88
ÁREA 6:
PGP ULTRA I20 - 360º (NEGRO)
Radio : 5.2 m
Caudal : 0.41 m³/h x 1 = 1.23 m³/h
Presión : 3.0 bar
ÁREA 7:
PGP ULTRA I20 - 360º (NEGRO)
Radio : 5.2 m
Caudal : 0.41 m³/h x 1 = 1.23 m³/h
Presión : 3.0 bar
ÁREA 8:
PGP ULTRA I20 - 360º (NEGRO)
Radio : 5.2 m
Caudal : 0.41 m³/h x 1 = 1.23 m³/h
Presión : 3.0 bar
ÁREA 9:
DIFUSOR PS ULTRA – 180º (ROJO)
Radio : 2.8 m
Caudal : 0.19 m³/h x 2 = 0.38 m³/h
Presión : 1.5 bar
ÁREA 10:
SRM ASPERSOR – 360º (VERDE)
Radio : 4.6 m
Caudal : 0.12 m³/h x 1 = 0.36 m³/h
Presión : 3.0 bar
ÁREA 11:
SRM ASPERSOR – 360º (VERDE)
Radio : 4.6 m
Caudal : 0.12 m³/h x 1 = 0.36 m³/h
Presión : 3.0 bar
ÁREA 12:
SRM ASPERSOR – 360º (VERDE)
Radio : 4.6 m
Caudal : 0.12 m³/h x 1= 0.36 m³/h
Presión : 3.0 bar
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
89
ÁREA 13:
DIFUSOR PS ULTRA – 360º (ROJO)
Radio : 3.0 m
Caudal : 0.45 m³/h x 2 = 0.90 m³/h
Presión : 3.0 bar
ÁREA 14:
DIFUSOR PS ULTRA 180° (VERDE)
Radio : 3.2 m
Caudal : 0.17 m³/h x 1 = 0.51 m³/h
Presión : 1.0 bar
ÁREA 15:
DIFUSOR PS ULTRA 180° (VERDE)
Radio : 3.2 m
Caudal : 0.17 m³/h x 1 = 0.51 m³/h
Presión : 1.0 bar
ÁREA 16:
DIFUSOR PS ULTRA 180° (VERDE)
Radio : 3.2 m
Caudal : 0.17 m³/h x 1 = 0.51 m³/h
Presión : 1.0 bar
4.6 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE TUBERÍA
ÁREA 1: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 codo 90° = 0.9 * 10.7m = 9.36 = 0.936 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 2.04 bar
ÁREA 2: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 codo 90° = 0.9 * 6.55m = 5.89 = 0.589 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 1.96 bar
ÁREA 3: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 1.592 bar
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
90
ÁREA 4: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 codo 90° = 0.9 * 10.7m = 9.36 = 0.936 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 2.04
ÁREA 5: 1 codo 90° = 0.9 * 8.10 = 7.29m = 0.729bar
1 T = 1.8 * 3.2m = 5.76m = 0.576 bar
TOTAL= 1.305
ÁREA 6: 1 codo 90° = 0.9 * 3m = 2.7m = 0.27 bar
1 T = 1.8 * 10.72m = 19.29m = 1.92 bar
TOTAL= 1.88
ÁREA 7: 1 codo 90° = 0.9 * 3m = 2.7m = 0.27bar
1 T = 1.8 * 14.2m = 25.3m = 2.1 bar
TOTAL= 1.95
ÁREA 8: 1 codo 90° = 0.9 * 3m = 2.7m = 0.27bar
1 T = 1.8 * 18m = 32.4m = 3.2 bar
TOTAL= 2.00
ÁREA 9: 1 codo 90° = 0.9 * 3m = 2.7m = 0.27bar
1 codo 90° = 0.9 * 21m = 18.9m = 1.89 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
1 T = 1.8 * 0.50m = 0.9m = 0.09 bar
TOTAL= 1.79
ÁREA 10:1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 codo 90° = 0.9 * 10.7m = 9.36 = 0.936 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 1.15
ÁREA 11: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 codo 90° = 0.9 * 10.7m = 9.36 = 0.936 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 1.2
ÁREA 12: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 codo 90° = 0.9 * 2m = 1.8m = 0.18 bar
1 codo 90° = 0.9 * 10.7m = 9.36 = 0.936 bar
1 T = 1.8 * 2.4m = 4.32m = 0.432 bar
TOTAL= 1.26
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
91
ÁREA 13: 1 T = 1.8 * 3.7m = 6.8m = 0.68 bar
1 T = 1.8 * 1.5m = 2.7m = 0.27 bar
TOTAL= 0.88
ÁREA 14: 1 codo 90° = 0.9 * 11.5m = 10.35m = 1.03bar
1 codo 90° = 0.9 * 9.1m = 8.19m = 0.819 bar
TOTAL= 1.8
ÁREA 15: 1 codo 90° = 0.9 * 11.5m = 10.35m = 1.03bar
1 T = 1.8 * 7.1m = 12.78m = 1.27 bar
TOTAL= 2.2
ÁREA 16: 1 codo 90° = 0.9 * 12m = 10.8m = 1.08bar
1 T = 1.8 * 3.45m = 6.21m = 0.621 bar
TOTAL= 1.62
Tabla 09: Pérdidas de Presión.
