escuela politÉcnica nacionalbibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/11804/1/t2253.pdf ·...

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

"DISEÑO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICOPARA EL CONTROL DE VÁLVULAS DE RIEGO EN EL CAMPO

AGRÍCOLA"

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIEROEN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

NIETO GARZÓN MARCELO EDUARDO

DIRECTOR: ING. EDWIN NIETO RÍOS

Quito, Diciembre 2003

DECLARACIÓN

Yo NIETO GARZÓN MARCELO EDUARDO, declaro que el trabajo aquí descrito

es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o

calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se

incluyen en este documento.

La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad

intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.

MARCELO NIETO GARZÓN

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por NIETO GARZÓN MARCELO

EDUARDO, bajo mi supervisión.

ING. EDWIN NIETO RÍOS

DIRECTOR DE PROYECTO

DEDICATORIA

El presente Proyecto de Titulación es dedicado con todo mi corazón a mis padres

Miguel y Norma, a mi esposa Viviana, a mí hijo Gabrielito, y a mis hermanos

Jacqueline, Ángel y Dayana, que con su cariño y comprensión supieron brindarme

todo el apoyo para la culminación del mismo.

AGRADECIMIENTO

Un profundo agradecimiento a mi director de Proyecto, Ing. Edwin Nieto, por

haber sido una guía en el desarrollo de este trabajo; también un agradecimiento a

mis suegros, y a todas las personas que de una u otra forma estuvieron en todo el

trayecto de mi vida estudiantil, y un agradecimiento muy especial a la Familia

Ronquillo Cáceres, por su ayuda incondicional.

CONTENIDO

PAG.

INTRODUCCIÓN

CAPÍTULO I

DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE FUNCIONES DEL

SISTEMA DE CONTROL DE RIEGO l

1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL l

1.1.1 UNIDAD BE CONTROL 3

1.1.1.1 El computador 3

1.1.1.2 Controlador Lógico Programable (PLC) 4

1.1.1.2.1 Descripción de un PLC 5

1.1.1.2.2 Técnicas de Automatización 6

1.1.1.2.3 Arquitectura de un PLC...... 7

1.1.2 CABEZAL DE RIEGO 10

1.1.2.1 Unidad de Bombeo 11

1.1.2.2 Unidad de Filtrado 11

1.1.2.3 Unidad de Fertirrigación 13

1.1.2.3.1 Tanque de Abonado... 14

1.1.2.3.2 Inyector Venturi 15

1.1.2.4 Unidad de Irrigación 16

L1.2.4.1Electro-Válvula. ., 18

1.1.2.4.2 Válvula Multívías. 19

1.1.2.4.3 Válvula Volumétrica. 19

1.2 COMPONENTES DE AUTOMATIZACIÓN 20

1.2.1 AUTOMATIZACIÓN POR TIEMPOS 22

1.2.2 AUTOMATIZACIÓN POR VOLÚMENES 23

1.2.3 FERTIRRIGACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN 25

1.2.2.1 Riego secuencia! con válvulas volumétricas 24

1.2.2.2 Riego con "satélite".... 24

II

1.2.2.3 Transmisión a distancia de señales hidráulicas 25

1.2.2.3.1 Válvula antitopográfica. 25

1.2.2.4 Riego con programación electrónica por volúmenes 26

1.2.3 FERTffiMGACIÓNYAUTOjVÍATKACIÓN 27

1.3 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA 28

1.3.1 UNIDAD DE CONTROL 28

1.3.1.1 Características de Programación 29

1.3.1.1.1 Principio De Operación 29

1.3.1.1.2 Tipo de Comunicación y Modo de Operación 30

1.3.1.2 Especificaciones Técnicas 30

1.3.2 COMUNICACIONES 31

1.3.2.1 Comunicaciones locales 31

1.3.2.2 Comunicación teléfono-módem 32

1.3.2.3 Comunicación de red punto a punto (PTP) 33

1.3.2.4 Comunicaciones de radio 34

1.3.2.5 Módems de Grupo 34

1.3.2.6 Radio de Grupo 35

CAPÍTULO II

ESTUDIO DE ENLACES ALÁMBRICOS EN EL SECTOR

AGRÍCOLA 37

2.1 SISTEMA ALÁMBRICOS 37

2.1.1 P.L.C 38

2.1.2 ELECTRO-VÁLVULA 38

2.2 CONDUCTORES ELÉCTRICOS 40

2.2.1 CARACTERÍSTICAS 40

2.2.2 CÁLCULO Y ESPECIFICACIÓN DE CONDUCTORES

ELÉCTRICOS 41

2.2.3 CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE CORRIENTE 41

2.2.4 CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL CONDUCTOR 45

III

2.2.5 TENSIÓN MECÁNICA MÁXIMA EN EL PROCESO DE

CABLEADO 49

2.2.6 PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO 50

2.2.7 PRUEBAS PARA EL CABLEADO ELÉCTRICO 50

2.2.8 RUTAS DE INSTALACIÓN DEL CABLEADO 51

2.2.9 CÁLCULO DE LA LONGITUD DEL CABLEADO 51

2.3 ANÁLISIS DEL SISTEMA ALÁMBRICO 55

2.3.1 PROYECTO HACIENDA KOTOHURCO 55

2.3.2 OPCIÓN PARA EL PROYECTO HACIENDA KOTOHURCO.... 63

2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS

ALÁMBRICOS 65

2.4.1 VENTAJAS 65

2.4.2 DESVENTAJAS 66

2.4.3 RECOMENDACIONES 67

CAPITULO III

ESTUDIO DE SISTEMAS INALÁMBRICOS 69

3.1 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO 70

3.1.1 . BANDA UTILIZADA Y GESTIÓN DE FRECUENCIAS 72

3.2 PROPAGACIÓN DE ONDAS 73

3.2.1 ONDA DE TIERRA 74

3.2.2 ONDADECIELO 74

3.2.3 PROPAGACIÓN DE ONDAS ESPACIALES 74

3.3 ENLACE INALÁMBRICO..... 76

3.3.1 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL CÁLCULO DE LA

INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO 78

3.3.1.1 Potencia De Transmisión 78

3.3.1.2 Atenuación en el Espacio Libre 82

3.3.2 OTROS TIPOS DE ATENUACIONES EN EL TRAYECTO DEL

ENLACE INALÁMBRICO 83

IV

3.3.2.1 Atenuación por Difracción 83

5.5.2.2.7 Atenuación por Difracción sobre Terreno Esférico 84

3.3.2.2 Atenuación por Meseta 84

3.3.2.3 Atenuación por Cumbre 85

3.3.2.4 Atenuación por Esfericidad de La Tierra 86

3.3.2.5 Atenuación por Reflexión 88

3.3.2.5.1 Cálculo del Punto de Reflexión.,.., 89

5.5.2.5.2 Primera Zona de FresneL.. ,. 92

3.3.2.6 Atenuación por Lluvia 94

3.4 PERFILES TOPOGRÁFICOS 94

3.4.1 GRÁFICO BEL PERFIL TOPOGRÁFICO 95

3.5 CÁLCULO DE LA CONFIABILIDAD DE UN ENLACE

INALÁMBRICO 97

3.5.1 UMBRAL DE RECEPCIÓN 99

3.5.2 MARGEN DE DESVANECEVIIENTO 100

3.5.3 CONFIABILIDAD DEL ENLACE INALÁMBRICO 101

3.5.4 ANÁLISIS DE PARÁMETROS 102

CAPÍTULO IV

DISEÑO DEL SISTEMA INALÁMBRICO PARA EL CONTROL

DE VÁLVULAS DE RIEGO 104

4.1 UNIDAD DE ORIGEN 105

4.1.1 INTERFAZ DE TRANSMISIÓN 106

4.1.2 SITUACIÓN GEOGRÁFICA 107

4.1.3 FACILIDADES DE ACCESO 107

4.2 DISEÑO DEL SISTEMA INALÁMBRICO 108

4.2.1 PROYECTO HACIENDA KOTOHURCO 108

4.2.2 UBICACIÓN DE LAS ANTENAS TRANSMISORA Y

RECEPTORA 110

4.2.3 PERFILES TOPOGRÁFICOS 112

4.3 ANÁLISIS DEL TRAYECTO TX-RX1 (ENLACE

V

INALÁMBRICO) 119

4.3.1 CÁLCULO DE PERDED AS 119

4.3.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA MÍNIMA A LA SALIDA DEL

TRANSMISOR 121

4.3.3 CARACTERÍSTICAS DEL TRANSMISOR- RECEPTOR 123

4.3.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS ANTENAS 129

4.4 DISEÑO DEL CIRCUITO INTERFAZ DE TRANSMISIÓN

YRECEPCIÓN m

4.4.1 INTERFAZ HOMBRE ~ PLC 131

4.4.2INTERPAZ PLC-TRANSMISOR 133

4.4.3 INTERPAZ RECEPTOR -ELECTRO-VÁLVULAS 133

4.4.3.1 Software para el control de las electro- válvulas 135

4.4.3.Ll Inicialización y Progj'ama Principal. 136

4,4.3.1.2 Subrutina de A tención a la Interrupción..... 137

4.4.3.1.2 Subrutina de Verificación Dirección.... 137

4.4.3.1.4 Subrutina de Decodificación Datos y Accionar Válvula 138

4.4.3.2 Hardware 139

4.4.3.2.1 Circuito de Conti-oL 139

4.4.3.2.2 Circuito de Relés....... 141

4.4.3.2.3 Circuito de Señalización 143

4.5 CÓMPUTO DE EQUIPOS 144

4.5.1 ANÁLISIS DE COSTOS 150

4.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA

INALÁMBRICO 152

4.7.1 VENTAJAS 152

4.7.2 DESVENTAJAS 153

CAPÍTULO V

HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS UTILIZADOS EN EL

ENLACE INALÁMBRICO EN EL SECTOR AGRÍCOLA Y

CONDICIONES LEGALES PARA EL USO DEL ESPECTRO 155

VI

5.1 ASPECTOS PRINCIPALES DE LA NORMATIVA DE

HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS TERMINALES 155

5.1.1 ASPECTOS GENERALES 155

5.1.2 CLASES DE TERMINALES SUJETOS A HOMOLOGACIÓN... 156

5.2 ANÁLISIS DE HOMOLOGACIÓN DEL EQUIPO A

UTILIZARSE EN EL PROYECTO HDA. KOTOHURCO 157

5.3 USO DEL ESPECTRO RADIOELECTRICO 158

5.3.1 USO DE FRECUENCIAS 158

5.3.2 ADMINISTRACIÓN Y GESTIÓN DEL ESPECTRO

RADIOELECTRICO 159

5.4 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE

RADIOCOMUNICACIÓN 159

5.4.1 SISTEMAS PRIVADOS 160

5.4.2 SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN 160

5.5 AUTORIZACIONES Y RENOVACIONES DE USO DE

FRECUENCIAS 16°

5.5.1 REQUISITOS PARA LA AUTORIZACIÓN 161

5.5.2 CONTENIDO DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN QUE

SE OTORGA AL SOLICITANTE 163

5.5.3 DURACIÓN DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN 163

5.5.4 MODIFICACIONES DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN... 164

5.5.4.1 Modificaciones Técnicas 157

5.5.5 TERMINACIÓN DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN 164

5.5.5.1 Terminación por mutuo acuerdo 165

5.5.5.2 Terminación unilateral 165

5.5.6 AUTORIZACIÓN TEMPORAL DE USO DE FRECUENCIAS.... 166

5.5.7 SISTEMAS QUE NO REQUIEREN AUTORIZACIÓN 166

5.5.8 RENOVACIÓN DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN 166

5.5.8.1 Condiciones de Renovación y Autorización 167

5.2.8.1.1 Suscripción de Contratos. ., 167

5.5.9 CONDICIONES DE INSTALACIÓN Y OPERACIÓN 168

VII

5.5.9.1 Plazos para la instalación 168

5.5.9.2 Interferencias , 168

5.6 TARIFAS 168

5.6.1 SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES SOBRE 30.01

MHZ 168

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 169

6.1 CONCLUSIONES 169

6.2 RECOMENDACIONES 171

BIBLIOGRAFÍA 173

ANEXOS

Anexos A - Planos del enlace alámbrico e inalámbrico.

Anexos B - Catálogo del microprocesador PIC 16F877, y comandos de

programación.

Anexos C - Diseño de una antena Yagui.

Anexos D - Catálogos de transmisores/receptores

Anexos E - Catálogos del PLC.

ÍNDICE DE TABLAS

CAPÍTULO IITabla 2.1. Características del solenoide. 39

Tabla 2.2. Diferencias entre el conductor de cobre y el conductor de

aluminio, para un mismo calibre AWG, y a la misma temperatura ambiente... 40

Tabla 2.3. Capacidad de corriente de conductores de cobre aislado en

amperios...... 42

Tabla 2.4. Factores de corrección para más de 3 conductores agrupados. 42

vm

Tabla 2.5. Factores de corrección por temperatura ambiente....... 43

Tabla 2.6: Aislante de los conductores y su uso........ 43

Tabla 2.7. Sección de los conductores TW y THW en mm2....... 48

Tabla 2.8. Sección transversal de tuberías conduit cédula 40....... 48

Tabla 2.9. Cálculo de las distancias máximas de los conductores con

respecto a sus secciones. 59

Tabla 2.10. Ejemplo de cálculo de un tramo de la hda. Kotohurco 60

Tabla 2.11. Total de metros de cable para un tramo de la hda. Kotohurco.,... 61

Tabla 2.12. Costo total del proyecto,(cableado)... 61

Tabla 2.13. Máximo número de conductores en tuberías conduit...... 61

Tabla 2.14. Costo de la cantidad total de manguera de polietileno...... 62

Tabla 2.15. Costo de los accesorios de conexión del sistema eléctrico.......... 63

Tabla 2.16. Cálculo para obtener características del transformador 63

Tabla 2.17. Costo total del proyecto,(cableado). 64

Tabla 2.18. Costo de la cantidad total de manguera de polietileno 65

Tabla 2.19. Costo total de transformadores y relés térmicos 65

CAPÍTULO IIITabla 3.1. Características y aplicaciones de las bandas de frecuencia del

espectro electromagnético 71

Tabla 3.2. Coeficiente de reflexión y atenuación de reflexión..... 88

CAPÍTULO IVTabla 4.1. Características de las interfaces RS232 y RS485 106

Tabla 4.2. Distancia vs. Altura en el trayecto TX-RX1 de la hda. Kotohurco, y

corrección de la altura con el factor 4/3..... 113

Tabla 4.3. Resultados utilizando el programa Excel, para el enlace

inalámbrico del trayecto TX-RX1....... 116

Tabla 4.4. Determinación del tipo de superficie dentro del área del punto de

Reflexión...... 120

Tabla 4.5. Ganancia de algunos tipos de antenas 121

Tabla 4.6. Análisis del enlace inalámbrico 122

iIX

Tabla 4.7. Cálculo de la potencia mínima a la salida del transmisor para la

frecuencia de 430 MHz, y una contabilidad del 99.99%....... 124

Tabla 4.8. Cálculo de la potencia .mínima a la salida del transmisor para la

frecuencia de 430 MHz, y una confiabilidad del 99.999%..... 124


frecuencia de 920 MHz, y una confiabilidad del 99.99%.. 125


frecuencia de 920 MHz, y una confiabilidad del 99.999%.... 125

Tabla 4.11. Características del Transmisor..... 127

Tabla 4.12. Características del Receptor 127

Tabla 4.13. Características de los datos... 128

Tabla 4.14. Potencia del primario....... 128

Tabla 4.15. Especificaciones respecto al medio ambiente 129

Tabla 4.16. Diagnóstico de la interfaz 129

Tabla 4.17. Análisis del enlace inalámbrico 130

Tabla 4.18. Costo equipos de radio. 144

Tabla 4.19. Costo total del proyecto,(cableado) 148

Tabla 4.20. Costo total de relés térmicos.......... 148

Tabla 4.21. Costo de la cantidad total de manguera de polietileno. 148

Tabla 4.22. Costo de los accesorios de conexión del sistema eléctrico 149

Tabla 4.23. Costo de los elementos del circuito interfaz para un receptor....... 149

Tabla 4.24. Valor por hectárea para un sistema alámbrico y un sistema

inalámbrico 151

ÍNDICE DE FIGURAS

CAPÍTULO IFigura 1.1. Diagrama del sistema de riego... 1

Figura 1.2. Componentes de un sistema de riego. 2

Figura 1.3. Bomba centrífuga con motor eléctrico.......... 11

Figura 1.4. Filtro de Arena.... 12

Figura 1.5. Filtro de mallas. 13

i

Figura 1.6. Unidad de Fertirrigación......... 14

Figura 1.7. Tanque de Abonado........... 15

Figura 1.8. Inyector venturi..... 16

Figura 1.9. Electro -válvula 18

Figura 1.10. Válvula Multivías 19

Figura 1.11. Riego secuencia!..... 24

Figura 1.12. Riego con "satélite"........ 25

Figura 1.13. Válvula antitopográfica........... 26

Figura 1.14. Comunicación vía módem.... 32

Figura 1.15. Comunicación de red PTP... 33

Figura 1.16. Comunicación vía radio....... 34

Figura 1.17. Módems de grupo 35

Figura 1.18. Radio de grupo............. 36

CAPÍTULO IIFigura 2.1. Esquema de un sistema alámbrico en el sector agrícola 38

Figura 2.2. Funcionamiento de las electro - válvulas (normalmente cerradas 39

Figura 2.3. Circuito eléctrico...................... 45

Figura 2.4. Esquema del cableado en el sistema de riego 52

Figura 2.5. Modo gráfico de calcular el cableado. (a)Fase. (b) Común....... 54

Figura 2.6. Trayecto de6 válvulas 54

Figura 2.7. Ubicación de la hacienda KOTOHURCO....................... 58

Figura 2.8. Relieve de la hacienda KOTOHURCO............... 58

Figura 2.9. Conexión del PLC con las electro - válvulas utilizando

transformador........... 64

CAPÍTULO IIIFigura 3. 1. El espectro electromagnético y sus usos en las

Telecomunicaciones 70

Figura 3.2 . Formas de propagación de las ondas electromagnéticas... 73

Figura 3.3. Propagación de ondas espaciales. 75

Figura 3.4. Radio horizonte........... 75

Figura 3,5. Enlace Inalámbrico ,. 76

Figura 3.6. Radiador isotrópico, y la densidad de potencia en función de ia

distancia.............. 80

Figura 3.7. Esquema del enlace inalámbrico entre dos puntos............ 81

Figura 3.8. Atenuación por difracción sobre terreno esférico....... 84

Figura 3.9. Trayecto obstruido por una meseta. 85

Figura 3.10. Atenuación por cumbre para la línea de vista..... 85

Figura 3.11. Atenuación por cumbre para la primera zona de Fresnel. 86

Figura 3.12. Alturas equivalentes.de las antenas de transmisión y

recepción............. 87

Figura 3.13 Reflexión de la onda electromagnética en una frontera de dos

medios...... 88

Figura 3.14. Cálculo del punto de reflexión...... 89

Figura 3.15. Área del punto de reflexión... 90

Figura 3.16. Criterio de Rayleigh.......... 91

Figura 3.17. Primera Zona de Fresnel 92

Figura 3.18. Primera Zona de Fresnel libre de obstáculos.... 93

Figura 3.19. Radio ficticio de la Tierra para un determinado valor de k........... 96

Figura 3.20. Ejemplo de un perfil topográfico en papel 4/3 97

Figura 3.21. Presupuesto de Pérdidas 98

Figura 3.22. Figura de ruido en función del ambiente., 101

CAPITULO IVFigura 4.1. Diagrama de un sistema de control de riego inalámbrico. 105

Figura 4.2. Enlace Inalámbrico 110

Figura 4.3. Ruta del enlace inalámbrico Hda. Kotohurco.......... 112

Figura 4.4. Perfil topográfico para el trayecto TX-RX1............... 114

Figura 4.5. Perfil topográfico del enlace TX-RX1..... 117

Figura 4.6. Perfil topográfico del enlace TX-RX2................. 118

Figura 4.7. Perfil topográfico del enlace TX- RX3.................. 118

Figura 4.8. Perfil topográfico del enlace TX- RX4............ 119

XII

Figura 4.9. Topología punto-multipunto............ 126

Figura 4.10. Típica Antena Yagui:.... 129

Figura 4.11. Bloques de un enlace inalámbrico........ 131

Figura 4.12. Interfaz entre PLC y equipo transmisor............ 133

Figura 4.13. Descripción de los dos bytes que envía el PLC al receptor........ 134

Figura 4.14. Diagrama de flujo- Configuración de E/S, puertos, programa

principal.................... 136

Figura 4.15. Diagrama de flujo - Rutina de interrupciones 137

Figura 4.16. Diagrama de flujo - Rutina de verificación de datos......... 138

Figura 4.17. Diagrama de flujo - Rutina de decodificación de los datos

enviados por el PLC. 139

Figura 4.18. Circuitos Integrados de la tarjeta del PIC..... 140

Figura 4.19. Ubicación de los elementos en la tarjeta del circuito del PIC....... 141

Figura 4.20. Tarjeta del circuito del PIC con sus dos capas. 142

Figura 4.21. Circuito de Relés para la activación de las electro-válvulas 142

Figura 4.22. Ubicación de los elementos en la tarjeta de los circuitos de

relés.... 145

Figura 4.23. Tarjeta de los circuitos de los relés con sus dos capas. 146

Figura 4.24. Conexión entre la tarjeta del PIC y la tarjeta de los circuitos de

los relés.. 147

Figura 4.25. Análisis de costos entre el sistema alámbrico - sistema

inalámbrico. 146

La automatización en las explotaciones agrarias ha evolucionado con gran

rapidez, y la incorporación de mejores técnicas productivas y mejores métodos de

riego y fertilización, han hecho que dichos sistemas de automatización se hayan

¡mplementado en un gran número de lugares, especialmente sobre áreas

extensas de terreno.

iEn la actualidad, la industria agrícola en el país, para regar sus cultivos, utiliza

válvulas de riego que pueden ser de accionamiento manual o eléctrico; estas

últimas pueden ser a distancia manejadas por un controlador lógico programable,

cuyas señales de control viajan a través de un sistema de tendido de cables.

La elección de un determinado tipo de válvula que se utilice en el campo agrícola

depende de varios factores como, son: el caudal de agua a manejar, el tiempo de

riego que tiene disponible cada usuario, así como también los requerimientos de

*- humedad del cultivo.

El control de las electro ~ válvulas a través de un enlace alámbrico es factible

cuando las distancias no son muy grandes y también cuando existe accesibilidad

a los sitios de riego. La elección del medio de comunicación (cable, radio, fibra

óptica, etc.), puede estar condicionada por factores económicos, orográficos o

estructurales. Así por ejemplo, cuando el tendido se realiza junto con otras obras

de infraestructura, puede resultar interesante el uso de las líneas físicas.

•Cuando la unidad de control deba conectarse a varios periféricos dispersos,

podría resultar más económico el enlace por radio que por líneas físicas. Los

sistemas inalámbricos en nuestro país pueden tener mucho auge debido a la

necesidad de movimiento que requiere el sector agrícola. Este sistema es

utilizado para conectarse con equipos distantes, donde el medio de transmisión

físico no llegaría.

El presente- Proyecto de Titulación está enfocado a realizar una comparación

entre enlaces alámbricos e inalámbricos, a partir de un proyecto específico que

abarca un área extensa de terreno.

-1 -

CAPITULO I

DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE FUNCIONES DEL

SISTEMA DE CONTROL DE RIEGO.

1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL

El sistema que se describe en este capítulo (figura 1.1), está compuesto por la

unidad de control y el cabezal de riego; este último a su vez se divide en varias

unidades, como la unidad de bombeo, la unidad de filtrado, la unidad de

fertilización y por último la unidad de irrigación, las mismas que realizan el trabajo

en conjunto para el correcto funcionamiento del sistema.

SISTEMA DE RIEGO

UNIDAD DE CONTROL CABEZAL DE RIEGO

UNIDAD DE

BOMBEO

UNIDAD DEFILTRADO

UNIDAD DE

FERTIRRIGACIÓN

UNIDAD DE

IRRIGACIÓN

Figura 1.1. Diagrama del sistema de riego.

A su vez cada unidad está formada por varios elementos, los mismos que tienen

funciones especificas dentro del sistema de riego.

En la figura 1.2 se puede observar la distribución de cada unidad dentro del área

de riego.

Fig

ura

1.2.

Com

pone

ntes

de

un s

iste

ma

de r

iego

.

10

1.1.1 UNIDAD DE CONTROL [7]

El cerebro de todo el sistema es la unidad de control. La unidad de control

permite accionar, tanto en forma temporizada como en forma eventual las

distintas rutinas de riego; desde su ubicación controlará las electro-válvulas que

se encuentran distribuidas en el área de riego.

La unidad de control está formada por el computador y el controlador lógico

programable (PLC),

1.1.1.1 El computador

El computador es un dispositivo capaz de recibir un conjunto de instrucciones y

ejecutarlas realizando cálculos sobre datos numéricos; o bien, compilando y

correlacionando otros tipos de información.

Toda la sociedad utiliza estas máquinas, de distintos tipos y tamaños, para el

almacenamiento y manipulación de información. Los equipos informáticos han

abierto una nueva era en la fabricación, gracias a las técnicas de automatización,

y han permitido mejorar los sistemas modernos de comunicación.

El computador no es muy utilizado en empresas agrícolas pequeñas, ya que no

necesita eventualmente llevar una base de datos rigurosa; también pasa lo

mismo cuando se utiliza el sistema de riego para vegetación que no necesita

cantidades exactas de consumo de agua.

Cuando se trata de una extensión grande de terreno y se tiene un número

elevado de electro-válvulas, entonces es necesario la utilización de un

computador que lleve una base de datos de todos los eventos del sistema, y de

esta manera el propietario o el encargado de la finca tiene conocimiento de todo

lo que pasa en el mismo y puede adelantarse a cualquier anomalía del riego.

- 4 -

t

El computador debe tener instalado un sistema operativo como Microsoft

Windows 95, ya que el programa de irrigación funciona en este esquema; y el

personal que esté a cargo de la supervisión del computador en el sistema de riego

debe tener conocimientos sobre el funcionamiento del mismo.

El computador tiene puertos de entrada y salida (E/S), los mismos que se

conectan a diferentes dispositivos, como son: el teclado, mouse, monitor,

fj^- impresora, parlantes, etc. También se conecta al PLC, al mismo que le indica

las funciones que tiene que realizar.

1,1.1.2 Controlador Lógico Programable (PLC)

El PLC es una unidad computarizada que puede operar como dispositivo

independiente o formando parte de una red conectada a una computadora central.

Puede comunicarse con todos los elementos de un sistema de riego, es decir,

P? recibe el estado de entrada de estos elementos y envía señales de comandos

operacionales, según programas predeterminados.

Mediante este dispositivo, el usuario programa las horas y el tiempo de riego para

cada sección de su cultivo o jardín; de esta forma, los agricultores pueden dividir

su cultivo en varias zonas con requerimientos hídricos diferentes, y pueden

escoger la hora más conveniente para regar.

\ los PLCs específicos para esta operación, vienen equipados con un

selector de fácil uso, con el cual la tarea de programación se hace sencilla; es

posible abrir cada válvula desde el controlador, incluso si no ha sido programada

para hacerlo. Esta opción es útil si se desea regar a una hora no programada. La

corriente emitida por el PLC es capaz de abrir 2 válvulas al mismo tiempo, con lo

que se acorta el tiempo total de riego.

En el caso de que exista una falla en el servicio de electricidad, el PLC cuenta con

una batería de reserva, la cual brinda electricidad durante el tiempo suficiente

-5-

para guardar en memoria la programación de todo el sistema, con lo cual ya no se

hace necesario programarlo nuevamente.

L 1.1.2.1 Descripción de un PLC

Cada PLC se compone de dos partes básicas:

• Sección operativa (SO)

• Sección de comando (SC)

a) Sección Operativa (SO)

Es la que opera la materia prima y el producto en general. Se compone de:

• Los medios y herramientas necesarias para transformar la materia prima, por

ejemplo: bombas, etc.

• Los accionadores destinados a mover y poner en funcionamiento estos

medios, por ejemplo: Motores eléctricos para accionar una bomba, gatos

hidráulicos para cerrar una válvula, gatos neumáticos para taladrar un cabezal

de perforación, etc.

b) Sección de Comando (SC)

Es la que emite las ordenes hacia la sección operativa (SO), y recoge las señales

de retorno de información. Prácticamente, la sección de comando (SC) se basa

en técnicas de lógica programada. Como parte central de la sección de

comando(SC) está el tratamiento de información, que consta en la unión de tres

diálogos:

• Diálogo con la Máquina: Consiste del comando de accionadores (motores,

gatos) a través de pre-accionadores (contadores, distribuidores, variadores), y

de la adquisición de las señales de retroalimentación provenientes de los

sensores, las que dependen de la evolución del proceso.

- 6 -

• Diálogo hombre-máquina: Permite manejar, regular y calibrar la máquina. E!

personal introduce mensajes, comandos y recoge informaciones del PLC.

• Diálogo con otras máquinas; Varias máquinas pueden operar en una misma

producción. Su coordinación está asegurada por el diálogo entre las secciones

de comando.

1.1.1.2.2 Técnicas de Automatización

Básicamente existen dos tecnologías que son:

a) Lógica Cableada

Se tiene lógica cableada en aquellos PLCs cuya función se determina mediante el

cableado de sus elementos individuales de conexión. Así, por ejemplo, se

determina la función de control de un contactor mediante la selección de los

elementos de conexión (abrir o cerrar), y por las características de conexión,

(conexión en serie o conexión en paralelo).

b) Lógica Programada

En esta tecnología, la estructura y el cableado son ampliamente independientes

de la función deseada del PLC. Al aparato de automatización se conectan todos

los contactos emisores requeridos para la función del PLC (interruptores,

pulsadores, barras de luz, etc.) y todos los aparatos activadores sujetos al PLC

(contactores, válvulas, etc.).

En este caso el PLC se basa en la programación de sus componentes. El

funcionamiento obtenido resulta de la programación efectuada; en esta forma, la

labor efectuada puede cambiar alterando el programa, y con ello la flexibilidad es

mayor.

1.1.1.2.3 Arquitectura de unPLC

La sección de comando de un PLC, desde el punto de vista conceptual es muy

similar a la de un computador dedicado a funciones de control.

La arquitectura de un PLC puede dividirse en tres bloques principales:

• Unidad de Procesamiento Central (CPU)

• Memoria

• Módulos Entrada / salida

a) CPU ("Centra! Processing Unit")

Es la parte central de todo PLC, y es la encargada de recibir, interpretar y ejecutar

las instrucciones que se ejecuten en el programa en curso.

El CPU es el encargado de procesar los datos de acuerdo a una lógica

preestablecida y ejercer control sobre el flujo de información. Existe en el

mercado una gran variedad de CPUs que se utilizan en PLCs.

• Elementos de la CPU

• Unidad Aritmética Lógica (ALU)

Es la encargada de efectuar todas las instrucciones aritméticas (suma, resta, etc.)

y lógicas (AND, OR, XOR, NOT).

• Registros de uso general

Son unidades de almacenamiento provisional que contienen datos sobre los

cuales se va a trabajar en un determinado momento: Operando de una suma,

punteros de memoria, etc.

• Acumulador

Es el registro principal del CPU, e! cual participa en la mayoría de instrucciones.

• Banderas

Registran condiciones especiales, de acuerdo a las cuales pueden o no tomarse

acciones específicas, por ejemplo: acarreo de una operación aritmética, signo de

un dato, condición de un registro cuando es igual o diferente de cero, etc.

• Registro de instrucciones

Es el registro que contiene el código de la instrucción en curso, y se encarga de

pasarlo a la unidad decodificadora de instrucciones.

• Contador de Programa (PC)

Es el registro que indica la posición de memoria donde debe buscarse la próxima

instrucción.

• Unidad de Control

Es la encargada de generar o recibir las señales de control necesarias para la

comunicación del CPU con e! mundo exterior, memorias, unidades de E/S y otros.

El CPU debe ser programado (usando una memoria) en un código que pueda

ejecutar. Las instrucciones de programa son leídas en código binario; sin

embargo existen programas que permiten traducir instrucciones expresadas en un

lenguaje de mayor nivel, al lenguaje de 1 L y OL que entiende el CPU.

b) MEMORIA

Permite el almacenamiento de datos y/o programas del sistema. La memoria

consta de circuitos electrónicos capaces de almacenar datos binarios. La

memoria de datos contiene las variables de entrada de la máquina, las variables

intermedias (por ejemplo, productos de un cálculo) y las variables de salida a ser

transmitidas por las unidades E/S, Desde el punto de vista del CPU, la memoria

es una unidad de E/S que puede ser leída, escrita o ambas. Generalmente la

memoria está organizada en arreglos de un 1 byte u 8 bits cada una, aunque en la

actualidad se fabrican arreglos de 16 a 32 bits.

La cantidad de memoria en un PLC viene expresada en unidades de kilo bytes

(kB): 1 kB = 1024 bytes.

• Tipos de Memoria

Ellas pueden clasificarse en dos tipos: Memoria de Lectura-Escritura (o Memoria

RAM) y Memoria de Sólo Lectura (o Memoria ROM)

• MEMORIA RAM

En este tipo de memoria, la información (en binario) puede ser escrita o leída en

número indefinido de veces, y la memorización está garantizada mientras exista

alimentación eléctrica. Al suprimir la fuente de alimentación, la memoria se borra.

Por ello la RAM de tipo semiconductora es una memoria volátil. Para evitar esto

puede añadirse al sistema de memoria RAM semiconductora un respaldo de

batería que supla la energía suficiente para mantener la información en memoria

cuando falle la alimentación principal.

La celda básica de una memoria RAM está constituida por un Flíp-Flop, junto con

la circuitería de control de lectura y escritura. Internamente la memoria consta de

celdas básicas capaces de almacenar un bit de información ("1" o "O" lógico). El

- 10

conjunto de estas celdas constituye una matriz que es accesada por líneas

externas (direcciones) bajo el control del CPU.

• MEMORIA ROM

La memoria ROM semiconductora está diseñada para modo de solo lectura.

Viene en diferentes modalidades:

> ROM: Memoria con los datos grabados de fábrica.

> PROM: Inicialmente vacía; se programa una sola vez los datos en la memoria

y estos ya no pueden borrarse o cambiarse más.

> EPROM: El usuario programa los datos de la memoria, sin embargo éstos

pueden borrarse sometiendo a la memoria a una dosis de luz ultravioleta, según

especificación del fabricante.

> EEPROM: Los datos pueden ser grabados y borrados al aplicar una señal

eléctrica a la memoria.

La ventaja de las memorias EPROM y EEPROM es que pueden usarse para

prototipos que deben someterse a correcciones. Una vez que el programa sea

definido, puede pasarse a una memoria ROM o PROM, que fabricadas en

grandes cantidades, resultan más económicas. Las memorias de tipo ROM son

no volátiles, la información que contiene no se borra al quitar la alimentación del

integrado. Las memorias EPROM, no pueden borrarse y grabarse

indefinidamente sino sólo un número limitado de veces, que por lo general oscila

entre 10.000 y 100.000.

[711.1.2 CABEZAL DE RIEGO

El cabezal de riego es el conjunto de elementos que permiten el tratamiento del

agua de riego, su filtrado y medición, el control de la presión, la aplicación de

fertilizantes, y el riego sobre los cultivos.

-11 -

El cabezal de riego es el elemento central de la instalación, y está formado por:

Unidad de Bombeo.

Unidad de Filtrado.

Unidad de Fertirrigación.

Unidad de Irrigación.

