TECNOLOGÍAS CUBANAS PARA SISTEMAS DE RIEGO
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1. et al 2001 Estrategias de control de clima en invernaderos Horticultura No 156 Instructivo t cnico del cultivo de la guayaba 1997 Direcci n de c tricos y otros frutales Centro de informaci n y divulgaci n agropecuario Ministerio de la Agricultura Ciudad de La Habana Cuba Microchip 2006 Microchip http www microchip com Micromatic 2002 Manual del Usu rio Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje Ministerio de la Agricultura Ciudad de la Habana Cuba Microsystems Engineering 2001 http arrakis es msyseng Oficina Cubana de la Propiedad Industrial OCPI Fondo de patentes 1998 2006 Predio M 1998 programming and Customizing the PIC Microcontroller Ed McGraw Hill USA Riegomatic 2001 Manual del Usuario Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje Ministerio de la Agricultura Ciudad de la habana Cuba Rodr guez L et al 1996 Tecnolog a Cubana para la Automatizaci n del Riego Localizado X Forum de Ciencia y T cnica Cuba Rodr guez L et al 1997 Automatizaci n del Riego con el empleo de la energ a Solar XI Forum de Ciencia y T cnica Cuba2. la Fase de Avance con tiempos de aplicaci n constantes e iguales al indicado el la pantalla del visualizador Estos se repetir n continuamente mientras est funcionado el CRI o hasta que la suma de los Ciclos de Avance ejecutados m s los Ciclos de Postavance en ejecuci n alcance la cifra de 24 momento en que se apagar el CRI autom ticamente Si el tiempo de Aplicaci n de los Ciclos de Postavance se ajusta a O se mostrar en el visualizador el mensaje de AUTO lo que significa que cuando comience la ejecuci n de la Fase de Postavance los tiempos de aplicaci n no ser n constantes sino progresivamente m s cortos y calculados autom ticamente por el CRL La Relaci n de Ciclo representa la correspondencia entre los tiempos de ciclos aplicados al lado izquierdo y derecho de la v lvula de riego por impulsos VRD La relaci n normal entre el lado izquierdo y el derecho es de 50 50 resultando en tiempos iguales de aplicaci n de los ciclos a cada lado Para campos de forma irregular se debe variar la relaci n normal de forma tal que se logre un riego homog neo en ambos lados de la VRI Un sistema de Riego Superficial de Flujo Intermitente permite la implementaci n eficiente de la quimigaci n es decir la aplicaci n automatizada de fertilizantes y otros productos qu micos necesarios en la agricultura moderna durante la ejecuci n de los riegos Contijoch 1998 Para lograr lo anterior el CRI posee un enchufe situado su
3. baja intensidad El riego por aspersi n ocupa 66672 17 ha que es aproximadamente 16 0 del rea total de riego con una eficiencia de aplicaci n de agua entre 0 70 0 75 modalidad de aspersi n de baja intensidad para peque as reas 1 4 hect reas con costo del sistema entre 1000 1 100 CUC ha El Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje IRD en cooperaci n con la Industria Nacional ha desarrollado la Tecnolog a Cubana de Sistemas de Riego por Aspersi n de baja intensidad para la producci n de m s del 90 de los componentes en una primera versi n de aluminio y posteriormente la versi n en pl stico La utilizaci n de esta tecnolog a en sustituci n de los sistemas de riego de alta presi n contribuye al ahorro de agua y a la preservaci n de los suelos as como a la sustituci n de importaciones Con ello se garantiza la reposici n de los elementos que constituyen el sistema de riego contribuyendo a su sostenibilidad Bibliograf a Amor s M 1991 Riego por Goteo en C tricos Manual Pr ctico Ediciones Mundiprensa Madrid Angulo UJM 1999 Microcontroladores PIC Dise o Pr ctico y Aplicaciones Segunda edici n Angulo UJM et all Microcontroladores PIC Segunda Parte PIC16F87X Editorial McGraw Hill M xico Base de datos del Forum de Ciencia y T cnica Cuba 2001 Benavente R M et al 2000 Sistemas para la automatizaci n de los invernaderos Vida Rural No 118 Benavente R M