Fuente: Los Autores.
4.7 CARACTERÍSTICAS DE LA BOMBA A USAR:
Sumando la presión de cada aspersor y/o difusores, de cada área, y eligiendo a su vez la
máxima de ellas, se pudo determinar una presión de 03 bares, sumándose a esto la pérdida
ÁREA N° de
Aspersores PRESIÓN
ASPERSOR(BAR) PÉRDIDAS DE
CODOS Y T PRESIÓN LARGO DE
TUBERÍA (10mts) TOTAL(BAR)
1 2 3 2.04 0.96495 6.00
2 2 3 1.96 0.59745 5.56
3 1 1.5 0.968 0.36925 2.84
4 40 (boquillas) - 1.21 2.9155 4.13
5 2 3.4 1.305 0.42525 5.13
6 1 3 1.88 0.539 5.42
7 1 3 1.95 0.721 5.67
8 1 3 2 0.903 5.90
9 2 3 1.79 1.20995 6.00
10 1 3 1.15 1.4455 5.60
11 1 3 1.2 1.5778 5.78
12 1 3 1.26 1.7353 6.00
13 2 4.2 0.888 0.224 5.31
14 1 2.5 1.8 0.5852 4.89
15 1 2.5 2.27 0.7077 5.48
16 1 2.5 1.62 0.8302 4.95
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
92
de presión de un 20% originado por filtro, codos, tubería, etc., se obtiene finalmente una
presión de 06 Bar.
4.8 UBICACIÓN DE ASPERSORES:
Decida en qué lugar instalará los aspersores y difusores. Los aspersores, en general, se
colocan a una distancia entre 5 y 12 metros. Los aspersores de mediano alcance deberán
colocarse a una distancia entre 5 y 8 metros. Los difusores deberán colocarse a una
distancia entre 3 y 5 metros. (Este espaciamiento permitirá el solape de riego y asegurará
la distribución uniforme de agua.) No combine diferentes tipos de aspersores dentro de una
misma área. No coloque los aspersores demasiado separados; manténgase dentro de las
especificaciones mencionadas en las tablas de Rendimiento de Aspersores de la
contraportada.
El espaciamiento se determina de acuerdo al tamaño del área a la que está sirviendo el
aspersor. Además, deberá espaciarse para que moje tanto al aspersor de al lado como al
de enfrente. Comience la colocación de los aspersores trabajando en un área a la vez:
(Manual de Diseño de un Sistema de Riego – HUNTER)
Paso 1: Los puntos críticos en un plano son las esquinas.
Dibuje en cada esquina un aspersor con un patrón de rociado de un cuarto de
círculo. Utilizando un compás, dibuje un arco indicando la configuración de riego
del aspersor.
Paso 2: Si los aspersores de un cuarto no se rocían entre sí (espaciamiento de
aspersor a aspersor), coloque los aspersores a lo largo de los perímetros. Dibuje
los patrones de riego de estos aspersores.
Paso 3: Ahora, fíjese si los aspersores del perímetro rociarán a través del área a
los aspersores del otro lado. Si no lo hacen, añada aspersores de círculo completo
en el medio. Un modo sencillo de ubicar estos aspersores es dibujando líneas
rectas perpendiculares desde un aspersor del perímetro al otro.
Nuevamente, utilizando el compás, dibuje un arco indicando la configuración de
riego del aspersor para asegurarse de que haya cobertura completa.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
93
Figura 76: Distribución de Aspersores.
Fuente: (Manual de Diseño de un Sistema de Riego – HUNTER)
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
94
Por tal quedará de la siguiente manera:
Figura 77: Ubicación de Aspersores.
Fuente: Plano de UNPRG- Lambayeque
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
95
4.9 ZANJAS:
Antes de realizar las zanjas se debe marcar sobre el terreno con la ayuda de un spray de
un color llamativo las líneas por donde deben ir y también la ubicación de cada aspersor y
caja de registro.
Figura 78: Instalación de Tubos en Zanjas.
Fuente: http://tuboshdpe.blogspot.pe/
La profundidad de las zanjas debe ser superior a 20 cm. Cuanto más profundas sean, más
protegida estará la red de las heladas (si el agua del interior de las tuberías se congela
aumentará de volumen causando roturas y que los empalmes cedan). La profundidad
óptima es de 33 cm.
