Automatización y telecontrol de sistemas de riego

Author: Ruiz Canales, Antonio; Molina Martínez, Jose Miguel (coords.)
Publisher: Marcombo
ISBN: 9788426716347
Place of publication: Barcelona , Spain
Year of publication: 2010
Pages: 426

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La demanda de recursos hídricos es cada vez mayor a escala local y mundial. A las competencias entre los tradicionales usos agrícolas y los crecientes usos urbanos e industriales se suma el deterioro creciente del medio ambiente. Una gestión adecuada de los recursos hídricos puede ayudar a paliar esta situación y es necesaria para un desarrollo sostenible.
Una de las medidas para conseguir una gestión adecuada de los recursos hídricos en la agricultura es la automatización y el telecontrol de los sistemas de riego. Se trata de registrar y repartir de un modo adecuado las cantidades de agua y fertilizantes que se manejan en riego utilizando diversas herramientas tecnológicas proporcionadas por la electrónica digital. La automatización y el telecontrol facilitan la gestión en el uso del agua de riego y la facturación por el volumen de agua consumido.
En las redes de agua a presión de zonas regables, la automatización y el telecontrol representan un porcentaje elevado de las inversiones que se realizan. Por otra parte, existe una amplia oferta en el mercado que propone sistemas de telecontrol muy diferentes.
En definitiva, la automatización y el telecontrol de los sistemas de riego contribuyen de manera decisiva a la sostenibilidad de los recursos hídricos en un entorno donde las carencias y baja calidad del agua son cada día más crecientes.

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Índice
Prólogo
1. La planiﬁcación de regadíos en España
- 1.1. Introducción
- 1.2. Importancia del regadío en España
- 1.3. Necesidad del Plan Nacional de Regadíos Horizonte 2008
- 1.4. Situación de los regadíos a ﬁnales del siglo XX
- 1.5. El Plan Nacional de Regadíos Horizonte 2008
  - 1.5.1. Objetivos del PNR
  - 1.5.2. Programas de actuación
  - 1.5.3. Estado de ejecución del PNR
- 1.6. El Plan de Choque de Modernización de Regadíos
  - 1.6.1. Justiﬁcación del Plan de Choque de Modernización de Regadíos
  - 1.6.2. Objetivos
  - 1.6.3. Estado de ejecución del PCMR
- 1.7. El futuro Plan de Regadíos Sostenible 2008-2013 (PRS)
- 1.8. Bibliografía
2. Sistemas de automatización y control en la modernización de regadíos
- 2.1. Introducción
- 2.2. Tipos de regadíos y necesidades de modernización
  - 2.2.1. Regadíos históricos o tradicionales
  - 2.2.2. Regadíos de iniciativa y ﬁnanciación estatal
  - 2.2.3. Regadíos de iniciativa privada
- 2.3. Escalas y niveles de automatización del riego
- 2.4. Interés de la automatización y telecontrol de redes de riego
- 2.5. Los sistemas de telecontrol de redes de riego
  - 2.5..1 Arquitectura del sistema de telecontrol
  - 2.5.2. Características a exigir en un sistema de telecontrol
  - 2.5.3. Elementos de la instalación
  - 2.5.4. Sistemas de control
  - 2.5.5. Beneﬁcios para las Comunidades de Regantes
- 2.6. El coste energético de la modernización de regadíos
- 2.7. Bibliografía
3. Comunidades de Regantes. Funciones y modelo de gestión
- 3.1. Introducción