1.1.2.1 Unidad de Bombeo

La unidad de bombeo consiste en una bomba centrífuga con motor eléctrico

(véase figura 1.3), con el objeto de absorber el agua desde la fuente e impulsarla

hasta la red de tuberías. Esta unidad es necesaria cuando no existen niveles de

presión y caudal apropiados para el sistema.

Figura 1.3. Bomba centrífuga con motor eléctrico

Cuando existe una diferencia de altura de más de 30 metros entre la fuente de

agua y la superficie de riego, no se necesita instalar una bomba para hacer

funcionar el sistema. Entonces, se dice que el sistema funciona con "presión

gravitacional". (Principio de Pascal)

1.1.2.2 Unidad de Filtrado

La unidad de filtrado es fundamental para evitar posibles obturaciones debidas al

pequeño diámetro del conducto del emisor de riego. Se utilizan con frecuencia

filtros de arena y de malla.

12-

Los filtros de arena consisten en tanques metálicos, en cuyo interior se coloca una

gruesa capa de arena a través de la cual pasa el agua a filtrar. En la figura 1.4

se muestra un filtro de arena, en eí cual el agua entra por la tubería superior y se

distribuye en el interior del tanque por medio de un deflector que tiene por objeto

evitar que el chorro de agua incidente sobre la arena la remueva. El agua filtrada

sale por la tubería inferior, la cual se prolonga en el interior del tanque en unos

colectores perforados y revestidos de malla para evitar el arrastre de arena, el

tanque dispone de dos amplias bocas, una para la carga y otra para la descarga

de la arena.

Cuando los filtros están sucios, la presión aumenta en la zona situada aguas

arriba de la arena y la fuerza es por tanto mayor. La falta de cuidado de estos

factores es causa de las roturas que a veces se producen en los filtros de arena.

Figura 1.4. Futro de Arena

A diferencia de los filtros de arena, que realizan una retención de impurezas en la

profundidad, los filtros de malla (figura 1.5), efectúan una retención superficial, lo

que hace que su filtrado sea mucho más rápido. Por esta razón se suelen utilizar

con aguas no muy sucias que contengan partículas de tipo inorgánico. Cuando

las aguas contienen algas, su uso no es apropiado, porque se filtra rápidamente y

se dejan pasar las impurezas.

-13-

En algunos casos se colocan estos filtros aguas abajo de la unidad de

fertirrigación, para retener las impurezas, sobre todo de tipo mineral, que puedan

atravesar los filtros de arena, o aquellas procedentes de los abonos

Figura 1.5. Filtro de mallas.

La unidad de filtrado requiere un mantenimiento periódico, para io cual es útil

colocar manómetros antes y después de los filtros, procediendo a la limpieza

cuando se rebase una diferencia de presión máxima aceptable, que normalmente

se establece en 5 m.c.a. (metros de columna de agua)1.

1.1.2.3 Unidad de Fertirrigación

Una consecuencia dei enorme éxito de los riegos en los cultivos ha sido la

aparición de la fertirrigación, que significa sencillamente la aplicación de abonos

disueltos en el agua de riego.

La unidad de fertirrigación (figura 1.6), incorpora y distribuye a través del agua de

riego los abonos, productos químicos, los mismos que se encuentran en unos

tanques cerrados hechos de fibra (aunque también pueden ser metálicos). A

estos se les denomina tanques de fertilizantes.

1. 1 atmósfera = 10 metros de columna de agua (m.c.a)

-14-

Esta unidad No debe ir antes del filtrado, para evitar la absorción de fertilizantes

por las arenas, y sobre todo, para no crear en los tanques de filtrado un ambiente

rico en nutrientes que favorecería ei desarrollo de microorganismos. La unidad de

fertírrigación la componen los depósitos de fertilizantes y los mecanismos de

aplicación de abonos.

Figura 1.6. Unidad de Fertirrigación

Los depósitos normalmente son de materiales resistentes a los ácidos, ya que hay

abonos líquidos de pH próximo a 1. Entre esos materiales los más frecuentes son

ei poliéster tratado con resinas especiales y el polietileno.

En los mecanismos de aplicación del abono hay gran diversidad. Se tienen los

tanques de abonado, por los que circula el agua de riego diluyendo y arrastrando

el abono allí depositado. Bastante utilizados además son los inyectores de abono

tipo venturi.

1.1.2.3.1 Tanque de Abonado

Un tanque de abonado (figura 1.7), consiste en un depósito conectado en paralelo

a la red de riego. E! depósito, herméticamente cerrado, debe resistir la presión de

ia red. Se fabrica en plástico reforzado o en metal, y con volúmenes entre 20 y

200 litros de capacidad. En el interior del tanque se coloca el abono,

-15-

generalmente en forma de solución líquida, aunque a veces se pone como abono

sólido.

Figura 1.7. Tanque de Abonado

Estos tanques tienen dos inconvenientes que son: La concentración en abono del

agua de riego no es constante a lo largo de cada riego. Hay que reponer el abono

del tanque en cada riego, lo que disminuye el grado de posible automatización de

la fertirrigación.

1.1.2.3.2 Inyector Venturi

Un inyector venturi consiste fundamentalmente en un tubo por el que circula el

agua, provisto de un estrechamiento en el que, por el efecto venturi2, se produce

una disminución en la presión.

En la zona de estrechamiento lleva conectada una tubería cuyo extremo se

introduce en un depósito con la solución a inyectar, situada a presión atmosférica.

La depresión provoca la succión del líquido y su incorporación a la red.

2. Efecto venturi: Se produce cuando un fluido atraviesa un estrechamiento; entonces, como el

mismo número de partículas debe atravesar un espacio menor en el mismo tiempo, se

aceleran.

-16-

El inyector se coloca en paralelo (figura 1.8), con la tubería de riego, y necesita de

dos válvulas, la una para que produzca una diferencia de presión y realice el

efecto venturi, y la otra, para regular el paso del agua y en consecuencia la

cantidad de abono succionado. A diferencia del tanque de abonado, la

concentración aplicada por el inyector venturi es constante. Sin embargo, la

cantidad de fertilizante inyectado no es proporcional al volumen de agua de riego,

lo que supone un cierto inconveniente para la automatización.

DCPDSJTODE ABDND

Figura 1.8. Inyector venturi.

1.1.2.4 Unidad de Irrigación

La unidad de irrigación la componen válvulas de riego, contadores de agua,

diferentes clases de emisores (goteros, aspersores, etc.) y tuberías.

Un elemento imprescindible del cabezal es e! contador de agua. Hay contadores

de diversos tipos, pero el más utilizado es el tipo Woltman. Estos elementos,

además de indicar el cauda! instantáneo, deben ser totalizadores. Algunos

modelos permiten la transmisión eléctrica de datos, lo que facilita la

automatización del riego.

Los emisores son los dispositivos mediante los cuales el agua pasa de la red de

tuberías al suelo que se quiere regar. Su función es entregar el agua de forma

-17-

más pareja posible al cultivo. El caudal de estos emisores varía según el tamaño

del orificio de salida, y normalmente no supera los 90 litros por hora. Existe una

gran variedad de marcas y modelos de emisores en el mercado, pero en general

se habla de 2 tipos; emisores "normales", si la descarga varía mucho con la

presión; y emisores "auto compensados", cuando el caudal se mantiene fijo en un

rango muy variado de presiones en la red.

Los emisores son la parte final del sistema de riego. Por estos fluye el agua y

riega los sembríos de distintas maneras, como por ejemplo por goteo, o por

aspersión. Cada método cubre áreas diferentes en tiempos diferentes, todo

depende del tipo de cultivo y de las necesidades de riego que tiene el usuario.

Los emisores son tal vez los elementos más importantes de las instalaciones de

riego y, desde luego, los más delicados. Toda la dificultad de su diseño reside en

el siguiente problema; Los emisores deben proporcionar un caudal bajo, con

objeto de que los diámetros de las tuberías, sobre todo laterales y distribuidoras,

sean reducidos.

La mayoría de los emisores trabajan a una presión cercana a los 10 m.c.a.,

aunque los de alto caudal pueden hacerlo a 20 m.c.a.

Los diferentes tipos de válvulas están construidos de tal forma que permiten o no

el paso del agua, mediante accionamiento manual o del tipo hidráulico. Este

último puede ser controlado de manera remota a través de un tendido de cables o

por radio (electro-válvula).

Una válvula hidráulica en combinación con otros mecanismos, puede actuar como

regulador de presión, limitador de caudal, válvula volumétrica, etc. Mediante la

adición de un solenoide puede responder a órdenes eléctricas en vez de

hidráulicas (electro-válvula).

- 1 8 -

Las válvulas hidráulicas pueden ser de dos tipos:

* Normalmente abiertas, que se cierran al recibir la orden hidráulica.

• Normalmente cerradas, que se abren al recibir la orden hidráulica.

1.1.2.4.1 Electro-Vcilviikí

t Una electro-válvula (figura 1.9), está compuesta por una válvula multivías, que

no está accionada por una orden hidráulica sino por una orden eléctrica. El eje de

las multivías se desplaza hacia arriba o abajo por la fuerza generada en un

solenoide que se activa cuando se cierra un circuito eléctrico. Generalmente las

electro-válvulas son del tipo normalmente cerradas y sólo se abren cuando les

llega una señal eléctrica. De esta forma se evita que una interrupción en el

suministro eléctrico abra las válvulas; no obstante, también hay modelos del tipo

normalmente abiertas.

Las electro-válvulas son elementos fundamentales en la programación de riego

por tiempos, en la que se pueden ordenar el momento de inicio y fin del riego.

CONTROL MANUAL

Figura 1.9. Electro-válvula

Aunque las electro-válvulas pueden funcionar con el voltaje de la red (110/220 V),

lo usual es que el solenoide trabaje a 12 o 24 voltios, para evitar riesgos. Ello

requiere el uso de pequeños transformadores, y se limita la longitud de los cables.

El consumo de potencia del solenoide es despreciable.

-19-

1.1.2.4.2 Válvula Multivías

La válvula multivías (figura 1.10),es un aparato provisto de varias salidas que

pueden conectarse entre sí en distintas combinaciones. Existen válvulas

multivías pueden ser de accionamiento manual, y de accionamiento hidráulico.

Figura 1.10. Válvula Multivías.

1.1.2.4.3 Válvula Volumétrica

La válvula volumétrica es un elemento muy importante en la programación de

riego por volúmenes. Consiste en el acoplamiento de una válvula hidráulica o

mecánica, según el diámetro, con un contador Woltman. En el contador se

selecciona manualmente ia cantidad de agua que se desea aplicar y la válvula se

cierra cuando ha pasado el volumen indicado.

Para distribuir el agua de riego en toda la superficie del cultivo, se hace circular el

agua a presión desde la unidad de filtrado a una red de diferentes clases de

tuberías. Las distintas tuberías van enterradas según la posición que ocupan en

la red. Esta red de tuberías se le denomina tuberías principales (figura 1.2).

Las tuberías que se utilizan para la conducción de agua pueden ser de los

siguientes materiales: PVC (policloruro de viniio), PE (poiietileno), hormigón, y

acero. De estas, se utiliza para riego las hechas con PVC y PE.

-20-

Las tuberías que salen de cada válvula se denominan distribuidoras, y por

último, las líneas de tubería que salen a partir de las tuberías distribuidoras se

conocen como laterales y van siempre sobre el cultivo junto a los emisores.

1.2 COMPONENTES DE AUTOMATIZACIÓN171

El complemento ideal de todo sistema de riego, ya sea para riego de jardines o

riego por goteo, es el sistema de automatización, que permite obtener una

disminución considerable en la mano de obra, y garantiza al 100% que el cultivo o

jardín sea regado todas las veces que lo requiera, y no dependa de un operario

para recordar abrir y cerrar las válvulas todos los días, en el momento indicado y

por el tiempo justo. Las distintas válvulas que componen el sistema permiten

incluso la conexión de un tensiómetro. El tensiómetro mide la tensión de la

retención del agua en el suelo, la cual depende del contenido de humedad del

suelo.

Existe una relación entre la cantidad de agua en el suelo y la fuerza de retención

del agua en el mismo expresada en unidades de tensión. A medida que

disminuye el contenido de agua en el suelo, aumenta la tensión de retención del

agua; entonces, el tensiómetro es capaz de decidir si el cultivo necesita irrigación

o no.

La unidad métrica decimal empleada para medir la tensión del agua en el suelo es

el bar (100 centibares = 1 atmósfera=10 m.c.a.).

Un sistema de automatización para riego tiene dos componentes principales. Por

un lado, se encuentran las electro-válvulas, que permiten el paso del agua hacia

una zona de riego al recibir una señal emitida por el PLC, y permanece abierta por

un tiempo determinado. Estas válvulas tienen la posibilidad de incorporar un

regulador de presión, que permite reducir la presión de entrada a la línea de riego,

opción que es de suma importancia en aplicaciones de riego por goteo. Además

estas válvulas tienen la posibilidad de operar con voltajes de 12 Vdc, 24Vdc,

-21-

24Vac o 110Vac, además es posible abrirlas manualmente en caso de que no se

tenga energía eléctrica.

La modularidad del PLC puede ampliarse, al aumentar el número de electro—

válvulas.

El uso de un sistema de automatización para sistemas de riego hace que los

costos de mano de obra del agricultor se reduzcan, mientras multiplica su

productividad en beneficio de los clientes residenciales y comerciales. Con las

múltiples opciones que ofrece cada componente, es posible encontrar el sistema

óptimo para las necesidades técnicas y económicas.

Las ventajas de la automatización son muy variadas, dependiendo del grado de

automatización instalado, así:

• Aunque en principio no tiene porque mejorar la calidad del riego, en la práctica

acaba ejerciendo un mejor control de la frecuencia y dosis de riego.

• Existe un ahorro en el trabajo manual y permite mayor flexibilidad en la

programación de las labores agrícolas.

• No sólo permite programar el riego, sino algunas operaciones similares, como

fertirrigación, limpieza de filtros, etc.

• Puede suponer un ahorro en instalaciones (tuberías, bombas, etc.), y en el

costo de funcionamiento.

• Puede controlar algunas situaciones desfavorables, tales como; Averías en la

red, bombas trabajando en seco, etc.

• Permite aplicación del riego a pulsos (riego a intervalos de tiempo).

• Se puede programar el riego en función de la humedad del suelo, temperatura

del aire, evaporación, viento, etc.

• Facilita el registro de datos.

-22-

La automatización puede hacerse por tres métodos;

• Por tiempos.

• Por volúmenes.

• Por otros parámetros (humedad del suelo, etc.).

1.2.1 AUTOMATIZACIÓN POR TIEMPOS

En este método hay que calcular la duración del riego en función de la dosis que

necesita el cultivo, caudal de los emisores y número de emisores por planta.

Obsérvese que la duración es la misma para cada unidad de riego,

independientemente de su superficie.

La automatización por tiempos se basa en dos elementos: electro-valvulas y

PLCs. Las electro-válvulas son un elemento fundamental en la programación de

riego por tiempos.

Los PLCs se programan para llevar un reloj que se hace coincidir con la hora real

y que, por medio de dispositivos que varían según los modelos, cierra y abre

circuitos eléctricos a las horas que se señalen. Estos circuitos accionan los

solenoides de las electro-válvulas, que suelen ser normalmente cerradas y se

mantienen abiertas mientras reciban la señal eléctrica de los PLCs.

Los PLCs responden a modelos muy variados de riego. Suelen permitir intervalos

mínimos de 15 ó 30 minutos, aunque los hay de un minuto. Algunos sólo

permiten programar un período de 24 horas, y lo ordenado para ese período se

repite cada día. En otros modelos se puede realizar una programación semanal,

quincenal, etc. En prevención de cortes en el suministro eléctrico, conviene que

tengan un respaldo de baterías.

Tanto los PLCs como las electro-válvulas suelen trabajar a tensiones de 12 ó 24

voltios, lo que requiere el empleo de cables gruesos para transmitir la orden

eléctrica.

-2 -

La programación por tiempos es sencilla, barata y fácil de combinar con el

arranque y parada de las bombas; permiten además el riego por pulsos, aunque

el costo de los PLCs aumenta. Entre sus inconvenientes es que funciona con

energía eléctrica, y, sobre todo, que cualquier causa que altere el caudal altera

igualmente la dosis de riego, como es el caso de obturación de emisores de riego,

averías en las instalaciones, etc., lo que a veces no se diagnostica fácilmente.

Por tal razón es indispensable la instalación de contadores que permitan detectar

desajustes entre los volúmenes calculados de agua y los realmente

suministrados.

1.2.2 AUTOMATIZACIÓN POR VOLÚMENES

En este método se va midiendo el agua aplicada en cada riego y cuando se

alcanza el volumen necesario, se interrumpe automáticamente el paso de agua.

Con ello se evita el inconveniente de la programación por tiempos, si es que la

dosis de riego no coincide con lo calculado. En la automatización por volúmenes

se pueden conseguir varios niveles:

Nivel O, se realiza el riego abriendo y cerrando manualmente las válvulas

de paso de cada unidad; un contador indica el momento del cierre. Este nivel

equivale realmente a una ausencia de automatización.

Nivel 1, cada unidad dispone de una válvula volumétrica, que se abre

manualmente. Cuando ha pasado la cantidad de agua marcada en e! dial de la

válvula, ésta se cierra automáticamente. A continuación se abre manualmente la

válvula de otra unidad y así sucesivamente.

Nivel 2, riego secuencial con válvulas volumétricas.

Nivel 3, riego con programación electrónica por volúmenes.

Los Niveles O y 1 no necesitan ninguna aclaración

24-

1.2.2.1 Riego secuencial con válvulas volumétricas.

El riego secuencial consiste en aplicar el agua consecutivamente a las distintas

unidades de riego de la finca, cada una de las cuales pueden necesitar

volúmenes distintos (figura 1.11).

Figura 1.11. Riego secuencial.

1.2.2.2 Riego con "satélite"

A iguales condiciones de caudal, una válvula volumétrica es dos a tres veces más

cara que una hidráulica. En ciertos casos se puede abaratar el riego secuencial

mediante el llamado riego con "satélite", que consiste en asociar una o más

válvulas hidráulicas a una válvula volumétrica (figura 1.12).

La válvula hidráulica puede ser del tipo normalmente abierta, y se cierra cuando le

llega presión procedente de la válvula volumétrica de su unidad, a través de una

válvula multivías, lo cual ocurre cuando el dial de la volumétrica marca cero.

También puede utilizarse una válvula hidráulica normalmente cerrada, cuya

cámara se conecta a la salida (aguas abajo) de la volumétrica de su unidad, de

forma que cuando ésta riegue, la hidráulica recibe presión y se abre.

-25-

VÁLVULAVOLUMÉTRICA

TUBERÍAPRINCIPAL

TUBERASECUNDARIA

UNIDAD I

© VÁLVULA VOLUMÉTRICA - CONEXIÓN V.V - V.H.

UNIDAD II

VÁLVULA HIDRÁULICA CONEXIÓN V.V - V.V- PARA SCCUENCIAL

Figura 1.12. Riego con satélite.

1.2.2.3 Transmisión a distancia de señales hidráulicas

A veces la distancia entre dos válvulas es tan grande que la señal hidráulica

transmitida por los pequeños tubos de polietileno se debilita. Esto se puede

resolver mediante el empleo de una válvula multivías.

L 2.2.3.1 Válvula anti topográfica

Al describir el riego con satélite se pudo apreciar que a veces se utilizan válvulas

hidráulicas normalmente cerradas, que se abren para regar cuando reciben

presión. En terrenos accidentados puede ocurrir que la válvula hidráulica esté a

diferente nivel de altura, bajo la válvula volumétrica de su unidad, y que el tubo

pequeño de polietileno que transmite la señal, al estar cargado de agua, cree una

presión suficiente para mantener abierta la válvula hidráulica, aunque en el punto

de alimentación de este tubo no haya presión (figura 1.13).

-26-

VÁLVULAANTITDPOGRAriCA

Figura 1.13. Válvula antitopográfica.

Este inconveniente se evita mediante una válvula antitopográfica, que es una

válvula de 3 vías que funciona de la siguiente forma: cuando al punto 1 llega

poca presión (la del agua del tubo de conexión), el punto 3 se comunica con la

atmósfera a través del punto 2, y la válvula hidráulica al no recibir presión,

permanece cerrada. Cuando la válvula volumétrica está regando, a la entrada 1

llega una presión más alta y se ponen en contacto ¡os puntos 1 y 3, recibiendo la

válvula hidráulica presión suficiente para abrirse,

1.2.2.4 Riego con programación electrónica por volúmenes

El mayor perfeccionamiento en la automatización por volúmenes se consigue

mediante el empleo de ordenadores de riego. La instalación se basa en tres

elementos fundamentales:

• Contadores de agua dotados de algún sistema de transmisión de datos.

• Programador de riego.

» Electro-válvulas,

Existen equipos con distinto grado de sofisticación, que pueden controlar el riego

de superficies de hasta 100 hectáreas. Consta de un programador que ordena el

-27-

funcionamiento de 10 electro-válvulas, de las cuales 8 corresponden a unidades

de riego, y las otras dos se sitúan una en la tubería principal, y otra en el circuito

de fertirrigación. El equipo funciona con una batería seca cuya duración es de

unos seis meses, por lo que se puede instalar en puntos sin suministro eléctrico.

En los programas se establece secuencialmente el riego y la fertirrigación de cada

unidad, incluyendo en cada riego un período de irrigación sin abono, antes y

después de cada fertirrigación. Se puede programar para una semana, y e]

programa introducido se repite cíclicamente cada siete días. En caso de sobre-

presión o exceso de caudal por averías, se detiene el riego.

Hay equipos más completos y capaces para mayores superficies y unidades de

riego, que además de las funciones anteriores pueden realizar otras, tales como

limpieza de filtros en función de la pérdida de carga, detención del riego en caso

de lluvia estableciendo prioridades de riego en el caso de escasez de agua, etc.

Además registran e imprimen los datos que llegan al centro de riego, y así se

tiene una mejor planificación. Estos sofisticados equipos no suelen efectuar una

programación basada exclusivamente en volúmenes, sino que tienen en cuenta

otros parámetros como los que se describen a continuación.

1.2.3 FERTIRRIGACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN

Aparte de los requisitos de carácter agronómico, la fertirrigación debe cumplir uno

muy importante que afecta a la automatización: cada planta debe recibir la misma

cantidad de abono, o lo que es lo mismo, la cantidad de abono por unidad de

superficie debe ser la misma, Dado que los conocimientos generales no permiten

calcular con exactitud las necesidades de nutrientes de los cultivos, se acepta una

cierta variación en la dosis de abonado respecto a la medida (es recomendable

que esa variación no supere el 5%). Cuando un cabezal sirve a varias unidades

de riego de distinta superficie, este requisito impone ciertas restricciones al

empleo automatizado de aplicadores de abonos, que se complican si además se

pretende que en cada riego haya un período inicial y otro final en el que se

aplique agua sin fertilizantes, con objeto de evitar obturaciones.

-28-

La automatización por volúmenes que realizan los PLCs permiten iniciar y detener

[a fertirrigación en el momento deseado en relación con el riego, y además

dosifican por volúmenes los fertilizantes.

1.3 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMAD

Todas las unidades del sistema de riego están conectadas a la unidad de control,

la misma que se explicará a continuación:

1.3.1 UNIDAD DE CONTROL

El PLC es una unidad computarizada de propósito general de riego, en este caso

optimizada para que pueda operar como dispositivo independiente o formando

parte de una red conectada a una computadora central.

El PLC hace uso de un programa, el mismo que servirá de interfaz para

comunicarse con todos los elementos del sistema. El nombre del programa al

que hace referencia es: ELGAL cliente.

Las características que presenta el PLC son:

1) Programación fácil.

2) Flexibilidad ilimitada de horas iniciales y duración de ciclos.

3) Capacidad amplia para manejar estaciones.

4) Las estaciones pueden ser configuradas para diversas combinaciones de

válvulas, filtros, bombas e inyectores de fertilización.

5) Entradas analógicas

6) Utilización de software para manejo remoto por PC.

7) Operación totalmente automática, o manual.

8) Apoyo de batería para memoria controlada.

9) Diario de eventos para grabar los últimos eventos del sistema.

10) Registro de captura de datos para análisis de datos a través de la PC.

-29-

1.3.1.1 Características de Programación

Las características de programación son:

• El software del PLC está dispuesto para conveniencia del usuario: el acceso a

las visualizaciones de rutina o a las operaciones más comunes, tales como

verificación del estado actual del riego o verificación de estado, aparece

inmediatamente al encenderse la pantalla controladora y requiere de un

mínimo de pasos operacionales.

• Programas secuenciales independientes.

• Inicio / detención de la irrigación según censores analógicos.

• Número definido de arranques por día.

• Capacidad de programación bilingüe pulsando una tecla del teclado.

• Los ciclos pueden ser detenidos e iniciados en fechas, días de la semana o

cantidad de días especificados.

• Ciclo de duración ilimitada

• Caudal máximo y mínimo prefijado.

• Suma total e individual de válvula para cantidades de agua y fertilizantes.

• Informes de estado en tiempo real para todas las entradas y salidas.

1.3. L1.1 Principio De Operación

Para la programación de las rutinas del controlador se debe tener en cuenta lo

siguiente: tipo y cantidad de elementos de riego o unidades del sistema que se

combinan desde y hacia el sistema de riego, es decir, válvulas, bombas,

inyectores de fertilización, filtros, etc.

Se tiene temporización y orden de operación de todos los elementos, definiendo

tiempos de inicio, finalización o duración para todas las actividades deseadas,

elementos específicos a ser operados, orden de operación, etc. El cronograma

de operación puede ser programado de acuerdo a fechas, días de la semana o

- 3 0 -

intervalos de tiempo. Toda temporización puede ser programada con precisión de

1 segundo,

1.3. J. 1.2 Tipo de Comunicación y Modo de Operación.

La interfaz con el usuario puede ser una de las siguientes:

• Directa.- A través del teclado del panel frontal.

• Control remoto.- Se dispone de las siguientes capacidades de control remoto:

> Puerto RS-232 incorporado para comunicación:

Local a PC/XT/AT o PC portátil.

A través de módem a teléfono, teléfono celular/móvil.

Con adaptador a transmisión de radio o red de cables.

> Grupo de módems -teléfono, módem y combinación de red de línea.

> Grupo de radios -Transceptor radial y combinación de red de línea.

Una vez definido el equipo del sistema de riego controlado y el programa de riego,

todas las actividades de riego son llevadas a cabo automáticamente.

1.3.1.2 Especificaciones Técnicas

• Fuentes de alimentación:

Modelo 24 Vea

Transformador 110/220 Vea a de 24 Vea y válvulas solenoides y batería

recargable para respaldo de memoria.

Modelo 12Vdc

Batería seca o recargable, recargada eléctricamente o por panel solar, para ser

usada con relés de enclavamiento de 12 Vdc.

• Carcaza de exteriores

Plástico robusto reforzado de alto impacto.

Dimensiones: 365 x 270 x 150 mm (14.7/8" x 10.5/8" x 5.7/8")

Peso: 5,7 Kg (12,5 libras)

-31-

• Accesorios opcionales

> Protección contra rayos / picos.

> Panel solar para recarga de batería.

> Expansión modular para estaciones de riego.

> Adaptador de enlace de cable / radial.

1.3.2 COMUNICACIONES

La operación del PLC a través del teclado del panel frontal, es una opción para

controlar un sistema de riego local.

Otras opciones adicionales permiten controlar un sistema de riego remoto, u

obtener el control central, o tener diversos controladores que activen a varios

sistemas de riego.

El PLC permite las siguientes opciones de comunicaciones:

• Comunicaciones locales.

• Comunicaciones por teléfono-módem.

• Comunicaciones de red punto a punto (PTP).

• Radio comunicaciones.

• Comunicaciones telefónicas y punto a punto.

• Sistema de comunicaciones de radio y punto a punto.

1.3.2.1 Comunicaciones locales

En este tipo de comunicaciones, hay una conexión directa entre una computadora

y un único controlador. La comunicación es establecida a través de un cable

entre el puerto serie de la PC al conector de comunicaciones RS-232 del

controlador. El alcance de comunicaciones locales se limita a un cable de 15 m.

-32-

1.3.2.2 Comunicación teléfono — módem

Este tipo de comunicaciones (figura 1.14), tiene alcance operativo ilimitado, ya

que usa las líneas de redes telefónicas estándar para las comunicaciones.

CONTROLADOR 2 CONTROLADOR 3

CONTROLADOR 1

COMPUTADOR

Figura 1.14. Comunicación vía módem.

En este tipo de comunicaciones, una computadora se comunica con varios

controladores al mismo tiempo, usando modems telefónicos instalados tanto en el

sitio de operación de la PC como en cada controlador involucrado. Se requiere

una línea telefónica diferente para conectar cada uno de los modems del

controlador al módem de la PC.

- 3 3 -

1.3.2.3 Comunicación de red punto a punto (PTP)

En este tipo de comunicaciones (figura 1.15), una computadora y varios

controladores están interconectadas en una red de comunicaciones.

Los controladores están interconectados en la red de línea, que usa siempre o de

ser necesario un hub, switch u otro elemento de red común para comunicarse con

un módem en el sitio de la PC. A pesar de que todos los controladores están en

la misma red con la computadora PC, es posible comunicarse solamente con uno

por vez.

DE RED

CONTROLADOR 2

ÍNTERFAZ

CONTROLADOR 1

=AZD

DE RED

I NTDE

- ÍNTER FAZ

t

INTERFA;DE RED DE RED

CONTROLADOR 3 CONTROLADOR 4

COMPUTADOR

Figura 1.15. Comunicación de red PTP.

- 3 4 -

1.3.2.4 Comunicaciones vía radio

t

Las comunicaciones de radio (figura 1.16), pueden ser establecidas mediante

transceptores que se encuentran uno al iado de la PC en el centro de control, y el

otro al lado de cada controlador.

UNIDADDE RADIO

CONTROLADOR 1

UNIDADDE RADIO

UNIDADDE RADIO

Figura 1.16. Comunicación vía radio.

1.3.2.5 Módems de grupo

Este tipo de comunicaciones (figura 1.17), permite controlar (a través de una

línea de servicio telefónico público) a diversos consoladores programables

distantes, que se encuentran en una disposición de red, es decir, la red local

descrita en el punto 1.3.2.3 puede ser controlada desde una PC remota.

-35-

COWTROLADOR 1.2

CONTROLADOR 1.1

MODEM

CONTROLADOR 1,3

¿CONTROLADOR 2.1

?FAZED

" 1NTERFAZDE RED

_ INTERFAZ

c=INTDE

1NTERFÍ

MODEM

DE RED DE RED

CONTROLADOR 2.3 CONTROLADOR Z4

Figura 1.17. Módems de grupo.

1.3.2.6 Radio de grupo

Este sistema de comunicaciones (figura 1.18), es similar al sistema de

comunicaciones de radio, excepto que en lugar de usar transceptores para cada

controlador se requieren solamente 2 Transceptores, uno en la parte de la PC y el

otro en el lado de la red de consoladores.

-56-

CONTROLADOR 1.2

CONTROLADOR 1.1

CONTROUXDOR1.3

CONTROLADOR 2.1

1

ÍFAZED

^ INTERFAZDE RED

_, INTERFAZ

tINTDE

INTERF/iDE RED

CONTROLADOR Z3 CONTROLADOR 2.4

Figura 1.18. Radio de grupo.

- 3 7 -

ESTUDIO DE ENLACES ALÁMBRICOS EN EL SECTOR

AGRÍCOLA

El tendido de cables por tierra (subterráneo) para el control de los elementos que

integran el sistema de riego en el sector agrícola, se lo viene realizando por

mucho tiempo.

Todo sistema de tendido de cables por tierra tiene ventajas y desventajas al

momento de realizar; la instalación, el mantenimiento, o el paso a otro sistema

con diferente tecnología.

Normalmente los cables en el sector agrícola van en el interior de una manguera

junto con la tubería para riego, la misma que va en el interior de una zanja, para

luego ser cubierta con tierra. Todo este proceso de instalación es permitido

cuando el sitio es de fácil acceso y no presenta ningún obstáculo.

En el estudio del enlace alámbrico, se toman en cuenta parámetros que ayudarán

en la elección del conductor eléctrico más adecuado para esta aplicación.

2.1 SISTEMA ALÁMBRICO

La conexión de cable que va desde la caseta de riego (sistema de control - PLC)

a las electro-válvulas (figura 2.1) se realiza normalmente con conductor de cobre,

cuya sección deberá ser calculada de acuerdo a la caída de voltaje admisible en

función de la distancia, para que llegue la señal a la electro-válvula con el voltaje

que requiere el solenoide.

- 3 8 -

aaaaaaaa 0

1 SOLENOIDE

ELECTRO-VALVULA

fZ] SOLENOIDE

Kda

ELECTRO-VALVULA

CONDUCTOR ELÉCTRICO

Figura 2.1. Esquema de un sistema alámbrico en el sector agrícola.

2.1.1 P.L.C.

El PLC en sus salidas digitales, maneja voltajes de 24 Vac, las mismas que se

utilizan para el encendido de las electro - válvulas.

El PLC maneja un número determinado de electro- válvulas, según el número de

tarjetas que posee el mismo PLC.

Cada tarjeta posee 8 entradas y 16 salidas, y de aquí parte la necesidad de /

expandir el PLC con más tarjetas, de acuerdo al número de válvulas a manejar

para determinado sistema de riego ( véas'e anexo A1).

Se puede manejar con el PLC hasta 256 válvulas, es decir se puede expandir

hasta 16 tarjetas.

2.1.2 ELECTRO-VÁLVÜLA

Las electro-válvulas son válvulas hidráulicas que poseen un solenoide que

funciona con señales eléctricas, y realiza en su interior un control hidráulico como

se muestra en ia figura 2.2.

-39-

SDLENQIDE

CflBlN¡BOLO

CABEN.IBDLD

Figura 2.2. Funcionamiento de las electro-válvulas (normalmente cerradas NC).

(a)Sin energía eléctrica, (b) Con energía eléctrica.

La electro - válvula sin energía eléctrica no permite el paso del agua

(normalmente cerrada). Cuando a! solenoide llega la señal eléctrica, crea un

campo que levanta al émbolo y deja pasar agua de la cabina de la electro -

válvula hacia el exterior.

El solenoide presenta las siguientes características (tabla 2.1):

Voltaje y Potencia Nominal

12 V

24 V

Corriente(amperios)

ArranqueSostenida

Consumo de energía (Watts)Corriente(amperios)

ArranqueSostenida

Consumo de energía (Watts)

AC

60 Hz0.8

0.843

0,4/0,200,24/0,15

3,0/2,5

Tabla 2.1. Características del solenoide

Para el estudio, se va a utilizar el solenoide cuyo voltaje de operación es de 24

Vac, por lo tanto, la corriente es de 0.15 A.

Adicionalmente el solenoide, en la práctica, trabaja con el voltaje de operación ±

12.5% de tolerancia (±3 V).

- 4 0 -

2.2 CONDUCTOR ELÉCTRICO

2.2.1 CARACTERÍSTICAS

Existe en la actualidad una variedad de conductores eléctricos, cuyas diferencias

se destacan al momento de la instalación, y en el funcionamiento del sistema

eléctrico.

Para el estudio inicial del enlace alámbrico tomaremos en cuenta a los materiales

conductores eléctricos: aluminio y cobre.

Estos dos tipos de materiales conductores tienen características diferentes que se

señalan en la tabla 2.2:

Características

Capacidad decorriente (A)Resistencia(ohnrVIOOO

pies)

Peso (kg/km)

Conductores EléctricosCobre

+

+

Aluminio

_

+

-

Tabla 2.2. Diferencias entre el conductor de cobre y el conductor de aluminio,

para un mismo calibre AWG, y a la misma temperatura ambiente.