Retirar todas las piedras con forma cortante. Si hubiese muchas, puedes situar una cama
de arena.
Una vez hechas las zanjas comenzamos a colocar las tuberías, es importante disponer de
algún ladrillo para colocar encima de la misma ya que suelen conservar la forma enrollada.
Para colocar los tubos en el interior de la zanja, desenrollamos el rollo haciéndolo rodar en
el suelo. De esta forma se deshacen las vueltas.
Es importante marcar las tuberías para no perdernos a la hora de conectar los aspersores.
(Sistema de Riego –Sistema de agua Pluvial /Álvaro Vargas Rodríguez –UAP)
4.10 UBICACIÓN DE TUBERÍA:
Una vez situados en el mapa los aspersores, se debe trazar la red de tuberías, teniendo
en cuenta las siguientes reglas:
La suma de los caudales de todos los elementos de cada red deberá ser inferior a la de la
llegada del agua. Por ejemplo, si se dispone de 10 difusores que consumen cada uno 0,34
m3/h, es decir 3,4 m3/h en total y la bomba tiene un caudal máximo de 2,5 m3/h, entonces
en este caso habrá que dividir la red en dos subredes y en cada una de ellas 05 difusores.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
96
Para conocer los caudales de cada tipo de turbina y difusor, en función de su apertura y
alcance, se debe consultar la documentación del fabricante en internet.
Cada red independiente de riego debe contener solamente un tipo de aspersor (turbina o
difusor) pues los tiempos de riego no son los mismos. Se deberá evitar entonces, el
diseminar turbinas y difusores por todas partes, para ahorrar tubería y empates.
Cuanto más largo sean un tramo de riego mayor será la caída de presión en el mismo. Hay
que estimar una caída de presión del orden de 0,25 bares por cada 10 metros de tubería
de 25mm y de 0,15 bares por cada 10 metros si es de 32mm.
Es importante no olvidar la ubicación de las bocas de riego para mangueras. Situadas en
su propia red de tuberías para evitar el colocarlas detrás de una electroválvula.
Intentar pasar al máximo posible las tuberías por las mismas zanjas.
Si se conecta la instalación de riego a la red de agua de nuestra casa, se debe tener
cuidado de realizar la conexión hacia el riego delante del eventual reductor de presión que
el constructor pudo instalar a la cabeza de la instalación de fontanería. El reductor de
presión solamente se instala en zonas donde la presión del agua es muy fuerte.
(Sistema de Riego –Sistema de agua Pluvial /Álvaro Vargas Rodríguez –UAP)
Figura 79: Conexión de Tuberías
Fuente: http://manner.biz/
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
97
Por tal quedará de la siguiente manera:
Figura 80: Instalación de Tuberías
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
98
4.11 EJEMPLOS DE CONEXIÓN DE ELECTROVÁLVULAS:
Figura 81: Conexión de Electroválvulas (1).
Fuente: http://mercadillo.portalbonsai.com/categoria.asp?idcat=15535
Figura 82: Conexión de Electroválvulas (2).
Fuente: http://www.misjardineros.es
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
99
4.12 DISEÑO DEL CIRCUITO AUTOMATIZADO:
Determinación de Variables Discretas de Entrada y Salida del Sistema
VARIABLES DISCRETAS DE ENTRADA
Tabla 10: Variables Discretas de Entrada
Nº NOMBRE SÍMBOLO DIRECCIÓN
1 SWITCH 3 POSICIONES (AUTO-0FF-MANUAL)
AUTO %I0.2.0
2 OFF
3 MANUAL %I0.2.1
4 PARADA DE EMERGENCIA EMERGENCIA %I0.2.2
5 INICIO MODO AUTOMÁTICO ON_AUTO %I0.2.3
6 PARADA MODO AUTOMÁTICO OFF_AUTO %I0.2.4
7 REGAR MODO MANUAL ZONA 1 ZONA_1 %I0.2.5
8 REGAR MODO MANUAL ZONA 2 ZONA_2 %I0.2.6
9 REGAR MODO MANUAL ZONA 3 ZONA_3 %I0.2.7
10 REGAR MODO MANUAL ZONA 4 ZONA_4 %I0.2.8
11 REGAR MODO MANUAL ZONA 5 ZONA_5 %I0.2.9
12 REGAR MODO MANUAL ZONA 6 ZONA_6 %I0.2.10
13 REGAR MODO MANUAL ZONA 7 ZONA_7 %I0.2.11
14 REGAR MODO MANUAL ZONA 8 ZONA_8 %I0.2.12
15 REGAR MODO MANUAL ZONA 9 ZONA_9 %I0.2.13
16 REGAR MODO MANUAL ZONA 10 ZONA_10 %I0.2.14
17 REGAR MODO MANUAL ZONA 11 ZONA_11 %I0.2.15
18 REGAR MODO MANUAL ZONA 12 ZONA_12 %I0.3.0
19 REGAR MODO MANUAL ZONA 13 ZONA_13 %I0.3.1
20 REGAR MODO MANUAL ZONA 14 ZONA_14 %I0.3.2
21 REGAR MODO MANUAL ZONA 15 ZONA_15 %I0.3.3
22 REGAR MODO MANUAL ZONA 16 ZONA_16 %I0.3.4 Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
100