- 3.2. Antecedentes históricos y base legal de las CCRRs
- 3.3. Importancia y régimen de funcionamiento de las CCRRs
- 3.4. Derechos y obligaciones de los comuneros
  - 3.4.1. Derechos
  - 3.4.2. Obligaciones
- 3.5. Gestión de CCRRs
  - 3.5.1. Gestión directa
  - 3.5.2. Gestión indirecta
  - 3.5.3. Principios de gestión
- 3.6. Unidades del sistema de gestión y su automatización
  - 3.6.1. Censo
  - 3.6.2. Gestión administrativa: esquema general
  - 3.6.3. Unidades vinculadas al sistema de gestión
- 3.7. Bibliografía
4. Redes de distribución y sistemas de almacenamiento
- 4.1. Introducción
- 4.2. Almacenamiento y regulación. Embalses
- 4.3. Transporte y distribución
  - 4.3.1. Control y toma de datos en puntos de derivación
  - 4.3.2. Control de caudal tuberías principales
  - 4.3.3. Control en estaciones de bombeo
- 4.4. Tratamiento y ﬁltrado
- 4.5. Drenaje
- 4.6. SCADA
  - 4.6.1. Centro de control
  - 4.6.2. Estaciones concentradoras
  - 4.6.3. Estaciones Remotas (RTU)
  - 4.6.4. Medios de comunicación
- 4.7. Bibliografía
5. Automatización de instalaciones en parcela. Sistemas de bombeo
- 5.1. Introducción
- 5.2. Características de los autómatas programables
- 5.3. Características de los variadores de frecuencia
- 5.4. Automatización de bombeos en pozos
- 5.5. Automatización de elevaciones a altura constante
- 5.6. Automatización de inyecciones directas a red
- 5.7. Bibliografía
6. Automatización de instalaciones en parcela. Sistemas de riego localizado
- 6.1. Introducción
- 6.2. Sistemas de riego localizado
  - 6.2.1. Emisores de riego por goteo
  - 6.2.2. Emisores de riego por microaspersión
- 6.3. Cabezal de riego
  - 6.3.1. Elementos de ﬁltrado
  - 6.3.2. Hidrociclones
  - 6.3.3. Filtros de arena
  - 6.3.4. Filtros de malla
  - 6.3.5. Filtros de anillas
- 6.4. Fertirrigación
  - 6.4.1. Bombas dosiﬁcadoras
  - 6.4.2. Inyector Venturi
- 6.5. Bibliografía
7. Automatización de instalaciones en parcela. Sistemas de riego por aspersión
- 7.1. Introducción
- 7.2. Sistemas de riego por aspersión. Aspersores. Aplicación del agua
- 7.3. Automatización de los sistemas de riego por aspersión
  - 7.3.1. Sistemas estacionarios. Cobertura total
  - 7.3.2. Sistemas de desplazamiento continuo
  - 7.3.3. Automatización del pívot
- 7.4. Bibliografía
8. Automatización y programación de riego de espacios verdes
- 8.1. Métodos y sistemas de riego en áreas verdes
  - 8.1.1. Situación actual
  - 8.1.2. Deﬁnición de los distintos sistemas de riego
  - 8.1.3. Criterios de programación y diseño
- 8.2. Cabezal de riego
  - 8.2.1. Características generales
  - 8.2.2. Automatización y programación
- 8.3. Sectorización
- 8.4. Reutilización de aguas en el riego de áreas verdes
  - 8.4.1. Introducción
  - 8.4.2. Medidas de corrección de las condiciones del agua
  - 8.4.3. Almacenamiento
  - 8.4.4. Tratamiento
  - 8.4.5. Integración del agua tratada en el sistema de riego
- 8.5. Bibliografía
9. Transductores y acondicionadores de señal para el clima
- 9.1. Introducción
- 9.2. Deﬁniciones
- 9.3. Clasiﬁcación de transductores
- 9.4. Características de los transductores
  - 9.4.1. Características de funcionamiento. Linealidad de las señales de salida
  - 9.4.2. Indicaciones para seleccionar y emplear los transductores