Para escoger un determinado tipo de conductor se deberá tomar en cuenta la

aplicación, la capacidad de corriente, el peso, el calibre, el costo, condiciones

ambientales, etc.

Para este estudio se va a generalizar la utilización del conductor eléctrico de

cobre, ya que se lo utiliza con frecuencia en el sector agrícola.

-41-2.2.2 CÁLCULO Y ESPECIFICACIÓN DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Una de las tareas más importantes para el diseño de una instalación eléctrica en

cualquier sitio, es el cálculo de la sección de los conductores eléctricos.

De los cálculos correctos depende la seguridad y el buen funcionamiento de la

instalación, así como el costo de la inversión inicial, y de los gastos de operación

y mantenimiento.

El análisis para definir la sección transversal de los conductores debe seguir cierta

metodología para obtener la especificación necesaria, y de este depende

encontrar los calibres AWG (American Wire Gage) ó MCM (miles de circular mils)

que cumplan con los requisitos necesarios de un sistema confiable y económico,

evitando conductores con secciones sobre dimensionadas, y que, a la final esto

se traduzca en gastos innecesarios.

Los principales criterios que se deben considerar para la especificación del

conductor son;

• Corriente eléctrica máxima.

• Caída de voltaje permitida.

• Calibre mínimo del conductor, (según normas)

2.2.3 CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE CORRIENTE

Los conductores eléctricos están cubiertos por material aislante, el cual contiene

materiales orgánicos. Este material aislante se clasifica de acuerdo con la

temperatura de operación permitida, de tal forma que una misma sección de

cobre puede tener diferente capacidad de conducción de corriente, dependiendo

del tipo de aislamiento que se seleccione.

La tabla 2.3, contiene la información de la tabla 310.16 del NEC (National

Eléctrica! Code, 2002) donde aparece la capacidad de corriente de conductores

-42-

aislados, según el tipo de materia! del aislante y dependiendo si el conductor está

instalado en tubería o al aire. En las tablas 2.4 y 2.5 se incluyen los factores de

corrección por temperatura ambiente y por agrupamiento en una tubería. Deberá

seleccionarse el calibre cuya capacidad de corriente sea igual o mayor a la

nominal de la fuente (alimentador de energía) considerando todas las

restricciones.

Tipo de aislamiento

Temperatura máxima detrabajo del conductorCalibre AWG/MCM

18

16

14

12108

TW, UF

60°C

-

-

20

25

3040

RH, RHW, THW,THWN, XHHW, RUH

75°C

20

25

3550

FISP, FEPB, MIRHN, THHN,THHW, THW, ZW

90°C

14

18

25

30

4055

Tabla 2.3. Capacidad de corriente de conductores de cobre aislado en amperios.

(Parte de la tabla 310.16, capítulo III, NEC 2002)

Número de conductores4 a 67 a 9

10 a 2021 a 3031 a 40

41 en adelante

% del valor indicado en80

70

50

45

40

35

la tabla 2.3

Tabla 2.4. Factores de corrección para más de 3 conductores agrupados.


Temperaturaambiente °C

21 -26 -

31 -

36 -

41 -

46 -

51 -

56 -

61 -

71 -

25

30

35

40

45

60

55

60

70

80

Temperatura máximapermisible en el aislamiento

60 °C

1.08

1.00

0.91

0.82

6.71

6.58

0.4Í

-

--

75 °C | 90 °C

1.05

1.00

0.94

0.88

0.82

0.75

0.670.580.33

1.04

1.00

0.96

0.91

6.870.82

6.76_

0.58

| 0.41

Tabla 2.5. Factores de corrección por temperatura ambiente


Los diferentes tipos de material aislante que cubren a los conductores poseen

características y usos particulares, como se presenta en la tabla 2.6:

Tabla 2.6: Aislante de los conductores y su uso.


NOMBRE COMERCIAL DEL

AISLANTE

Resistente al calor

Resistente al calor y a la humedad

Goma látex resistente al calor

Goma látex resistente a la humedad

Termoplástico

Termoplástico resistente a la humedad

Termoplástico resistente al calor y al

humedad

Termoplástico resistente al calor y al

humedad

Termoplástico resistente al calor,

humedad, gasolina y aceites.

TIPO

RH

RHH

RHW

RUH

RUW

T

TW

THW

THWN

MTW

TEMPERATURA

MÁXIMA

75°C

90°C

75°C

75°C

60°C

60°C

60°C

75°C

75°C

60°C

USO

Lugares secos

Lugares secos

Lugares secos y húmedos

Lugares secos


Lugares secos




Lugares húmedos

-44-

Termoplástico y asbesto

Termoplástíco y tejido fibroso.

Sintético resistente al calor.

Aislante mineral y cubierta metálica.

Silicon y asbesto.

Fluorinado de etüeno propileno

Cinta barnizada.

Asbesto y cinta barnizada.

TA

TBS

SIS

MI

SA

FEP

V

AVB

90°C

90°C

90°C

85°C

90°C

90°C

75°C

90°C

Alambrados de cuadros de

distribución solamente






(Usos especiales)


(Usos especiales)

Lugares secos

Lugares secos

Lugares secos

El espesor de estos tipos de aislamiento varía según la sección del conductor

eléctrico.

La duración del cable depende de como se conserva el aislante. Éste está

sometido a cierta temperatura que acelera procesos de envejecimiento, que se

reflejan en pérdidas de sus cualidades mecánicas.

El estudio de los aislantes conduce a definir que, respetando cierta temperatura

máxima de operación, se espera alcanzar cierto tiempo de vida útil; si la

temperatura es mayor, la vida útil disminuye, es decir, cada exceso de

temperatura que se presenta quita al cable cierto tiempo de vida útil.

Se considera aceptable que sobrecargas y cortocircuitos hagan perder al cable el

10% de su vida útil[8], este criterio define la temperatura máxima que puede

presentarse en estas condiciones.

Cuando existe un cortocircuito, la temperatura crece gradualmente a lo largo de la

falla, pero una vez que actúa la protección (fusibles, interruptores) también

decrece gradualmente.

-45-

2.2.4 CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL CONDUCTOR

Para la obtención de la fórmula que permitirá el cálculo de la sección del

conductor que se va a utilizar en el campo agrícola se necesita de parámetros

como;

;R•¿"v/S/v-

Figura 2.3. Circuito eléctrico.

• Voltaje de la fuente [v] (Vn).

• Longitud de la fase del conductor [m] (Lf).

• Corriente nominal [A] (ln).

• Voltaje que necesita el solenoide [V] (Vmin).

A7 ~ Vn ~7min; caída de voltaje ec. 2.1

Si se expresa como porcentaje se le conoce como regulación de voltaje:

e = — -100%V.

ec. 2.2

En la práctica, la caída de voltaje máxima permitida para que funcionen los

solenoides (electro-válvulas) es de 3 voltios.

AF = .#• ec. 2.3

-46

ec. 2.4s

donde;

S = Área o sección transversal del conductor eléctrico [mm2]2/p = Resistividad específica del material conductor [ohms*mm/m]

Reemplazando la ecuación 2.4 en la ecuación 2.3;

A7 = /?•—/„ ec. 2,5

Reemplazando la ecuación 2.2 en la ecuación 2.5;

-•100 ec. 2.6e - K .

'Considerando que la mayoría de los conductores eléctricos son de cobre,

normado al 100% de conductividad IACS (International Annealed Copper

Standard) y suponiendo una temperatura de operación de 60°C se tiene que; p =

1/50 [ohms*mm2/m]; por lo que para obtener la sección de conductores de cobre

se utiliza la siguiente expresión:

2-c-L,-IScu= -£_i ec.2.7

Para circuitos monofásicos y bifásicos c = 2 ( debido a que existe un hilo de

retorno); para circuitos trifásicos c =

Con la ecuación 2.7 se puede obtener la sección de los conductores de cobre, y el

resultado se compara con los datos que presenta la tabla 2.5 de los diferentes

calibres, y se especifica aquel que tenga un área transversal igual o mayor.

-47 -

Como ejemplo, se puede calcular la sección transversal de un conductor de cobre

y el calibre permitido para las siguientes características:

Voltaje aplicado (Nominal) = 24[V]

Voltaje mínimo permitido = 21 [V]

Corriente en la carga = 0.2 [A]

Tipo de circuito = Monofásico

Longitud del conductor = 800 [m]

Utilizando las ecuaciones 2.1, 2.2, y 2.7, el valor de la sección del conductor de

cobre se calcula de la siguiente manera:

e = JíZL 100=14.28%21 [V]

•2-800[Xl-0.2[XI

14.28-21[7]

Como se puede apreciar la sección del conductor calculada es de 2.13 mm2, y

revisando en la tabla 2.7, el valor está entre el calibre AWG 14 y AWG 12, por lo

tanto el conductor de calibre AWG 12 es el mejor para este ejemplo.

Calibre AWG

18

16

14

12

10

8

Sección

MCMVJ

1620

2580

4110

6530

10380

16510

del cobre

mm2

0.823

1.31

2. Ó 8

3.31

5.261

8.367

Tabla 2.7. Sección de los conductores TW y THW en mm2.

(Parte de la tabla 8, capítulo IX, NEC 2002)

-48 -

Para el cálculo del diámetro de la tubería o manguera en donde se van a alojar

varios conductores eléctricos hay que considerar la suma de las secciones de

todos los conductores (incluyendo su aislamiento) y el área transversal de! interior

del tubo o manguera. Los conductores eléctricos agrupados deben tener una

cierta holgura para facilitar el proceso de instalación.

En la tabla 2.8, se presentan las áreas de las tuberías conduit en porcentajes de

llenado con los conductores, entonces al momento de calcular el total de sección

que ocuparían los conductores, se procedería a escoger una tubería o manguera

que tenga un diámetro con un área superior para que exista espacio, y los

conductores no se encuentren muy juntos.

Tuberías conduit

Diámetro

Pulgadas) mm

1/2"3/4"1"

1 1/4"1 1/2"

2"

2 1/2"3"_™_

4"

15.320.426.134.5___

52

62.177.389.4101.5

Área en mm2

100% 31% i 40% 53%

184 57

317 101

535 166

935 290___< ™_

2124 658

3029 939

4693 1455

~T_ T94ÉT~

8091 2508

74 97

131 173

214 284

374 495

513 679

849 1126

1212 1605

1877 2487

2511 3327

3237 4288

Tabla 2.8. Sección transversal de tuberías conduit .cédula 40

(Parte de la tabla 4, capítulo XI, NEC 2002)

2.2.5 TENSIÓN MECÁNICA MÁXIMA EN EL PROCESO DE CABLEADO

Más que un criterio para calcular el calibre, se trata de un elemento que se debe

considerar al momento de decidir las distancias entre cajas de revisión, el número

de codos en el trayecto, los recorridos verticales, y en general cualquier obstáculo

que provoque una tensión mecánica en el conductor a la hora de instalarlo.

-49-

La tensión mecánica máxima que puede aplicarse antes de ocasionar

elongamientos o rupturas en los cables depende del tipo de conductor utilizado.

La tensión mecánica permitida en los conductores de cobre depende del temple.

Éste puede ser: suave, semiduro o duro. El suave es el del cobre recocido. Los

temples semiduro y duro se obtienen mediante un proceso de estirado en frío del

cobre recocido. Los conductores usados en líneas aéreas, por lo general, son de

temple semiduro o duro. Los conductores forrados para instalaciones interiores o

subterráneas son de cobre recocido, que tiene la ventaja de ser el de

conductibilidad eléctrica más alta.

Si un conductor se somete durante el proceso de cableado a una fuerza de tiro

descontrolada, puede cambiar su temple y aumentar su resistencia eléctrica, y si

esta fuerza es muy grande se puede inclusive provocar la ruptura del cable.

Al cablear varios conductores juntos, es muy importante que tengan la misma

longitud para evitar que aquel o aquellos que sean más cortos se sometan a

esfuerzos mayores. También no es recomendable colocar en el mismo tubo

calibres delgados junto con gruesos, ya que en una distribución heterogénea, los

esfuerzos podrían afectar a los cables más delgados.

El tipo de aislamiento de los conductores puede ayudar, compartiendo parte de

los esfuerzos, o puede fracturarse con un ligero estiramiento de los conductores.

De cualquier forma, es indispensable vigilar que en el proceso de cableado, el

aislante no se dañe por el rozamiento con las paredes de los tubos o mangueras.

2.2.6 PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO

La protección de los conductores eléctricos es muy importante, teniendo en

cuenta que gran parte de la inversión se encuentra en ellos, y que su reposición

no siempre es fácil.

-50-

Se dice que en una instalación está preparada para soportar cortocircuitos cuando

sus elementos cumplen con las siguientes características:

• Robustez suficiente para soportar los esfuerzos mecánicos de la máxima

fuerza posible.

• Capacidad de los conductores para soportar los esfuerzos térmicos de la

corriente más alta que pueda ocurrir.

• Rapidez de respuesta del sistema de protecciones para interrumpir y aislar la

zona donde aparezca un cortocircuito.

• Capacidad de los interruptores para disipar la energía del arco.

Las protecciones de toda instalación deben estar diseñadas para operar con

seguridad en condiciones extremas y para aislar las partes dañadas, de tal forma

que pueda continuar funcionando el mayor número de equipos alejados de la

falla.

2.2.7 PRUEBAS PARA EL CABLEADO ELÉCTRICO

Las pruebas deben desarrollarse a lo largo de las etapas del proyecto, de acuerdo

con un programa establecido, en el que se pondrá atención al momento de

colocación de cajas de salida, y a la firmeza respecto a la estructura. La

supervisión del avance permite corregir fallas antes de terminar con el acabado, y

así certificar la calidad de la instalación.

Los resultados de las pruebas efectuadas deben registrarse con sus respectivas

observaciones de las situaciones que se hayan encontrado en el proyecto.

Para el caso del sector agrícola, la revisión consiste en asegurarse de que se

instalaron todos los solenoides en su correspondiente válvula y en el respectivo

lugar; que todas las uniones se encuentren debidamente apretadas; que las

secciones de los conductores corresponden a las especificaciones del proyecto,

etc.

-51 -

Se recomienda que una persona dedique el tiempo que sea necesario a la

supervisión de todos los detalles. Dependiendo de la extensión del terreno, serán

necesarios los servicios de uno o varios técnicos de tiempo completo.

2.2.8 RUTAS DE INSTALACIÓN DEL CABLEADO

Debido a la topografía irregular que presentan los terrenos de nuestro país, las

rutas por donde se quiere tener acceso representan obstáculos inherentes, pero

no han sido nunca obstáculo para dar paso a desarrollos tecnológicos e

industriales.

La ruta por donde va el tendido de cables provenientes del PLC a las diferentes

electro — válvulas, debe recorrer por diversos caminos que normalmente no son

de fácil acceso, como por ejemplo: al pasar un río, una quebrada, un bosque,

entre otras.

La instalación del cable en el sistema de riego por lo general va en el interior de

zanjas junto con la red de tuberías, ya que éstas pueden brindarle un poco de

protección a la tubería de cableado.

2.2.9 CÁLCULO DE LA LONGITUD DEL CABLEADO

El costo del sistema en lo que se refiere al cableado en el terreno puede variar

dependiendo de la longitud y del número de válvulas que se van a controlar.

Cada válvula necesita de forma independiente un cable que será la fase

(positivo), y compartirán otro cable que servirá de común (negativo). Entonces,

para el cálculo aproximado de cuanto cable se necesita para el control de todas

las válvulas en el terreno, se necesitaría sumar todos los trayectos que conducen

a cada válvula, y el total sería lo que se necesite para el cableado.

Cuando se tienen bloques de terrenos regulares (simetrías rectangulares), para el

cálculo aproximado de cuanto cable se necesita para el control de todas las

-52-

válvulas en el terreno, se utilizaría una fórmula que sale de la figura 2.4. Hay que

tomar en cuenta que este cálculo es para conductores de un mismo calibre

AWG/MCM, y que las válvulas se encuentran distribuidas dentro del bloque

uniformemente.

CABLEFASE

COMÚN_^_

BLDQ

r

UE 1

i

BLDOt

t

UEi — i

1

H

CASETABOMBEO

Figura 2.4. Esquema del cableado en el sistema de riego.

A continuación se obtendrá una fórmula aproximada para el cálculo total del cable

dentro del bloque:

TCDBN2 'BN

ec.2.8

Agrupando;

N

ec.2.9donde:

LTCDBN = Longitud total de cable dentro del bloque N [m].

LBN = Longitud del bloque N [m].

NVBN = Número de válvulas del bloque N [m].

A continuación se obtiene una fórmula aproximada para el cálculo total de! cable

fuera del bloque:

-53-

= LFBN X ( - W + l 6C. 2. 1 O

donde:

LTCFBN = Longitud total de cable fuera del bloque N [m].

LFBN - Longitud de la caseta al bloque N [m].

NVBN = Número de válvulas del bloque N [m].

Sumando la ecuación 2.9 y la ecuación 2.10:

6C 2 1 1

Entonces, se utiliza la ecuación 2.11 para cada bloque, y la sumatoria de los

resultados de todos los bloques se conoce la longitud total del conductor de

cobre.

Siempre al resultado total es necesario añadirle un 10%, ya que no se considera

las conexiones verticales que se hacen a las electro-válvulas.

Entonces, luego de saber la longitud total del cable a utilizar en el proyecto, se

realiza la cotización y se sabe con certeza cuanto cuesta el proyecto en la parte

que se refiere al cableado,

El proyecto se hace más caro cuando las electro - válvulas están muy alejadas

respecto al cuarto de equipos y cuando existe un gran número de ellas.

Cuando los bloques no tienen simetrías rectangulares y también existe un

sinnúmero de rutas del proyecto, la ecuación 2.11 no serviría, para lo cual es

necesario sumar cada trayecto de cable de cada válvula, y esto es un trabajo

difícil.

-54-

Si se posee algún paquete gráfico como AUTOCAD, se puede trazar todos los

trayectos y luego realizar la suma, teniendo en cuenta que el trayecto de la fase y

el trayecto del común son diferentes (figura 2.5).

"Pl f>'.rLU

íjVfLU

•LFÁlilt'L

m.•77

7~"~2 Y?

&£1LÍ3

"VI- -V:

^ .\^•L^r

vi:':v.-&

•Pl C>ríLw

-vX•L

'&•.n-.

:LGF: +]

'4 VZ • •Yk' -¿

"R"D

TI

1 V?•: =!Ti- :.iíí

•r

•L

7 'i. •

(a) (b)

Figura 2.5. Modo gráfico de calcular el cableado. (a)Fase. (b) Común.

Otra forma de obtener la longitud total del cableado es: ver cuántos trayectos se

tiene en el proyecto, y de cada trayecto contabilizar el número de válvulas, para

luego utilizar la ecuación 2.12:

Para la figura 2.6, el trayecto 1 tiene 6 válvulas:

PLG

Vt 'Vz •••*$ %¿

Ui; • -¿i ~"¿\-. '¿p

L3 " .... "L4: -4

VALVULA+l=FASE-t-CDMUM

y Y"HÍ5" :.!::-. IÜ6:., - . ' .

Figura 2.6. Trayecto de 6 válvulas.

ec.2.12

donde:

LTci = Longitud total de cable del trayecto 1 [m].

Lj = Longitud 1 [m].

t

- 5 5 -

NVTI ~ Número de válvulas del trayecto 1,

Reemplazando en la ecuación 2.12 el número de válvulas por 6, entonces se

tiene:

6L2 + 5L3 -i- 4L4 + 3Z5 + 2L6 o ," cO. z_. I

El coeficiente del último término de la ecuación 2.13, sirve para darse cuenta que

se llega a la válvula con el conductor que corresponde a la fase y el conductor

que corresponde al común del circuito eléctrico.

2.3 ANÁLISIS DEL SISTEMA ALÁMBRICO

2.3.1 PROYECTO HACIENDA KOTOHURCO

Para el estudio del enlace alámbrico se ha tomado en cuenta un proyecto que

tiene una topografía irregular (figura 2.8) y que presenta similitud con los demás

proyectos que existen en todo el país.

Datos del proyecto:

Nombre del Proyecto ; Hacienda Kotohurco

Número de zonas : 2

Número de Válvulas ; 129

Características Electro-válvula;

Voltaje Nominal = 24 [V]

Corriente de Arranque - 0.15 [A]

Voltaje de operación = ± 12.5%

Energía eléctrica = 110 [V] / monofásica

« -56-

En el plano A1 (véase anexo A), se observa la ubicación de cada electro - válvula

en su respectivo bloque dentro de la hacienda; además, las rutas que se indican

corresponden a las zanjas por donde van todas las tuberías para el riego. Las

zanjas servirán para colocar los conductores que se conectarán a las electro -

válvulas.

De acuerdo al plano A1, todos los bloques de este proyecto tienen diferentes

_^ dimensiones, entonces para el cálculo total de la longitud del cable se va a utilizar%

los criterios anteriormente mencionados.

El modo de operación de las electro - válvulas se define al momento de realizar

el diseño del sistema de riego, con lo que se conoce el número de electro -

válvulas que van a funcionar simultáneamente. Para el caso de la hda.

Kotohurco, 8 válvulas funcionan simultáneamente, en diversos sectores.

El conductor que sirve de fase es independiente para cada electro - válvula,

. , mientras que el conductor que sirve de común, se conectará a todas las electro -

válvulas, para lo cual el dimensionamiento se daría tomando en cuenta la

corriente que lleva del grupo de válvulas que se encuentren en funcionamiento en

ese instante.

El proceso de dimensionamiento del conductor que sirve de común, es muy

laborioso, porque se debería realizar el cálculo para cada tramo en donde se

conecta cada válvula.

tPara un diseño de ingeniería, lo más importante es el factor tiempo, por lo que se

pueden utilizar criterios que simplificarían el cálculo del conductor que sirve de

común, y que se detallan a continuación;

• Cada electro - válvula tiene una corriente de arranque, la misma que dura

poco tiempo, luego, la corriente baja y se mantiene constante.

• El encendido de las electro - válvulas no se realiza simultáneamente, siempre

existe un período de tiempo entre cada una de ellas. Cabe destacar que en un

-57-

sistema de riego, generalmente no todas las electro - válvulas funcionan a la

vez, ya que cada electro - válvula tiene un tiempo determinado de operación.

• Una vez encendida la electro - válvula, la cantidad de corriente que se

necesita es mínima para seguir funcionando.

Con estos criterios se puede considerar que por el conductor que sirve de común

para todas las electro - válvulas, atraviesa una corriente que es semejante a la

nominal de cada electro - válvula, entonces, para el dimensionamiento de los

conductores, ya sea de la fase o del común, se utilizará la ecuación 2.7.

En la figura 2.7, se presenta la ubicación de la hda. Kotohurco en los planos

topográficos del 1GM (Instituto Geográfico Militar), con lo que se puede determinar

si existe acceso al sitio revisando la ubicación en el mapa.

Con la ayuda de un programa, se puede observar el relieve de acuerdo a las

curvas de nivel existentes en el plano topográfico. En la figura 2.8, se puede

observar la topografía que presenta la hda. Kotohurco, la que se caracteriza por

presentar pocas lomas.

-58-

78° 37' 40

O " 4 9 ' 2 1 "

0 D 50 '59

78° 371 41

3.972 kn 78° 35' 32"

O» 49' 21"

HACIENDA KDTDHURCÜ

coo

X"3

0 D 5 0 ' 5 9 U

78° 351 32

Figura 2.7. Ubicación de la hacienda KOTOHURCO

i

Figura 2.8. Relieve de la hacienda KOTOHURCO

i

-59-

En la tabla 2.9, se pone a consideración las longitudes máximas que puede tener

el conductor eléctrico de cobre para cada calibre AWG. Con esto facilita la

obtención del calibre del conductor para una determinada distancia.

Calibre AW GVoltaje aplicado(NOMINAL) [V]Variación de voltajepermitido %Corriente de [a carga [A]Tipo circuito(monofásico/bifásicos = 2,trifásico = 1,73205)

Longitud máxima delconductor [m]

Sección del conductor

[mm2]

18

24

12.50.15

2

411.5

0.82

16

24

12.5

0.15

2

655

1.31

14

24

12.50.15

2

1040

2.08

12

24

12.5

0.15

2

1655

3.31

10

24

12.50.15

2

2630

5.26

8

24

12.5

0.15

2

4183

8.37

Tabla 2.9. Cálculo de las distancias máximas de los conductores con respecto a

sus secciones.

En e! plano A2 (véase anexo A), se señala una zona de la hacienda, la misma que

se encuentra encerrada con un círculo. Esta zona servirá como ejemplo de

cálculo para la obtención del calibre de conductor; también se obtendrá el total de

longitud de cable para dicha zona, (ampliación plano A2 - anexo A)

En este tramo se encuentran implicadas las electro-válvulas con número: 1, 2, 3,

...19. (19 en total).

En la tabla 2.10, se presenta para cada electro - válvula el total de metros de

conductor correspondiente a la fase, y su tipo de calibre. El calibre del conductor

se obtiene comparando las distancias de la tabla 2.10 con las

distancias sugeridas de la tabla 2.9.

Para la obtención del total de conductor correspondiente al común, se procede

realizando la suma siguiendo la figura 2.5b y aplicándola al plano A2.

ce)

Tab

la 2

.10.

Eje

mpl

o de

cál

culo

de

un tr

amo

de la

hda

. K

otoh

urco

.

a\

-61-

Los resultados para la tabla 2.10 son:

CALIBRE AWG

18

16

14COMÚN

Total de conductor [m]

4126.1

2286.9

745.81739.1

Tabla 2,11. Total metros cable para un tramo de la hda. Kotohurco.

Los valores de la tabla 2.11, están incrementados en un 10%, ya que se deben

realizar conexiones.

Realizando el mismo procedimiento que se hizo para una parte de la hacienda

(zona 1; plano A2 anexo A), y utilizando la misma metodología, se obtienen los

siguientes valores para toda la hacienda (plano A1 - anexo A):

Cantidad deconductor (m)

7058.71375044660

63661.429647.2

CalibreAWG/MCM

18

16

14

12

10

TOTAL

Precio xmetro US $

0.060.1

0.240.390.6

Precio TotalUS$

423.521375.00

10718.4024827.9517788.3255133.19

Tabla 2.12. Costo total del proyecto, (cableado)

•tAdemás, a este valor del cable se le añade el costo de la manguera por donde

van a ir los cables.

CALIBREAWG

18

16

14

12

108

Número máximo de conductores en tuberías conduit

1/2"

7

6

4

3

11

3/4"

12

10

6

5

4

1" 1 1/4"

20 | 35

17

10

87

_,,

30_™

15

137

1 1/2"

49

41

25

24

1710

2"

80

68

41

34

29"17

2 1/2"

JÜL.98

58

50

4125

3"

176

150

90

76

64„„,

3 1/2"

__

101

8652

4

™™

13211067

Tabla 2.13. Máximo número de conductores en tuberías conduit

-62-

En el campo agrícola es mejor la utilización de manguera de polietileno para

transportar el cable, y con ayuda de la tabla 2.13, se colocará el diámetro de

manguera, dependiendo del número de conductores.

Los resultados de la tabla 2.14, corresponden a la suma de mangueras de cada

trayecto, dependiendo del número de conductores que pasan por ella.

Diámetro de lamanguera

1/2"3/4"1"

1 1/4"1 1/2"

2"

Cantidad demanguera

[m]9551.34197.61723.72015.24180260.7

Precio x metroUS$0.3

0.340.4

0.510.65

3TOTAL US$

Precio TotalUS$

2865.391427.184

689.481027.752

2717782.1

9508.906

Tabla 2.14. Costo de la cantidad total de manguera de polietileno.

En cada proyecto surge la necesidad de colocar cajas de revisión, para analizar

en caso de fallas, el sistema eléctrico. Existen tablas para la selección de dichas

cajas, y su tamaño depende del número de conductores.

Para este proyecto, debido a la gran extensión de terreno, se utilizará una caja de

revisión por cada bloque, la misma que se ubicará a la entrada del mismo.

Para unir las mangueras se utiliza uniones, cuya característica es no permitir el

paso de agua desde la zanja hacia el interior de la manguera donde se

encuentran los conductores. De igual forma, para unir los conductores, es

necesario realizar un buen empate para lo cual se necesita el uso de cinta

adhesiva aislante.

-63

Cajas de pensiónUniones paramanguera

Tee para mangueraCinta adhesiva

aislante

Cantidad129

220

129

136

Precio x unidad US $26

0.8

0,5

0.6

TOTAL

Precio Total US $3354.00

176.00

64.50

81.60

3676.10

Tabla 2.15. Costo de los accesorios de conexión del sistema eléctrico.

COSTO TOTAL DEL PROYECTO = US $ 68318.196

Estos valores no incluyen: el I.V.A., estudio de ingeniería, e instalación.

2.3.2 OPCIÓN PARA EL PROYECTO HACIENDA KOTOHURCO

En caso de mantener uniformidad con el calibre del conductor, es decir, utilizar en

todo el proyecto un solo calibre AWG, como por ejemplo, se quiere que el

proyecto utilice conductor eléctrico de cobre calibre AWG 16, es necesario la

utilización de transformadores y relés, para lo cual se requiere conocer cuanto se

pierde en cada trayecto, o lo que es lo mismo, saber el % de variación de voltaje

para cada distancia máxima, (tabla 2.15)

Voltaje aplicado(NOMINAL) [V]Variación de voltajepermitido %Corriente de la carga [A]Tipo circuito(monofásico/bifásicos - 2,trifásico- 1,73205)Longitud máxima de!conductor [m]Sección del conductor

[mm2]Calibre AWGUtilización deltransformador

24

7.866.15

2

411.5

1.3116

NO

24

12.50.15

2

655

1.3116

NO

24

19.840.15

2

1040

1.3116

SI110V/3ÓV

24

31.580.15

2

1655

1.3116

SI11ÓV/35V

! 24

j 50.190.15

| 2

I 2630

\1! 16

I SIÍ110V/45V

| 24

| 79.82i 0.15

i 2

I 4183

| 1.31i 16

I SIÍ10V/110V

Tabla 2.16. Cálculo para obtener características de transformadores.

-64-

La tabla 2.16 sirve para conocer si existe necesidad de utilizar un tipo de

transformador de acuerdo a la distancia de cada válvula. En cada transformador

se puede conectar hasta 5 válvulas (1 A).

La figura 2.9, presenta el funcionamiento del PLC con las electro - válvulas, con

la ayuda de un transformador. Los relés C1, C2, y C3 sirven para cerrar el circuito

de cada electro - válvula.

PLC

110V

Cl C C2C C

c

35V

cav C3

ve

Figura 2.9. Conexión del PLC con las electro - válvulas utilizando transformador.

La cantidad en metros de conductor calibre 16 de la tabla 2.17, se obtuvo

sumando los valores de la tabla 2.11.

Cantidad deconductor [m]

149255.7

CalibreAWG/MCM

16

Precio xmetro US $

0.1

TOTAL

Precio TotalUS$14925.5714925.57

Tabla 2.17. Costo total del proyecto,(cableado)

-65-


1/2"3/4"

1"

1 1/4"1 1/2"

2"

Cantidad demanguera

[m]73261036268

1084894

671

Precio x metroUS$

0.3

0.340.4

0.510.65

3TOTAL US$

Precio TotalUS$

2197.8352.24

107.2552.84581.12013

5804.18

Tabla 2.18. Costo de (a cantidad total de manguera de polietileno.

En la tabla 2.19, se presenta el tipo de transformador que se utiliza para este

proyecto, y depende de las distancias de cada electro -válvula.

Cantidad detransformadores

9

8393

tipo detransformador

110V/30V110V/35V110V/45V

RELÉSTOTAL

Precio x unidadUS$35

3535

26

Precio TotalUS$

315.00280.00105.00

2418.003118.00

Tabla 2.19. Costo total de transformadores y relés térmicos.

COSTO TOTAL DEL PROYECTO = US $ 27526.85

Estos valores no incluyen; el I.V.A., estudio de ingeniería, e instalación.

2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA ALÁMBRICO

2.4.1 VENTAJAS

• El sistema alámbrico no produce radiaciones en el ambiente.

• En el trayecto de los conductores se puede sacar ramificaciones de ellos sin

tener dificultad.

El conductor de cobre puede soportar curvaturas dependiendo del calibre que

sea.

-66

La conexión de los conductores eléctricos con las electro - válvulas es simple

y sencilla.

2.4.2 DESVENTAJAS

El sistema es apropiado en cuanto a costo, cuando las válvulas no se

encuentran muy distantes.

A veces los trayectos no son en línea recta, y la manguera que lleva los

conductores necesita realizar curvaturas, estas curvaturas no deben ser muy

prologadas, porque pueden romperse los conductores.

El proceso de instalación del tendido del cable se retarda cuando existen rutas

de difícil acceso.

La localización de fallas es sumamente complicada ya que una vez tendido el

cable cerca de la red de tuberías que se encuentran en el interior de una zanja,

estas son tapadas con la tierra y ya no están a la vista.

El tendido de cables por estar en el interior de una zanja, está expuesta a

diversos factores como son la humedad del suelo, fugas de fertilizantes que

atraviesan la tubería, y estos, en el transcurso del tiempo, deterioran todo lo

que está a su paso.

No siempre el cable por estar cerca de la tubería está protegido, ya que a

veces puede pasar por ahí maquinaria pesada y ganado, y destruir ia tubería

junto con el cable.

Las señales que viajan por el cable suelen debilitarse cuando la distancia es

demasiado grande.

- 6 7 -

2.4.3 RECOMENDACIONES

Las zanjas deben tener una dimensión de 50 cm de ancho y 70 cm de

profundidad.

Para proteger de toda maquinaria pesada y de obras civiles el cableado que

se encuentra en el interior de una zanja, es recomendable la colocación de una

malla sobre el cableado a una distancia de 30 cm, con la finalidad de prevenir

a la persona que se encuentra realizando dicha obra o construcción.

El uso de cajas de revisión a la entrada de cada bloque es necesario, ya que

en caso de existir alguna falla en el sistema, se recurre al mismo.

El uso de hojas de cálculo (de MS EXCEL), es una herramienta que ayuda a

realizar de manera rápida y sencilla cualquier tipo de operación, como es el

caso del cálculo de secciones de los conductores, el total de cable que se

necesita para un proyecto, el cálculo del número de trasformadores, etc.

Todo empalme o derivación debe garantizar perfecto aislamiento e

impermeabilidad. La resistencia de aislamiento se deberá hacer con cinta

aislante plástica.

Es necesario que al conductor que sirve de común para todo el sistema se lo

identifique con un solo color, y así diferenciarlo de la fase.

Para la colocación de conductores dentro de la tubería se debe revisar y

secarla, si fuere el caso. Este proceso se deberá ejecutar únicamente cuando

se garantice que no entrará agua posteriormente a la tubería o en el desarrollo

de los trabajos.

Al escoger el tipo de conductor para un proyecto de agricultura, es necesario

considerar que se va a trabajar con humedad, para no tener problemas en la

vida útil del conductor.

- 6 8 -

Al momento de colocar transformadores con la finalidad de utilizar un solo tipo

de calibre de conductor, los precios bajan.

-69-

CAPITULO III

ESTUDIO DE SISTEMAS INALÁMBRICOS

En el Capítulo II se explicó la utilización del conductor de cobre como medio de

transmisión en el sector agrícola para transportar señales eléctricas y realizar ei

control de las electro-válvulas. Sin embargo, a veces resulta difícil interconectar

el PLC con las electro-válvulas con un cable, por ejemplo, a través de ríos,

montañas, o quebradas, u otros accidentes geográficos. Resulta conveniente

buscar nuevas alternativas, como por ejemplo utilizar el espacio libre como un

medio de transmisión. La propagación de las ondas electromagnéticas en el

espacio libre, se le conoce con el nombre de propagación de radiofrecuencia.