VARIABLES DISCRETAS DE SALIDA
Tabla 11: Variables Discretas de Salida
Nº NOMBRE SÍMBOLO DIRECCIÓN
1 MODO AUTOMATICO ACTIVO M_AUTO %Q0.4.0
2 MODO MANUAL ACTIVO M_MANUAL %Q0.4.1
3 LAMPARA MODO AUTOMATICO SELECCIONADO LAMP_AUTO %Q0.4.2
4 LAMPARA MODO MANUAL SELECCIONADO LAMP_MANUAL %Q0.4.3
5 VALVULA A VA %Q0.4.4
6 VALVULA B VB %Q0.4.5
7 VALVULA C VC %Q0.4.6
8 VALVULA 1 V1 %Q0.4.7
9 VALVULA 2 V2 %Q0.4.8
10 VALVULA 3 V3 %Q0.4.9
11 VALVULA 4 V4 %Q0.4.10
12 VALVULA 5 V5 %Q0.4.11
13 VALVULA 6 V6 %Q0.4.12
14 VALVULA 7 V7 %Q0.4.13
15 VALVULA 8 V8 %Q0.4.14
16 VALVULA 9 V9 %Q0.4.15
17 VALVULA 10 V10 %Q0.5.0
18 VALVULA 11 V11 %Q0.5.1
19 VALVULA 12 V12 %Q0.5.2
20 VALVULA 13 V13 %Q0.5.3
21 VALVULA 14 V14 %Q0.5.4
22 VALVULA 15 V15 %Q0.5.5
23 VALVULA 16 V16 %Q0.5.6
24 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 1 LAMP_ZONA1 %Q0.5.7
25 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 2 LAMP_ZONA2 %Q0.5.8
26 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 3 LAMP_ZONA3 %Q0.5.9
27 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 4 LAMP_ZONA4 %Q0.5.10
28 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 5 LAMP_ZONA5 %Q0.5.11
29 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 6 LAMP_ZONA6 %Q0.5.12
30 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 7 LAMP_ZONA7 %Q0.5.13
31 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 8 LAMP_ZONA8 %Q0.5.14
32 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 9 LAMP_ZONA9 %Q0.5.15
33 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 10 LAMP_ZONA10 %Q0.6.0
34 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 11 LAMP_ZONA11 %Q0.6.1
35 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 12 LAMP_ZONA12 %Q0.6.2
36 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 13 LAMP_ZONA13 %Q0.6.3
37 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 14 LAMP_ZONA14 %Q0.6.4
38 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 15 LAMP_ZONA15 %Q0.6.5
39 LAMPARA REGAR MODO MANUAL ZONA 16 LAMP_ZONA16 %Q0.6.6 Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
101
VARIABLES DISCRETAS DE AUXILIARES
Tabla 12: Variables Discretas Auxiliares
Nº NOMBRE SÍMBOLO DIRECCIÓN
1 CONTADOR 1 CONT_1 %M1
2 CONTADOR 2 CONT_2 %M2
3 CONTADOR 3 CONT_3 %M3
4 CONTADOR 4 CONT_4 %M4
5 CONTADOR 5 CONT_5 %M5
6 CONTADOR 6 CONT_6 %M6
7 CONTADOR 7 CONT_7 %M7
8 CONTADOR 8 CONT_8 %M8
9 CONTADOR 9 CONT_9 %M9
10 CONTADOR 10 CONT_10 %M10
11 CONTADOR 11 CONT_11 %M11
12 CONTADOR 12 CONT_12 %M12
13 CONTADOR 13 CONT_13 %M13
14 CONTADOR 14 CONT_14 %M14
15 CONTADOR 15 CONT_15 %M15
16 CONTADOR 16 CONT_16 %M16
17 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA A VMA %M17
18 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA B VMB %M18
19 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA C VMC %M19
20 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 1 VM1 %M20
21 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 2 VM2 %M21
22 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 3 VM3 %M22
23 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 4 VM4 %M23
24 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 5 VM5 %M24
25 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 6 VM6 %M25
26 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 7 VM7 %M26
27 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 8 VM8 %M27
28 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 9 VM9 %M28
29 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 10 VM10 %M29
30 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 11 VM11 %M30
31 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 12 VM12 %M31
32 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 13 VM13 %M32
33 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 14 VM14 %M33
34 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 15 VM15 %M34
35 ACTIVAR MANUALMENTE VALVULA 16 VM16 %M35 Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
102
Configuración de los Módulos Ethernet 0110
Configuración del módulo Ethernet NOE 0110
Primero se debe crear un nuevo proyecto en el Software Unity Pro. Además, se deben
crear las Redes Ethernet para el CPU BMX P34 2020 y el Módulo de Comunicación BMX
NOE 0110.