4. TECNOLOG AS CUBANAS PARA SISTEMAS DE RIEGO Reinaldo Rey Garc a Lu s Rodr guez Padr n Jos Villanueva Cardoso Ricardo P rez Hern ndez Carmelo Luis Chong Ezequiel Jim nez Espinosa Pedro Gonz lez Bausells Miguel Dom nguez Iv n Sarduy Resumen En esta ponencia se exponen los dispositivos y tecnolog as que se desarrollan en nuestra Instituci n para la modernizaci n de diferentes t cnicas de riego en el Pa s con el objetivo de garantizar el ahorro de agua y energ a la sostenibilidad de los sistemas de riego el ahorro de importaciones y contribuir al aumento de los rendimientos de los cultivos Los desarrollos que se presentan son gt Bajante con boquilla de baja presi n para las m quinas de pivote central gt Tecnolog a para los sistemas de riego localizado gt Tecnolog a de riego por gravedad de flujo intermitente gt Tecnolog a de riego por aspersi n de baja intensidad Bajante con boquilla de baja presi n para las m quinas de riego de pivote central y modernizaci n de la actual Con el desarrollo de la tecnolog a de las m quinas de pivote central para el riego la tendencia en los ltimos a os en cuanto al manejo de estos equipos es reducir la presi n de trabajo sustituyendo los aspersores de impacto por difusores de baja presi n y disminuir la altura de colocaci n de estos emisores respecto al suelo El HRD desarroll una primera versi n de boquilla de baja presi n que se gen
5. alizando el riego Emisores de riego Dos mini aspersores desarrollados por especialistas del MIRD el primero un mini aspersor de 30 1 h no compensante y el segundo de 35 1 h autocompensante capaces de resolver todas las exigencias t cnicas del emisor que se requiere para restablecer los sistemas de riego localizado actuales adem s de garantizar su reposici n a precios muy inferiores a los de las firmas extranjeras sin descuido de su valor competitivo permitiendo un efecto econ mico por sustituci n de importaciones de 429 92 USD ha para el est ndar y 170 29 USD ha para el autocompensante Tecnolog a de riego por gravedad de flujo intermitente En Cuba el rea destinada al riego superficial es de 289286 57 ha que representa aproximadamente el 69 del rea total bajo riego del pa s No obstante en su gran totalidad necesitan reconstrucci n y mantenimiento dichos sistemas A partir del a o 2000 se inicio una recuperaci n progresiva de estas reas El IIRD a partir de estudios e investigaciones de campo ha propuesto la tecnolog a riego por gravedad de flujo intermitente debido a su alta eficiencia en la aplicaci n y distribuci n del agua de riego asociado a costos aproximados de 640 a 750 CUC ha inclu da la previa nivelaci n de las reas con tecnolog a l ser El IRD en cooperaci n con la Industria Nacional ha desarrollado los componentes principales de esta tecnolog a cubana tales como la v lvula de aluminio b
6. base en el que se puede conectar un cable a la bomba de inyecci n de la soluci n El CRI se encarga de enviar las se ales de encendido y apagado en los momentos oportunos a la bomba de inyecci n la cual debe alimentarse con una bater a de 12 Volt Las soluciones ser n aplicadas durante los ciclos de postavance emple ndose el ltimo ciclo para el lavado de la VRI y las tuber as perforadas con agua limpia Para implementar la quimigaci n a trav s del CRI en el Modo de Operaci n Autom tico solo se debe determinar el tiempo total necesario para aplicar el volumen de soluci n que requiere el rea que est siendo irrigada por la VRI seg n la capacidad de la bomba de inyecci n disponible Finalmente el Tiempo de Espera permitir demorar el comienzo de la ejecuci n de la programaci n configurada Si el Tiempo de Espera se ajusta a O min entonces comenzar la ejecuci n de la programaci n del CRI inmediatamente despu s que se oprima la tecla EJECUTAR de lo contrario se iniciar una cuenta regresiva mostr ndose en el visualizador el mensaje FALTAN H MM hasta hacerse cero lo que dar inicio a la ejecuci n de la programaci n Durante el conteo regresivo ser posible retornar a la configuraci n del CRL oprimiendo la tecla CONFIGURAR El Tiempo de Espera solo puede ser configurado al encender el CRL Modo de operaci n semiautom tico En el Modo de Operaci n Semiautom tico Figura 4 es necesario configurar el Tiempo