Los sistemas inalámbricos facilitan la operación en lugares donde no se puede

tener fácil acceso, así como los equipos pueden moverse de un lugar a otro y no

limitarse a permanecer en un solo lugar.

En este capítulo se presentará a los sistemas inalámbricos como una alternativa

en el sector agrícola, para realizar el control de las electro-válvulas de riego.

Para el control de las electro-válvulas, se puede mezclar las redes alámbricas y

las inalámbricas, y de esta manera generar una red híbrida, con la finalidad de

poder resolver los enlaces hacia la caseta de control.

Se puede considerar que el sistema alámbrico sea la parte principal y la

inalámbrica le proporcione movilidad adicional al equipo, para poderlo desplazar

con facilidad dentro del área a manejar.

Para empezar con el estudio del enlace inalámbrico para el sector agrícola, se

comenzará primero con la explicación del espectro electromagnético.

-70-

3.1 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

En la figura 3.1 se muestra el espectro electromagnético. Las porciones de radio,

microondas, infrarrojo y luz visible del espectro pueden servir para transmitir

información modulando la amplitud, la frecuencia o la fase de las ondas. La luz

ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma serían todavía mejores debido a sus

frecuencias más altas, pero son difíciles de producir y de modular, no se propagan

bien entre los edificios y son peligrosos para los seres vivos.

Las bandas que se muestran en la parte inferior de la figura 3.1 son los nombres

oficiales de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) y se basan en las

longitudes de onda, de modo que la banda LF va de 1 a 10 km (aproximadamente

30 a 300 Khz.). Los términos LF, MF y HF se refieren a las frecuencias baja,

media y alta, respectivamente.

Radio Microondas Infrarojo UV Rayos X Rayos gtmna

Luz visible

10 105 106 107 30B 109 ID'° ID" ID* 1013

Par -t

Marít

1

-e-nsado

Ro10 A

1

Coaxi

d!o•i

I

it

RÍF

-^ —

1

dioM— *-

TV .1

So-télli

Míe7e

1

S5

raondaj-restre

1 1 1 1

FibraDpilca

I !

BANDA LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF

Figura 3. 1. El espectro electromagnético y sus usos en las Telecomunicaciones.

En la tabla 3.1, se identifica cada banda del espectro electromagnético con su

longitud de onda correspondiente, y además se presenta sus características de

propagación, y su aplicación.

SIG

LA

VLF LF MF

HF

VH

F

m?

SH

F

EH

F

TH

F

SU

BD

IVIS

ÓN

Ond

as m

uy la

rgas

(miri

amét

ricas

)

Ond

as la

rgas

(kilo

mét

ricas

)

Ond

as m

edia

s(h

ecto

mét

ricas

)

Ond

as c

orta

s(d

ecam

étric

as)

Ond

as c

ortís

imas

(mét

ricas

)

®Z

&B

¿ss«

Mic

roon

das

(cen

timét

ricas

)

Mic

roon

das

(mili

mét

ricas

)

Mic

roon

das

(dec

imiii

mét

ricas

)

LON

GIT

UD

DE

ON

DA

De

30.0

00m

A 1

0.00

0m

De

10.0

00m

A 1

.000

m

De

l.O

OO

mA

10

0m

De

100

mA

10m

De

10 m

A 1

m

gQflt

H)

Aífó

Qjj)

De

10 c

mA

1 c

m

De

1 cm

A 1

mm

De

1 m

mA

0.1

mm

BA

ND

A

4 5 6 7 8 10 11 12

GA

MA

DE

FR

EC

UE

NC

IAS

De

lOkH

zA

30

kHz

De

30 k

Hz

A 3

00 k

Hz

De

300 k

Hz

A 3

MH

z

De

3 M

Hz

A 3

0 M

Hz

De

30 M

Hz

A 3

00 M

Hz

•ÜS85

HI

&®

m¡

De

3 G

Hz

A 3

0 G

Hz

De

30 G

HZ

A 3

00 G

Hz

De

300

GH

zA

3.0

00 G

Hz

CA

RA

CT

ER

ÍST

ICA

S D

E

PR

OP

AG

AC

IÓN

Pro

paga

ción

por

ond

a de

tie

rra;

ate

nuac

ión

débi

l; ca

ract

erís

ticas

est

able

s

Sim

ilar

a la

ant

erio

r, p

ero

de c

arac

terí

stic

asm

enos

est

able

s.

Sim

ilar

a la

s pr

eced

ente

s pe

ro c

on u

naab

sorc

ión

elev

ada

dura

nte

el d

ía;

prop

agac

ión

prev

alen

tem

ente

ion

osfé

rica

dura

nte

la n

oche

.

Pro

paga

ción

pre

vale

ntem

ente

ion

osfé

ricas

con

fuer

tes

varia

cion

es e

stac

iona

les

y en

las

dife

rent

es h

oras

del

día

y d

e la

noc

he.

Pre

vale

ntem

ente

pro

paga

ción

dire

cta;

espo

rádi

cam

ente

pro

paga

ción

ion

osfé

rica

otr

opos

féric

a.

BE

rcY

usi

vam

Vnte

TpV

.o'p

'aQ

a'c

ibhLdire

ctaJB

Í

IJU

IUU

UO

LI u¿

<axij

aüa¿

J i>

iuru

iuj¿

tii¿ujtí

>tii

Com

o la

pre

cede

nte

Com

o la

pre

cede

nte

Com

o la

pre

cede

nte

US

O T

ÍPIC

O

Enl

aces

de

radi

o a

gran

dist

anci

a

Enl

aces

de

radi

o a

gran

dist

anci

a; a

yuda

a la

nave

gaci

ón a

érea

y m

aríti

ma.

Rad

iodi

fusi

ón.

Com

unic

acio

nes

de to

do ti

poa

med

ia y

lar

ga d

ista

ncia

.

Enl

aces

de

radi

o a

cort

adi

stan

cia,

tele

visi

ón,

frec

uenc

ia m

odul

ada,

^¡¡

ace^e¡^

^¡e

\e^s\^

UÜ

lUJ(

)t4>U

U¿JU

UiJ

Rad

ar,

enla

ces

de r

adio

Com

o la

pre

cede

nte

Com

o la

pre

cede

nte

Tabla

3.1

. ca

ract

erís

ticas

y a

plic

acio

nes

de l

as b

anda

s de

fre

cuen

cia

del e

spec

tro

elec

trom

agné

tico.

-72-

3.1.1 BANDA UTILIZADA Y GESTIÓN DE FRECUENCIAS

Para la asignación de una frecuencia para el sector agrícola, es necesario acatar

los reglamentos y reformas de la Ley Especial de Telecomunicaciones, en donde

la planificación, administración y control de su uso corresponde al Estado a través

del Consejo Nacional de Telecomunicaciones (CONATEL), Secretaría Nacional

de Telecomunicaciones (SENATEL), y Superintendencia de Telecomunicaciones

(SUPTEL).

Una vez asignada la frecuencia, no podrá ser utilizada para fines distintos, ya que

el uso indebido será causa suficiente para que las frecuencias se reviertan al

Estado, sin ninguna indemnización.

Para la autorización de uso de frecuencias, el interesado debe presentar a la

SENATEL una solicitud por escrito y cumplir con los requisitos de carácter legal,

técnico y económico que establezca el CONATEL para el efecto.

De acuerdo al Plan Nacional de Frecuencias, las bandas que pueden ser

utilizadas para enlaces radioeléctricos son las comprendidas entre:

360 MHz-370 MHz (Enlaces Radioeléctricos).

430 MHz-440 MHz (Enlaces Radioeléctricos).

917 MHz - 922 MHz (Enlaces para transmisión de datos).



En este capítulo y para este estudio de enlaces inalámbricos se va a utilizar la

frecuencia de la banda de 430 MHz - 440 MHz; esta banda se encuentra dentro

de UHF (véase la tabla 3.1), y corresponde a las ondas ultracortas que van desde

300 MHz a 3 GHz.; por lo tanto se menciona los tipos de propagación de las

ondas electromagnéticas, y de manera específica la propagación de ondas

espaciales.

m

-73 -

A continuación se explica brevemente la manera como viaja la onda

electromagnética en el espacio libre desde un punto de transmisión hasta un

punto de recepción.

3.2 PROPAGACIÓN DE ONDAS

En los sistemas de comunicación de radio, las ondas se pueden propagar de

varias formas, dependiendo del tipo de sistema y el ambiente. Existen tres

formas de propagación de las ondas electromagnéticas: ondas de tierra, ondas

espaciales (que incluyen ondas directas y ondas reflejadas) y propagación de

onda del cielo.

AN7EHA

TRANSMISORA

SUPERHCIE DE LA TIERRA

AHÍCHA

I RECEPTORA

Figura 3.2 . Formas de propagación de las ondas electromagnéticas.

La figura 3.2 muestra las formas de propagación entre dos antenas de radio.

Cada uno de estos modos existe en cada sistema de radio; sin embargo, algunos

son despreciables en ciertos rangos de frecuencias o sobre un tipo de terreno en

particular.

-74-

3.2.1 ONDA DE TIERRA

La onda de tierra es una onda electromagnética que viaja por la superficie de la

Tierra. Este método de propagación sólo es de utilidad en frecuencias por debajo

de los 30 MHz (VLF, LF,y MF), ya que conforme aumenta la frecuencia, la

propagación se vuelve más direccional.

En la tabla 3.1, se observa las características de las bandas que corresponden a

la onda de tierra, y se usa para enlaces de radio a grandes distancias, en la

navegación marítima, aérea, y para la radiodifusión.

3.2.2 ONDA DE CIELO

Las ondas electromagnéticas que se dirigen por encima de las ondas directas se

llaman ondas de cielo. Las ondas de cielo se irradian en una dirección que se

produce en un ángulo relativamente grande, con referencia a la superficie de la

Tierra. Las ondas de cielo viajan hasta la ionosfera, y ahí por refracción se

reflejan nuevamente a la Tierra.

Las ondas de cielo (HF, VHF) se utilizan para aplicaciones de alta frecuencia,

como por ejemplo para canales de televisión.

3.2.3 PROPAGACIÓN DE ONDAS ESPACIALES

La propagación de ondas espaciales incluye energía radiada que viaja unos

cuantos kilómetros, en la parte inferior de la atmósfera de la Tierra. Las ondas

espaciales incluyen ondas directas y reflejadas. Las ondas directas viajan en línea

recta entre las antenas transmisora y receptora. La propagación de ondas

espaciales con ondas directas se llama comúnmente transmisión de línea de vista

(LOS).

La onda reflejada a tierra, es la porción de la señal transmisora que se refleja en

la superficie de la Tierra y es capturada por la antena receptora.

-75-

ANTENATRANSMISORA

TURRE

TORRE

SUPERFICIE DE LA TIERRA

Figura 3.3. Propagación de ondas espaciales.

La distancia que existe desde la punta de la antena en el lugar que ocupa la torre

del transmisor, hasta el horizonte se llama radio horizonte. Como en la torre del

receptor se verifica el mismo fenómeno, el radio horizonte del receptor se suma la

emisor y ambos constituyen el alcance visual. El radio horizonte puede alargarse

aumentando la altura de las antenas, transmisora o receptora (o ambas) por

arriba de la superficie de la Tierra, ya sea con torres, o colocándolos sobre

alguna montaña, etc.

ANTENATRANSMIGRA

ALCANCE VISUAL

SUPERFICIE DE LA TIERRA /

Figura 3.4. Radio horizonte.

El radio horizonte para una antena transmisora y receptora se presenta en la

ecuación 3.1;

dRH = -j2*a*ht + 2 * a * hr ec3.1

-76-

donde:

dRH = radio horizonte (m)

a = radio de la Tierra (6340 km)

ht = altura de la antena transmisora (m)

hr - altura de la antena receptora (m)

Reemplazando los valores de la ecuación 3.1 , se tiene:

; hr y ht en metros. ec3.2

Con el valor del radio horizonte, se puede conocer sí la esfericidad de la Tierra es

un obstáculo para la propagación de las ondas, y por ende puede existir algún tipo

de atenuación como se verá más adelante.

3.3 ENLACE INALÁMBRICO

Los enlaces inalámbricos se hacen básicamente entre puntos visibles entre sí es

decir, puntos altos de la topografía de un terreno.

Un sistema inalámbrico es un conjunto de equipos y accesorios que conectados

entre sí a través de un medio de transmisión físico (cables), trasladan a cada lado

del enlace, información de un punto a otro punto en forma inalámbrica, de forma

transparente para el usuario.

ANTENATX /

ONDASELECTROMAGNÉTICAS ANTENA

v RX

UESPACIO LIBRE

Figura 3.5. Enlace Inalámbrico.

- 77 -

Para el funcionamiento correcto de un sistema inalámbrico, independientemente

del alcance, es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura

adecuada para la propagación, y que no se tenga problemas con las variaciones

de las condiciones atmosféricas de la región en toda época del año.

Para poder calcular las alturas de las antenas, debe conocerse la topografía del

terreno, así como la altura y ubicación de los obstáculos que puedan existir en el

trayecto.

Al momento de realizar el diseño de un sistema de comunicación inalámbrico, es

necesario conocer la mejor ruta, para ello se toma en cuenta los siguientes

factores:

• En los sitios:

> Situaciones geográficas reales.

> Disponibilidad de áreas planas.

> Naturaleza del terreno.

• En el camino de acceso:

> Situación real del camino existente.

> Rutas propuestas para el camino de acceso.

> Necesidad de reparación del camino existente.

• El suministro de energía comercial:

> Disponibilidad de energía eléctrica.

> Voltajes y frecuencias de la energía de alimentación.

• Las torres:

> Cimentación de la torre.

> Resistencia mecánica de la torre existente y capacidad para montaje de

antenas.

-78 -

• En la construcción:

> Disponibilidad de agua para la construcción en el sitio escogido.

> Dirección y velocidad del viento principal.

> Facilidades cercanas de transporte.

> Disponibilidad de mano de obra.

• Guías e informaciones locales:

> Mapa de caminos al sitio elegido.

> Tiempo del acceso desde la carretera.

3.3.1 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL CÁLCULO DE LA

INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO

Para poder establecer el nivel de señal que se va a tener en un punto a una

distancia dada desde un transmisor, es necesario conocer ciertos parámetros

como son:

• La potencia del transmisor.

• Las ganancias y las pérdidas existentes en el circuito radioeléctrico.

3.3.1.1 Potencia de Transmisión

En un sistema de enlace inalámbrico, la onda portadora se propaga desde el

transmisor por medio de una antena de transmisión. Las antenas emiten una

señal electromagnética, obtenida de un equipo transmisor. En el receptor, otra

antena realiza la función inversa.

Es de vital importancia conocer en primer lugar la potencia de salida del

transmisor, para establecer la potencia efectiva radiada (PIRE) por la antena y

que estaría dada por:

-79-

ec. 3.3

donde:

PIRE =Potencia radiada efectiva

PTX - Potencia de salida del transmisor en watts,

GTX = Ganancia de la antena en la dirección del lóbulo mayor.

La potencia radiada por unidad de área en cualquier dirección viene dada por el

vector de Poyinting (S). Para campo lejano, en el que E y H son ortogonales en

-> ->un plano normal al vector radial, se tiene que \E\=-r}-\H |, donde:

-> — >TI = impedancia intrínseca del medio = 1 20 n en ohmios, \E\=E, y | H |= H , se

tiene:

El flujo de potencia por unidad de área viene dada por:

ec.3.4120 -n

donde:

S = densidad de potencia (W/m2).

E = Intensidad de campo eléctrico (V/m).

H = Intensidad de campo magnético (A/m)

Existe otra relación entre la densidad de potencia S en una esfera hipotética a

una distancia d desde una fuente ideal (radiador isotrópico) (figura 3.6) con la

potencia de salida del transmisor

PTX , ec. 3.54-Tr-d"

- 8 0 -

donde;

d = radio del frente de onda de un radiador isotrópico en metros.

Figura 3.6. Radiador ¡sotrópico, y la densidad de potencia en función de la

distancia.

Para determinar la densidad de potencia en un punto determinado, se expande la

ecuación 3.5 para incluir la ganancia de cualquier tipo de antena transmisora, (la

potencia irradiada por cual antena, se puede expresar como función de la

potencia irradiada por el radiador ¡sotrópico), y se escribe como:

PIRE ec. 3.6

Por lo tanto, reemplazando la ecuación 3.6 en 3.4, y despejando el parámetro E,

se tiene;

V30 -PIRE ec. 3.7

La importancia de la ecuación 3.7 viene dada porque en la práctica, es fácil medir

o determinar el campo eléctrico. Es importante determinar también la atenuación

que tendría la onda electromagnética en el trayecto de propagación, para lo cual

consideramos el siguiente esquema:

-81-

P1RE

Tx Rx.

Pin

Ckn>

Figura 3.7. Esquema del enlace inalámbrico entre dos puntos.

donde:

ec. 3.8

P¡n = Potencia de entrada al receptor,

- Área efectiva de la antena de recepción.

Reemplazando la ecuación 3.7 en la ecuación 3.4, se tiene:

S30-PIRE

ec. 3.9

G o2p,- ' AAr = —ef A

J 4-7Tec. 3.10

Reemplazando la ecuación 3.9 y 3.10 en la ecuación 3.8:

ec. 3.11

p ^480 *

ec. 3.12

r» >ion 2 j2PTx 480 -7T -d

-82-

a ec. 3.13Rx

La ecuación 3.13 representa la relación existente entre Pin y PTx, que incluye la

atenuación en el trayecto de propagación.

3.3.1.2 Atenuación en el Espacio Libre

* La atenuación en el espacio libre se define como la pérdida que sufre una onda

electromagnética conforme se propaga en línea recta a través del aire sin ninguna

absorción o reflexión de energía de los objetos cercanos; dicho en otras palabras,

es la atenuación que sufre la onda electromagnética por trasladarse desde el

punto de transmisión al punto de recepción en línea recta sin obstáculos

cercanos.

Este tipo de atenuación es parte de la ecuación 3.13, y está en función de la

• distancia y la frecuencia, como se presenta en la ecuación 3.14 :

"* n 5"-^—-.; d en kilómetros ec. 3.14

A = — ; donde: c es la velocidad de la luz./

3Q°f(MHz)

ec.3.15

donde:

O,EL~ atenuación en espacio libre

X= longitud de onda en metros.

La ecuación 3.14 expresada en decibelios:

aEL = -32.4 - 20 * log(d) - 20 * log(/) ec. 3.16

-83 -

La atenuación de espacio libre está presente siempre en un enlace inalámbrico, y

por tal motivo debe ser considerada para el análisis de cualquier trayecto.

3.3.2 OTROS TIPOS DE ATENUACIONES EN EL TRAYECTO DEL

ENLACE ^ALÁMBRICO

Existen otros tipos de atenuaciones presentes en el trayecto de la señal que viaja

a través del aire desde el punto de transmisión al punto de recepción.

Entre los tipos de atenuaciones existentes en un enlace inalámbrico, se

mencionan las siguientes:

• Atenuación por difracción.

• Atenuación por meseta.

• Atenuación por cumbre.

• Atenuación por esfericidad de la tierra.

• Atenuación por reflexión.

• Atenuación por lluvia.

A continuación se explicará brevemente, cada una de estas atenuaciones.

3.3.2.1 Atenuación por Difracción

La difracción ocurre cuando existe el encurvamiento de una onda

electromagnética, al rozar los bordes de un cuerpo o de una abertura, con el

resultado que la onda se extiende en la zona de sombra del cuerpo.

Cuando la onda electromagnética debe llegar con cierta energía al punto de

recepción y en su camino un obstáculo obstruye el paso de la misma, se produce

el efecto de la difracción.

-84 -

3.3.2.1.1 Atenuación por Difracción sobre Terreno Esférico

El cálculo de la atenuación por difracción sobre terreno esférico se realiza cuando

el radio horizonte es menor que la distancia del trayecto del enlace, y por ende no

existe distancia horizontal con visibilidad directa debido a la curvatura de la Tierra,

tal como se muestra en la figura 3.8.

RADlD_HDRI7DHTt.

RADIO HORIZONTE < d

Figura 3.8. Atenuación por difracción sobre suelo esférico.

La atenuación total para la figura 3.8, viene dada por la ecuación 3.17:

í/3 ec3.17

donde:

ad] = atenuación por difracción debida al trayecto 1 (dB)

ad2 = atenuación por difracción debida al trayecto 2 (dB)

arf3 = atenuación por difracción debida al trayecto 3 (dB)

3.3.2.2 Atenuación por Meseta

Se considera esta atenuación para un sistema inalámbrico, cuando una meseta

se encuentra en el trayecto de propagación (figura 3.9), y la línea de vista que

existe entre el punto de transmisión y el de recepción se encuentra obstruida en

más de un 50%.

85-

Figura 3.9. Trayecto obstruido por una meseta.

3.3.2.3 Atenuación por Cumbre

La atenuación por cumbre, es ocasionada cuando el trayecto de propagación de

la onda electromagnética se encuentra obstaculizado por una cumbre, y a

diferencia de la atenuación por meseta, la cumbre obstruye la línea de vista en un

porcentaje menor al 50%.

Se tiene dos casos para este tipo de atenuación:

• Cuando la línea de vista se encuentra obstruida por una cumbre (figura 3.10).

• Cuando la primera Zona de Fresnel se encuentra obstruida por una cumbre

(figura 3.11).

Figura 3.10. Atenuación por cumbre para la línea de vista.

-86-

RADÍODE LA PRIMERAZONA DE FRESNEU

Figura 3.11, Atenuación por cumbre para la primera zona de Fresnel.

3.3.2.4 Atenuación por Esfericidad de La Tierra

Esta atenuación existe cuando, la altura de las antenas de transmisión y

recepción están por debajo de la altura mínima que requiere la antena (he)

(aunque existiendo línea de vista); caso en el cual la influencia de la esfericidad

de la Tierra, sobre el trayecto de propagación, es notoria.

La altura mínima requerida de una antena (he) viene dada por la ecuación 3.18 :

ec3.18

donde;

he = altura mínima requerida de una antena en metros.

K - longitud de onda en metros.

Para determinar la altura de las antenas en e! punto de transmisión y recepción,

es necesario utilizar las siguientes ecuaciones:

- 8 7 -

Figura 3.12. Alturas equivalentes de las antenas de transmisión y recepción.

2'k-a ec3.19

2-k-a ec3.20

donde:

di = distancia entre el punto de transmisión y el de reflexión en m.

d2 = distancia entre el punto de recepción y el de reflexión en m.

hT = altura del punto de transmisión en m.

hR - altura del punto de recepción en m.

k = índice troposférico.

a = radio de la Tierra. (6340 km)

Si el valor de las alturas de las antenas de Tx y Rx es menor al valor de la altura

mínima de la antena (ecuación 3.18), entonces el valor de alturas que se deben

considerar para las antenas es el valor de la altura mínima efectiva he.

Se considera el valor de la altura mínima para las antenas cuando las distancias

de los trayectos son grandes.

- 8 8 -

3.3.2.5 Atenuación por Reflexión

La reflexión de una onda electromagnética ocurre cuando una onda incidente

choca con una barrera de dos medios y algo o todo de la potencia incidente no

penetra al segundo material. Las ondas que no penetran al segundo medio se

reflejan (figura 3.13 ).

MEDID 1

MEDID E

Figura 3.13 Reflexión de la onda electromagnética en una frontera de dos medios.

En la tabla 3.2, se presentan los valores de atenuaciones por reflexión para

distintas frecuencias, además se toma en cuenta el coeficiente de reflexión debido

a las condiciones geográficas en el punto de reflexión.

Para un enlace inalámbrico es preferible que el coeficiente de reflexión sea menor

que 0.3, es decir, que la onda reflejada se atenúe en más de 10 dB, para que no

llegue al receptor y cause interferencias a la onda directa.

/X60 MHz

250 MHz400 MHz800 MHz

ATENUACIÓN POR REFLEXIÓN

Superficie deAgua

Coeficiente dereflexión 1

OdB

OdBOdB

OdB

Zona fangosa

Coeficiente dereflexión 0.8

1 dB

1 dB1 dB

1 dB

Zona decampo

Coeficiente dereflexión 0.6

2dB

3dB4dB4dB

Zona de ciudado selva omontaña

Coeficiente dereflexión 0 .3

10 dB

12dB14 dB

15 dB

Tabla 3.2. Coeficiente de reflexión y atenuación de reflexión.

-89-

3.3.2.5.1 Cálculo del Pimío de Reflexión

Existen varios métodos para encontrar ei punto de reflexión para un determinado

enlace inalámbrico, pero el más sencillo de ¡mplementar es utilizando la ecuación

3.21 referida a la figura 3.14. Esta ecuación describe una hipérbola cuyo punto

de intersección con el perfil topográfico representa ei punto de reflexión buscado.

PUNTG DE—REFLEXIDN

Figura 3.14. Cálculo del punto de reflexión.

103

2-k-a 7 7d d,

1 1

ec3.21

donde:

hr- altura del punto de reflexión referida ai nivel O metros expresada en metros.

h! y h2 - aitura de las antenas referidas al nivel O metros expresada en metros.

d! y d2 = distancias a partir del punto de reflexión expresada en km.



En la práctica, es necesario determinar un área de reflexión, cuyo centro es el

punto antes calculado, ya que con este valor se puede llegar a conocer el tipo de

-90 -

terreno (liso ó rugoso), que repercutirá en el valor de la atenuación de la onda

reflejada a tierra.

Para determinar el radio mayor de dicha área (Tu) es necesario calcular el ángulo

T (figura 3.15) de la onda reflejada.

TX

Punto deef lexión

Figura 3.15. Área del punto de reflexión.

y (grados) = tg~ '10

drl-1000ec3.22

ec 3.23

donde:

hio= altura de la antena de transmisión sobre el punto de reflexión en metros.

dn - distancia de la antena de transmisión al punto de reflexión en km.

Rf = radio de la primera zona de Fresnel en el punto de reflexión en metros.

Para analizar el tipo de terreno (liso ó rugoso) que tiene el enlace inalámbrico, se

utiliza el Criterio de Rayleigh: este criterio establece que una superficie puede

considerarse como rugosa, si las irregularidades del terreno son tales que causan

una variación, entre los trayectos 1 y 2 de la figura 3.16, mayor a A/8.

-91-

Figura 3.16. Criterio de Rayleigh

Las ecuaciones que determinan el tipo de terreno son:

l6-sert(\//)ec 3.24

rr _rnáx mi'n ec3.25

donde;

A, = longitud de onda en m.

*F = ángulo de incidencia del rayo reflejado (grados)

hm = altura media del terreno en el punto de reflexión en m.

hmáx - altura máxima del terreno dentro de TL en m.

hmín - altura mínima del terreno dentro de TI en m.

Hm = altura media del terreno dentro de TI en m.

Sí:

<l6-sen(y/)

->- Superficie lisa ec 3.26

\6-sen((j/)Superficie rugosa ec 3.27

-92-

5.3.2.5.2 Primera Zona de Fresnel

El margen para la zona de Fresnel proviene de la teoría de ondas

electromagnéticas, según la cual el frente de onda, como el del haz, tiene

propiedades de expansión conforme se propaga en el espacio. Estas

propiedades de expansión dan como resultado reflexiones y transiciones de fases

cuando la onda pasa sobre un obstáculo; el efecto es el incremento o decremento

en el nivel de la señal que llega al receptor. La cantidad de margen adicional que

se debe dejar sobre los obstáculos para evitar los problemas de difracción se

expresa mediante las zonas de Fresnel.

Para realizar el gráfico de la zona de Fresnel, se utiliza la ecuación 3.28 que

determina el radio de la primera zona de Fresnel para distintos valores de

distancia en cada punto del trayecto.

Figura 3.17. Primera Zona de Fresnel.

dec3.28

donde:

Rf = radio de la primera zona de Fresnel en un punto del trayecto en metros.

A, - longitud de onda en m.

di - distancia del trayecto al extremo cercano en km.

-93-

d2 = distancia de! trayecto al extremo lejano en km.

d = distancia total del trayecto en km.

Además de dibujar la primera zona de Fresnel, se debe verificar que se

encuentra libre de obstáculos en su trayectoria (figura 3.18). Para esto es

necesario calcular la apertura del trayecto (C) sobre cada punto donde exista una

loma.

Figura 3.18. Primera Zona de Fresnel libre de obstáculos.

Para el cálculo del parámetro C, se tiene la siguiente ecuación 3.29:

C[m] = h} -- í-

donde:

- / z - 0.0588- ¿, -d2-hs ec3.29

hi - altura de la antena de transmisión a nivel del mar en m.

ha = altura de la antena de recepción a nivel del mar en m.

d = longitud del trayecto en km.

d! = distancia entre el punto de transmisión y el de cumbre en km.

da = distancia entre el punto de recepción y el de cumbre en m.

hs = altura de cada punto del perfil topográfico realizada antes de realizar la

corrección debida a la curvatura de la Tierra en m.

94-

Si:

C - Rf < O ^ No se garantiza la primera zona de Fresnel ec 3.30

C - Rf > O * Si se garantiza la primera zona de Fresnel ec 3.31

3.3.2.6 Atenuación por Lluvia

Este tipo de atenuación es resultado de la absorción y dispersión provocadas por

la lluvia. A frecuencias menores a 5GHz su efecto es despreciable, pero aumenta

a medida que la frecuencia supera el límite indicado.

Para determinar la existencia de línea de vista en el enlace inalámbrico, es

necesario tener una vista más real del tipo de trayecto que tiene dicho enlace.

Para ello se va a ser uso de un dibujo en el que se visualiza algunos parámetros

que podrían servir como datos para el diseño del enlace inalámbrico; este gráfico

se le conoce como perfil topográfico,

3.4 PERFILES TOPOGRÁFICOS.

Los perfiles topográficos son gráficos de cortes verticales del terreno que se

realizan a lo largo del enlace de un sitio a otro. Se constituyen en una de las

herramientas principales para la planificación de enlaces inalámbricos.

El gráfico de los perfiles topográficos entre estaciones es de mucha importancia

cuando se realizan enlaces de radio a distancias lejanas, ya que en esta

representación se puede establecer la existencia o no de línea de vista. Además

se utiliza un factor de 4/3 que viene de una definición de atmósfera estándar

(radio ficticio de la tierra = 8500km), con el fin de compensar la curvatura de la

Tierra en la graficación del enlace.

En el perfil topográfico se puede dibujar:

• La topografía del terreno desde el punto de transmisión al punto de recepción.

*• El rayo directo que va desde la antena de transmisión a la antena de

recepción.

• La zona de Fresnel.

• La onda reflejada a Tierra, y el punto de reflexión.

3.4.1 GRÁFICO DEL PERFIL TOPOGRÁFICO

La representación de perfiles topográficos para un determinado trayecto, se

realiza trasladando las alturas obtenidas a partir de las curvas de nivel del

terreno, a un arco de circunferencia cuyo radio representa a escala el radio

terrestre verdadero o radio ficticio según el valor de k (índice troposférico).

Para la construcción del perfil topográfico se debe calcular la curvatura del radio

aparente de la Tierra, para los diferentes puntos referenciales a lo largo del

enlace utilizando la ecuación 3.32:

ec3,322-k-a

donde:

y(x) = un punto de la circunferencia para un radio k-a.

x = ordenada a lo largo del trayecto.

d = distancia del trayecto.



-96-

yCkrO

x<kn>

Figura 3.19. Radio ficticio de la Tierra para un determinado valor de k.

El valor de k sirve para dar al enlace inalámbrico con línea de vista, una

perspectiva suficientemente despejada con respecto a los obstáculos del

trayecto. Esta perspectiva es necesaria no sólo para mantener el enlace bajo

condiciones de espacio libre, sino también para reducir los problemas de

desvanecimiento por condiciones anormales.

La Recomendación 338-5 del UIT-R (Unión Internacional de Telecomunicaciones

- Radiocomunicaciones), considera para el margen mínimo necesario sobre

obstáculos, y para que se cumplan las condiciones de espacio libre, los

siguientes valores para k;

a) Para frecuencias mayores a 2000MHz.

100% de Rf para k medio,; Rf = radio de la primera zona de Fresnel.

60% de Rf para k mínimo.

k medio - 4/3

k mínimo = 1 sobre tierra

k mínimo = 2/3 sobre agua

b) Para frecuencias menores a 2000MHz,

60% de Rf para k = 4/3

Como en este estudio se utiliza la frecuencia de 430 MHz y es inferior 2000 MHz,

entonces el valor de k que se utilizaría para el enlace inalámbrico es 4/3. (Como

se determina en el literal b)

-97-

En la figura 3.20, se presenta un ejemplo de traslación de datos a partir de curvas

de nivel utilizando un papel 4/3. En este tipo de papel ya viene dibujado las líneas

que corresponden al radio ficticio de ia Tierra, y se le puede dar la escala más

conveniente al eje de ordenadas (distancia), y al eje de abcisas (altura).

+150 n.

Rx

100 n.

I I PAPEL 4/3

^m LINEA^ DE VISTA

^— PERFIL^m TOPOGRÁFICO

^ TRAYECTO^ DEL ENLACE

^m CURVAS^ EE NIVEL

Figura 3.20. Ejemplo de un perfil topográfico en papel 4/3.

3.5 CÁLCULO DE LA CONFIABILIDAD DE UN ENLACE

INALÁMBRICO

La confiabilidad de un enlace inalámbrico se define como el porcentaje de tiempo

durante el cual la señal que llega al receptor se mantiene sobre ios límites

mínimos aceptables para que la señal sea inteligible.

Existen varios métodos para calcular la confiabilidad de un enlace inalámbrico,

pero el que resulta más práctico es realizando el perfil de presupuestos de

pérdidas como se indica en la figura 3.21:

URx

Figura 3.21. Presupuesto de Perdidas

Para determinar la confiabilidad de un enlace inalámbrico es necesario conocer:

PTx = potencia de salida del transmisor en dBm.

GTX - ganancia de la antena de transmisión en dB.

ajx = pérdidas en el equipo de transmisión y en las líneas de alimentación en dB.

cc-rotai = pérdidas totales en el trayecto de propagación en dB.

GRX = ganancia de la antena de recepción en dB.

aRx = pérdidas en el equipo de recepción y en las líneas de alimentación en dB.

De la figura 3.20, se obtiene la siguiente ecuación:

^ [dBm] = PTx + GTx - ec3.33

La ecuación 3.33, se refiere a la potencia con la que la señal entra al receptor

expresada en dBm.

Una vez calculado la potencia de entrada de la señal al receptor, se procede a

calcular el umbral de recepción (URX), margen de desvanecimiento (MD), y el

porcentaje de confiabilidad (Cp).

-99-

3.5.1 UMBRAL DE RECEPCIÓN

Se define el umbral de recepción URXl como el valor de potencia en el receptor

que dará como resultado una tasa de error BER (bit error rate) determinada. Los

órganos reguladores de comunicaciones recomiendan como mínimo un BER DE

10"3, pero los fabricantes suelen suministrar sus equipos con una tasa de 1CT6.

El umbral del receptor depende de la potencia de ruido que se introduce en el

receptor, y la sensibilidad al ruido del detector de banda base. La potencia de

ruido a la entrada del sistema Pn se expresa matemáticamente como;

P=K-T-B ec3.34

donde:

Pn = potencia de ruido térmico en watts

K = constante de Boltzman (1.38 x 10"23 J/K)

T = temperatura de ruido equivalente del receptor en grados Kelvin.

B = ancho de banda ruido en Hz.