Figura 83: Configuración del Módulo Ethernet NOE 0110
Fuente: Los Autores
Figura 84: Elementos y Variables (1)
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
103
Figura 85: Elementos y Variables (2)
Fuente: Los Autores
Figura 86: Elementos y Variables (3)
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
104
Figura 87: Elementos y Variables (4)
Fuente: Los Autores
Figura 88: Configuración de IP Ethernet 1
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
105
Figura 89: Configuración de IP Ethernet 2
Fuente: Los Autores
SECUENCIA DE ACTIVACIÓN DE VÁLVULAS POR ZONA
Tabla 13: Secuencia de Activación de Válvulas
ZONA VA VB VC V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 V16
1 X X
2 X X
3 X X
4 X X
5 X X
6 X X
7 X X
8 X X
9 X X
10 X X
11 X X
12 X X
13 X X
14 X X
15 X X
16 X X Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
106
ENTRADA DE FRECUENCIA DEL VARIADOR DE ACUERDO A LA PRESIÓN
Tabla 14: Configuración de Comunicación del Variador ATV 32
ZONA PRESIÓN
(BAR) FRECUENCIA
(Hz)
1 6,00 60
2 5,56 56
3 2,84 28
4 4,13 41
5 5,13 51
6 5,42 54
7 5,67 57
8 5,90 59
9 6,00 60
10 5,60 56
11 5,78 58
12 6,00 60
13 5,31 53
14 4,89 49
15 5,48 55
16 4,95 49 Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
107
PROGRAMA DE CONTROL - DIAGRAMA DE ESCALERA
Figura 90: Diagrama escalera en Unity Pro
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
108
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
109
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
110
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
111
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
112
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
113
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
114
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
115
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
116
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
117
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
118
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
119
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
120
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
121
Fuente: Los Autores
CONFIGURACIÓN DE LA RED MODBUS TCP/IP
La Red Modbus TCP/IP se configurará a través del software Unity Pro, además se utilizará
el servicio de exploración de E/S (I/O Scanning) para que el módulo de comunicación
Ethernet NOE pueda leer y escribir en los registros de control del variador de frecuencia
ATV 32.
La configuración de los variadores de frecuencia se realiza con el software SoMove, el cual
permite retornar a los valores de fábrica para que lo podamos configurar nuevamente y así
podamos establecer el tipo de comunicación que realizará el variador.
Una vez establecida la red de comunicación Modbus TCP/IP, se conectarán a un router
para poder controlarlas inalámbricamente o través de un cable Ethernet desde una PC con
el software Unity Pro.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
122
Direcciones IP de cada Elemento de la Mini Planta
Para poder determinar las direcciones IP de cada uno de los dispositivos que forman la
mini planta, se utilizó el software Advanced IP Scanner el cual permite obtener las
direcciones IP de cualquier red Ethernet.
Figura 91: Determinar la dirección IP de la red Ethernet
Fuente: Los Autores
Configuración del Variador de Frecuencia ATV 32
La configuración de los variadores de frecuencia se puede hacer manualmente a través del
mismo variador o usando el software SoMove. En este caso se optó por usar el software
pero tomando como referencia la configuración manual que brinda el documento de
especificaciones del fabricante del ATV 32 (Schneider Electric).
Descripción de la Configuración
La configuración está hecha con el variador ATV32 y el PLC M340 con un módulo Ethernet
BMX NOE 1010. Los dispositivos se configuran con las siguientes direcciones IP (fijas) de
la siguiente manera:
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
123
Figura 92: Configuración de IP de ATV32, PLC M340 y BMX NOE 1010
Fuente: Catálogo Schneider
El ATV32 se controlará a través del escáner de comunicación opcional mediante el servicio
de exploración de E / S (I/O Scanning).
Los intercambios de información se basan en la comunicación interna del escáner VW3 A3
616 y no en el escáner interno del ATV32. El primero es accesible utilizando la unidad ID
255, mientras que el segundo es accesible con el ID de unidad 0.
Figura 93: Intercambio de Información del Variador ATV 32
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
124
Configuración de la Tarjeta de Comunicación VW3 A3 616
La configuración de la tarjeta de comunicación se puede hacer directamente desde el
variador a través de su menú o mediante el software SoMove.
En la siguiente imagen se muestra la configuración de la tarjeta de comunicación a través
del menú del ATV32.
