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Agosto 2019 | Wiseconn x RA360 | Empresas

Desarrollo de WiseConn y KSB

Tecnología para una sectorización del riego sin limitaciones

En un diseño de agricultura de precisión, el riego varía de acuerdo a las condiciones de los distintos sectores y a las necesidades de las plantas, para que estas últimas expresen su potencial. No obstante, la aplicación práctica y automatizada de este principio encontraba impedimentos técnicos que parecían insuperables cuando se manejaba un gran número de sectores. El ingeniero Sergio Villagrán planteó el desafío a WiseConn y, junto con KSB, generaron una solución innovadora a nivel mundial.

Hoy día es posible contar con los antecedentes para sectorizar un campo por especie, variedad, tipo de suelo, drenaje, pendiente, condiciones de temperatura, humedad y otras variables, con el fin de dar un manejo agronómico diferenciado para sacar el máximo potencial del cultivo en cada sector.

Motor y bomba con variador de frecuencia integrado, de KSB.

Sin embargo, en el caso del riego variable, un manejo distinto de las diferentes áreas de acuerdo a sus necesidades particulares se ve frenado por limitaciones técnicas que un diseño tradicional no es capaz de superar. El desafío, explica el ingeniero Sergio Villagrán, es que las diferencias de requerimientos de agua de cada sector conllevan la apertura y cierre de válvulas, generando cambios dinámicos de presión y caudal, lo cual implica una variación del punto de operación de la bomba.

La modificación del punto de operación de la bomba se logra con un variador de frecuencia (VDF), con el fin de aumentar o disminuir las RPM del motor. Pero el manejo de estos VDF a través de controladores lógicos programables (PLC) o en forma manual no permite responder a la exigencia cuando los sectores de riego y/o válvulas son numerosos.

EL RETO: UN REAL RIEGO DE PRECISIÓN

Desde hace ya tiempo la empresa WiseConn ofrece la aplicación DropControl, que reemplaza la conexión física entre la caseta de riego y las válvulas mediante un sistema inalámbrico, además de contar con un software para el manejo automático del riego y fertirriego, integrando las distintas formas de monitoreo. Por lo tanto, aceptó con gusto el desafío planteado por Villagrán, en cuanto a crear una solución verdaderamente automatizada que usara telemetría en el control de los puntos de operación de la bomba en la caseta de riego. El objetivo era responder a clientes que buscaban desarrollar un real riego de precisión y que hasta entonces veían imposibilitado el cumplimiento de sus objetivos agronómicos.

Luego de muchas pruebas con diferentes sistemas y marcas de variadores de frecuencia, la respuesta llegó de la mano de la empresa KSB, la cual dispone de modelos de motores integrados con VDF especializados en sistemas de bombeo.

–Así se llegó a la combinación ganadora–especifica el ingeniero–: el grupo motobomba de alta eficiencia con variador de frecuencia inteligente incorporado, aportados por KSB, controlados por la telemetría de WiseConn. Es un sistema único en el mundo.

El grupo motobomba de alta eficiencia de KSB para sistemas de riego cuenta de cuatro componentes, comenta César Carvajal, gerente de Desarrollo de Negocios & Ventas de Distribución de dicha empresa:

–El primero es la bomba de alta eficiencia Meganorm; el segundo, la unidad PumpMeter, que monitorea en forma continua su funcionamiento; el tercero, el motor síncrono KSB SuPremE, con los estándares de eficiencia más altos del mercado; y, finalmente, el variador de frecuencia inteligente Pumpdrive.

–¿A qué nivel de sectorización se puede llegar?

–Hasta donde lo permita la relación costo-beneficio –responde Villagrán–. Por ejemplo, hicimos un proyecto donde hay variedades de cerezo intercaladas: 2 hileras de Lapins, 2 de Regina, 2 de Bing… Y el sistema riega por variedad. La diferencia de costo respecto de un diseño tradicional fue de 200.000 pesos por hectárea, menos del 10% del total del proyecto de riego para llegar a ese nivel de precisión.

Gráfico 1. Imagen de DropControl que permite al usuario verificar la operación del sistema en los distintos sectores programados.

SE PARECE A LA VELOCIDAD CRUCERO DE UN AUTO

Tomás Vicente, gerente comercial de WiseConn, describe en términos sencillos cómo opera el sistema:

–Es como si un auto tuviera un detector de señales del tránsito y ajustara su velocidad automáticamente. La telemetría de WiseConn, a través de su nuevo nodo RF-C1 y su puerto serial RS-485, comunica con el grupo motobomba en dos direcciones, seteando el punto de trabajo al que debe operar. El grupo motobomba, a su vez, ajusta el punto de operación del motor y junto a sus sensores integrados modulan el giro para lograr una operación óptima con el menor consumo eléctrico, que es reportado nuevamente a la telemetría y a su plataforma web. En síntesis, cuando la programación del riego abre o cierra una válvula, el cambio de presión es informado al sistema y este responde indicando la consigna, o sea el punto al cual el grupo motobomba debe llegar para que satisfaga esa condición de caudal.

El gráfico 1 muestra la forma en que trabaja el sistema. Los distintos colores de fondo representan los diferentes sectores de riego, la línea negra corresponde a la presión de operación real, la línea azul es el punto de operación al cual el grupo motobomba debe llegar, y las líneas de colores son el caudal real de operación. Por consiguiente, se ve que, a diferentes sectores de riego, el grupo motobomba modula el caudal de acuerdo a las necesidades específicas, manteniendo la presión.

AHORRO EN ENERGÍA AYUDA AL FINANCIAMIENTO DE LA INVERSIÓN

Además de permitir un nivel de exactitud del riego que lleve al cultivo a expresar su máximo potencial productivo de acuerdo a las condiciones de cada sector, la implementación del sistema involucra un importante ahorro de energía.

En los sistemas tradicionales, al no tener la posibilidad de ajuste del punto de operación de la bomba, el diseño debe hacerse para responder al caudal y presión de la demanda máxima. Ello significa que en todos los sectores habrá un gasto de energía para satisfacer los requerimientos máximos aun cuando no se estén produciendo: una ineficiencia que acarrea mayores costos. Poner un grupo motobomba con un VDF inteligente incorporado para que opere de acuerdo a lo que necesita cada sector, se traduce en un ahorro importante en pago por energía. Gracias a ello muchas veces la mayor inversión se financia en una a dos temporadas.

–¿A quiénes aconsejarías implementar el sistema de riego variable automatizado?

–Si tu objetivo es hacer un diseño sencillo, con un control simple y sin diferencias entre sectores –aclara Sergio Villagrán–, esta tecnología está de más. Pero en la medida que vas afinando tus requerimientos, se vuelve indispensable. Un sistema de riego hidráulicamente más exigente requiere un control más avanzado. No se saca nada con realizar un diseño del riego de alto nivel de precisión si en la ejecución esa exactitud no va a ser aplicada.

CONTACTOS:

Sergio Villagrán Varela. SCF Ingeniería. +569 94417806 sergiovillagran@scf.cl

César Carvajal. KSB. +569 77759519  cesar.carvajal@ksb.com 

Tomás Vicente. WiseConn. +569 56998756  tvicente@wiseconn.cl