Al convertir la ecuación 3.35 a dBm, se tiene;

P [dBm] =10 - \oa\. 3.35nl J \l[mW])

P [dBm] = 10 - \ og ( K ' T ' B ] ec. 3.36"L J I 0.001 )

+10-log(£) ec. 3.37

-100-

Si la temperatura en el receptor es de 290 K, entonces se tiene:

ec. 3.38

La potencia de umbral de recepción (URx) es:

U = U -P • Fu Rx u FM *n ¿ n

Reemplazando ec. 3.38 en la ec. 3.39:

+UFM ec. 3.40

donde:

UFM = Umbral de mejoramiento (10 dB).

Fn = Figura de ruido en dB.

La figura de ruido o factor de ruido del sistema de recepción es la suma del ruido

causado en el receptor más el que se recoge en la antena, que se debe a

perturbaciones externas. En la figura 3.22 se obtiene la figura de ruido para una

determinada temperatura.

3.5.2 MARGEN DE DESVANECIMIENTO

El margen de desvanecimiento es un factor de seguridad para la ganancia del

sistema, que considera las características no ideales y menos predecibles de la

propagación de ondas de radio, como la propagación de múltiples trayectorias

(desvanecimiento por múltiples trayectorias) y sensibilidad a superficie rocosa.

Estas características se producen por condiciones atmosféricas anormales

temporales que alteran las pérdidas de la trayectoria de espacio libre y

usualmente son perjudiciales para el funcionamiento general del sistema. El

-101-

margen de desvanecimiento también considera los objetivos de confiabilidad del

sistema.

180

Fr-ecuancfe (Hz)

A: Ruido atmosférico, valor excedido durante el 0.5% del tiempo.B: Ruido atmosférico, valor excedido durante el 99.5% del tiempo.C: Ruido artificial, punto de recepción tranquilo.D: Ruido galáctico.E: Ruido artificial mediano en una zona comercial.

Figura 3.22. Figura de ruido en función del ambiente1141

La ecuación 3.41, define el margen de desvanecimiento a partir de los datos de

potencia de entrada al receptor y el umbral de recepción.

= P. - U ec3.41

3.5.3 CONFIABILIDAD DEL ENLACE INALÁMBRICO

La confiabilidad del enlace inalámbrico (Cp), puede determinarse con la fórmula

proporcionada por la probabilidad de Rayleigh (ecuación 3.42).

- 102

La probabilidad de Rayleigh, representa la probabilidad de que la señal recibida

sea mayor que el nivel de umbral especificado en una trayectoria.

ec3.42

donde:

Pr - probabilidad de Rayleigh

MD = margen de desvanecimiento [dB]

3.5.4 ANÁLISIS DE PARÁMETROS

De no cumplirse con los requerimientos de diseño (ya sea que no se cumpla con

la calidad deseada del enlace o con las especificaciones del UIT-R, UIT-T), se

pueden intentar varias soluciones, como:

• Incluir un sistema de diversidad: un sistema de diversidad consiste en recibir

y analizar varias señales de rutas independientes de propagación, y escoger

en cada instante la mejor.

• Elevar la altura de las antenas.

• Aumentar la potencia de transmisión

• Colocar repetidores pasivos adicionales.

• Colocar repetidores activos adicionales.

• Sustituir el equipo receptor.

• Colocar antenas de mayor ganancia.

• Cambiar de ubicaciones de las estaciones repetidores y/o terminales.

La solución de adoptar alguna alternativa, generalmente depende de criterios

técnicos, económicos, y condiciones geográficas. Sin embargo, lo más común es

incluir un sistema de diversidad y aumentar la altura de las antenas; pero, si aún

no se han adquiridos los equipos, pueden cambiarse las características de

-103-

aquellos considerados en el diseño. Generalmente se toma como última opción el

cambio de ubicación de los puntos de repetición y estaciones terminales.

En todo caso, el diseño de enlaces inalámbricos, como todo diseño, es un

proceso iterativo, y por lo tanto, al variar las condiciones del problema buscando

cumplir con los requerimientos de diseño, se debe retomar el procedimiento en el

punto en que se realizó el cambio.

-104-

CAPITULO IV

DISEÑO DEL SISTEMA INALÁMBRICO PARA EL CONTROL DE

VÁLVULAS DE RIEGO

Para realizar el diseño del sistema inalámbrico, este capítulo se va a dividir en dos

partes. En la primera parte se va a mencionar las salidas que posee el PLC para

conectarse a otros equipos como por ejemplo un transmisor, RTU (Unidad

Terminal Remota), computador, etc., y además se realizará el cálculo de pérdidas

y confiabilidad del enlace inalámbrico para este proyecto, como también se

conocerá las características del equipo transmisor/receptor, y el tipo de antena.

En la segunda parte se va a diseñar la interfaz entre el receptor y el grupo de

electro -válvulas.

Se pretende realizar en este capítulo un enlace inalámbrico entre dos puntos los

mismos que estarán situados en los lugares más altos de la topografía del

terreno.

Para este diseño se tomará en cuenta la alternativa de utilizar la banda de los

430 MHz - 440 MHz. Esta banda es utilizada para enlaces radioeléctricos (ER)

de sistemas fijos según el Plan Nacional de Frecuencias del Ecuador, y está

sujeta a las recomendaciones de los organismos internacionales como la Unión

Internacional de Telecomunicaciones (UIT).

El medio por el cual se propaga la onda radioeléctrica, introducirá pérdidas, que

se van a traducir en una atenuación de la señal transmitida; para determinar esta

disminución de la amplitud de la señal, se realizarán cálculos utilizando fórmulas

que fueron mencionadas en el capítulo III.

La figura 4.1, muestra de manera general como se va a realizar el enlace

inalámbrico entre el PLC y las electro - válvulas, para lo cual tenemos una unidad

origen, canal de transmisión (espacio libre), y la unidad destino. Cabe señalar

-105-

que la dirección de transmisión de datos para este caso es solamente en un

sentido, es decir, los datos viajan desde la unidad de origen hacia la unidad

destino donde se encuentran los grupos de electro - válvulas, y no en dirección

contraría.

La unidad origen consta de las siguientes partes: PLC y equipo transmisor. La

unidad destino consta de: equipo receptor, circuito interfaz, y las electro -

válvulas, además, se consideran fuentes de poder, antenas, cables, baterías,

torres y accesorios de conexión.

ANTENA ..

PLCRS-£32

7X/RX

UNIDAD ORIGEN—[

Figura 4.1. Diagrama de un sistema de control de riego inalámbrico

4.1 UNIDAD DE ORIGEN

La unidad de origen es la encargada de transmitir los datos utilizando como medio

de transmisión el espacio libre hacia la unidad destino. Estos datos son los

enviados por el PLC a través del equipo transmisor hacia el equipo receptor; estos

datos sirven para realizar el control del encendido o apagado de cada una de las

electro - válvulas que se encuentran ubicadas en lugares alejados de la caseta de

control,

Las características del PLC fueron mencionadas en el capitulo 1 y II, y lo único

que cabe destacar son las salidas seriales que posee como son: RS232 y RS485,

las mismas que servirán para la conexión con otros equipos (computadoras,

PLCs, RTUs, equipos transmisores/receptores, etc.).

-106-

Las diferencias entre estas dos salidas se describen en la ¡nterfaz de transmisión,

4.1.1 INTERFAZ BE TRANSMISIÓN

La interconexión del PLC hacia otros dispositivos demanda el empleo de

interfaces físicas, las mismas que deben permitir establecer características

particulares de velocidad de transmisión, forma de utilización del canal, y otras

muy específicas del protocolo de comunicación empleado.

Las salidas que maneja el PLC son del tipo serial; RS232 y RS485, cuyas

características se detallan en la tabla 4.1;

NORMA

Modo

Número de Txs

Número de RXs

Longitud máxima (m)

Velocidad máxima (bps)

Niveles de voltaje OL

1L

RS232

Simple

1

1

15

20k

-f 3V a +25V

-3V a -25V

RS485

Diferencial

32

32

1200

10M

+2V a +6V

-2V a -6V

Tabla 4.1. Características de las interfaces RS232 y RS485.

Por lo tanto, para la conexión del PLC con otros dispositivos, como por ejemplo un

equipo transmisor, se debe tener primero en cuenta las salidas/entradas que

posee el equipo a conectarse con el PLC para la comunicación, y revisar en la

tabla 4.1 sus características.

Para empezar a mencionar al transmisor como tal y la realización del diseño del

sistema inalámbrico, es necesario tener presente algunas características de los

sitios donde se va a colocar los equipos transmisores y receptores.

¡ - 107-

4.1.2 SITUACIÓN GEOGRÁFICA

La propuesta consiste en controlar electro - válvulas de riego en diferentes zonas

en las que el acceso se dificulta por tener presencia de obstáculos en el camino, y

otra por la movilización a lugares alejados.

El Ecuador es un país que presenta una topografía irregular, ya que está

atravesado por un sin número de cordilleras, por lo cual presenta diferencias de

altura en su terreno de manera apreciable. Sin embargo, para la agricultura no ha

sido impedimento el tener este tipo de topografía irregular, y por el contrario, cada

vez tratan más de explotar a lo máximo todos los espacios verdes, donde las

construcciones civiles no han llegado todavía.

Para el enlace inalámbrico es necesario tener una línea de vista libre de

obstáculos, para que la señal enviada no se pierda en el trayecto.

Cabe señalar que el sitio donde se instalará el transmisor será la caseta de

control (PLC), ya que la misma brinda facilidades como: energía eléctrica,

protección al equipo transmisor, y además se encuentra cerca del PLC. En

cambio el receptor estará ubicado en la intemperie, lejos de la caseta de control, y

puede carecer de energía eléctrica para lo cual se prevendrá con el uso de

baterías, paneles solares, etc.

4.1.3 FACDLIDADES DE ACCESO

Los sitios donde van a ser instalados los equipos de recepción deben presentar

las siguientes características:

* Deben presentar facilidad de acceso al sitio:

• Deben estar situados en lugares donde no exista peligro de derrumbes.

108-

• Para evitar la construcción de torres de gran tamaño, deben estar colocadas

en lugares altos y que presenten línea de vista entre el transmisor y el

receptor.

• Se deben colocar los equipos en sitios donde no exista vegetación exuberante.

4.2 DISEÑO DEL SISTEMA INALÁMBRICO

El diseño del sistema inalámbrico para realizar el control de las electro - válvulas

desde la caseta de control, utilizará las fórmulas presentadas en el capítulo III.

Una consideración importante para este diseño es el cálculo de las pérdidas en el

trayecto del enlace, para lo cual solamente se consideran las pérdidas por

espacio libre, y la atenuación por reflexión. Los otros tipos de pérdidas

mencionados en el capítulo III no se tomarán en cuenta, ya que las distancias

que existen entre la antena transmisora y la antena receptora son pequeñas en

consideración a los enlaces que normalmente existen en el país.

4.2.1 PROYECTO HACIENDA KOTOHURCO

Como objeto de diseño para este capítulo, se tomará como base el proyecto que

sirvió de análisis para el sistema alámbrico en el capítulo II (hacienda Kotohurco),

y los resultados que se obtendrán servirán para comparar los dos sistemas.

Para realizar un sistema que se obtenga los objetivos de calidad de transmisión y

confiabilidad, se debe obtener todos los datos necesarios para el diseño, y los

datos que se utilicen en este capítulo, servirán para tener una guía para los

demás proyectos.

Para obtener todos los datos necesarios para el diseño, se debe extraer todos los

requerimientos que el usuario desee para el sistema, y conseguir toda la

información correspondiente de la hacienda.

-109-

Los datos necesarios para el enlace inalámbrico en la hda. Kotohurco son:

• Ubicación de las antenas.

• Distancias de cada uno de los trayectos.

• Comportamiento del radio enlace respecto al tiempo (Confiabilidad).

• Frecuencia de Operación

• Ancho de banda del canal del receptor.

• Umbral del receptor.

• Figura de ruido del receptor.

Los datos a calcular son:

• Altura de las antenas (cuando las distancias están en el orden de las decenas

de kilómetros).

• Potencia mínima a la salida del transmisor.

• Campo eléctrico en el punto de recepción.

El enlace inalámbrico del proyecto en estudio va a tener un transmisor y varios

receptores. A la salida de cada receptor estará el circuito interfaz, el mismo que

manejará un determinado grupo de electro - válvulas; éstas tendrán su propia

identificación dentro del sistema.

Además el envío de datos entre el transmisor y el receptor va en un solo sentido

(figura 4.2).

Como se aprecia en la figura 4.2, cada receptor recibe datos a la misma

frecuencias. El transmisor envía bytes a través de una portadora, la misma que

viaja en el aire y llega a cada uno de los receptores. Los datos que corresponden

a un receptor son separados de la portadora, y se envían al circuito interfaz, el

mismo que procesará los datos y mandará la señal de encendido ó apagado a

cada una de las electro - válvulas. Cabe señalar que la conexión entre el circuito

iníerfaz y cada electro-válvula se lo realiza con cable, y dependiendo de la

distancia se utilizan los criterios que fueron mencionados en el capítulo 11,

-110-

Tx¡ 7ransnlsorRx' Receptorf * Frecuencia en

Figura 4.2. Enlace Inalámbrico

Para el diseño del enlace inalámbrico en el proyecto de la hda. Kotohurco, se va a

procurar obtener una contabilidad mayor al 99.9990/0l debido a que se manejan

datos, y además, ciertos cultivos dentro del área a regar requieren una cantidad

exacta de agua, por lo que el sistema inalámbrico no debe tener fallas en la

transmisión.

4.2.2 UBICACIÓN DE LAS ANTENAS TRANSMISORA Y RECEPTORA

Para la ubicación de los equipos de transmisión y recepción, y por ende la

ubicación de las antenas en el proyecto de la hacienda Kotohurco, se tomó en

cuenta lo siguiente;

Cada receptor maneja un número determinado de electro - válvulas, y esto

depende del tipo de interfaz que se utilice entre la salida del receptor y las

electro - válvulas. Para este diseño, se utilizarán 4 equipos receptores (cada

receptor maneja 30 electro - válvulas, es decir que debe existir como mínimo

30 salidas del equipo receptor a través de la interfaz).

111-

• Los receptores se encuentran ubicados aproximadamente en el centro del

grupo de electro - válvulas, en un sitio donde la topografía del terreno sea más

alta.

• Los receptores deben estar cerca de un camino, para la accesibilidad al sitio

de instalación.

• Se debe procurar que los receptores se encuentren en lugares donde la

vegetación no sea tan exuberante.

• El transmisor se deberá situar cerca de la caseta de control, ya que ésta

puede brindarle energía eléctrica, y además se deberá procurar que se

encuentre en un sitio alto, para no utilizar torres de gran tamaño.

A continuación se muestra la ruta trazada (figura 4.3) para enlazar los puntos

donde se encuentran localizados los equipos de radio (coordenadas geográficas)

en !a hda. Kotohurco; además, se incluyen las distancias desde el equipo

transmisor a los distintos equipos de recepción. Las distancias se toman en línea

recta haciendo uso del plano A3 (véase anexo A). Cabe señalar que el plano de

la hda. Kotohurco fue realizado por un topógrafo, el mismo que realizó el contorno

del terreno y sus diferentes curvas de nivel. La distribución de las electro -

válvulas dentro del área de riego se realiza de acuerdo al diseño hidráulico hecho

por un ingeniero en sistemas de riego, y en este sistema se utilizó solamente

cable para la conexión del PLC con las electro - válvulas. El diseño inalámbrico

servirá como una muestra de que tan factible es el cambio a una tecnología que

actualmente es muy utilizada en el país.

-112-

ESTACIÓN

TX

RX1

RX8

RX3

RX4

LATITUD0° 49' 34*

QD49' 51'

0°50 '20"

0°49' 52"

0°49' 39'

LONGITUD

78° 37" 1 "

78 '37' 9 '

78° 37' 09"

78° 37' 1 "

78a 36' 9 "

n. s.fi.n.

3888

EBS6

£877

2884.3

389L.4

Figura 4.3. Ruta del enlace inalámbrico Hda. Kotohurco.

Se escogieron estas ubicaciones para los equipos de radio, porque brindan

facilidades de acceso, y se encuentran ubicadas en partes altas dentro del grupo

de electro - válvulas a controlar (véase plano adjunto A4).

4.2.3 PERFILES TOPOGRÁFICOS.

En los perfiles topográficos se puede obtener información como:

• La topografía del terreno desde el punto de transmisión al punto de recepción.

• El rayo directo que va desde la antena de transmisión a la antena de

recepción.

• La zona de Fresnel.

• La onda reflejada a Tierra, y el punto de reflexión.

-113-

Todos los datos de alturas y distancias del perfil topográfico fueron realizados

para los distintos trayectos de acuerdo al plano A4 del enlace inalámbrico de la

hda. Kotohurco. Para tener una idea de como se hicieron los perfiles topográficos

para cada trayecto, se va a analizar para el trayecto TX-RX1, y los pasos a seguir

se describen a continuación:

a) Para la lectura de las alturas, en el trayecto TX-RX1 del plano A4, se

tomaron los datos de cada intervalo de distancia, como se indica en la

tabla 4.2.

d(m)0.000

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

200.000

220.000

240.000

260.000

280.000

300.000

320.000

340.000

360.000

380.000

400.000

altura(m)2888.0

2886.0

2886.0

2886.0

2885.8

2885.5

2885.5

2885.4

2885.4

2885.2

2885.2

2885.0

2884.6

2884.42884.6

2885.2

2885.4

2885.5

2885.4

2885.3

2886.0

corrección dealtura

vf-1 x»(á-x)

>(*}- 2***c

00.00044741

0.0008477240.001200942

0.001507064

0.001766091

0.001978022

0.002142857

0.002260597

0.002331240.002354788

0.00233124

0.002260597

0.002142857

0.001978022

0.001766091

0.001507064

0.001200942

0.000847724

0.00044741

0

alturacorregida(m)

2888

2886.000447

2886.000848

2886.001201

2885.8015072885.501766

2885.501978

2885.402143

2885.402261

2885.202331

2885.202355

2885.002331

2884.602261

2884.402143

2884.601978

2885.201766

2885.4015072885.501201

2885.400848

2885.300447

2886

Tabla 4.2. Distancia vs. Altura en el trayecto TX-RX1 de la hda. Kotohurco, y

corrección de la altura con el factor 4/3.

b) Con el valor de las alturas corregidas (tabla 4.2), y las correspondientes

distancias, se procede a dibujar el perfil topográfico (figura 4.4), utilizando la hoja

de cálculo de MS Excel.

-114-

t

TX-RX1

2889-1

2888-

2887-

2886-

2885-

2884

TX

-15 10 35 60 85 110135160185210235260285310335360385410

distancia (m)

Figura 4,4. Perfil topográfico para el trayecto TX-RX1.

c) Para el dibujo del rayo directo, primero se debe obtener la ecuación de la

recta que une ios dos puntos de transmisión y recepción, luego se reemplaza los

intervalos de distancias en dicha ecuación, y finalmente se ie va añadiendo el

valor de la altura corregida correspondiente a cada valor de distancia.

La ecuación de la recta del rayo directo es:

y(d) = -4.91 xl(T3 • d + 2888 ec. 4.1

d) Para el dibujo de ía zona de Fresnel se utiliza la ecuación 3.28 del capítulo

III, para cada intervalo de distancia, y luego se le va sumando y restando los

valores del rayo directo.

/I = 0.6976D»]

- .Rf] =+'

0.6976

04

(a)

(b) ec.4.2

e) Para graficar la onda reflejada a Tierra, primero se halla el punto de

reflexión en el perfil topográfico, para lo cual se utiliza la ecuación 3.21 del

capítulo III; se dan valores a esta ecuación, para formar una curva que se

intersecará con el perfil topográfico, y este punto de intersección se toma como

-115

punto de reflexión. Luego, con el dato de altura del punto de reflexión y el valor

de la distancia entre el punto de transmisión y el punto de reflexión, se procede a

determinar la ecuación de la recta, tanto para el lado de transmisión como para el

lado de recepción, tomando en cuenta que las dos rectas tienen un mismo punto

en común (punto de reflexión).

dr] = 340[m]; distancia desde el punto de reflexión al punto de transmisión.

hr = 2885.5111X1; altura del punto de reflexión.

XO = -7.3199xlO~3-¿-!-2S8S ec. 4.3

y(d) = 8.342x 10"3 - d + 2882.6747 ec. 4.4

La ecuación 4.3, es la recta que une los puntos de transmisión y el de reflexión,

mientras que la ecuación 4.4, es la recta que une el punto de reflexión y el de

recepción.

Cabe señalar que los datos de las alturas fueron tomados de una plano realizado

por un topógrafo, que específicamente fue hecho para esta hacienda. Las cartas

topográficas del 1GM en la escala 1:500003, solo sirven para saber la posición de

la hacienda dentro del territorio ecuatoriano.

Los perfiles topográficos fueron realizados con la ayuda de las herramientas de la

hoja de cálculo de MS Excel. Los datos de alturas ya se presentan con la debida

corrección (factor 4/3) en la tabla 4.3, en la que se han utilizado las fórmulas

descritas en el capítulo II! (ec. 3.21, ec. 3.28, y ec. 3.32 ).

3. 1 : 50000, significa que una unidad medida en el mapa equivale a 50000 de esas unidades

medidas sobre la superficie de la Tierra (1 cm en el mapa representa 500 metros en la superficie

de la Tierra).

d[m] 0.000

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

201.000

220.000

240.000

260.000

280.000

300.000

320.000

340.000

360.000

380.000

400.000

h[m]

2888.0

2886.0

2886.0

2886.0

2885,8

2885,5

2885.5

2885.4

2885.4

2885.2

2885.2

2885.0

2884.6

2884.4

2884.6

2885.2

2885.4

2885.5

2885.4

2885.3

2886.0

corrección de

altura

0.00000

0.00045

0.00085

0.00120

0.00151

0.00177

0,00198

0.00214

0.00226

0.00233

0.00235

0.00233

0.00226

0.00214

0.00198

0.00177

0.00151

0.00120

0.00085

0.00045

0.00000

altura

corregidafm]

2888.00000

2886.00045

2886.00085

2886.00120

2885.80151

2885.50177

2885.50198

2885.40214

2885.40226

2885.20233

2885.20235

2885.00233

2884.60226

2884.40214

2884.60198

2885.20177

2885.40151

2885.50120

2885.40085

2885.30045

2886.00000

d[m] 0.000

20.000

40.000

60.000

80,000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

201.000

220.000

240.000

260.000

280.000

300.000

320.000

340.000

360.000

380.000

400.000

altura[m]

2888

2886.0004

2886.0008

2886.0012

2885.8015

2885.5018

2885.502

2885.4021

2885.4023

2885.2023

2885.2024

2885.0023

2884.6023

2884.4021

2884.602

2885.2018

2885.4015

2885.501 2

2885.4008

2885.3004

2886

Ecuación

4.1 rayo

directo

2888

2887.9006

2887.8012

2887.7018

2887.6024

2887.5029

2887.4035

2887.3041

2887.2047

2887.1053

2887.0009

2886.9065

2886.8071

2886.7077

2886.6082

2886.5088

2886.4094

2886.31

2886.2106

2886.1112

2886.0118

di[Km]

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

0.180

0.201

0.220

0,240

0.260

0.280

0.300

0.320

0.340

0.360

0.380

0.400

d2[Km]

0.400

0.380

0.360

0.340

0.320

0.300

0.280

0.260

0.240

0.220

0.199

0.180

0.160

0.140

0.120

0.100

0.080

0.060

0.040

0.020

0.010

Ecuación 4.2 (+)

fresnel

2888.000

2888.016

2887.960

2887.890

2887.814

2887.732

2887.646

2887.556

2887.464

2887.368

2887.265

2887.169

2887.066

2886.960

2886.850

2886.738

2886.621

2886.499

2886.369

2886.226

2886.095

Ecuación

4.2

(-)fresnel2888

2887.785

2887.643

2887.513

2887.391

2B87.274

2887.161

2887.052

2886.946

2886.842

2886.737

2886.644

2886.548

2886.456

2886,366

2886.28

2886.198

2886.121

2886.052

2885.996

2885.928

hr[m] 2888

2888.1109

2888.2494

2888.4273

2888.6643

2888.9959

2889.4932

2890.3217

2891.9787

2896.9494

2688.1852

2877.0671

2882.0376

2883.6943

2884.5226

2885.0194

2885.3505

2885.5869

2885.7641

2885.9018

2885.961

Ecuación

4.3 Punto

de r

eflexión

2888

2887.8536

2887.7072

2887.5608

2887.4144

2887.268

2887.1216

2886.9752

2886.8288

2886.68241

2886.52869

2886.38961

2886.24321

2886.09681

2885.95041

2885.80401

2885.65761

2885.51121

Ecuación

4.4 Punto

de r

eflexión

2885.51121

2885.67806

2885.84492

2886.01177

Tab

la 4

.3.

Res

ulta

dos

utili

zand

o el

pro

gram

a M

S E

xcel

, pa

ra e

l enl

ace

inal

ámbr

ico

d tr

ayec

to T

X-R

X1.

-117-

A continuación se presenta los perfiles topográficos de los trayectos del

transmisor a cada equipo receptor (figura 4.5 - figura 4.8), estos perfiles

contienen datos de alturas con respecto a las distancias de las rutas entre los

sitios, zona de Fresnel, la línea de vista, y punto de reflexión.

En las figuras 4.5 a 4.8, se observa que el rayo directo (línea de vista) no presenta

obstrucción en su recorrido, así como también la primera zona de Fresnel no se

ve obstaculizada.

En la figura 4,8, se observa que la onda reflejada a tierra se encuentra obstruida

por una cumbre, y eso es bueno ya que puede ser que no produzca interferencia

a la onda directa. En cambio en las figuras 4.5 a 4.7, la onda reflejada llega a la

antena de recepción sin ninguna dificultad y puede provocar que la onda directa

se atenúe y no se distinga la información que llega a destino.

TXaltura=2888msnm

TX-RX1

2889 n

2858

2887 -

oj 2886 -

2885 -

2884

Frecuencia =430 MHz.Longitud del Trayecto= 400 m.Punto de reflexión= 340 m.Altura del punto de reflex¡ón= 2885.51 m

-a Hura (m)

-rayo directo

-zona de fresnel

-Punto de reflexión

RX1altura=2886msnm

O 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400

distancia (m)

Figura 4.5. Perfil topográfico de! enlace TX - RX1.

-118-

TX-RX2

2876

Frecuencia=430 MHz.

Longitud del Trayecto= 980 m.

Punto de reflexión= 920 m.

Altura del punto de reftexión= 2875,9m

RX2

attura =2877msnm

180 240 320 400 480 560 640

dláancía (m)

960 1040

Figura 4.6. Perfil topográfico del enlace TX- RX2.

2890 -,

2888

2880-

2878

50

TX-RX3

Frecuenc¡a=430 MHz.

Longitud del Trayecto= 440 m.Punto de reftewón= 380 m.Altura del punto de reflew'ón= 2884.2m

a tura (m)

—rayo directo

—zona de fresnel

—Punto de reflexión

100 150 200 250

distancia (m)300 350 400 450

Figura 4.7. Perfil topográfico del enlace TX- RX3.

-119-

2895 -

2893 -

2891 -

— 2889 -

2 2887 -3

n 2885 -

2883 -

2881 -

2879O 75 150

TX-RX4Frecuenc¡a=430 MHz.Longitud del Trayecto= 820 m.Punto de reflexión= 220 m.Altura del punto de reflex¡ón= 2886.2m

-altura(m)

-rayo directo

-zona de fresnel

-Punto de reflexión

RX4attura=2891,4msnm

300 375 450 525 600 675 750 825

distancia (m)

Figura 4.8. Perfil topográfico del enlace TX - RX4.

4.3 ANÁLISIS DEL TRAYECTO TX-RX1 (ENLACE

INALÁMBRICO)

4.3.1 CALCULO DE PERDIDAS

Para realizar el análisis de cada uno de los trayectos de la hda. Kotohurco, es

necesario determinar las pérdidas existentes a partir de los perfiles topográficos

que se realizaron en la sección anterior.

Las atenuaciones que se calcularán para este tipo de enlace inalámbrico en

donde las distancias son pequeñas y casi siempre se va a tener línea de vista

libre de obstáculos, son las siguientes:

• Atenuación en el espacio libre.

• Atenuación por reflexión.

Para el cálculo de la atenuación en el espacio libre se va a utilizar la ecuación

3.16, del capítulo III, considerando que se trabajará a la frecuencia de 430 MHz, y

a una distancia de 400 metros. El valor de la atenuación en espacio libre es:

-120-

Para el cálculo de la atenuación en el espacio libre se va a utilizar la ecuación

3.16, del capítulo III, considerando que se trabajará a la frecuencia de 430 MHz, y

a una distancia de 400 metros. El valor de la atenuación en espacio libre es:

aEL = -32.4 - 20 * log(W) - 20 * log(/); donde d es km, y f en MHz.

aEL = -32.4 - 20 * log(0.4) - 20 * log(430)

aEL=-76.91 [dB].

Para realizar el cálculo de la atenuación por reflexión se tiene

que conocer el tipo de suelo en donde llega la onda reflejada a tierra; para esto se

utilizará las ecuaciones correspondientes del capítulo III (ec. 3.22-ec. 3.27), y los

cálculos se muestran en la tabla 4.4:

Longitud de onda (X) [m] =Distancia del transmisor al punto de reflexión (dr1)[m]

Distancia del punto de reflexión al receptor (d2) [m] =

Radio de Fresnel (R¡) [m] =

Altura de la antena Tx sobre el punto de reflexión

(h10)[m]Ángulo entre la onda reflejada y la superficie delterreno (vp) [grados]

Radio del área del punto de reflexión (TL) [m] =

Altura media en e! punto de reflexión (hm) [m] =

Altura media dentro de TL (Hm) [m] =

CONCLUSIÓN

TX-RX10.70

340.00

60.00

5.97

2.49

0.01

814.92

5.96

0.05

SUPERFICIELISA

Tabla 4.4. Determinación del tipo de superficie dentro del área del punto de

reflexión.

Como se observa en la tabla 4.4, Hm < hm, por lo tanto la superficie donde se

encuentra el punto de reflexión es LISA. A continuación se debe calcular el valor

de la atenuación, y para esto se revisará la tabla 3.1 en el capítulo III, donde se

escoge la atenuación de la zona de campo para una frecuencia de 430 MHz; el

-121 -

valor es de 4 dB, esto quiere decir, que la onda reflejada a tierra se va a atenuar

en 4 dB, y como es menor que 10 dB, puede llegar a interferir a la onda de rayo

directo.

La antena puede colocarse a la altura de 1 metro desde la superficie del terreno,

pero para que no se encuentre al alcance de las personas y animales, en la

práctica se lo coloca en un tubo de aluminio de 6 metros.

4.3.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA MÍNIMA A LA SALIDA DEL

TRANSMISOR

Antes de realizar el cálculo de los parámetros y luego seleccionar el equipo

transmisor y receptor, se va a conocer los valores de ganancia de algunos tipos

de antenas, que se muestran en la tabla 4.5:

TIPO DE ANTENA

Radiador isotropicoPlano de tierra 1/4 delongitud de ondaDipolo de 1J2(omnidireccional)Yagui 4 elementosYagui 8 elementosYagui 12 elementosYagui 18 elementos

Ganancia endecibelios sobredipolo A/2 [dBd]

-2.15

-0.3

2.157.5101215

Ganancia en decibeliossobre un radiador

isotropico [dBi]0

1.85

4.39.65

12.1514.1517.1

Tabla 4.5. Ganancia de algunos tipos de antenas.

Las antenas que se van a utilizar para este proyecto son del tipo

omnidireccionales para el sitio de transmisión; antenas Yagui, que son

direccionales para los sitios de recepción de la señal de radio. Las ganancias

varían en las antenas direccionales entre 7.5 dB a 15 dB, y las omnidireccionales

(dipolo X/2) tienen una ganancia de 2.15 dB.

Después de definir los sitios de las torres, perfiles topográficos de cada trayecto,

valor de pérdidas en el enlace, ganancia de antenas, es necesario determinar la

-122 -

potencia mínima que debería tener la salida del transmisor para obtener una

confiabilidad mayor al 99.999%.

Para la obtención de los datos necesarios para llegar al resultado requerido se va

a utilizar las fórmulas presentadas en el capítulo III (ec. 3.33 - ec. 3,42).

Con la ayuda de un programa de cálculo hecho en MS Excel, se procede a

obtener toda la información de todos los enlaces.

CALCULO DE PROPAGACIÓNLUGAR:FRECUENCIA (MHz):DISTANCIA (m):CONFIAB|LIDAD%

MARGEN DE DESVANECIMIENTO (dB):UMBRAL DEL RECEPTOR (dBm)POTENCIA EN RECEPCIÓN (dBm):FIGURA DE RUIDO

PERDIDAS EN EL SISTEMAATENUACIÓN EN EL ESPACIO LIBRE (dB)ATENUACIÓN POR REFLEXIÓN (dB)

ANTENAGANANCIAAMTENATX (omnidireccional )GANANCIA ANTENA RX (yaqui de 4

OTRAS PERDIDAS (dB):

POTENCIA MÍNIMA DE TRANSMISIÓNPOTENCIA MÍNIMA DE TRANSMISIÓN (mW)INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO

TX-RX1430.00391.0099.9999

60.00-118.03-58.035.00

76.914.00

2.157.50

2.00

15.2333.360.10

TX-RX2430.00977.00

99.9999

60.00-118.03-58.035.00

84.874.00

2.157.50

2.00

23.19208.27

0.10

TX-RX3430.00423.0099.9999

60.00-118.03-58.035.00

77.604.00

2.157.50

2.00

15.9239.040.10

TX-RX4430.00817.00

99.9999

60.00-118.03-58.035.00

83.310.00

2.157.50

2.00

17.6357.980.07

Tabla 4.6. Análisis del enlace inalámbrico.

En la tabla 4.6, se presenta los cálculos para cada trayecto del enlace inalámbrico

de la hda. Kotohurco, en donde se exige una confiabilidad del 99.9999%(«100%),

y los cálculos parten de este objetivo.

La potencia mínima que debe tener a la salida del transmisor para este proyecto,

es el valor mayor de la tabla 4.8, y es de 208.27 mW.

-12:

Cabe señalar que con la variación de la confiabilidad y de la frecuencia en la tabla

4.6, se puede observar en las tablas 4.7 al 4.10, la manera como varía la potencia

mínima a la salida del transmisor, y se puede llegar a que cuando el sistema

inalámbrico requiere de una confiabilidad más alta, y por otro lado la frecuencia de

transmisión aumenta, entonces la potencia radiada efectiva (PIRE) del transmisor

también aumenta

Estas tablas, pueden ser muy útiles para el diseño de un enlace inalámbrico de

algún otro proyecto. Los resultados de la potencia mínima que requiere el

transmisor son para distintas distancias, de los cuales se puede tener la idea de

las características que el transmisor debe tener para un determinado recorrido del

enlace.

4.3.3 CARACTERÍSTICAS DEL TRANSMISOR- RECEPTOR

Para la selección del equipo de radio que se va a utilizar en la hda. Kotohurco, se

debe revisar las exigencias que tiene el cliente respecto a la calidad del sistema, y

luego, aplicar los resultados obtenidos en el cálculo de la potencia mínima que

debe existir a la salida del transmisor para obtener una confiabilidad mayor al

99.999% en cada uno de los trayectos

Además es necesario considerar las características del equipo de radio que se

tiene para dicho sistema. Existen en el mercado un sin número de equipos, los

mismos que difieren uno de otro en características y costo. Estos equipos se

pueden revisar en los anexos, aunque algunos de ellos están diseñados para

transmitir voz, además pueden utilizarse para transmitir datos al añadir un módem

que será el encargado de transportar los datos a través de una portadora.