Figura 94: Configuración de Tarjeta de Comunicación del Variador ATV 32
Fuente: Catálogo Schneider
La configuración manual mostrada en la imagen anterior sirvió para poder ingresar los
datos al software SoMove.
En la imagen se puede observar que definimos Modbus TCP/IP como protocolo de
comunicación, además de especificar las direcciones IP del variador de frecuencia (IP
Card), de la máscara de sub red y del módulo de comunicación Ethernet (IP Master).
Los registros de escritura del variador de frecuencia ATV 32 son nombrados como OCAn,
donde “n” hace referencia a la posición de cada uno. A parte de utilizar los registros CMD
(Control Word), LFRD (Speed set point), se utilizará el registro LFR (Set point Frecuency)
para poder ingresar el valor de frecuencia.
Los registros de lectura del variador de frecuencia ATV 32 son nombrados como OMAn,
donde “n” hace referencia a la posición de cada uno. En este caso los registros que nos
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
125
interesan son el ETA (Status Word) y el RFRD (Output Velocity) ya que el registro ULN
solo nos muestra la tensión de trabajo del variador.
Configuración de los Comandos del ATV32
En el menú de comandos [Command] (CtL):
[Ref1 Channel] (Fr1): Modbus TCP
[Rv Inhibition] (rIn): default.
[Stop Key priority] (PSt): default.
[Profile] (CHCF): Define si las unidades funcionan en modo combinado (referencia y
comando desde el mismo canal).
Para este caso, [Profile] (CHCF) se ajustará a [Combined] (SIM) como referencia y el control
se originará desde la red de comunicación:
Configuración del ATV32 con el software SoMove
Al conectarse la variador con el software SoMove, se obtiene su configuración actual
(Corriente nominal, tensión nominal, potencia, y otras características).
Figura 95: Configuración del variador ATV 32
Fuente: Los Autores
En la siguiente imagen se muestran todos los parámetros del variador que pueden ser
configurados a través del software SoMove.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
126
Figura 96: Parámetros del variador ATV 32 con SoMove
Fuente: Los Autores
En la siguiente imagen se muestra la configuración de los parámetros de control del
variador de frecuencia ATV 32.
Figura 97: Configuración de control del variador ATV 32
Fuente: Los Autores
En la siguiente imagen se muestra la configuración de los parámetros de comunicación del
variador de frecuencia ATV 32.
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
127
Figura 98: Parámetros de configuración de comunicación del variador ATV 32
Fuente: Los Autores
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
128
OFF OFF OFF
4.13 DISEÑO DEL TABLERO ELECTRÓNICO:
Figura 99: Tablero Electrónico de control
Fuente: Los Autores
OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON
OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON
OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON
OFF ON ON ON ON
MODO AUTOMATICO
ZONA 13 ZONA 14
MODO AUTOMATICO
ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7
ZONA 15
ZONA 8
ZONA 10 ZONA 11 ZONA 12 ZONA 9 OFF
ON
MANUAL AUTOMATICO
ZONA 16
OFF
PARADA DE EMERGENCIA
MODO MANUAL
ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
129
3.14 ELECCION DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS
3.14.1 Accesorios a Utilizar para la Instalación de Tuberías:
Tabla 15: Cantidad de Codos y uniones T según el área
Terreno N° de codos N° de uniones (T)
Área 1, 2 y 3 2 2
Área 4 11 1
Área 5 1 1
Área 6, 7 y 8 0 5
Área 9 2 2
Área 10, 11 y 12 2 2
Área 13 0 2
Área 14, 15 y 16 2 2
TOTAL 20 17 Fuente: Los Autores
TUBO DE ¾ DE PULGADAS X 5 M
Lugar: Sodimac Precio: S/. 11 c/u Marca: Pavco
TUBO DE ½ DE PULGADA X 3 M
Lugar: Sodimac Precio: S/. 5 c/u Marca: Pavco
TUBO DE 1” DE PULGADAS X 3 M Lugar: Sodimac Precio: S/ 9.40 C/U Marca: Pavco
VÁLVULA SOLENOIDES “RAIN BIRD”
Figura 100: Válvula selenoide
Fuente: Catálogo – Planeta Huerto
Precio: S/. 76.45
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
130
CODO DE 3/4 PULGADAS
Figura 101: Codo de unión
Fuente: Catálogo – Planeta Huerto
Precio: S/. 3.20
UNION T DE ¾ DE PULGADAS
Figura 102: Unión T
Fuente: Catálogo – Planeta Huerto
Precio: S/. 15.50
REDUCTOR DE PRESION
Figura 103: Reductor de Presión
Fuente: Catálogo – Planeta Huerto
Precio: S/. 30.00
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
131
GAMA HUNTER SRM - 360º (VERDE OSCURO)
Radio: de 4,0 a 9,4 m Caudal: de 0,08 a 0,82 m3/h Intervalo de presión recomendado: de 1,7 a 3,8 bar; de 170 a 380 kPa Intervalo de presión de funcionamiento: de 1,4 a 7 bar; de 140 a 700 kPa Pluviometrías: 11 m/h aprox. Trayectoria tobera: 18 grados aprox.