  - 9.4.3. Errores
- 9.5. Transductores utilizados para estimar la evapotranspiración del cultivo
  - 9.5.1. Temperatura
  - 9.5.2. Humedad relativa
  - 9.5.3. Velocidad y dirección del viento
  - 9.5.4. Radiación
  - 9.5.5. Medida de la precipitación
  - 9.5.6. Presencia de agua libre en hojas
  - 9.5.7. Evaporímetros
- 9.6. Bibliografía
10. Transductores y acondicionadores de señal para el riego
- 10.1. Introducción
- 10.2. Transductores empleados para el manejo del riego en función del estado hídrico del suelo
  - 10.2.1. Sensores de humedad del suelo
  - 10.2.2. Sensores para la determinación de sales
  - 10.2.3. Sensores de temperatura del suelo
- 10.3. Transductores empleados para el manejo del riego en función del estado hídrico de la planta
  - 10.3.1. Dendrómetros
  - 10.3.2. Medida del ﬂujo de savia
  - 10.3.3. Medida de la temperatura de la hoja
  - 10.3.4. Fitomonitoreo
- 10.4. Bibliografía
11. Transductores y actuadores empleados en sistemas de riego
- 11.1. Introducción
- 11.2. Transductores empleados en las redes de riego
  - 11.2.1. Medidores de presión
  - 11.2.2. Contadores
  - 11.2.3. Sondas de nivel y control de pozos
- 11.3. Válvulas hidráulicas
- 11.4. Válvulas reductoras de presión
- 11.5. Válvulas limitadoras de caudal
- 11.6. Elementos inyectores
  - 11.6.1. Tanques de fertilización
  - 11.6.2. Aspiración directa
  - 11.6.3. Inyector Venturi
  - 11.6.4. Bomba inyectora o dosiﬁcadora de fertilizantes
- 11.7. Sensores para controlar la fertirrigación
  - 11.7.1. Medida del pH
  - 11.7.2. Medida de la conductividad eléctrica
- 11.8. Bibliografía
12. Fundamentos de control y programación del riego
- 12.1. Introducción
- 12.2. Deﬁniciones
  - 12.2.1. Análisis de sistemas lineales
  - 12.2.2. Transformada de Laplace
  - 12.2.3. Función de transferencia de un sistema
- 12.3. Elementos de un sistema de control
  - 12.3.1. Tipos de sistemas de control
  - 12.3.2. Ejemplos de sistemas de control
  - 12.3.3. Tipos de sistemas de control automático
- 12.4. Programación del riego
  - 12.4.1. Objetivos de la programación
  - 12.4.2. Métodos de programación
- 12.5. Método basado en el estado hídrico del suelo
- 12.6. Métodos basados en el estado de la planta
  - 12.6.1. Medida del potencial hídrico de base
  - 12.6.2. Micromorfometría
  - 12.6.3. Termometría infrarroja
  - 12.6.4. Sensores de ﬂujo de savia
- 12.7. Método del balance hídrico del conjunto suelo-planta-atmósfera
- 12.8. Control del riego y la fertilización
  - 12.8.1. Variables a controlar en el riego y la fertilización
  - 12.8.2. Controladores en la programación de riego y la fertirrigación
  - 12.8.3. Algoritmos de control de riego
  - 12.8.4. Algoritmos de control de la fertirrigación
- 12.9. Bibliografía
13. Lógica básica para el diseño de automatismos
- 13.1. Introducción
- 13.2. Tipos de automatismos
- 13.3. El sistema binario
- 13.4. Los sistemas lógicos
- 13.5. Funciones lógicas básicas
- 13.6. Funciones lógicas con funciones NAND y NOR
- 13.7. Desarrollo de circuitos lógicos a partir de la expresión algebraica de una función lógica
- 13.8. Determinación de la expresión algebraica de una función lógica a partir de su tabla de verdad
- 13.9. Simpliﬁcación de funciones lógicas