Frec

uenc

ia (M

Hz)

Anch

o de

Ban

da (k

Hz)

Figu

ra d

e R

uido

(dB

)C

onfia

bilid

ad (%

)D

ista

ncia

del

enl

ace

(m)

Gan

anci

a de

las

ante

nas

(dB

)At

enua

ción

en

el e

spac

io li

bre

(dB

)Pé

rdid

as e

n el

sis

tem

a (dB

)Po

tenc

ia d

el T

rasm

isor

(dBm

)Po

tenc

ia d

el T

rasm

isor

(m

W)

430.

0012

.50

5.00

99.9

9050

0.00

9.65

79.0

510

.00

1.37

1.37

430.

0012

.50

5.00

99.9

9010

00.0

09.

6585

.07

10.0

07.

395.

48

430.

0012

.50

5.00

99.9

9015

00,0

09.

6588

.59

10.0

010

.91

12.3

3

430.

0012

.50

5.00

99.9

9020

00.0

09.

6591

.09

10.0

013

.41

21.9

2

430.

0012

.50

5.00

99.9

9025

00.0

09.

6593

.03

10.0

015

.35

34.2

5

430.

0012

.50

5.00

99.9

9030

00.0

09.

6594

.61

10.0

016

.93

49.3

3

430.

0012

.50

5.00

99.9

9035

00.0

09.

6595

.95

10.0

018

.27

67.1

4

430.

0012

.50

5.00

99.9

9040

00.0

09.

6597

.11

10.0

019

.43

87.6

9

430.

0012

.50

5.00

99.9

9045

00.0

09.

6598

.13

10.0

020

.45

110.

98

430.

0012

.50

5.00

99.9

9050

00.0

09.

6599

.05

10.0

021

.37

137.

01

Ta

bla

4.7

. C

álc

ulo

de l

a p

ote

nci

a m

ínim

a a la

sa

lida

del

tra

nsm

isor

para

la fre

cue

nci

a d

e 4

30 M

Hz,

y u

na c

on

tab

ilid

ad

del

99.9

9%.

Frec

uenc

ia (M

Hz)

Anch

o de

Ban

da (k

Hz)

Figu

ra d

e R

uido

(dB

)C

onfia

bilid

ad (

%)

Dis

tanc

ia d

el e

nlac

e (m

)G

anan

cia d

e la

s an

tena

s (dB

)At

enua

ción

en e

l esp

acio

libre

(dB

)Pé

rdid

as e

n el

sis

tem

a (d

B)

Pote

ncia

del

Tra

smis

or (d

Bm

)Po

tenc

ia d

el T

rasm

isor

(mW

)

430.

0012

.50

5.00

99.9

9950

0.00

9.65

79.0

510

.00

11.3

713

.70

430.

0012

.50

5.00

99.9

9910

00,0

09.

6585

.07

10.0

017

.39

54.8

1

430.

0012

.50

5.00

99.9

9915

00.0

09.

6588

.59

10.0

020

.91

123.

32

430.

0012

.50

5.00

99.9

9920

00.0

09.

6591

.09

10.0

023

.41

219.

23

430.

0012

.50

5.00

99.9

9925

00.0

09.

6593

.03

10.0

025

.35

342.

55

430.

0012

.50

5.00

99.9

9930

00.0

09.

6594

.61

10.0

026

.93

493.

27

430.

0012

.50

5.00

99.9

9935

00.0

09.

6595

.95

10.0

028

.27

671.

40

430.

0012

.50

5.00

99.9

9940

00.0

09.

6597

.11

10.0

029

.43

876.

93

430.

0012

.50

5.00

99.9

9945

00.0

09.

6598

.13

10.0

030

.45

1109

.86

430.

0012

.50

5.00

99.9

9950

00.0

09.

6599

.05

10.0

031

.37

1370

.20

Tab

la 4

.8.

Cál

culo

de

la p

ote

nci

a m

ínim

a a

la s

alid

a de

l tra

nsm

isor

par

a la

fre

cue

nci

a d

e 43

0 M

Hz,

y u

na C

onfia

bilid

ad d

el

99.9

99%

.

10

Frec

uenc

ia (M

Hz)

Anch

o de

Ban

da (

kHz)

Figu

ra d

e R

uido

(dB

)C

onfia

bilid

ad (%

)D

ista

ncia

del

enl

ace

(m)

Gan

ancia

de

las

ante

nas (

dB)

Ate

nuac

ión

en e

l esp

acio

libr

e (d

B)

Pérd

idas

en

el s

iste

ma (

dB)

Pote

ncia

del

Tra

smis

or (d

Bm)

Pote

ncia

del

Tra

smiso

r (m

W)

920.

0012

.50

5.00

99.9

9050

0.00

9.65

85.6

610

.00

7.97

6.27

920.

0012

.50

5.00

99.9

9010

00.0

09.

6591

.68

10.0

013

.99

25.0

9

920.

0012

.50

5.00

99.9

9015

00.0

09.

6595

.20

10.0

017

.52

56.4

5

920.

0012

.50

5.00

99.9

9020

00.0

09.

6597

.70

10.0

020

.02

100.

35

920.

0012

.50

5.00

99.9

9025

00.0

09.

6599

.63

10.0

021

.95

156.

80

920.

0012

.50

5.00

99.9

9030

00.0

09.

6510

1.22

10.0

023

.54

225.

79

920.

0012

.50

5.00

99.9

9035

00.0

09.

6510

2.56

10.0

024

.88

307.

33

920.

0012

.50

5.00

99.9

9040

00.0

09.

6510

3.72

10.0

026

.04

401.

41

920.

0012

.50

5.00

99.9

9045

00.0

09.

6510

4.74

10.0

027

.06

508.

03

920.

0012

.50

5.00

99.9

9050

00.0

09.

6510

5.66

10.0

027

.97

627.

20

Ta

bla

4.9

. C

álc

ulo

de la

pote

nci

a m

ínim

a a la

sal

ida

del

tran

smis

or p

ara

la fre

cue

nci

a d

e 9

20 M

Hz,

y u

na c

on

fiab

ilid

ad

del

99.9

9%.

Fre

cuen

cia

(MH

z)An

cho

de B

anda

(kH

z)Fi

gura

de

Rui

do (d

B)

Con

fiabi

lidad

(%

)D

istan

cia d

el e

nlac

e (m

)G

anan

cia

de la

s an

tena

s (d

B)

Aten

uaci

ón e

n el

esp

acio

libr

e (d

B)

Pérd

idas

en

el s

iste

ma

(dB

)Po

tenc

ia d

el T

rasm

isor

(dB

m)

Pote

ncia

del

Tra

smis

or (m

W)

920.

0012

.50

5.00

99.9

9950

0.00

9.65

85.6

610

.00

17.9

762

.72

920.

0012

.50

5.00

99.9

9910

00.0

09.

6591

.68

10.0

023

.99

250.

89

920.

0012

.50

5.00

99.9

9915

00.0

09.

6595

.20

10.0

027

.52

564.

50

920.

0012

.50

5.00

99.9

9920

00.0

09.

6597

.70

10.0

030

.02

1003

.56

920.

0012

.50

5.00

99.9

9925

00.0

09.

6599

.63

10.0

031

.95

1568

.06

920.

0012

.50

5.00

99.9

9930

00.0

09.

6510

1.22

10.0

033

.54

2258

.01

920.

0012

.50

5.00

99.9

9935

00.0

09.

6510

2.56

10.0

034

.88

3073

.40

920.

0012

.50

5.00

99.9

9940

00.0

09.

6510

3.72

10.0

036

.04

4014

.24

920.

0012

.50

5.00

99.9

9945

00.0

09.

6510

4.74

10.0

037

.06

5080

.52

920.

0012

.50

5.00

99.9

9950

00.0

09.

6510

5.66

10.0

037

.97

6272

.25

Tab

la 4

.10.

Cál

culo

de

la p

oten

cia

mín

ima

a la

sal

ida

del

tran

smis

or p

ara

la fr

ecu

en

cia

de

920

MH

z, y

una

co

nfia

bili

da

d d

el

99.9

99%

.

-126-

En el mercado ya existen equipos de radio para aplicaciones específicas, y

dependiendo de esto, el costo es más elevado del equipo, con esto se quiere

decir que mientras más especializado sea un equipo, el costo del mismo será

más alto.

E! equipo transmisor/receptor que se ha seleccionado para este diseño y que se

acomoda a los datos requeridos por el sistema, es de la marca MDS ( Microwave

Data Systems), modelo 4710, cuya aplicación principal es la de tener una

topología punto - multipunto (figura 4.9).

Txi IransriisorRxi ReceptorF ' Frecuencia en MHz.

Figura 4.9. Topología punto - multipunto.

El transmisor/receptor MDS4710, es construido bajo el sistema de calidad

certificado por la IS09001.

Este equipo de radio tiene aplicaciones en sistemas SCADA (Supervisory control

and Data Acquisition), automatización de distribución de energía eléctrica, control

de sistemas de agua, etc. Utilizan un microprocesador para el control y el

procesamiento digital de señales (DSP), esta tecnología provee a las

comunicaciones una alta confiabilidad aún en situaciones adversas.

Además, cabe señalar que este equipo de radio tiene un amplio rango de

frecuencias, posee entrada y salida seriales RS232, y con lo que puede

conectarse directamente el PLC con este equipo de radio. Este

-127-

transmisor/receptor es muy confiable y a continuación se presentan algunas

características (tabla 4.11 -tabla 4.16):

Tabla 4.11. Características del Transmisor.

TRANSMISOR

Rango de frecuencias:

Tipo de modulación:

Potencia de portadora:

Impedancia de salida:

Estabilidad de frecuencia:

Espacio del canal:

Potencia de canal adyacente:

Emisiones espurias:

Potencia:

Temporizador tiempo fuera:

Llave del transmisor:

380 - 400 MHz

400 - 450 MHz

450 -51 2 MHz

406 - 530 MHz

800 - 860 MHz

860 - 900 MHz

900 -960 MHz

CPFSK binario

0,1 -5 watts.

50 ohmios

± 1,5 ppm

12,5 kHz

-60dBc

-36dBm

50dBc

30 s

Datos activados o RTS

Tabla 4.12. Características del Receptor.

RANGO DE FRECUENCIAS: 380

400

420

450

480

406

- 400 MHZ

- 420 MHz

-450 MHz

-480 MHz

-512 MHz

-430 MHz

- 128-

Tipo:

Estabilidad de frecuencia;

Máximo de sensibilidad aceptable:

Rechazo co-canal:

Rechazo de canal adyacente:

Rechazo de respuesta:

Rechazo de respuesta:

Emisiones conducidas:

Radiación de espurias:

Ancho de Banda:

800 - 860 MHz

860 -900 MHz

900 - 960 MHz

Doble conversión super heterodina

1,5kHz

-113dBmen 10~2VER

-12dB

60 dB

70 dB

65 dB

-57 dBm

- 57 dBm

12,5 kHz

Tabla 4.13. Características de los datos.

TIPOS DE SEÑALES:

Velocidad de la interfaz de datos:

Latencia de los datos:

Longitud del byte:

RS-232; DB-25

HEMBRA.

1 10- 38400 bps-

CONECTOR

asincrono.

10 ms máx.

10 bits.

Tabla 4.14. Potencia del primario.

VOLTAJE:

Suministro

Suministro

de corriente del Tx:

de corriente del Rx:

Fusible.

Protección a polaridad invertida:

13,8 VDC NOMINAL (10,5 -16 VDC)

2,5 A

Operacional: 150 mA

Estado de espera: 25 mA

4A

Diodo en la entrada primaria

- 129-

Tabla 4.15. Especificaciones respecto al medio ambiente.

Humedad:

Rango de temperatura;

Peso:

95% en 40°C

- 30 a 40°C

1,6kg

Tabla 4,16. Diagnóstico de la interface.

Señalización estándar:

Conector:

Dispositivos de E/S:

RS-232

RJ11

PC con software MDS o

terminal MDS

Hand Held

4.3.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS ANTENAS

El transmisor/receptor MDS4710, puede ser usado con un sin número de antenas.

Para sitios distantes es recomendado utilizar la antena direccional Yagui (figura

4.10), ya que con el uso de esta antena se minimiza las interferencias

provenientes de otros sistemas. Antenas de este tipo se encuentran disponibles

en el país (pueden ser construidas).

i i i i ii i I I I

Figura 4.10. Típica Antena Yagui.

Para la selección de la antena Yagui, es necesario conocer los requerimientos del

sistema, es decir la ganancia con la que la antena puede ayudar para la

transmisión. El número de elementos está ligado con la ganancia, aunque

existe un límite de elementos en donde la ganancia se mantiene constante.

-130-

Con los datos que se obtienen de las características del transmisor (tabla 4.12) y

debido a que este tiene una potencia mínima de 100 mW, se procede a verificar la

contabilidad del enlace inalámbrico para los distintos trayectos de la hda.

Kotohurco, y lo que se muestran en la tabla 4.18;

CALCULO DE PROPAGACIÓNLUGAR:FRECUENCIA (MHz):DISTANCIA (m):FIGURA DE RUIDOPOTENCIA MÍNIMA A LA SALIDA DELTRANSMlSOR(mW):POTENCIA DE TRANSMISIÓN (dBm):

ANTENA DETRANSMISION.-Tipo:Ganancia (dB):PÉRDIDAS EN EL EQUIPO DE TX (dB)

ATENUACIÓN EN EL ESPACIO LIBREATENUACIÓN POR REFLEXIÓN (dB)

ANTENA DE RECEPCIÓN:Tipo:Ganancia (dB):PERDIDAS EN EL EQUIPO DE RX (dB)

OTRAS PÉRDIDAS (dB):

POTENCIA EN RECEPCIÓN (dBm):UMBRAL DEL RECEPTOR (dBm)

MARGEN DE DESVANECIMIENTO (Db):COI\IFIABILIDAD%:

TX-RX1430.00391.00

5.00

100.00

20.00

Omnidireccional2.152.00

76.914.00

Direccional7.502.00

2.00

-57.26-113.00

55.74> 99.999

TX-RX2430.00977.00

5.00

100.00

20.00


84.874.00

Direccional7.500.00

2.00

-63.22-113.00

49.78> 99,999

TX-RX3430.00423.00

5.00

100.00

20.00


77.604.00

Direccional7.500.00

2.00

-55.95-113.00

57.05> 99.999

Tabla 4.18. Análisis del enlace inalámbrico.

Con los resultados de la tabla 4.18 se tiene la certeza de que el enlace

inalámbrico para esta aplicación (realizar el control de electro - válvulas), es muy

confiable, además como las distancias son cortas comparadas a los enlaces que

comúnmente se realizan en el país, no requiere mucho cálculo de pérdidas en el

trayecto.

-131-

En el mercado existe un sin número de opciones para escoger el equipo de radio

ideal, y el costo del mismo tal vez disminuya. Esto es muy conveniente al

momento de realizar la implementación del mismo.

4.4 DISEÑO DEL CIRCUITO INTERFAZ DE TRANSMISIÓN Y

RECEPCIÓN

La figura 4.11 representa esquemáticamente las interconexiones que existen

entre cada equipo, de las cuales tenemos los siguientes circuitos interfaces a

considerar;

1) Interfaz hombre - PLC.

2) Interfaz PLC - transmisor.

3) Interfaz Receptor- Electro - válvulas.

Figura 4.11, Bloques de un enlace inalámbrico.

4.4.1 INXERFAZ HOMBRE - PLC

Con la ayuda de un programa instalado en un computador, se deja configurado el

PLC para que pueda ser operado por una persona que conozca los

requerimientos del cultivo para el sistema de riego dentro de la finca. Con este

programa se puede habilitar o deshabilitar las salidas y entradas del controlador, y

además se utiliza para verificar si los contactos del controlador (salidas para

-132-

conectar las electro - válvulas) se activan o se desactivan al dar una orden de

encendido o apagado respectivamente.

Una vez comprobado que las salidas del PLC están funcionando bien al dar una

orden de encendido/apagado, el PLC está listo para realizar su trabajo, y se lo

ubica en la caseta de riego para que desde allí realice el control de todo el

sistema de riego.

Dentro del PLC existe instalado otro programa con un determinado número de

instrucciones, que realiza automáticamente las distintas series de irrigación, como

son:

• Fechas de operación.

• Horas de operación de cada electro-válvula para cada día de la semana,

• Número de ciclos de irrigación para cada día.

Con este propósito es necesario colocar ciertos datos a través de la interfaz que

existe entre el hombre y el PLC, el teclado. Los datos que se necesitan para

iniciar los ciclos de riego en el campo son;

• Número de electro - válvulas ó zonas de riego.

• Número de unidades de bombeo.

• Número de unidades de fertilizante.

• Número de unidades de filtrado.

De estos datos ingresados en el PLC, las electro -válvulas estarán alejadas de la

caseta de riego, y serán comandadas vía radio. Los demás elementos como las

unidades de bombeo, fertilizante, y filtrado van a ser controlados a través de

cable.

Esta configuración del PLC a través del teclado se realiza una sola vez y queda

guardada en la memoria del mismo.

-133-

4.4.2 INTERFAZ PLC - TRANSMISOR

Como se mencionó en la sección 4.1.2, el PLC al cual se hace referencia en esta

tesis tiene salidas seriales RS232 y RS485. Además como el transmisor acepta

entradas seriales RS232, la conexión entre el PLC y el equipo Tx se realiza

directamente, sin ningún circuito que realice alguna conversión de señales de

voltaje (Figura 4.12).

CAM.Í i el toara

MtKlaRJ45SDCKET

1 •-2 •-

DB-H5CDNECTDR• 3 RX* e TX

Figura 4.12. Interfaz entre PLC y equipo transmisor.

4.4.3 INTERFAZ RECEPTOR - ELECTRO - VÁLVULAS

Las señales electromagnéticas que llegan a cada uno de los receptores son

señales que traen información digital, la que trae consigo datos como:

• El número de receptor.

• El número de electro-válvula.

• La orden de encendido/apagado de cada electro-válvula.

El dato que envía el PLC está compuesto de dos bytes (figura 4.13), el primer

byte contiene una etapa de sincronización y el número del receptor al cual están

dirigido los datos. El segundo byte trae consigo el número de la electro - válvula,

y la orden de encendido/apagado.

-134

B7 B6 B5 B3 B2 Bl B7 B6 B5 B4 B3 Bl BO

1 0 1 0 i 0 Gl GO 02 DI DO V4 V3 ve Vi VO

Gl y GO son los bus que determinanel núnero del receptor.

Gl GO

O O RECEPTOR « 1

0 1 RECEPTOR Ü 2

1 O RECEPTOR tt 3

1 1 RECEPTOR 4* 4

O?.., DI y DO son los bits que determinanel encendido/apagado cíe las electro - válvulas.

D2 DI

O 1

O 1

DO

1

O

CERRAR electro - válvula

ABRIR electro - válvula

V4 V3 VH V! VO

0 0 0 0 0 electro _válvula SI

0 0 0 0 1 electro .válvula #2

0 0 0 1 1 electro ^válvula «3

0 0 1 0 0 electro _válvula %A

\1 11 1I II II I

1 1 1 O O electro .válvula #28

1 1 1 0 1 electro .válvula 8 2 9

1 1 1 1 0 electro .válvula 8 3 0

Figura 4.13. Descripción de los dos bytes que envía el PLC al receptor,

El equipo receptor y cada una de las electro ~ válvulas no se conectan

directamente, sino que debe existir un sistema de hardware-software que permita

la comunicación con la electro-válvula. Este sistema deberá establecer una serie

de reglas (interfaz) para poder realizar las operaciones de entrada/salida de

datos.

Para realizar la interfaz, se puede el microcontrolador PIC 16F877 de Microchip,

el mismo que tiene ventajas como:

El tamaño de las instrucciones no está relacionado con el de los datos, y por lo

tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola

posición de memoria de programa, logrando asf mayor velocidad y menor

longitud de programa.

- 135-

• Los PICs tienen bajo costo, comparados a los microcontroladores que

solamente sirven para una determinada aplicación. Una desventaja de los

PICs, sin embargo, es que deben poseer instrucciones especiales para

acceder a tablas de valores constantes, y se necesita incluir en los programas

instrucciones adicionales, ya que estas tablas se encontrarán físicamente en la

memoria de programa.

4.4.3.1 SOFTWARE PARA EL CONTROL DE LAS ELECTRO-

VÁLVÜLAS

Este programa trabaja básicamente por interrupciones, es decir que el puntero del

programa permanece en la misma posición en que se produce una interrupción,

en este caso, se espera una interrupción serial debido a la llegada de un dato

desde el receptor al PIC, proveniente del PLC.

Una interrupción serial se produce cuando algún otro dispositivo envía datos, en

este caso, el que envía los datos será el receptor. El equipo receptor (antena +

receptor) capta la señal proveniente del equipo transmisor (PLC + transmisor +

antena), la procesa y finalmente la envía al PIC. El PLC trabaja a manera de

maestro, ya que emite órdenes de abrir y cerrar las electro - válvulas de los

distintos grupos de receptores.

El maestro envía dos bytes, con los cuales se trabaja en cada microcontrolador

perteneciente a cada receptor, que decodifica la información contenida en ellos.

La información que se espera obtener en la etapa del PIC es; el número de grupo

receptor, el número de electro-válvula a accionar y la orden de

encendido/apagado.

De hecho el programa trabaja así: toma los datos, los decodifica y en base a

comparaciones se sabe si la orden pertenece a un grupo correspondiente. Si es

así, sigue con la comparación y obtiene el número de válvula que unida con la

acción de abrir o cerrar completa la orden, para finalmente ejecutar esa orden. Si

-136

la orden no corresponde al grupo, simplemente, los datos recibidos son

ignorados.

Todo esto se detalla en los diagramas de flujo de las figuras 4.14 a 4.16.

4.4.3.1.1 Inicialización y Programa Principal

Dentro de la programación del PIC se necesita configurar los puertos como

entradas y salidas. Es necesario configurar un puerto para que la recepción sea

del tipo serial asincrónico, y se necesita habilitar las interrupciones para (a llegada

de datos al puerto de entrada del PIC. Todo esto se realiza en la Inicialización.

En el programa principal se verifica si ya se recibieron los dos bytes enviados por

el maestro; si ese es el caso, se llama a la subrutina VERIFICAR, y continua a la

siguiente pregunta de "¿si es mi grupo?", si la respuesta es afirmativa llama a la

subrutina DECODIFICAC10N DATOS, luego de lo cual retorna al programa

principal.

'

\N

DATDS

Figura 4.14. Diagrama de flujo - Configuración de I/O, puertos, programa

principal.

-137-

4.4.3.1.2 Subrutina de Alendan a la Interrupción

Una vez que se detecta un dato en el pin de recepción serial, el puntero del

programa salta (automáticamente) al vector de interrupción y luego a la subrutina

de atención la misma,

Una vez en la subrutina, se leen los dos datos recibidos uno a uno, y cuando han

llegado los dos, activa una bandera de recepción concluida.

Figura 4.15. Diagrama de flujo — Rutina de interrupciones.

4.4.3.1.3 Subrutina de Verificación de Dirección

En la rutina de verificación de datos, se analiza si el primer byte corresponde a la

dirección del receptor al cual llegaron los datos. En caso de que la dirección sea

138-

afirmativa, el PIC está listo para decodificar el segundo byte. Caso contrario

encera todo para quedar en espera de la siguiente transmisión.

COMPARACDN EL BYTEDE CADA GRUPD

SI ND

Figura 4.16. Diagrama de flujo - Rutina de verificación de datos,

4.4.3. L4 Subrutina Decodificación Datos y Accionar Válvula

Esta subrutina confirma si los datos son del grupo, y decodifica la información del

número de electro-válvula y la orden de encendido/apagado.

Una vez determinado el número de electro-válvula y la orden de encendido o

apagado, esta información se utiliza para el correspondiente accionamiento de la

electro-válvula en el campo.

- 139-

Figura 4.17. Diagrama de flujo - Rutina de decodificación de los datos enviados

por el PLC.

4.4.3.2 HARDWARE

El hardware del dispositivo receptor y ejecutor de las órdenes se basa en dos

tarjetas electrónicas, sin contar con la fuente de alimentación.

• Circuito de Control.

• Circuito de Relés.

• Circuito de señalización.

4.4.3.2.1 Circuito de Control.

El microcontrolador usado, tanto para la recepción de los datos seriales como

para la decodificación de los datos y la ejecución de la orden, si fuere el caso, es

el Microcontrolador PIC 1GF877 de Microchip.

-140-

Este PIC necesita un cristal y dos capacitores cerámicos con el objeto de lograr la

frecuencia de oscilación (señal de reloj). La alimentación es de 5Vdc. Este

microcontrolador se caracteriza por ser de bajo consumo.

Más información acerca de este tipo de microcontroladores se adjunta en el

Anexo B.

Con este PIC se interpretan los datos recibidos del PLC, no sin antes pasar por un

chip convertidor de señales seriales de niveles 232 a TTL y viceversa, como el

MAX232.

El pin OUT del PIC, lleva las señales a ciertos terminales con el fin de lograr la

conexión por medio de un cable con el circuito de relés.

Figura 4.18. Circuitos Integrados de la tarjeta del PIC.

-141-

a) Tarjeta del circuito principal:

En las figuras 4.19, y 4.20, se presentan la ubicación y conexiones de los

elementos de la tarjeta principal realizado con la ayuda de un programa que se

utiliza específicamente para realizar diseños de tarjetas EDA (Electronic Design

Automation):

PULSL

^n

-CZ3-ot

Figura 4.19. Ubicación de los elementos en la tarjeta del circuito del PIC.

4.4.3.2.2 Circuito de Relés

Se usan relés de 5V para activar los relés de cada electro - válvula. Para activar

estos relés de 5V, se usa un circuito básico conformado con un transistor NPN en

la configuración emisor común cuya señal de base viene de cada pin del

microcontrolador PiC.

-142-

Figura 4.20. Tarjeta del circuito del PIC con sus dos capas.

Como se quiere activar 30 válvulas, se tiene 30 transistores y 30 relés de 5V en

esta tarjeta, es decir, 30 de los siguientes circuitos:

Vcc

Figura 4.21. Circuito de Relés para la activación de las electro - válvulas.

- 143-

Donde Out PIC es ia señal dada por el PIC, y Cl es el contacto que activaría el

relé de cada electro - válvula.

> Ejemplo de cálculo de los elementos del circuito de relés:

Relé NT73C10DCG

Ir = 50mA ; (datos del fabricante)

T Ir ,r .-=-^~ — l- — i = l[mA] ]bl ¡3 50 L J

5[mA]

Por lo tanto

Rb= 820 Q

Donde:

lr - corriente de activación del relé.

Ib = corriente de la base del transistor.

VRb = voltaje de la resistencia de la base del transistor.

Rb - resistencia de la base del transistor.

(3 = Parámetro del transistor.

4. 4. 3. 2. 3 Circuito de Señalización.

Este circuito servirá para identificar cuales electro - válvulas están

encendidas/apagadas en el campo, para lo cual se realizó una tarjeta en la que se

tiene 30 resistencias de 330 ohmios, 30 LEDs y un conector tipo bus que servirá

para conectarse a la tarjeta del circuito de relés.

-144-

a) Tarjetas:

En las figuras 4,22 y 4.23 se presentan esquemáticamente la tarjeta del circuito

de relés, y en la figura 4.24 se observa la conexión entre la tarjeta del PIC y la

tarjeta del circuito de relés.

4.5 CÓMPUTO DE EQUIPOS

A continuación, en la tabla 4.18, se detallan el número de equipos de radio que se

instalarán en cada uno de los sitios escogidos:

Estación

TXRX1RX2RX3RX4

Batería de 1 2 Vdc

Equipos deRadio

111114

Valor/equipo(US$)

75075075075075060

TOTAL

Valor totalequipo (US $}

75075C75C75C750

2403990

Tabla 4.18. Costo equipos de radio.

En el equipo de radio se considera transmisor, receptores, antenas, y las baterías

de 12 Vdc, con los accesorios de conexión necesarios.

Para el diseño del proyecto de la hda. Kotohurco, no fue necesaria la colocación

de repetidores.

Los valores de la tabla 4.19 y 4.20, representan el costo total del cable que se

utiliza desde el equipo receptor hacia cada una de las electro - válvulas.

0r

s cr

D1J

133

6313a

S

3133

Í3

1M

93

13Ü

G

313Ü

H

133

£313d

Z31

3Ü

Í3133

1I

1,

1,

,

QID

03

03

C

T n£

D

5 CH

n3

D

2 ül

0

oV

^^

^'

Vt

fv

v'

W"

"^

^o

o

og

ou

oQ

oo

o

P2D

pía

Ría

ni ?

Pí

a RJ

S R

H

»n

PI

?

E}]

02Q

O

L9

OlS

O

í?

OJS

O

lS

OU

Q

n

QJ2

O

U

Q

QQ

QQ

QQ

QQ

Qor

a er

o ?i

a

¿TO

sia

sr

o tí

a er

o 01

2 ua

FCLE

T3Í)

PC

UC

lS

FCLC

18

PC

LCJ?

P

ELC

tí,

FC

LU5

PE

LCn

P

EU

C15

F

ÍLE

12

PC

LCJl

11

1i

•

A»

P^

«B

P^

u.

PUS

m

™

»2

PÜ

G-3

D

BÍ2

026

D

Z?

Q2£

02

5

O2^

D

?3

O5?

Q

2I

QQ

QQ

QQ

QQ

QQ

0

C>

-O

- C

>

-O

-O-

-O

-O

-ÍD-

KD

- 4Q

PC

LLÍO

P

ELT

2&

PC

LT29

P

CLT

27

PC

LL^É

PC

LESS

K

CC

Í-í

PC

LE23

P

ELt2

2

PC

LTÍL

1

'

11

¿i a

na

JM

/1

2 Ji

z ;u

Ji

ü

¡B

IB

j?

s&

;&

H

/3

J3

Ji:a

ia

cni2

co

»?

cwi2

ca

n?

cc«2

CO

N?

cmz

cn-i¿

CO

KS

crct

is cw

is

cc«z

ce

ra

can?

CO

HS

nn

nn

nn

nn

nn

aa

nn

nn

Figu

ra 4

.22. U

bica

ción

de

los

elem

ento

s en

la ta

rjeta

de

ios

circ

uito

s de

rel

és.

L/i

Fig

ura

4.23

. T

arje

ta d

e lo

s ci

rcui

tos

de lo

s re

lés

con

sus

dos

capa

s.

Fig

ura

4.24

. C

onex

ión

entr

e la

tarje

ta d

el P

IC y

la t

arje

ta d

e lo

s ci

rcui

tos

de lo

s re

lés.

-o

-148-

Cabe señalar que para este proyecto del enlace inalámbrico se utiliza solamente

cable AWG 16, debido a que las distancias son cortas.

La conexión de cable es solamente entre el equipo receptor y cada una de las

electro - válvulas.

Cantidad deconductor (m)

60654

CalibreAWG/MCM

16

Precio x metroUS$0.1

TOTAL

Precio TotalUS$6065.406065.40

Tabla 4.19. Costo total del proyecto,(cableado)

Cantidad

45

Descripción

RELÉSTO

Precio x unidadUS$

5

TAL

Precio TotalUS$

225.00

225.00

Tabla 4.20. Costo total de relés térmicos.

Además,, a este valor del cable se le añade el costo de la manguera por donde

van a ir los cables, y el diámetro de la misma depende del número de conductores

que van a ir dentro de la manguera.


1/2"3/4"1"

1 1/4"

Cantidad demanguera

(m)86241419

1268.3

213.4

Precio x metroUS$

0.3

0.34

0.4

0.51TOTAL US$

Precio TotalUS$

2587.20482.46507.32108.83

3685.81

Tabla 4.21. Costo de la cantidad total de manguera de polietileno.

-149-

Cajas de revisiónUniones para

Tee paraCinta plástica

Cantidad

129220

129136

Precio x unidadUS$26

0.8

0.50.6

TOTAL

Precio Total US $

3354.00176.0064.5081.60

3676.10

Tabla 4.22. Costo de los accesorios de conexión del sistema eléctrico.

Por último, faltarían los costos del circuito interfaz entre el receptor y las electro -

válvulas, para lo cual el precio comprendería solamente los materiales del circuito,

incluido la realización de la tarjeta, y la caja donde se colocaría dichos circuitos.

Jumper 2_entradasJumper 3_entradasJumper 1X32 HeaderPIC16f877Max 232Capacitores 22nFCapacitores 22pFResistencias 10 KaDiodo 1N4148PulsadorCristal 20 MHzResistencias 3.3 KnResistencias 330QLedsTransistor Q1Diodo 1N4007ReléTarjeta MasterTarjeta Circuito de reléTarjetas de LedsCaja de conexión

Cantidad

1

1

3

1

1

4

2

1

1

1

1

30

30

30

30

30

10

1

1

1

1

UnidadUS$0.300.501.5015.003.300.200.200.050.150.120.600.050.040.150.200.101.80

22.00130.0050.0040.00

TOTAL

Precio TotalUS$

0.3

0.5

4.5

15

3.3

0.8

0.4

0.050.150.120.6

1.5

1.2

4.5

6

3

18

22

130

50

40

301.92

Tabla 4.23. Costo de los elementos del circuito interfaz para un Receptor.

El valor de la tabla 4.23 es solo para un receptor, pero como en el proyecto

tenemos cuatro receptores el valor es: US $1207.68

-150-

COSTO TOTAL DEL ENLACE INALÁMBRICO = US $ 18848.99

Estos valores NO incluyen: I.V.A., estudio de ingeniería, e instalación.

4.5.1 ANÁLISIS DE COSTOS

Para realizar un análisis entre los dos sistemas alámbrico e inalámbrico, es

necesario establecer una relación entre el área a regar y el costo total del

proyecto. La diferencia que van a tener estos dos sistemas en cuanto a la

inversión es que el sistema inalámbrico va a empezar con un costo adicional, ya

que desde el inicio se necesita por lo menos un equipo transmisor y un equipo

receptor. En cambio en el sistema alámbrico parte desde cero en el costo.

Para ello se muestra la siguiente relación:

a) Para el sistema alámbrico:

rr 1 ^ J , ^°SÍ°TOTAL DEL PROYECTO x ÁreaValorxhectarea= =—= donde el área se especifica en

130

hectáreas, y el número 130 es el área total del proyecto Hda. Kotohurco.

b) Para el sistema inalámbrico:

Tr ; 7 _, , (C°St°TOTAL DEL PROYECTO ~~~ I500)X Área f

Valorxhectarea = • =—= h!500 donde el numero130

1500 representa el costo de los equipos de radio transmisor/receptor.

Con la ayuda de la hoja de cálculo de MS EXCEL, se introduce las relaciones a) y

b), y se procederá a dar valores de área de terreno; la finalidad es encontrar un

punto de inflexión en el cual se distingue el cambio de valor de costo del proyecto

para los sistemas alámbrico e inalámbrico respectivamente, lo que se muestra en

la tabla 4.24:

-151-

ÁREA (has)

1

5

10

15

19.16

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

120

125

130

VALOR DEL SISTEMA

ALÁMBRICO (US $}

211.751058.732117.453176.184057.03

4234.90

5293.63

6352.357411.088469.80

9528.53

10587.2511645.9812704.70

13763.4314822.15

15880.88

16939.60

17998.33

19057.0520115.78

21174.5022233.23

23291.95

24350.68

25409.40

26468.1327526.85

VALOR DEL SISTEMA

INALÁMBRICO (US $)

1633.452167.272834.543501.814056.97

4169.084836.345503.616170.886838.157505.428172.698839.96

9507.23

10174.5010841.7611509.03

12176.3012843.5713510.8414178.1114845.3815512.65

16179.9116847.1817514.4518181.7220348.99

Tabla 4.24. Valor por hectárea para un sistema alámbrico y un sistema

inalámbrico.