Figura 104: Hunter SRM-360° (Verde Oscuro)
Fuente: Catálogo Hunter
Precio: S/. 23.00
GAMA HUNTER I-20 - 90º (LA-VERDE OSCURO)
Radio: de 4,9 a 14,0 m Caudal: de 0,07 a 3,23 m3/h de 1,2 a 53,8 l/min Intervalo de presión recomendado: de 1,7 a 4,5 bar; de 170 a 450 kPa Intervalo de presión de funcionamiento: de 1,4 a 7 bar; de 140 a 700 kPa Pluviometrías: 10 mm/h aprox. Trayectoria tobera: Est. = 25 grados, ángulo bajo = 13 grados Figura 105: Hunter I-20 - 90º (LA-Verde Oscuro)
Fuente: Catálogo Hunter
Precio: S/. 42.00
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
132
GAMA HUNTER PGP ULTRA/I-20/PRB – 360° (SR-NEGRO) Radio: de 4,9 a 14,0 m Caudal: de 0,07 a 2,22 m3/h; de 1,2 a 36,0 l/min Presión de funcionamiento: de 1,7 a 4.5 bar; de 170 a 450 kPa Pluviometrías: 10 mm/h Aproximadamente Trayectoria de la boquilla: Est. = 25°, ángulo reducido = 13°
Figura 106: Hunter PGP Ultra/I-20/PRB – 360° (SR-Negro)
Fuente: Catálogo Hunter
Precio: S/. 32.00
GAMA HUNTER PS ULTRA - 180º (10A-ROJO)
Caudal: de 0,16 a 0,28 m3/h Radio: de 2,6 a 3,5 m Intervalo de presión recomendado: de 1 a 3 bares; de 100 a 300 kPa
Figura 107: Hunter PS Ultra – 180° (10A – Rojo)
Fuente: Catálogo Hunter
Precio: S/. 15.00
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
133
GAMA HUNTER PS ULTRA - 180º (12A-VERDE) Caudal: de 0,17 a 0,40 m3/h Radio: de 3,2 a 4,1 m Intervalo de presión recomendado: de 1 a 3 bares; de 100 a 300 kPa
Figura 108: Hunter PS Ultra – 180° (12A – Verde)
Fuente: Catalogo Hunter
Precio: S/. 15.00
GAMA HUNTER PS ULTRA - 360º (10A-ROJO)
Caudal: de 0,32 a 0,57 m3/h Radio: de 2,6 a 3,5 m Intervalo de presión recomendado: de 1 a 3 bares; de 1 a 300 kPa
Figura 109: Hunter PS Ultra – 360° (10A – Rojo)
Fuente: Catalogo Hunter
Precio: S/. 15.00
BOMBA 6 BARES
Figura 110: Electrobomba Centrifuga CM 100 1HP
Fuente: Catalogo Pentax
Precio: S/. 1500.00
3.14.2 Equipamiento del sistema automático
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
134
VARIADOR ALTIVAR 32
Figura 111: Variador Altivar 32
Fuente: Catálogo Schneider Electric
Precio: S/. 1299.09
CPU BMX P34 2020
Figura 112: BMX P34 2020
Fuente: Catálogo Schneider Electric
Precio: S/. 2434.30
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
135
Ethernet BMX NOE0110
Figura 113: BMXNOE0110
Fuente: Catálogo Schneider Electric
Precio: S/. 3083.99
BMX DAI 1602
Figura 114: BMXDAI 1602
Fuente: Catálogo Modicon PLC
Precio: S/. 620.75
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
136
BMX DRA 1605
Figura 115: BMXDRA 1605
Fuente: Catálogo Modicon PLC
Precio: S/. 720.86
BMX CPS 3500
Figura 116: BMXCPS 3500
Fuente: Catálogo Schneider Electric
Precio: S/. 2584.88
CAPÍTULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA
137
4.15 TABLA DE PRESUPUESTO TOTAL:
La mayoría de precios se han obtenido de tiendas como Sodimac Perú y Mercado Libre.