7. co 2 Acionamiento hidr ulico 1 Acc El ctrico Tienen el solenoide electroim n incorporado al cuerpo de la v lvula Se emplean en los sistemas de control con accionamiento a distancia mediante se ales el ctricas El soporte de la transmisi n de la se al de control es el cable el ctrico 2 Acc Hidr ulico No poseen el solenoide incorporado al cuerpo de la v lvula En su lugar se emplean v lvulas piloto de 3 v as que forman parte del Cuadro de Mando Hidr ulico CMH Se emplean en los sistemas de control con mando a distancia mediante se ales hidr ulicas El soporte de la transmisi n de la se al de control es el microtubo Cuadro de mando hidr ulico El cuadro de mando hidr ulico permite convertir las se ales el ctricas provenientes del programador en se ales hidr ulicas que posibilitan accionar a distancia las v lvulas de riego v lvulas hidr ulicas La conversi n se realiza mediante v lvulas piloto de 3 v as 1 por cada turno de riego La se al el ctrica del programador energiza al solenoide de la v lvula piloto la cual evac a a la atm sfera a trav s del microtubo el agua contenida en la c mara de la v lvula hidr ulica efectuando el riego Cuando cesa la se al el ctrica del programador la v lvula piloto permite a trav s del microtubo que la c mara de la v lvula hidr ulica se llene de agua a la presi n de entrada del sistema aguas arriba lo cual cierra la v lvula fin
8. de Aplicaci n de cada ciclo individualmente siendo la cantidad m xima de ciclos programables 24 Inmediatamente despu s que se le asigne un Tiempo de Aplicaci n a un ciclo determinado y se opriman las teclas CONFIGURAR o EJECUTAR todos los ciclos siguientes tomar n como referencia ese mismo Tiempo de Aplicaci n mientras que los ciclos anteriores mantendr n el tiempo asignado CONTROLADOR V E b R POSICION DE RIEGO ln p j A CONFIGURAR G C U E R L A R APLICAR R R SOLUCION Z gt COom em EJECUCION Fig 4 Diagrama de flujo del Modo Semiautom tico La implementaci n de la quimigaci n en este modo es similar al modo Autom tico solo que es necesario especificar el ciclo donde se desee iniciar la quimigaci n El ciclo m nimo admitido es 1 mientras que el m ximo es 23 dejando al menos un ciclo para el lavado de la VRI y las tuber as perforadas Modo de operaci n manual El Modo de Operaci n Manual Figura 5 le permite al operador cambiar la posici n de riego en cualquier momento es decir variar la direcci n del flujo de agua en la VRI hacia la izquierda la derecha o al centro as como ordenar al CRI que accione o detenga la bomba de inyecci n para la quimigaci n CONTROLADOR POSICION DE RIEGO CONFIGURAR os gt rco nzo rr mozro IDIm lt Drac ome m EJECUCION Fig 5 Diagrama de flujo del Modo Manual Tecnolog a de riego por aspersi n de
9. eraliz en 800 m quinas de pivote central de accionamiento hidr ulico principalmente tipo Fregat que permiti incrementos en los rendimientos de producci n de la papa entre 700 y 800 qq cab aumentando la eficiencia de aplicaci n del agua hasta 85 as como el ahorro energ tico y materias primas en la actividad de riego el no deterioro ambiental por la tecnolog a de riego por aspersi n y la sustituci n de importaciones por un valor de 2 049 000 00 USD El pa s tiene como estrategia a corto plazo la sustituci n de las m quinas existentes con accionamiento hidr ulico por el ctrico seguir las mejoras de la boquilla en