En la tabla 4.24, se distingue que el sistema inalámbrico es más costoso que el

sistema alámbrico para áreas de terreno comprendidas entre 1 ha y 19.16 has. A

partir de este último valor, el sistema alámbrico crece en precio

considerablemente respecto al otro sistema, (figura 4.25)

El sistema inalámbrico puede disminuir en su valor al conseguir equipos de radio

menos costosos de los nombrados en esta tesis.

152-

COSTO DEL ENLACE ALÁMBRICO VS. COSTO DELENLACE INALÁMBRICO

10 19.16 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125

Figura 4.25. Análisis costos entre el sistema alámbrico - sistema inalámbrico.

Cabe señalar que éste análisis no toma en cuenta el costo de la instalación.

4.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA INALÁMBRICO

COMPARADOS CON LOS SISTEMAS ALÁMBRICOS

4.6.1 VENTAJAS

• Un sistema inalámbrico permite la movilidad de los equipos de radio de un

lugar a otro sin recurrir a trabajos adicionales, en cambio, en un sistema

alámbrico al mover un equipo de un lugar a otro, también comprendería el

extender todo la parte de cableado que está conectada a dicho equipo.

-153-

• Con un sistema inalámbrico se puede superar las irregularidades del terreno,

es decir por ejemplo, en caso de tener que atravesar una quebrada lo haría

sin dificultad. Para el caso de atravesar con cables por ese sitio resultaría

complicado y se debería ver otra ruta u otra opción.

• Para un sistema inalámbrico la conexión entre puntos distantes es más rápida

que aquella que utiliza cables, ya que en un sistema alámbrico se debe cavar

zanjas, introducir los cables por conductos, realizar empalmes de los cables,

etc.

• En un sistema inalámbrico es más fácil detectar las fallas, ya que lo primero a

inspeccionar serían los equipos de radio que se encuentran en los extremos

del trayecto. En cambio en un sistema alámbrico, en caso de averías del

sistema se tendría que revisar tramo por tramo del trayecto.

• Con un sistema inalámbrico la señal que viaja por el aire puede llegar a

múltiples destinos, en cambio en un sistema de cables se limitaría la llegada

de la señal a un solo destino, a menos que se saque derivaciones de la línea

principal para conectarse con otros puntos.

• El consumo de energía en los equipos de un enlace inalámbrico es óptimo

respecto a enlace alámbrico, ya que una parte de la energía se pierde en el

trayecto hasta llegar a los equipos.

4.6.2 DESVENTAJAS

• Los enlaces inalámbricos necesitan poseer una línea de vista libre de

obstáculos para poder realizar la transmisión de datos; para un enlace alámbrico

no existe problema ya que el cable por su flexibilidad puede bordear el obstáculo.

• Las señales radioeléctricas provenientes de otras fuentes pueden interferir en

el enlace inalámbrico, mientras que un enlace alámbrico es menos susceptible a

los mismos.

- 154-

• La asignación de frecuencia de operación en un enlace inalámbrico debe estar

sujeta a las normas establecidas por los organismos de telecomunicaciones, es

decir no todas las bandas de frecuencias están disponibles para realizar radio

enlaces para este tipo de aplicación. Para el caso del sistema alámbrico no

requiere autorización alguna de cruzar con el cable dentro del área de riego a

menos que se encuentre dentro de una urbanización en donde estén instaladas

líneas de alta tensión y centrales telefónicas.

-155-

CAPITULO V

HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS UTILIZADOS EN EL ENLACE

INALÁMBRICO EN EL SECTOR AGRÍCOLA Y CONDICIONES

LEGALES PARA EL USO DEL ESPECTRO

Los equipos de telecomunicaciones usados dentro del país, deben poseer ciertas

características que el Estado Ecuatoriano fijará de acuerdo a normas

internacionales, para de esta manera promover el desarrollo de los servicios de

telecomunicaciones.

El Estado debe garantizar la interconexión de los equipos terminales con las

diferentes redes de telecomunicaciones públicas o privadas.

Además, debe verificar que los equipos terminales cumplan con los parámetros

establecidos en los diferentes reglamentos, normas y contratos de los sistemas

autorizados a funcionar en el país.

5.1 ASPECTOS PRINCIPALES DE LA NORMATIVA DE

HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS TERMINALES.

El CONATEL, con la Resolución No.418-26-CONATEL-98, 29-JULIO.98 del

Registro Oficial No.10, 24-AGOSTO-1998, resuelve:

Expedir el "REGLAMENTO PARA HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS

TERMINALES DE TELECOMUNICACIONES":

5.1.1 ASPECTOS GENERALES

Este Reglamento se plantea como objetivos los siguientes:

- 156-

• Asegurar el adecuado funcionamiento de equipos terminales para prevenir

daños a las redes en que se conecten, evitar interferencias a otros servicios de

telecomunicaciones y garantizar la segundad del usuario, de acuerdo a las

especificaciones técnicas aprobadas, para lo cual se verificará que los equipos

terminales cumplan con los parámetros establecidos en los diferentes

reglamentos, normas y contratos de autorización.

• Garantizar la interconexión correcta de los terminales que operen con las

redes de los Servicios Públicos.

Las personas naturales o jurídicas nacionales, o extranjeras legaimente

establecidas en el país, que pretendan comercializar equipos terminales de

telecomunicaciones, deberán obtener un certificado de homologación de dichos

equipos.

Cabe indicar que el Reglamento de Homologación menciona que la Institución

encargada de otorgar dichos certificados es la Secretaría Nacional de

Telecomunicaciones, sin embargo, por Resolución del Consejo Nacional de

Telecomunicaciones CONATEL, la Superintendencia de Telecomunicaciones a

partir del 1 de agosto de 2002, es el ente encargado de emitir los certificados de

homologación de equipos terminales, teniendo como fundamento legal la Ley

Especial de Telecomunicaciones Reformada y su Reglamento general.

5.1.2 CLASES DE TERMINALES SUJETOS A HOMOLOGACIÓN:

Los equipos terminales sujetos a homologación, son aquellos destinados a ser

utilizados por los usuarios que se conecten al punto de conexión terminal de una

red pública de telecomunicaciones con el propósito de tener acceso a uno o más

servicios de telecomunicaciones.

Estos pueden ser:

• Aparatos telefónicos.

-157

• Centrales telefónicas privadas.

• Terminales de telex/fax.

• Módems.

• Terminales para la Red Digital de Servicios Integrados.

• Terminales para el Sistema de Telefonía Móvil Celular.

• Terminales del servicio de Buscapersonas.

• Terminales de radio de los sistemas troncalizados y los demás equipos

terminales que serán definidos por el ente regulador.

Adicionalmente los equipos que operan en las bandas 0.9 - 2.4 y 5.7 Ghz, con

tecnología Spread Spectrum, deben ser homologados en la Secretaría Nacional

de Telecomunicaciones y obtener el certificado correspondiente.

5.2 ANÁLISIS DE HOMOLOGACIÓN DEL EQUIPO A

UTILIZARSE EN EL PROYECTO HDA. KOTOHURCO

El equipo utilizado en el enlace inalámbrico para realizar el control del

encendido/apagado de las electro-válvulas, no requiere conexión directa, ni

indirecta a las redes públicas de telecomunicaciones del país, ya que este enlace

es independiente de cualquier otro sistema (uso privado), y solamente se necesita

enviar datos desde un PLC ubicado en la caseta de control dentro de la hacienda,

y que la señal de datos enviada llegue a cada uno de los receptores donde se

encuentran los grupos de electro-válvulas, y estos también se encuentran en la

misma hacienda.

Con esto se llega a la conclusión de que el equipo transmisor/receptor que se

utilizará para el sistema inalámbrico en el sector agrícola, que será de uso

privado, y no se conectará a ningún punto de la red pública de

telecomunicaciones, por lo que no requiere ser homologado como equipo

terminal.

-158-

Considerando además que estos equipos no operan en las bandas mencionadas

para la tecnología Spread Spectrum, tampoco requieren del certificado de

homologación para usar dicha tecnología.

5.3 USO DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO

El espectro radioeléctrico es un recurso natural de propiedad exclusiva del Estado

y como tal constituye un bien de dominio público, inalienable e imprescriptible,

cuya gestión, administración y control corresponde al Estado.

En este capítulo se revisará, de manera general, los pasos para conseguir el

permiso para hacer uso de una frecuencia del espectro radioeléctrico. Los

trámites para tener dicho permiso llevan mucho tiempo. El objetivo de el presente

proyecto, es el diseño del sistema inalámbrico, en tal virtud no es recomendable

realizar dicho trámite, a menos que se lo vaya a implementar.

5.3.1 USO DE FRECUENCIAS

El uso de frecuencias radioeléctricas para otros fines diferentes de los servicios

de radiodifusión y televisión requiere de una autorización previa otorgada por el

Estado, y dará lugar al pago de los derechos establecidos. Cualquier ampliación,

extensión, renovación o modificación de las condiciones, requiere de una nueva

autorización, previa y expresa.

La concesión y la autorización para el uso de frecuencias radioeléctricas tendrán

un plazo definido que no podrá exceder de cinco años, renovables por períodos

iguales.

- 159-

5.3.2 ADMINISTRACIÓN Y GESTIÓN DEL ESPECTRO

RADIOELÉCTRICO

La Secretaría Nacional de Telecomunicaciones realizará la administración y

gestión del espectro radioeléctrico en Ecuador de acuerdo a las políticas dictadas

por el CONATEL, mediante la aplicación del Plan Nacional de Frecuencias.

Para entender los términos como; Radiocomunicación y Servicio de

Radiocomunicación, se explica de la siguiente manera;

• Radiocomunicación, es toda telecomunicación transmitida por medio de las

ondas radioeléctricas.

• Servicio de Radiocomunicación, es el servicio que implica la transmisión,

emisión o recepción de ondas radioeléctricas para fines específicos de

telecomunicación. Los diferentes servicios de radiocomunicación se definen en

el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT.

Todo servicio de radiocomunicación debe tener la autorización correspondiente de

la SENATEL

El control y monitoreo del espectro y de los sistemas y servicios de

radiocomunicación lo realizará la SUPTEL.

Otros aspectos técnicos y administrativos de los servicios y sistemas de

radiocomunicación no establecidos en el Reglamento de Radiocomunicaciones

serán establecidos en las normas específicas de cada servicio o sistema en

particular que expedirá el CONATEL.

5.4 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE

RADIOCOMUNICACIÓN

Los sistemas de radiocomunicación se clasifican en:

-160-

a) Sistemas privados; y,

b) Sistemas de explotación.

5.4.1 SISTEMAS PRIVADOS

Son aquellos que están destinados para uso exclusivo del usuario. Se

considerarán también sistemas privados los sistemas de radiocomunicación para

ayuda a la comunidad. Se prohibe expresamente alquilar un sistema privado a

terceras personas.

5.4.2 SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN

Son aquellos que están destinados a dar servicio al público en régimen de libre

competencia. Estos sistemas bajo ningún punto de vista serán tratados como

sistemas de radiocomunicación para ayuda a la comunidad.

Los sistemas de explotación operarán con base en los títulos habilitantes

previstos en la Ley Especial de Telecomunicaciones y su Reglamento General,

para la prestación de servicios de telecomunicaciones.

5.5 AUTORIZACIONES Y RENOVACIONES DE USO DE

FRECUENCIAS

La Autorización, es un acto administrativo mediante el cual la SENATEL, por

delegación del CONATEL, suscribe un contrato de autorización de uso de

frecuencias para que una persona natural o jurídica opere sistemas de

radiocomunicación.

La SENATEL, por delegación del CONATEL, tiene la facultad de autorizar

directamente el uso de frecuencias en el caso de un sistema privado.

-161

Las Personas Autorizadas podrán celebrar contratos de autorización de uso de

frecuencias para operar sistemas de radiocomunicación a las personas naturales

o jurídicas, nacionales o extranjeras, que tengan capacidad jurídica para hacerlo,

expresen su consentimiento y cumplan con los requisitos previstos en el

Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones reformada,

Reglamento de Tarifas por el Uso de Frecuencias, en el presente reglamento y en

los reglamentos, normas técnicas, planes y resoluciones expedidos sobre la

materia por el CONATEL.

5.5.1 REQUISITOS PARA LA AUTORIZACIÓN

Para la autorización de uso de frecuencias, el interesado debe presentar a la

SENATEL una solicitud por escrito y cumplir con los requisitos de carácter legal,

técnico y económico que establezca el CONATEL para e! efecto.

Para obtener la autorización de uso de frecuencias para operar un Sistema de

Radiocomunicación, el solicitante deberá presentar a la SENATEL los siguientes

requisitos:

Información Legal;

a) Solicitud dirigida al Secretario, detallando el tipo de servicio;

b) Nombre y dirección del solicitante (para personas jurídicas, de la compañía y

de su representante legal);

c) Copia certificada de la escritura constitutiva de la compañía y reformas en caso

de haberlas (para personas jurídicas);

d) Nombramiento del representante legal debidamente inscrito (para personas

jurídicas);

e) Copia de la cédula de ciudadanía (para personas jurídicas, del representante

legal);

f) Copia del certificado de votación del último proceso electoral (para personas

jurídicas, del representante legal);

-162-

g) Certificado actualizado de cumplimiento de obligaciones otorgado por la

Superintendencia de Compañías o Superintendencia de Bancos según el caso, a

excepción de las instituciones estatales (para personas jurídicas);

h) Registro único de contribuyentes;

i) Fe de presentación al Comando Conjunto de las Fuerzas Armadas para que

otorgue el certificado de antecedentes personales del solicitante, a excepción de

las instituciones estatales (para personas jurídicas, del representante legal); y,

j) Otros documentos que la SENATEL solicite.

Información Técnica:

El estudio técnico del sistema elaborado en formulario disponible en la SENATEL

será suscrito por un ingeniero en electrónica y telecomunicaciones, inscrito en una

de las filiales del Colegio de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos del Ecuador

(CIEEE) y registrado en la SENATEL. La información técnica y operativa incluirá

entre otros los siguientes aspectos:

De los servicios fijo y móvil:

a) Descripción de los servicios que ofrecerá, con los detalles de las facilidades y

limitaciones del sistema;

b) Rango de frecuencias;

c) Número de frecuencias requeridas, y la anchura de banda para cada una de

ellas;

d) Modo de operación;

e) Tipo de emisión;

f) Ubicación de las estaciones fijas;

g) Cálculo de propagación del sistema;

h) Diagramas de perfil, basados en un mapa geográfico 1:50.000;

i) Cálculo del área de cobertura;

j) Características técnicas de las antenas y equipos;

k) Procedimientos de administración, operación, mantenimiento y gestión del

sistema que se propone instalar;

I) Plan de ejecución que describa la implementación del sistema para la provisión

de los servicios a partir de la fecha de autorización;

-163-

m) Plan de expansión del sistema; y,

n) Otros documentos que la SENATEL solicite.

5.5.2 CONTENIDO DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN QUE SE

OTORGA AL SOLICITANTE

El contrato de autorización de uso de frecuencias contendrá los siguientes

elementos:

a) Período de vigencia de la autorización;

b) Objeto del contrato;

c) Características técnicas;

d) Pago de derechos, tarifas;

e) Cesión de derechos;

f) Obligatoriedad de firmar el acta de puesta en operación del sistema

conjuntamente con la SUPTEL;

g) Notificación de modificaciones;

h) Proveedor del segmento espacial si es del caso;

i) Derechos y obligaciones de las partes y las sanciones por incumplimiento del

contrato;

j) Adecuaciones técnicas;

k) Terminación del contrato;

1) Cualquier otro que el CONATEL establezca; y,

m) Las demás que se determine en la legislación ecuatoriana.

5.5.3 DURACIÓN DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN

Los contratos de autorización de uso de frecuencias para los Sistemas de

Radiocomunicación tendrán una duración de cinco (5) años. El contrato de

autorización podrá ser renovado previa solicitud del concesionario o usuario,

dentro de los plazos establecidos en los reglamentos de cada servicio y siempre

que no contravenga a los intereses del Estado.

-164-

5.5.4 MODIFICACIONES DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN

De surgir causas administrativas o legales que modifiquen las condiciones de los

contratos de autorización de uso de frecuencias se procederá a la celebración de

un adéndum al contrato siguiendo el procedimiento establecido en las normas

vigentes.

5.5.4,1 Modificaciones Técnicas

El concesionario o usuario no requiere suscribir un nuevo contrato de autorización

en los siguientes casos;

• Servicio Fijo y Móvil:

• Cambio de frecuencias.

• Modificación del número de estaciones fijas, móviles y portátiles.

• Reubicación de repetidora, estaciones fijas o móviles (cambio de vehículos).

• Cambio de Potencia o área de cobertura.

• Renovación de equipos.

5.5.5 TERMINACIÓN DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN

Los contratos de autorización de uso de frecuencias celebrados por la SENATEL

pueden legalmente terminar por las siguientes causas:

a) Cumplimiento del plazo contractual, si éste no ha sido renovado con noventa

(90) días de anticipación. En este caso la terminación operará sin formalidad

alguna;

b) Mutuo acuerdo de las partes, siempre que no se afecte a terceros;

c) Sentencia judicial ejecutoriada que declare la nulidad del contrato; y,

d) Declaración unilateral de terminación anticipada del contrato por parte de la

SENATEL, en caso de incumplimiento del concesionario o usuario.

-165

5.5.5.1 Terminación por mutuo acuerdo

El contrato se podrá dar por terminado de mutuo acuerdo, cuando por

circunstancias imprevistas, técnicas, económicas o causas de fuerza mayor o

caso fortuito debidamente justificados, no fuere posible o conveniente para los

intereses de la SENATEL, ejecutar total o parcialmente el contrato, caso en el que

las partes podrán, por mutuo acuerdo, convenir en la extinción de todas o algunas

de las obligaciones contractuales, en el estado en que se encuentren.

5.5.5.2 Terminación unilateral

La SENATEL podrá declarar terminada anticipada y unilateralmente el contrato,

en los siguientes casos:

a) Por incumplimiento del concesionario o usuario de una o varias cláusulas

contractuales;

b) Por disolución o liquidación anticipada de la persona jurfdica contratista;

c) Por voluntad del concesionario o usuario, expresada mediante solicitud escrita;

d) Incumplimiento de ios plazos establecidos en la norma técnica

correspondiente a cada servicio, respecto a la operación e instalación del

sistema;

e) Quiebra o insolvencia del concesionario o usuario;

f) Mora en el pago a la SENATEL, por más de noventa (90) días, de las

obligaciones correspondientes;

g) Traspasar, ceder, arrendar o enajenar total o parcialmente a terceras

personas, los derechos establecidos en el contrato, sin previa autorización de

la SENATEL, respaldada por el informe técnico emitido por la SUPTEL;

h) No utilizar o suspender las operaciones por el tiempo establecido en la norma

técnica específica a cada uno de los servicios sin autorización de la SENATEL,

respaldada por el informe técnico emitido por la SUPTEL;

i) Por solicitud motivada del Comando Conjunto de las Fuerzas Armadas;

j) Por cualquiera de las causas establecidas en el contrato de autorización, aún

cuando no se contemplen en las enunciadas; y,

-166-

k) Cuando la protección del interés público lo demande.

Antes de proceder a la terminación del contrato, la SENATEL notificará al

concesionario o usuario, con la anticipación prevista en las normas vigentes,

sobre su decisión de terminarlo. Junto con la notificación, se remitirán los informes

técnico, económico, jurídico y el informe de la SUPTEL en caso de ser necesario,

referentes al cumplimiento de las obligaciones contractuales con la SENATEL. La

notificación señalará específicamente el incumplimiento en que ha incurrido el

concesionario o usuario.

5.5.6 AUTORIZACIÓN TEMPORAL DE USO DE FRECUENCIAS

La SENATEL podrá autorizar el uso temporal de frecuencias a las personas

naturales o jurídicas que lo soliciten para uso eventual o de emergencia, por

noventa (90) dfas, renovables por una sola vez y por un período igual. El valor por

esta autorización temporal será pagado de acuerdo al Reglamento de Tarifas por

el Uso de Frecuencias y no requiere la suscripción del contrato de autorización.

5.5.7 SISTEMAS QUE NO REQUIEREN AUTORIZACIÓN

Los usuarios del espectro radioeléctrico que operen equipos de

radiocomunicaciones con potencias menores a 100 mW sin antenas directivas

y que no correspondan a sistemas de última milla y los que operen al interior de

locales, edificios y en general áreas privadas con potencias menores a 300 mW

sin antenas exteriores, en cualquier tecnología, no requieren autorización del

CONATEL

5.5.8 RENOVACIÓN DEL CONTRATO DE AUTORIZACIÓN

Es un acto administrativo mediante el cual la SENATEL, por delegación del

CONATEL, suscribe un contrato de renovación de uso de frecuencias para que

una persona natural o jurídica continúe operando un Sistema de

Radiocomunicación. Los requisitos, debidamente actualizados, para solicitar la

- 1 6 7 -

renovación de los contratos de autorización de uso de frecuencias son los mismos

requisitos que para la autorización inicial.

Para los servicios fijo y móvil, y fijo y móvil por satélite, el estudio técnico puede

ser sustituido por la actualización del sistema en el formulario correspondiente,

siempre que no se haya modificado el área de cobertura y el proveedor satelital

respectivamente.

La SENATEL por delegación del CONATEL tiene la facultad de renovar

directamente la autorización de uso de frecuencias en el caso de un sistema

privado e informar al CONATEL en la siguiente sesión.

5.5.8.1 Condiciones de Renovación y Autorización

La autorización y renovación de uso de frecuencias se realizará sobre la base del

Plan Nacional de Frecuencias, reglamentos, normas técnicas y resoluciones

vigentes.

5.5.8.1.1 Suscripción de Contratos

Los contratos de autorización o renovación de uso de frecuencias, deben ser

suscritos dentro de treinta (30) días calendario contados a partir de que la

SENATEL notifique al concesionario o usuario la aprobación de su solicitud y que

éste la haya recibido. Transcurrido este plazo'se anulará el trámite y el interesado

no tendrá derecho a reclamo alguno por el mismo, o a solicitar la devolución de

valores pagados como derechos de autorización.

Si el incumplimiento es por parte de la SENATEL, ésta deberá ampliar el plazo

por un período igual.

-168-

5.5.9 CONDICIONES DE INSTALACIÓN Y OPERACIÓN

5.5.9.1 Plazos para la instalación

Los sistemas de radiocomunicación serán instalados y puestos en operación

dentro del plazo establecido en las normas técnicas de cada uno de los servicios,

prorrogable por el mismo período y por una sola vez, previa solicitud del

concesionario o usuario.

5.5.9.2 Interferencias

El concesionario o usuario será el único responsable por las interferencias

perjudiciales o por daños que puedan causar sus instalaciones a otros sistemas

de radiocomunicación o a terceros, por lo cual está obligado a solucionarlos a su

costo y en el tiempo que determine la SUPTEL una vez que los haya

comprobado.

5.6 TARIFAS

5.6.1 SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES SOBRE 30.01 MHZ:

La autorización de frecuencias para los sistemas de radiocomunicaciones que

operen sobre 30.01 MHz. se hará para un mínimo de cinco estaciones por

frecuencia y por área unitaria de servicio y un horario de veinte y cuatro horas

diarias.

Para los sistemas que operen en frecuencias superiores a 30.01 MHz. la tarifa

mensual por cada frecuencia para uso exclusivo, se determina multiplicando el

valor equivalente a 0.030 SMVTG (Salario Mínimo Vital del Trabajador en

General, actualmente en US $ 103.46) por el número de canales radioeléctricos

asignados por el número de estaciones radioeléctricas transmisoras o receptoras

de la frecuencia y por el número de áreas unitarias de servicio.

- 169-

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

Analizando la tabla 4.18 del capítulo IV, se obtiene que el diseño del enlace

inalámbrico no presenta dificultades de flexibilidad, y se obtiene una

confiabilidad mayor ai 99.9999% entre los puntos de transmisión y recepción.

Observando la figura 4.25 del análisis de costos del sistema inalámbrico, se

puede considerar que es más económico utilizar un sistema inalámbrico que

un sistema alámbrico para áreas mayores a las 19 has. Además, es una

buena solución el implementar un sistema inalámbrico, ya que permite

movilidad de los equipos a lugares donde puede existir difícil acceso.

Siempre que se realice un enlace inalámbrico, está presente en todo momento

la atenuación de espacio libre que sufre la señal en el viaje por el aire desde el

punto de transmisión hasta el punto de recepción, y esta atenuación se amplía

al aumentar la distancia. Éste es un parámetro para la determinación de la

potencia del transmisor (PIRE).

En este tipo de enlaces para el sector agrícola, donde las distancias entre el

sitio donde está ubicado el transmisor hasta los sitios donde se encuentran

cada uno de los receptores no superan las unidades de kilómetros, no es

necesario un estudio para saber a que altura se deben colocar las antenas.

Cuando las distancias entre los equipos de transmisión y recepción superan

las decenas de kilómetros, la curvatura de la tierra puede ser un obstáculo e

impedir la comunicación entre estos puntos. El uso de repetidores serviría

para compensar este inconveniente, pero el costo del proyecto aumentaría

-170-

considerablemente dependiendo del número de repetidores que se tenga que

colocar.

Como los equipos de radio se van a utilizar en áreas de terreno que son de

uso privado, además estos equipos no operan en las bandas mencionadas

para la operación de tecnología Espectro Ensanchado, y por ende, no

necesitan conectarse a la red pública de telecomunicaciones, no requiere ser

homologado como equipo terminal por los organismos de telecomunicaciones.

La utilización de transformadores en un sistema alámbrico abarata el costo del

proyecto, ya que el calibre del conductor disminuiría, las conexiones serían

más rápidas, el cable sería más manejable en la instalación, y los accesorios

de conexión serían más pequeños.

Para el diseño es necesario considerar el porcentaje de variación que puede

tolerar e! solenoide de la electro - válvula y para este caso, ese porcentaje,

acuerdo a las características del solenoide es ± 12%. Esto ayudaría para el

dimensionamiento del conductor en cuanto a su calibre.

Para la operación de los equipos de radio en la banda de los 430 MHz, o en

las bandas que se mencionaron en el capítulo III, por lo expuesto en la sección

5.1.4, requiere de una autorización previa otorgada por el Estado, y además

que cumplan con los requisitos previstos en el Reglamento General a la Ley

Especial de Telecomunicaciones, Reglamento de Tarifas por el Uso de

Frecuencias, normas técnicas, planes y resoluciones expedidas sobre la

materia por el CONATEL

Si el sistema inalámbrico es de uso privado, con potencias menores a 300

mW, sin antenas exteriores, en cualquier tecnología, no se requiere

autorización del CONATEL.

-171-

Como el sistema opera en una frecuencia superior a los 30.01 MHz, la tarifa

mensual por cada frecuencia para uso exclusivo, tiene un valor de US $ 3.1 ó

equivalente a 0.030 SMVTG (Salario Mínimo Vital del Trabajador en General).

6.2 RECOMENDACIONES

Al iniciar el estudio para el diseño de un radio enlace, es necesario tener toda

la información del sitio a implementar para obtener resultados más acordes

con la realidad, entre estos tenemos:

> Situaciones geográficas reales.

> Disponibilidad de áreas planas.

> Naturaleza del terreno.

> Situación real del camino existente.

> Rutas propuestas para el camino de acceso.

> Necesidad de reparación del camino existente.

> El suministro de energía comercial:

> Disponibilidad de energía eléctrica.

> Voltajes y frecuencias de la energía de alimentación.

> Disponibilidad de agua para la construcción en el sitio escogido.

> Dirección y velocidad del viento principal.

> Facilidades cercanas de transporte.

> Disponibilidad de mano de obra.

> Guías e informaciones locales:

> Mapa de caminos al sitio elegido.

> Tiempo del acceso desde la carretera.

Para el cálculo de este proyecto se podría automatizar el mismo utilizando la

hoja de cálculo del programa MS Excel, ya que con esto se pueden realizar

plantillas y obtener resultados más rápidos, no sin antes realizar una

comprobación de resultados para que sea confiable y no cometer errores.

-172-

Con el propósito de no interferir en sistemas inalámbricos cercanos, hay que

acatar la frecuencia de operación asignada y la potencia de transmisión

permitida por los entes reguladores de telecomunicaciones.

Para evitar roturas en los cables, es recomendable utilizar ductos, los cuales

protegerán a los mismos de la humedad, ruptura, cortocircuitos, etc.

Se recomienda colocar cercas o protecciones alrededor de las antenas para

evitar que personas, animales, vehículos los destruyan.

Es importante leer las especificaciones de los equipos para no tener

problemas en la conexión entre ellos, y para que el sistema funcione en

óptimas condiciones.

El uso de un plano con curvas de nivel y con escala, ayuda a tener una visión

más clara del terreno a manejar.

Se recomienda tener en cuenta las distancias de cada electro - válvula hacia

la caseta de riego, ya que el realizar con exactitud el cálculo del cableado esta

influenciará en la venta del proyecto.

-173-t

BIBLIOGRAFÍA

1. Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, editorial Prentice

Hall, 2da. Edición, 1996.

2. Balman, Jordán, Ondas Electromagnéticas y Sistemas Radiantes, 2da.

Edición, 1978.f

3. Freeman, Rogger, Diseño de Redes Digitales y Analógicas, editorial Limusa,

1991.

4. Tanenbaum, Andrew, Redes de Computadores, editorial Prentice may, 3ra.

Edición, 1997.

5. Earíey, Mar, Manual de la NEC (National Eléctrica! Code), editorial NFPA, 3ra.

_ Edición, 2002.

6. Operations Manual Irrígation System Elgal Agro, EIdar Shany, 1999.

7. Pizarro, Fernando, Riegos Localizados de Alta Frecuencia, editorial Mundi-

Prensa, 1987.

8. N. Bratu, Instalaciones Eléctricas, 2da. Edición.

• DIRECCIONES DE INTERNET

> ORGANISMO DE TELECOMUNICACIONES

9. http:// www.conatel.gov.ee

- 174 -

> EMPRESAS DE RIEGO

10. http://www.Hunterlndustries.com

11. http:// www.planthogar.net/releases/6260478261 .com

12. http:// www.geocities.com/Eureka/7411/rainbird_auto.html

13. http://www.infoagro.com/riegos/tecno!ogias_riego.asp

> ANTENAS

14. http://212.73.32.210/hosting/000bf/pegagu/antenas.htm

15. http://www.pcnet.com.pe/productos/wireless/kit_precios.htm

16. http://www.sonicolor.es/catalogo/emisoras/amateur/paginas/antdirec/antdirec.

html

> PIC

17. http://www.abcdatos.com/tutoriales/tutorial/I6113.html

18. http://www.abcdatos.com/tutoriales/electronicayelectricidad/electronica/microc

ontroladorespic.html

> COBRE

19. http://www.electroindustria.com/softwareyutilitarios.asp

20. http://www.todoelectronica.Sk.com/instrucpic.htm#ANDLW

175-

> RADIOENLACE

21. http://www.microwavedata.eom/products/solutions/datasheets/static/7.asp

22. http://my.athenet.net/-multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi

ANEXOS

ANEXO

-A-

ANEXO

-B-

"I

í «"*

MlCROCHIP PIC16F87X28/40-pin 8-Bit CMOS FLASH MicrocontroUers

Devices Included ¡n this Data Sheet: Pin Diagram

ti^

ñí~

PIC16F873

PIC1GF874

PIC16F876PIC16F877

Microcontroller Core Features:

• High-performance RISC CPU• Only 35 single word instructions to learn• AI I single cycle instructions except for program

branches which are two cycle• Operating speed: DC - 20 MHz clock input

DC - 200 ns insiruction cycle• Up to 8K x 14 words of FLASH Program Memory,

Up ío 368 x 8 bytes of Data Memory (RAM)Up io 256 x 8 'oytes of EEPROM data memory

• Pinout compatible to the PIC16C73B/74B/76/77• Interrupt capability (up ío 14 sources)• Eight leve! deep hardware stack• Direct, indirecí and relative addressing modes• Power-on Reset (POR)• Power-up Timer (PWRT) and

Oscillator Síart-up Timer (OST)• Watchdog Timer (WDT) with ¡te own on-chip RC

oscillatorfor reliable operation• Programrnable code-protection• Power saving SLEEP mode• Selecíable oscillator options• Low-power, high-speed CMOS FLASH/EEPROM

technology• Fully static design• In-Circuit Serial Programming™ (ICSP) via two

pins• Single 5V In-Circuit Serial Programming capability• In-Circuit Debugging via two pins• Processor read/write access ío program memory• Wide operating voltage range: 2.0V to 5.5V• High Sink/Source Current: 25 mA• Commercial and Industrial íemperature ranges• Low-power consumption:

- < 2 mA typical @ SV, 4 MHz- 20 nA typical @ 3V, 32 kHz- < 1 jiA typical standby current

PDIP

MCLR/VPP/THVRAO/ANO -, — _

RA1/AN1 - — -RA2/AN2/VREF- .-

RA3/AN3/VREF+ -RA4/TOCK1 -

RA5/AN4/SS - — -REO/RD/AN5 - — ~RE1/WR/AN6 - — -

RE2/CS/AN7 - — -VDD --

VSS ^

OSC1/CLKIN • —OSC2/CLKOUT

RCOfTI OSO/TI CKI - — -RC1/T1OSI/CCP2 - — -

RC2/CCP1 - — -.

RC3/SCK/SCL - — -RDO/PSPO - — -

RD1/PSP1 - —

Cccccccccccccccccccc

12

3

4

5

6

7

B

9

10

1112

13

14

15

16

17

18

19

20

^^

h-co

h-00u_CD

oQ_

40

39

3fl

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

—i — ^

n j ^3- — "I ^_

H-. — D- — -D- — -D — — —3-Dn ^-i

D- — --i ^ „-i ,j- — -U- — -—¡ a. _ -i _- ^_-i _, ,_

RB7/PGDRB6/PGC

RB5

RB4

RB3/PGMRB2

RB1

RBQ/INTVDD

VSS

RD7/PSP7RD6/PSP6RD5/PSP5RD4/PSP4RC7/RX/DTRC6/TX/CKRC5/SDO

RC4/SDI/SDARD3/PSP3

RD2/PSP2

Peripheral Features:

• TímerO: 8-bií timer/counter with 8-bit prescaler• Timerl: 16-bittimer/couníerwith prescaler,

can be incremeníed during sleep vía externalcrysí al/el ock

• Timer2: 8-bit tirner/counter wiíh 8-bit period (register, prescaler and posíscaler

• Two Capture, Compare, PWM modules- Capture is 16-bit, max. resolution is 12.5 ns- Compare is 16-bit, max. resolution is 200 ns- PWM max. resolution is 10-bit

• 10-bit multi-channel Analog-to-Digital converter• Synchronous Serial Port (SSP) with SPI™ (Master

Mode) and ]2C™ (Master/Slave)• Universal Synchronous Asynchronous Receiver

Transmitter (USART/SCI) wiíh 9-bit addressdeíecíion

• Parallel SlayePort (PSP) 8-bits wide, withexíernal RD, WR and CS controls (40/44-pin only)

• Brown-out detection circuitry forBrownout Reset (BOR)

© 1999 Microchip Technology Inc. DS30292B-page 1

PIC16F87X

FIGURE 1-2: PIC16F874 AND PIC16F877 BLOCK DIAGRAM

Device Program Data Memory DataFLASH EEPROM

PIC16F874

PIC16FB77

Program

4K 192 Bytes 128 Bytes

BK 368 Bytes 256 Bytes

1 Dnín Cu~FLASH ^~^~

ProgramMemory

14 ]í

| Instruction reg

II

8

\

8 Level Stack p¡,Q(13-bK) Reglsters

RAM Addr (1) 4) 9

/ Addr MUX \r 7 1f ñl[lnftd^ct

FSR reg |O=!

rp=>! STATUS reg fcj=J

/ & ^

' '

Instructlon ^Decode & ^j — u--Control

[X/O Í: Generation ^ ^OSC1/CLKINOSC2/CLKOUT

TimerO

ir1

Dala EEPROM

Timerl

Power-up 3' \X /Iimer r— ]| II

Oscillator \/ y7Start-up TImer \i y /

Power-on l|Reset .' o ^

VVSr°9

Reset

In-CircuitDebugger

Low-VoltageProgrammlng Parallel Slavs Port <J

¿ ¿MCLR VDD, Vss

T!mer2 10-bitA/D

fl ft ífU U U

CCP1.2Synchronous USART

Serial Port

PORTA

-

PORTB

PORTO

PC U U

PORTE

— — X— X

— Eu£l

7 — [X3

^X

A^XT^ST — "ÍX

- X

— X

— K— X

- X^x— K

«

RAO/ANORA1/AN1RA2/AN2A/REF-RA3/AN3/VREF-Í-RA4/TOCKI

RBO/INTRB1RB2RB3/PGMRB4RB5RB6/PGCRB7/PGD

RCO/T1OSO/T1CKIRC1/T1OSI/CCP2RC2/CCP1RC3/SCK/SCLRC4/SDI/SDARC5/SDORC6/TX/CKRC7/RX/DT

RD7/PSP7:RDO/PSPO

_^{^ REO/AN5/RD

— {X] RE1/AN6/WR

^Xl RE2/AN7/CS

Note 1 ; Higher order bits are from the STATUS register.