Tabla 16: Presupuesto Total
Fuente: Sodimac Perú – Mercado Libre
ACCESORIOS CANTIDAD PRECIO
CODO 20 S/. 64.00
UNION T 16 S/. 248.00
TUBO ¾ pulgadas 70 S/. 770.00
TUBO ½ pulgadas 20 S/. 100.00
TUBO 1 pulgadas 3 S/. 28.20
BOMBA 1 S/. 1 500.00
GAMA HUNTER PS ULTRA (VERDE) 5 S/. 75.00
GAMA HUNTER PS ULTRA (ROJO) 9 S/. 135.00
GAMA HUNTER SRM (VERDE OSCURO) 6 S/. 138.00
GAMA HUNTER PGP ULTRA/I-20 (VERDE) 4 S/. 168.00
GAMA HUNTER PGP ULTRA/I-20/PRB (NEGRO) 6 S/. 192.00
VÁLVULA SOLENOIDES “RAIN BIRD” SERIE DV
21 S/. 1 605.45
REDUCTORA DE PRESION 4 S/. 120.00
VARIADOR Altivar 32 1 S/. 1 299.09
CPU BMX P34 2020 1 S/. 2 434.30
Ethernet BMX NOE0110 1 S/. 3 083.99
BMX DAI 1602 2 S/. 1 241.50
BMX DRA 1605 3 S/. 2 162.58
BMX CPS 3500 1 S/. 2 584.88
TOTAL S/. 17 949.99
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
138
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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CAPÍTULO V
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
139
5.1 CONCLUSIONES
Con la implementación de un sistema de riego automatizado se logrará tener un
mejor control del riego, entregando así a las áreas verdes de nuestra facultad,
el riego necesario. Obteniendo así unos alrededores vegetativos en óptimas
condiciones.
La implementación de estas nuevas tecnologías obligará a disminuir costos en
el uso de mano de obra para el riego, por otro lado, obligando a realizar tareas
de mantenimiento del sistema cada cierto tiempo, convirtiéndose así en una
alternativa muy accesible.
Se suprimirá el uso de tubos cargados por los mismos jardineros al momento
del riego, sin exponer así al operador o encargado del manejo del sistema de
riego a sufrir algún accidente debido al sistema convencional de riego.
Los beneficios no son solo para nuestra facultad con un atractivo vistoso de la
vegetación, sino también para el estudio de un gran número de plantas para
otras facultades que se encargan de la investigación y estudio de las mismas.
5.2 RECOMENDACIONES
Establezca un método de programación
Muchos sistemas de irrigación no cuentan con un método de programación consistente,
por lo que quizá esté aplicando menos agua de la necesaria. En este caso, el rendimiento
del cultivo se verá reducido incluso antes de que se perciban síntomas en las plantas.
También es posible que esté sobre irrigando el cultivo, con lo cual se reduce su potencial
de afrontar estrés debido a la sequía, sobre todo en cultivos de alto valor. Una
programación de riego eficiente maximiza su retorno de inversión en semillas, fertilizantes,
terreno y otros agro-insumos.
Realice pruebas de uniformidad de riego
Una uniformidad deficiente (Coeficiente de Uniformidad de Christiansen inferior a 80%)
significa que una extensión considerable del terreno no está recibiendo la aplicación de
agua promedio. Como resultado, el agua aplicada podría ser excesiva en algunas zonas
(esto promueve filtración profunda y escorrentía) e insuficiente en otras. Además, una
uniformidad deficiente reduce la eficiencia en el uso de agua.
Los beneficios de una aplicación de agua más eficiente se traducen directamente en
rendimientos del cultivo más consistentes. Y al mejorar el manejo de agua y agroquímicos
puede mejorar también la calidad del agua y reducirse la ocurrencia de lixiviación,
escorrentía y derroche de nutrientes y agroquímicos.
Ajuste y calibre su sistema
Del mismo modo que un tractor o un automóvil deben ajustarse periódicamente, los
sistemas de irrigación deben ser calibrados para comprobar que operan según las
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
140
condiciones de diseño. Las modificaciones al sistema enfocadas a mejorar la uniformidad,
corregir presiones de operación o reparar fugas, podrían ahorrar agua.
Se recomienda realizar una auditoría de irrigación, es decir, un análisis completo de la
totalidad del sistema de riego. Esto es esencial para determinar las pautas más efectivas y
necesarias para reducir el consumo de agua. Caudal y presión, así como consumo de
combustible o energía, suelen formar parte de la auditoría del sistema. La instalación de
caudalímetros y medidores de presión puede ayudarle a determinar si su sistema está
operando según las especificaciones del fabricante.
Realice mantenimiento exhaustivo
Plantas de bombeo ineficientes, fugas en el sistema de distribución, problemas con la
presión y las boquillas, podrían rebajar la eficiencia de aplicación, derrochar dinero de
operación y causar problemas de uniformidad.
Un mantenimiento exhaustivo verifica que la presión reúna los requerimientos de diseño
y que las fugas y pérdidas de agua se mantengan al mínimo. Las mejoras más importantes
se basan en la reparación de fugas, juntas, y otros elementos. El ahorro de agua promedio
es del 5%.
140
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BIBLIOGRAFÍA
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BIBLIOGRAFIA
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ANEXOS
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