- 13.10. Ejemplo de aplicación de lógica combinacional
- 13.11. Bibliografía
14. Lógica secuencial. Registros de desplazamiento y contadores
- 14.1. Introducción
- 14.2. Biestables sensibles por nivel o latches
- 14.3. Biestables disparados por ﬂancos o ﬂip-ﬂops
- 14.4. Registros de desplazamiento
- 14.5. Contadores
- 14.6. Ejemplo de diseño de circuito secuencial
- 14.7. Ejemplo de aplicación de lógica secuencial
- 14.8. Bibliografía
15. Automatismos eléctricos cableados
- 15.1. Introducción
- 15.2. Elementos de automatismos eléctricos cableados
  - 15.2.1. Detectores de señal en automatismos basados en lógica cableada
  - 15.2.2. Relé y contactor
  - 15.2.3. Temporizadores
- 15.3. Esquemas básicos de sistemas cableados
  - 15.3.1. Encendido de una lámpara mediante relé
  - 15.3.2. Automatismos con dos relés
  - 15.3.3. Automatismos con temporizadores
- 15.4. Bibliografía
16. Automatismos eléctricos programados
- 16.1. Introducción
- 16.2. Autómatas programables
  - 16.2.1. Clasiﬁcación
  - 16.2.2. Constitución
- 16.3. Programación de PLCs
  - 16.3.1. Lenguaje por lista de Instrucciones (IL)
  - 16.3.2. Lenguaje gráﬁco de contactos (LD)
  - 16.3.3. Lenguaje gráﬁco de funciones lógicas (FBD)
  - 16.3.4. GRAFCET (SFC)
  - 16.3.5. Lenguaje de control estructurado (SCL)
- 16.4. Programación de bloques lógicos mediante lenguaje de funciones
  - 16.4.1. Encendido de una lámpara con retención
  - 16.4.2. Esquema de mando del funcionamiento temporizado con dos lámparas
  - 16.4.3. Automatización temporizada de dos motores
  - 16.4.4. Automatización semanal de un riego
  - 16.4.5. Automatización anual de un riego
  - 16.4.6. Automatización de un riego por medio de sensores de potencial matricial
- 16.5. Desarrollo de programas mediante el lenguaje KOP
  - 16.5.1. Elementos de un programa en lenguaje KOP
  - 16.5.2. Instrucción de control
  - 16.5.3. Conversión de un esquema eléctrico al lenguaje de programación KOP
  - 16.5.4. Empleo de temporizadores
  - 16.5.5. Empleo de contadores
  - 16.5.6. Empleo de reloj tiempo real y operaciones de comparación
- 16.6. Bibliografía
17. LabVIEW como lenguaje de programación
- 17.1. Introducción
- 17.2. Programación gráﬁca
- 17.3. Instrumentos virtuales (VI)
- 17.4. Menús de LabVIEW
- 17.5. Barra de herramientas (toolbar)
- 17.6. Paletas de controles, funciones y herramientas
- 17.7. Creación de un VI
- 17.8. Flujo de datos (dataﬂow)
- 17.9. SubVI
- 17.10. Bibliografía
18. Programación gráﬁca aplicada
- 18.1. Introducción
- 18.2. Estructuras
  - 18.2.1. Estructuras iterativas
  - 18.2.2. Estructuras de casos y eventos
  - 18.2.3. Estructuras de secuencia (Flat Sequence y Stacked Sequence)
  - 18.2.4. Nodo de Fórmula (Formula Node) y Scripts
  - 18.2.5. Variables locales y globales
- 18.3. Arrays y cluster
  - 18.3.1. Arrays o arreglos
  - 18.3.2. Cluster
- 18.4. Arquitectura básica de programación
  - 18.4.1. Arquitectura de VI Simple
  - 18.4.2. Arquitectura de un VI General
  - 18.4.3. Arquitectura de un VI de Máquina de Estado
- 18.5. Bibliografía
19. Adquisición de datos, supervisión y control
- 19.1. Introducción
- 19.2. Software SCADA
- 19.3. Equipos para la adquisición de datos y el control
- 19.4. Measurement & automation explorer (MAX)