explotaci n hasta culminar el desarrollo de la nueva boquilla de tecnolog a de punta sobre la base de las deficiencias de la existente Tecnolog a de riego localizado En Cuba existen 13 165 ha con riego localizado de ellas en los momentos actuales 3502 ha est n sin sistemas de campo que representan el 26 del total Estas reas se fomentaron en el per odo 1989 1993 todas ellas regadas con microjet de producci n nacional y con rendimientos que sobrepasaron los 67 t ha resultados productivos no alcanzados en Cuba en condiciones de producci n con alguna otra tecnolog a Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje La Habana Cuba Email rey iird cu En la actualidad estas plantaciones principalmente de banano no son funcionales en casi su totalidad y han sido afectadas por el envejeci
10. idireccional de 6 el controlador autom tico programable alimentado con energ a solar las v lvulas de entrega al surco de gasto constante y de gasto variable y las plantillas para su producci n seriada Controlador programable El controlador programable es un equipo electr nico con un microprocesador acoplado al eje de la compuerta de la v lvula bidireccional Admite 3 modos de operaci n Autom tico Semiautom tico Manual Caracter sticas Generales e Sencillez y gran flexibilidad de operaci n e Programaci n autom tica o personalizada de riego y fertirriego e Autocorrecci n de la programaci n e Retenci n en memoria de la programaci n al apagarse e Empleo de la energ a solar como fuente de alimentaci n TIRD CEDAI Sistema de Riego Intermitente CONFIGURAR EJECUTAR VER CANCEL Fig 1 Panel del controlador programable Configuracion inicial del controlador de riego Al encenderse el CRI aparece en la pantalla de visualizador el mensaje de presentaci n Este mensaje permanece en pantalla hasta que se opriman las teclas CONFIGURAR o EJECUTAR Si el tiempo transcurrido antes de oprimir alguna de estas teclas sobrepasa los 60 segundos el CRI se apagar autom ticamente Si se oprime la tecla EJECUTAR comienza a ejecutarse la ltima programaci n configurada Esto resulta til en los casos donde la configuraci n almacenada en la memoria es la adecuada para ejecutarse en ese momento pue
11. l ctrico Error humano e E S serie y paralelas Serie Comunicaci n con niveles superiores RS 232 0 Paralelo Comunicaci n con perif ricos sensores e Configuraci n modular Flexibilidad en la arquitectura del sistema e Reg menes de trabajo Autom tico y Manual R gimen autom tico AL PA a ias 6 Turnos de Riego v lvulas a controlar 15 Tiempo de riego por v lvula 1 99 minutos R gimen manual e Operaci n de las v lvulas mediante una pizarra de interruptores e Se alizaci n lum nica mediante LED del funcionamiento de cada v lvula e Protecci n de la memoria del microprocesador datos del usuario de fallos en el flu do el ctrico mediante una bater a de 6 VCD 4 Ah regulador de voltaje y cargador de bater a En ambos reg menes e Circuitos de protecci n contra ru dos el ctricos e enel arranque y parada de la electro bomba e Posibilidad de utilizar sensores de humedad e del suelo y bioclim ticos para la automatizaci n e del momento de riego e Posibilidad de riego por vol men de agua e programable por v lvula e Voltaje de alimentaci n 110 220 VCA 60 Hz e Funcionamiento con Paneles Solares e Fertirrigaci n autom tica e Retrolavado de filtros de arena e Voltaje de salida de las conexiones a las v lvulas solenoides 24 VCA V lvulas En el sistema de control autom tico pueden emplearse dos tipos de mando a distancia 1 Accionamiento el ctri