- 19.5. DAQ Assistant
- 19.6. Manejo de archivos
- 19.7. Generación de informes (reports)
- 19.8. Mensajes
- 19.9. Paneles remotos
- 19.10. Otros módulos de LabVIEW y su aplicación en riegos
- 19.11. Bibliografía
20. Introducción a los sistemas de telecomunicación
- 20.1. Introducción
- 20.2. Generalidades sobre los sistemas de telecomunicación
- 20.3. Esquema general de un sistema de telecomunicaciones
  - 20.3.1. Transmisores
  - 20.3.2. Receptores
  - 20.3.3. Canales de transmisión
- 20.4. Sistemas de telecomunicaciones por ondas
  - 20.4.1. Telecomunicaciones terrestres
  - 20.4.2. Telecomunicaciones vía satélite
- 20.5. El ruido en los sistemas de comunicaciones
- 20.6. Clasiﬁcación de los sistemas de telecomunicación
  - 20.6.1. Modos de transmisión de la señal
  - 20.6.2. Modos de comunicación
  - 20.6.3. Modos de sincronización
- 20.7. Comunicaciones digitales punto a punto. Conceptos básicos
  - 20.7.1. Normalización de las comunicaciones punto a punto
  - 20.7.2. Características mecánicas y eléctricas de las conexiones
- 20.8. Efectos biológicos de las radiaciones electromagnéticas
- 20.9. Glosario
- 20.10. Bibliografía
21. Redes de comunicaciones y datos
- 21.1. Redes de datos
  - 21.1.1. Redes de área local
  - 21.1.2. Redes de área local descentralizadas
  - 21.1.3. Redes de área extensa
  - 21.1.4. Interconexión de redes de datos
- 21.2. Redes de cable
  - 21.2.1. Red de Telefonía Básica (RTB)
- 21.3. Redes inalámbricas
  - 21.3.1. Clasiﬁcación
  - 21.3.2. WWAN (Wireless WIDE Area Network)
  - 21.3.3. WMAN (Wireless Metropolitan Area Network, Wireless MAN)
  - 21.3.4. WLAN (Wireless Local Area Network)
  - 21.3.5. WPAN (Wireless Personal Area Network)
- 21.4. Otros sistemas y redes de telecomunicaciones
  - 21.4.1. PMR446
  - 21.4.2. Trunking
  - 21.4.3. TETRA
  - 21.4.4. LMDS
- 21.5. Bibliografía
22. Generalidades y fundamentos de los sistemas de telecontrol
- 22.1. Introducción
- 22.2. Panorámica general
- 22.3. Terminología
- 22.4. Principios de los sistemas de telecontrol
- 22.5. Modos de funcionamiento
  - 22.5.1. La Telegestión
  - 22.5.2. El Control Local
  - 22.5.3. El Control Remoto
  - 22.5.4. El Telecontrol
- 22.6. Los sistemas de telecomunicación en telecontrol de regadíos
- 22.7. Soporte físico y lógico de los sistemas de telecontrol
  - 22.7.1. Protocolos de Comunicación
  - 22.7.2. Arquitecturas de Comunicación – Deﬁnición Topológica
  - 22.7.3. Técnicas de adquisición de información
- 22.8. Buses de campo
  - 22.8.1. Tendencias
  - 22.8.2. Buses de campo disponibles
  - 22.8.3. La guerra de los buses
- 22.9. Redes de comunicaciones industriales
  - 22.9.1. Redes de datos
  - 22.9.2. Redes de control
  - 22.9.3. Comunicación entre el autómata programable los dispositivos de campo
  - 22.9.4. Comunicación entre el autómata programable y otros sistemas electrónicos de control
  - 22.9.5. Redes de sensores inalámbricos
- 22.10. Justiﬁcación de la implantación del telecontrol
- 22.11. Funcionalidad del sistema de telecontrol
- 22.12. Objetivos del sistema de telecontrol del regadío
- 22.13. Condicionantes de diseño del sistema de telecontrol
- 22.14. Consideraciones ﬁnales
- 22.15. Bibliografía

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