12. miento de la tecnolog a la falta de financiamiento en la reposici n y reparaciones y la plantaci n de nuevos clones con marcos de plantaci n m s amplios que demandan emisores con mayores radios de alcance y una explotaci n autom tica La Tecnolog a de Automatizaci n para los sistemas de riego localizado desarrollada por el Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje es una tecnolog a cubana obtenida a partir de la transferencia de las tecnolog as de avanzada empleadas en los pa ses que est n a la vanguardia a nivel mundial Esta tecnolog a se desarroll con el objetivo de lograr una alta eficiencia en la explotaci n de los sistemas de riego localizado con un uso m s racional y eficiente del agua y la energ a Consta de los siguientes elementos e Programadores de riego e Una familia de v lvulas hidr ulicas b sicas e Un cuadro de mando hidr ulico e Elementos de transmisi n de las se ales de accionamiento e Accesorios varios Programadores de riego Caracter sticas Generales e Flexibilidad en la programaci n Repertorio de instrucciones 75 Memoria residente ROM PROM EPROM EEPROM Memoria de datos RAM SRAM DRAM Memoria Flash ROM Y RAM e Programaci n del momento de riego Base de tiempo Sensores e Programaci n de la secuencia de riego Base de tiempo Volumen e Programaci n del fertirriego y el retrolavado de filtros e Protecciones Presiones Cortocircuitos Fallo en el flu do e
13. rama de flujo del Modo Autom tico P gt ICO nzZ0O00 I EmMOz gt Oo wm lt D gt 3COmcem El tiempo de Avance Continuo representa el tiempo necesario para que el agua alcance el extremo final del campo irrigado de forma tradicional flujo continuo que es un dato que usualmente conocen los regadores Con el Tiempo de Avance Continuo el CRI calcular autom ticamente la cantidad de ciclos de avance necesario y los tiempos de aplicaci n de cada ciclo de avance y postavance por lo que el operador normalmente no tendr que preocuparse por el resto de la configuraci n del CRI en el modo Autom tico Es decir una vez entrado este tiempo se puede oprimir la tecla EJECUTAR para comenzar la aplicaci n del riego y confiar en la programaci n que el CRI ha configurado autom ticamente No obstante el operador puede continuar visualizando y o modificando la configuraci n autom tica oprimiendo la tecla CONFIGURAR El N mero de Ciclos de Avance se calcular autom ticamente de acuerdo al Tiempo de Avance Continuo asignado aunque el operador lo podr variar oprimiendo las teclas El n mero m nimo de Ciclos de Avance es 3 mientras el m ximo es 12 El Tiempo de Aplicaci n de los Ciclos de Postavance se calcular autom ticamente de acuerdo al Tiempo de Avance Continuo y al N mero de Ciclos de Avance asignados Los ciclos de la Fase de Postavance se ejecutar n inmediatamente despu s de finalizada
14. s evita tener que configurar nuevamente el controlador cada vez que se encienda Si por el contrario lo que se desea el configurar el CRI entonces debe oprimirse la tecla CONFIGURAR Con las teclas se puede cambiar el modo de operaci n del equipo a Autom tico Semiautom tico o Manual A partir de este paso de la configuraci n y en cualquiera de los restantes si se oprime la tecla EJECUTAR comienza a ejecutarse la programaci n configurada teniendo en cuenta las modificaciones realizadas hasta el momento Si se oprime la tecla VER CANCELAR se anulan todos los cambios realizados y se pasa nuevamente a la pantalla de presentaci n Para continuar la configuraci n debe oprimirse de nuevo la tecla CONFIGURAR y de acuerdo al modo de operaci n seleccionado se act a de la siguiente forma vd Fig 2 CONTROLADOR DE RIEGO INTERMITEN Oo m MODO DE OPERACION CONFIGURAR SEMIAUTOMATICO MANUAL AUTOMATICO j EZ MATICO T D gt C TZO vrr mozro Im lt AUTOMATICO Fig 2 Diagrama de flujo de la operaci n general del CRI Modo de Operaci n Autom tico En la Figura 3 se muestra el diagrama de flujo de la configuraci n inicial del modo de Operaci n autom tico CONTROLADOR TIEMPO DE AVANCE CONT MILIO CONFIGURA NUMERO DE Cl rospE AVANCE TIEMPO DE ME RELACION DEBIDAS CONFIGURA TIEMPO TOTAL DE pe TIEMPO DE ESPERA 4 EJECUCION Fig 3 Diag
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