DS30292B-page 6 © 1999 Microchip Technology Inc.

PIC16F87X

TABLE1-2: PIC16F874 AND PIC16F877 PINOUT DESCRIPTION

Pin Ñame

OSC1/CLKIN

OSC2/CLKOUT

MCLR/VPP/THV

RAO/ANO

RA1/AN1

RA2/AN2/VREP

RA3/AN3/VREF+

RA4/TOGKÍ

RA5/SS/AN4

RBO/INT

RB1

RB2

RB3/PGM

RB4

RB5

RB6/PGC

RB7/PGD

RCO/T10SO/T1CKI

RCin"10SI/CCP2

RC2/CCP1

RC3/SCK/SCL

RC4/SD1/SDA

RC5/SDO

RC6/TX/CK

RC7/RX/DT

DIP

Pin#

13

14

1

2

3

4

5

6

7

33

34

35

36

37

38

39

40

15

16

17

18

23

24

25

26

PLCC

Pín#

14

15

2

3

4

5

6

7

8

36

37

38

39

41

42

43

44

16

18

19

20

25

26

27

29

QFP

Pín#

30

31

18

19

20

21

22

23

24

8

9

10

11

14

15

16

17

32

35

36

37

42

43

44

1

I/O/P

Type

!

O

I/P

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

BufferType

SI/CMOS^

ST

TTL

TTL

TTL

TTL

ST

TTL

TTL/ST<1>

TTL

TTL

TTL

TTL

TTL

TTL/ST(2>

TTL/ST<2>

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

Descriptíon

Oscíllaíorcrystal input/external clock source input.

Oscillator crystal output. Connects to crystal or resonator incrystal oscillatormode. In RC mode, OSC2 pin outputs CLK-OUT whích has 1/4 the frequency of OSC1 , and denotes theinstruction cycle rate.

Master clear (reset) input or programming voltage input or highvoltage test mode control. This pin is an active low reset to thedevice.

PORTA is a bi-directional I/O port.

RAO can also be analog ínputO

RA1 can also be analog inputl

RA2 can also be analog input2 or negative analogreference voltage

RAS can also be analog inputS or posiíive analogreference voltage

RA4 can also be the clock input to the TimerO timer/counter. Output is open drain íype.

RAS can also be analog input4 orthe slave select forthesynchronous serial port.

PORTB ¡s a bi-directional I/O port. PORTB can be softwareprogrammed forinternal weak pull-up on a|| inputs.

RBO can also be the external interrupt pin.

RB3 can also be the low voltage programming input

Interrupt on change pin.

Interrupt on change pin.

Interrupt on change pin or In-Circuit Debugger pin. Serialprogramming clock.

Interrupton change pin or In-Circuft Debugger pin. Serialprogramming data.

PORTO ¡s a bi-directiona| I/O port.

RCO can also be the Timerl oscillator output or a Timerlclock input.

RC1 can also be the Timerl oscillator input or Capture2input/Gompare2 output/PWM2 output.

RC2 can also be the Capturel Ínput/Compare1 output/PWM1 output.

RC3 can also be the synchronous serial clock input/outputfor both SPl and I2C modes.

RC4 can also be the SPl Data In (SPl mode) ordata I/O (I2C mode).

RC5 can also be the SPl Data Out(SPl mode).

RC6 can also be the USART Asynchronous Transmit orSynchronous Clock.

RC7 can also be the USART Asynchronous Receíve orSynchronous Data.

Legend; I = input O = output I/O = input/output P ~ power— = Not used TTL = TTL input ST = Schmitt Trigger input

Note 1: This buffer is a Schmitt Trigger input when configured as an external ¡nterrupt.2: This buffer is a Schmitt Trigger input when used in serial programming mode.3: This buffer is a Schmitt Trigger input when configured as general purpose I/O and a TTL input when used in the Paralle] Slave

Port mode (for ¡nterfacing to a microprocessor bus).4; This buffer is a Schmitt Trigger input when configured in RG oscillator mode and a CMOS tnpuí otherwise.

PIC16F87X

TABLE 1-2: PIC16F874 AND PIC16F877 PINOUT DESCRIPTION {CONTINUED)

Pin Ñame

RDO/PSPO

RD1/PSP1

RD2/PSP2

RD3/PSP3

RD4/PSP4

RD5/PSP5

RD6/PSP6

RD7/PSP7

REO/RD/AN5

RE1/WR/AN6

RE2/CS/AN7

Vss

VDD

NC

DIPPin#

19

20

21

22

27

28

29

30

8

9

10

12,31

11,32

—

PLCCP¡n#

21

22

23

24

30

31

32

33

9

10

11

13,34

12,35

1,17,28,40

QFPPin#

38

39

40

41

2

3

4

5

25

26

27

6,29

7,28

12,13,33,34

I/O/PType

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

pp

BufferType

STATL^

sTnrU3*ST/TTL(3)

ST/TTL<3>

ST/TTLÍ3»ST/TTL(3)

ST/TTÜ3)

ST/TTL<3>

ST/TTÜ3)

ST/TTÜ3'

ST/TTL<3)

—_

—

Description

PORTO ¡s a bi-directional I/O port or parallel slave port wheninterfacing to a microprocessor bus.

PORTE ¡s a bí-directional I/O port.

REO can also be read control forthe parallel slave port, oranalog ínputS.

RE1 can also bewrite control forthe parallel slave port.oranalog input6.

RE2 can also be select control for the parallel slave port,or analog ¡nput7.

Ground reference for logic and I/O pins.

Positive supply for logic and I/O pins.

These pins are not internally connected. These pins should beleft unconnected.

Legend: I = input O = output I/O = input/output P = power— « Not used TTL = TTL input ST = Schmitt Trigger input

Note 1: This buffer is a Schmitt Trigger input when configured as an externa! interrupt.2: This buffer is a Schmitt Trigger input when used in serial programming mode.3: Thís buffer is a Schmitt Trigger input when configured as general purpose I/O and a TTL input when used in the Parallel Slave

Port mode (for interfacing to a microprocessor bus).4: This buffer is a Schmitt Trigger input when configured in RC oscillator mode and a CMOS input otherwise.

PIC16F87X

TABLE13-2: PIC16CXXX INSTRUCTION SET

Mnemonic,Operands

Descripiion Cycles 14-BitOpcode

MSb LSb

StatusAffected

Notes

BYTE-ORIENTED FILE REGISTER OPERATIONS

ADDWF f, dANDWF f, dCLRF fCLRWCOMF f, dDECF f, dDECFSZ f, dINCF f, dINCFSZ f, dIORWF f, dMOVF f, dMOVWF fNOPRLF f, dRRF f, dSUBWF f, dSWAPF f, dXORWF f, d

Add WandfAND W with fClearfClear WComplementfDecrement fDecrementf, Skip if 0IncrementfIncrementf, Skip ¡f 0Inclusive OR W with fMovefMove W to fNo OperaíionRotaíe Leftfthrough CarryRotate Rightf through CarrySubtract W from fSwap nibbles in fExclusive OR W with f

111111

1(2)1

1(2)1111111

. 11

00 oill dfff ffff00 0101 dfff f f f f

00 0001 Ifff f f f f

00 0001 Oxxx xxxx

QO 1001 dfff ffff

00 0011 dfff ffff

00 1011 dfff f f f f

00 1010 dfff ffff


00 0100 dfff ffff


00 0000 Ifff ff f f

00 0000 OxxO 0000






C,DC,ZZZZZZ

Z

ZZ

cc

C.DC.Z

Z

1,21,22

1,21,2

1,2,31,2

1,2,31,21,2

1,21,21,21,21,2

BIT-ORIENTED FILE REGISTER OPERATIONS

BCF f, bBSF f, bBTFSC f, bBTFSS f, b

Bit ClearfBit Set fBit Test f, Skip if ClearBit Test f, Skip if Set

11

1(2)

1(2)

01 OObb bfff f f f f

01 Olbb bfff ffff

01 lObb bfff ffff

01 llbb bfff f f f f

1,21,233

LITERAL AND CONTROL OPERATIONS

ADDLW kANDLW kCALL kCLRWDTGOTO klORLW kMOVLW kRETFIERETLW kRETURNSLEEPSUBLW kXORLW k

Add literal and WAND literal with WCali subroutineClear Watchdog TimerGo to addressInclusive OR literal with WMove litera] to WReturn from interrupíReturn with literal in WReturn from SubroutineGo into standby modeSubíract W from literalExclusive OR literal wiíh W

1121211222

1

1

1

11 lllx kkkk kkkk11 1001 kkkk kkkk10 Okkk kkkk kkkk00 0000 0110 0100

10 Ikkk kkkk kkkk11 1000 kkkk kkkk

11 OOxx kkkk kkkk00 0000 0000 1001

11 Olxx kkkk kkkk00 0000 0000 1000

00 0000 0110 0011

11 HOx kkkk kkkk11 1010 kkkk kkkk

C,DC,ZZ

TO.PD

Z

TO.PDC.DC.Z

Z

Note 1: When an I/O regisíeris modifíed as afunction of itself ( e.g.,MOVF PORTE, l), the valué used will be thaí valué presen!on the pins themselves. For example, if the data laich is '1' for a pin confígured as input and is driven low by an exíernaldevice, íhe data will be written back with a 'O1.If this insíruction ¡sexecuted on theTMRO register (and, where applicable, d = 1), íhe prescalerwill becleared ¡f assignedto the TimerO Module.If Program Counter (PC) is madified or a conditional test is irue, the insíruction requires two cycles. The second cycle ¡sexecuted as a NOP.

Note: Addtüonaf inforjuafionon themíd-rarige tnsírücfiort-set ísavaífab^efn íhe pichero™ Md-F&ns&MCU FamilyManual (DS33P23)L - __ "ff _ * _ ' _ , *

DS30292B-page 138 © 1999 Microchíp Technology Inc.

PIC16F87X

13.1 Instructíon Descríptions

ADDLW Add Litera! and W

Syntax:

Operands:

Opera tion:

Status Affected:

Description:

[!abe¡\W k

O < k < 255

(W) + k -> (W)

C, DC, Z

The contents of the W registerare added to the eight bit literal 'k'and the result is placed in the Wregister.

ANDWF AND W with f

Syntax: [label\F f,d

Operands: 0<f<127d e [0,11

Operation: (W) .AND. (f) -} (destination)

Status Affected: Z

Description: AND ihe W register with register'f. If 'd' is O, the result is síored inthe W register. If'd' is 1, the resultis stored back in register 'f.

ADDWF AddWandf

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label\F f,d

G<f<127d e [0,11

(W) + (f) -> (destination)

C, DC, Z

Add the contents of the W registerwith register T. If'd'is O, the resuitis stored in the W register. If 'd1 is1, the result is stored back in reg-isíer T.

BCF

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Descripíion:

Bit Olear f

[label\F f,b

0<f<1270 (f)

None

Bit 'b' in register 'f is cieared.

BSF BitSetf

ANDLW AND Literal with W

Syníax:

Operands:

Opera ííon:

Status Affected:

Description:

[iabei] ANDLW k

O < k < 255

(W).AND.(k)-í(W)

Z

The coníenis of W register areAND'ed with the eight bit literal'k'. The result is placed in the Wregister.

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label\F f,b

0<f<1270 < b < 7

None

Bit 'b1 in register 'f is set.

PIC16F87X

BTFSS BU Test f, Skipif Set CLRF ClearfSyniax:

Operands:

[!abel\S f,b

0<f<1270 ) = 1

Status Affected: None

Description: If bit V in register T is 'O', the nextinstruction is executed.If bit 'b' is '1', then the next instruc-tion is discarded and a NOP is exe-cuted instead making this a 2Tcyinstruction.

Syntax:

Operands:

Operaíion:

Status Affected:

Description:

[labef] CLRF

0<f<127

OOh -> (f)1 ->Z

The contents of register T arecleared and the Z bit is set.

BTFSC Bit Test, Skip ¡f Clear

Syniax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label\C f,b

0<f<1270 ) = 0

None

If bit Vin register TisT, the nextinstruction is executed.If bit 'b', in register f, is 'O', thenext instruction is discarded, anda NOP is execuíed instead, makingthis a 2Tcv instruction.

CLRW

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

ClearW

[labal] CLRW

None

OOh -> (W)1 ->Z

Z

W register is cleared. Zero bit (Z)is set.

CLRWDT Ciear Watchdog Timer

CALL

Syntax:

Operands:

Operation:

Cali Subroutine

[label] CALL k

0 < k < 2047

(PC)+1->TOS,k-»PC<10;0>,(PCLATH<4:3>) -


Description: Cali Subroutine. First, returnaddress (PC+1) is pushed ontothe síack. The eleven bit immedi-ate address is loaded into PC bits<10:0>. The upper bits of the PCare loaded from PCLATH. CALL isa two cycle instruction.

Syniax:Operands:

Operaíion:

Status Affected:

Description:

[label] CLRWDT

None

OOh -> WDT0 -> WDT prescaler,1 ->TO1 -»PD

TO.PD

CLRWDT instruction resets theWatchdog Timer. It also resetsthe prescaterof trie WDT. Statusbits TO and PD are set.

PIC16F87X

COMF Complement f GOTO Unconditional Branch

Syntax:

Operands:

Opera tion:

Status Affected:

Description:

[labe!] COMF f,d

de [0,1]

(f) -» (destination)

Z

The contents of register T arecomplemented. If 'd1 is O, theresult ¡s stored In W. If 'd1 is 1 , theresult is stored back ¡n register T .

Syntax: [labe!] GOTO k

Operands: 0<k< 2047

Operation: k->PC<10:0>PCLATH<4:3>


Description: GOTO is an unconditional branch.The eleven bit ¡mmediate valué isloaded inio PC bits <10:0>. Theupper bits of PC are loaded fromPCLATH<4:3>. GOTO is a twocycle instruction.

DECF

Syntax:

Operands:

Decrement f

[label\d

Operation:

Status Affected:

Descripiion:

d E [0,1]

(f) -1 -í (destination)

Z

Decrement register 'f. lf 'd1 is O,the result is stored ¡n the W regis-ter. If 'd' is 1, the result is síoredback ín register T.

INCF Incremení f

Syntax: [label] INCF f,d

Operands: 0<f<127d e [0,1]

Operation: (f) + 1 -> (destination}

Status Affected: Z

Description: The contents of register T areincremented. If 'd1 is O, the resultis placed in the W register. If 'd1 is1, the result ¡s placed back in reg-isier T.

DECFSZ Decrement f, Skip if O

Syntax:

Operands:

Operation:

[label] DECFSZ f,d

0<f<127de [0,1]

(f) -1 -í (destination);skip if resulí = O


Description: The coníents of register T aredecremented. If'd' is O, ihe resultis placed in the W register. If'd' is1, the result is placed back in reg-isíer 'f.If the result is 1, íhe next instruc-íion is execuied. If the result is O,then a NOP is executed insteadmakíng it a 2Tcv instruction.

INCFSZ

Syntax:

Operands:

Operation:

Increment f, Skip if O

[label] INCFSZ f,d

0<f<127d e [0,1]

{f} •*• 1 -> (destination),skipif result = O


Description: The contents of register T areincremented. If 'd' is O, the result isplaced Ín the W register. lf 'd1 is 1,the resulí is placed back in regis-íer T.lf the result is 1, the next instruc-tion is executed. If the result is O, aNOP ¡s executed instead makíng Ita 2Tcv instruction.

PIC16F87X

IORLW Inclusive OR Literal with W MOVLW Move Literal to W

Syntax:

Operands:

Opera tion:

Status Affected:

Description:

[labe!] IORLW k

O < k < 255(W) .OR. k -»(W)

zThe contents of the W regisier areOR'ed with the eighí bit literal 'k1.The result is placed in the W reg-ister.

Syntax:

Operands:

Operaíion:

Status Affected:

Description:

[labe!] MOVLW k

O < k < 255

k-í (W)

None

The eight bit literal 'k' is [oadedinto W register. The don't careswill assemble as O's.

MOVWF Move W to fIORWF Inclusive OR W with f

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affecíed:

Description:

[label] IORWF f,d

0<f<127d e [0,1]

(W) .OR. (f) -> (destinaron)

Inclusive OR the W register withregister f. If 'd1 is O the result isplaced in ihe W regisíer. If 'd1 is 1the result is placed back in regis-ter T .

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label] MOVWF f

0<f<127

None

Move data from W register ío reg-isíer T.

NOP No Operation

MOVF

Syntax:

Operands:

Operation:

Move f

[label] MOVF f,d

0<f<127d e [0,1]

(f) —> (destination)

Status Affected: Z

Description: The contents of regisier f aremoved to a destinaron dependantupon the status of d. If d = O, des-tination is W register. If d = 1, thedestination is file regisíer f itself. d= 1 ¡s useful to test a file registersince status flag Z is affected.

Syntax: [label] NOP

Operands: None

Operaíion: No Operation

Status Affecíed: None

Description: No Operaíion.

PIC16F87X

RETFIE Return from Interrupt

Syntax:

Operands:

Operation:

[ label]

None

TOS -> PC,1-í GIE

RETFIE


RLF

Syníax:

Operands:

Rotate Left f through Carry

[label] RLF f,d

0<f<127

Operation:

Status Affected:

Description:

d e [0,1]

See description below

C

The contents of register T arerotated one bit to the left throughthe Carry Flag. If'd'isO, theresulí is placed in the W register.If 'd' is 1, the result is stored backin register 'f.

Register f

RETLW Return with Literal in W

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label] RETLW k

O < k £ 255

TOS -» PC

None

The W register is loaded with theeighí bit literal 'k'. The programcounter is loaded from the íop ofthe stack {the return address).This is a two cycle instruction.

RETURN Return from Subroutine

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label] RETURN

None

TOS PC

None

Return from subroutine. The stackis POPed and the top of the stack(TOS) is loaded into íhe programcounter. This is a two cycleinstruction.

RRF Rotate Ríghtf through Carry

Syntax:

Operands;

Operation:

[iabel] RRF f,d

0<f<127de [0,1]

See description below

Status Affected: C

Description: The contents of register T arerotated one bit to the right íhroughthe Carry Flag. If'd'is O, theresultis placed in the W register. If 'd' is1, íhe result is placed back in reg-ister T.

SLEEP

Syntax:

Operands:

Operation:

Register f

• label SLEEP

None

OOh -»WDT,0 -»WDT prescaler,1 ->TO,0->PD

Status Affected: TO, PD

Description: The power-down status bit, PD iscleared. Time-out status bit, TOis set. Watchdog Timer and itsprescaler are cleared.The processor is put into SLEEPmode with the oscillator stopped.

© 1999 Microchíp Technology Inc. DS30292B-page 143

PIC16F87X

SUBLW Subtract Wfrom Literal XORLW Exclusive OR Literal wíth W

Syntax: [/abe/] SUBLW k

Operands: 0<k<255

Operaíion: k - (W) -> (W)

Status Affected: C, DC, Z

Description: The W register is subtracíed (2'scomplement method) from iheeight bit literal 'k'. The result isplaced ¡n íhe W register.

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label\W k

O < k < 255

(W) .XOR. k -> (W)

Z

Ths contents of the W registerare XOR'ed with the eight bit lit-eral 'k1. The result is placed inthe W register.

SUBWF Subtract W from f XORWF Exclusive OR W with f

Syntax: [/abe/] sUBWF f,d

Operands: 0<f<127d e [0,1]

Operaíion: (f) - (W) -> (destinaíion)

Status Affected: C, DC, 2

Description: Subtract (2's complement method)W register from register T. If 'd1 is O,the result is stored in the W regis-ter. If 'd' is 1, the result is storedback in register T.

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[labei] XORWF f,d

0<f<127d e [0,1]

(W) .XOR. (f) -» (destination)

Z

Exclusive OR the contents of theW register with register T. If 'd' isO, the result is síored in the Wregister. íf'd'is 1, the result isstored back in register T.

SWAPF Swap Nibbles in f

Syntax:

Operands:

Operation:

Status Affected:

Description:

[label] SWAPF f,d

0<f<127d e [0,1]

(f<3:0>) -> (destination<7:4>),(f<7:4>) -»{destination<3:0>)

None

The upper and lower nibbles ofregister T are exchanged. If'd'isO, the result is placed ¡n W regis-ter. If 'd1 ¡s 1, the result is placed inregister T.

ANEXO

-C-

PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DE UNA ANTENA YAGI

En las antenas direccionales normales existen varios dipolos o grupos de dipolos,

que están conectados entre sí o están acoplados recíprocamente, esto rige

también en lo que respecta con la conexión central. Esta conexión se puede

efectuar a través de un sistema de líneas de transmisión que proporcionan a

los dipolos las corrientes en la adecuada fase. Sin embargo, en la práctica se

realiza frecuentemente otro procedimiento: de la teoría de la adaptación de un

generador a un receptor se conoce que cada dipolo lleva al receptor solamente la

mitad de la potencia que ha tomado del campo electromagnético que lo rodea; la

otra mitad la radia nuevamente. Por consiguiente, cada dipolo receptor es

también al mismo tiempo dipolo emisor. La radiación transmitida por este dipolo

puede excitar y obligar a oscilar a otro dipolo que se encuentre en sus

proximidades sin que entre los dipolos exista un enlace conductor. En este caso

se habla de acoplamiento por radiación o de "alimentación parásita". Como este

principio conduce a un sistema de construcción sencillo y robusto, es empleado

en las antenas Yagui (figura 5).

REfLEC7DR RADIADOR DIRECTORES

: £ 1 5 N

Figura 5. Elementos de una antena yagui.

Los parámetros que requiere la antena yagui para el diseño es la frecuencia de

operación y la ganancia para mejorar el sistema.

Número deelementos

2345678910

1112

elementoreflector

(X/2)-

11

11

1

1

1

1

11

elementoradiador

(X/2)0,950,950,950,950,950,950,950,950,950,950,95

D1(X/2)0,910,910,910,910,910,910,910,910,910,910,91

D2(X/2)

-_

0,870,870,870,870,870,870,910,910,91

D3(X/2)

---

0,840,840,870,870,870,870,870,87

D4

(V2)----

0,840,840,840,840,870,870,87

D5

a/2)-----

0,820,820,820,840,840,84

D6CX/2)

-

--

-

-

-

0,820,820,840,840,84

D7O/2)

-------

0,820,830,830,83

D8

a/2)--

-

-

-

-

-

-

0,830,830,83

D9

a/2)-

--

-

-

-

~-

-

0,810,81

D10(X/2)

-

--

-

-

-

-

-

-

-

0,81

Tabla 10. Longitudes de los elementos de la antena yagui.

Las separaciones entre elementos varía según el número de elementos y se

presenta en la tabla11:

Número deelementos

23456789

101112

Separaciónentre

reflector yradiador (X)

-0,150,150,150,250,250,250,250,250,250,25

Separaciónentre

radiador y elprimer

director (X)0,10,10,10,1

0,1250,1250,1250,1250,1250,1250,125

Separaciónentre

directores (X)--

0,10,1

0,250,250,250,250,250,250,25

Tabla 11. Separaciones entre elementos de una antena yagui.

La elección del número de elementos ó la longitud de la antena, tiene estrecha

relación con la ganancia de la antena (figura 6).

J

1S

in1 U

5G

(dB)

distanci

//

^/\ entre

^^^

^

-

elenento

^^^

B 0,4

0.25-0.3

0 1 2 3 4

Figura 6. Ganancia de una antena en función del número de elementos o de la

Longitud.

En la tabla 12 se muestra la resistencia que debe tener los elementos radiadores

para antenas de 4 a 12 elementos.

Número deelementos

456789101112

Resistenciade la antenaRa (ohmios)

7.55

181614

12.511109.5

Resistencia del radiador Rr

Para 50(ohmios)

500750210235270300340375395

Para 75(ohmios)

7501125310350400450510560590

Para 300(ohmios)

300045001250140016101800204022402360

Tabla 12. Resistencia de los elementos radiadores según el número de

elementos.

Para la obtención de los diámetros de los elementos radiadores para las

resistencias que se presentan en la tabla 12, es necesario la utilización de la tabla

13, en la cual se determinan realizando relaciones de diámetros de acuerdo a la

figura 7:

Q.

<%.-T3

.....

CÍO

Figura 7. Radiadores (a) dos elementos, (b)tres elementos.

Número deelementosRelaciónd2/d1 (75ohmios)RelaciónD/d1(75ohmios)Relaciónd2/d1(300ohmios)RelaciónD/d 1(300ohmios)

3

4

13.5

4

6

4

4

6.6

4

4.6

5

4

4

5

5

6

1.1

4.2

3

10.5

7

1.5

9.7

3

8.4

8

2

10

3

5.6

9

2

4.7

4

8

10

4

19.5

4

7

11

4

13.5

4

6

12

4

11

4

5.7

Tabla 13. Relaciones de diámetros del elemento radiador.

ANEXO

-D-

i

I I

1.0 GENERAL

1.1 Introduction

This guide presents mstallation and operating instractions for the MDS4710/9710 Series (400/900 MHz) digital radio transceivers.

These transceivers (Figure 1) are data telemetry radios designed toopérate in a pomt-to-multipoint environment, such as electric utilitySupervisory Control and Data Acquisition (SCADA) and distributionautornation, gas field automation, water and wastewater SCADA, andon-line transaction processing applications. They use microprocessorcontrol and Digital Signal Processing (DSP) technology to providehigbly reliable Communications evenunder adverse conditions.

Modulation and demodulationis accomplishedusing Digital Signal Pro-cessing (DSP). DSP adapts to differences between components fromunit to unit, and ensures consistent and repeatable performance in.ambient temperatures from —30 to +60 degrees Centigrade. The use ofDigital Signal Processing eliminates the fluctuations and variations inmodem operation that degrade operation of analog circuits.

The transceiver is designed for trouble-free operation with data equip-ment provided by other manufacturers, including Remote TerminalUnits (RTUs)3 ñow computers, lottery termináis, automatic tellermachines., programmable logic controllers., and others,

NOTE: Some features may not be available on all radios, based on theoptions purchased and based on the applicable regulatoryeoastraints for the región in which the radio wül opérate.

SERIAL NUMBERLABEL

LED 1NDICATORS (4)

EXTERNALINTERFACE

CONNECTOR(DB-25)

DIAGNOSTICSCONNECTOR (RJ-11)

13.8 VDC POWERCONNECTOR

ANTENNA CONNECTOR(TYPE "N")

Figure 1. Transceiver Connectors and Indicators

MDS 05-3305A01, Rev. B MDS 4710/9710 I/O Guide

1.2 Applications

Point-to-MuItipoint, Múltiple Address Systems (MAS)

Tbis is tbe most common application of tbe transceiver. It consists of acentral master station and several associated remote units as shown inFigure 2, An MAS networkprovides Communications between a centralhost computer and remote terminal units (RTUs) or otber data collectiondevices. The operation of the radio system is transparentto the computerequipment.

Often, however, a radio system consists of many widely separatedremote radios. A point-to-multipoint or SCADA (Supervisory Controland Data Acquisition) system may be a new installation for automatic,remote monitoring of gas wells, water tank levéis, electric power distri-bution system control and measurement, etc.

The radio system may replace a network of remote monitors currentlylinked to a central location via leased telephone line. At the centraloffice of such a system, there is usually a large mainframe computer andsome means of switching between individual lines corning from eachremote monitor. In this type of system, there is amodulator/demodulator(modem) at the main computer., and at each remote site, usually builtinto the remote monitor itself. Since the cosí of leasing a dedicated-pairphone line is quite high, a desirable alternan ve may be replacing thephone line with a radio path.

Figure 2. Typical MAS Point-to-Multipoint Network

MDS 4710/9710 I/O Guide MDS05-3305A01,Rev. B

Point-to-Point System

Where permitted, the transceiver may also be used in a point-to-pointarrangement A point-to-point system consists of just two radios—oneserving as a master and the other as a remote—as shown in Figure 3. Itprovides a símplex or half-duplex Communications línk for the transferof data between two locatíons.

Figure 3. Typrcal Point-to-Point Link

Continuously Keyed versus Switched Carrier Operation

The keying behavior of tiie master station can be nsed to describe anMAS system.

Continuously Keyed operation means the master station transmitter isalways keyed and an RF camer is always present, even when there is nodata to send. The master station is always simultaneously transmittingand Continuously listening, Different frequencies must be used fortransmit and receive. Thís is the method used in many MAS systems,and is shown in Figure 2. This is useful for high-speedpolling applica-tions.

MDS05-3305A01,Rev. B

NOTE: 4710/9710 remotes do not support full-duplex operation.

Switched Carrier operation is a half-duplex mode of operation wherethe master station transmitter is keyed to send data and unkeyed toreceive.

Single Frequency (Simpfex) Operation

Single frequency operation (also known as simplex) is a special case ofswitched carrier operaíion. Single frequency operation is automaticallyselected whenever the transmit and receive frequencies are set to thesame valué. Note that data turn-around times are increased when asingle frequency confíguration is used.

1.3 Model Number Codes

The radio model number i s printed on the en.d of the radio enclosure, andprovides key information about how the radio was configured when itwas shipped from the factory. See Figure 4 and Figure 5 for an explana-tion of the model number characters.

MDS 4710/9710 I/O Cuide 3

THIS INFORMATION ISSUBJECT TOCHANGE.

DO NOT USE FORPRODUCT ORDERING.

OPERATIONX= Base/Remote

INPUTVOLTAGE1=10.5 to16VDC

DIAGNOSTICS0= NONE1= Non-lntrusive

RECE1VE FREOUENCYA) 38CMOO MHz*B) 400-420 MHzC) 420^50 MHzD) 450-480 MHzE) 480-512 MHzL4) 406-430 MHz"

TRANSMIT FREQUENCY(1)380-400 MHz(2) 400^20 MHz(3) 420^50 MHz(4) 450-480 MHz"(L4) 406-430 MHz

SAFETYAGENCY N= N/AN= N/A (F) CSA/FM/ULF= FCC/IC

4710A/C

MODEN=Non-redundant

MnñPM 1 PPA-niRpq MOUNTING BRACKETSn^ríí^o I n / A= StandardB= 9600 BPS RANnwiHTH 0= rUll iC=19200(25kHz) ^J te

2=25KHz(19.2Kbps)

*Not Available with FCC or IC" Only availabte with RX option

Figure 4. 4710 Model Number Codes

RECEIVE FREQUENCY(A) 800-860 MHz*B) 860-900 MHz TRANSMIT FREQUENCY

THIS INFORMATION ISSUBJECTTOCHANGE.

DO NOT USE FORPRODUCT ORDERING.

OPER

9710AA

MIC>e/R

1_

•-v

NPU11=10

5Nemote

n

rv5t

OLTAGE016VDÍ

DÍAo=^1=^

I

I —

3NOSONEon-lnL

TICS

trusiví

n

ujyuU-iíbO

-1 1

M^^z mí(2)í

ÍOO-880 MHzÍ80-960 MHz

AGENCYW-M/A

F= FCC/IC

r^r~

SAFETYN=N/A(F) CSA/FM/UL

_l

0« FullMODEMB= 9600 BPS BANDWIDTH

MODE C= 19200 (25kHz) 1=125KH2

N= Non-redundant 2= 25KHz (19.2 Kbps)

FEATURES '

B=None

*Not Available wilh FCC or IC

Figure 5. 9710 Model Number Codes

1.4 Accessories

The transceiver can be used with one or more of the accessori es Usted inTable 1. Contact Microwave Data Systems for ordering ínformation.

MDS 4710/9710 I/O Guide MDS05-3305A01, Rev. B

PR

OD

UC

T S

ER

VIC

ES

PR

ICIN

G M

AT

RIX

Pro

du

ct

Typ

e:

No

n-W

arr

an

ty

ST

D

8D

ay

EXP

3D

ay

ST

D 1Y

ea

r

War

ran

í)'

Ext

en

de

d W

arr

an

ty -

Pre

Sa

le

Ad

d'l

6M

on

ths

Ad

d'l

1 y

ea

r

Ad

d'l

2 y

ea

r

Ad

d'l

3 ye

ar

Ad

d'l

4 y

ea

r

Ext

en

de

d W

arr

an

ty -

Post

Sa

le

Ad

d'l

1 y

ea

r

Ad

d'l

2 y

ea

r

Ad

d'l

3 ye

ar

Ad

d'l

4 ye

ar

Exclu

sió

n/

Re

pla

ce

me

nt

Pro

du

ct

Pri

ce

MA

S T

ran

sce

lve

rs

2310

Sen

es

4310

's S

erie

s

2710

DS

P S

erie

s

4710

DS

P S

erie

s

9710

DS

P S

erie

s

9310

SS

9810

D

SP

SS

2481

0 D

SP

SS

NR

100

(T

rans

ít S

erie

s)

EL7

05 (

OE

M S

erie

s)

EL7

05 (

OE

M S

erie

s B

oard

only

)IN

et (

Rem

ote

Ser

ial

Gat

eway

or

Rem

ote

IPE

ther

net

Brid

ge

¡Net

(R

emot

e D

ual

Ga

tew

ay

or

AP

EL8

05

(Tra

nsne

t B

oard

Onl

y)

EL8

05 (

Tra

nsne

t)

MA

S-M

aste

rs

2000

Ser

ies

(NP

)

2000

Ser

ies

(P)

4000

Ser

ies

(NP

)

4000

Sen

es (

P)

4790

's/9

790'

s S

erie

s (N

P)

4790

's/9

790'

s S

erie

s (P

)

NM

200/

NM

100 (

Tra

nsit

Ser

les)

PT

P-M

as

ters

460/

960'

s S

enes

(N

P)

460/

960(

s S

erie

s (P

)

450/

950'

s S

erie

s

LE

DR

I's

Ser

ies

400N

,

$216

$216

$169

$169

$169

$234

$169

$169

$264

$146

$125

$203

$336

$84

$154

$893

$127

5

$893

$127

5

$650

$949

$951

$688

$100

4

$825

$963

$324

$324

$237

$237

$237

$351

$237

$237

$396

$204

$175

$284

$470

$118

$216

$125

0

$191

3$1

250

$191

3

$910

$142

4

$133

1

$103

2

$150

6

$123

8

$144

5

N/C

N/C

N/C

N/C

N/C

N/C

N/C

N/C N/C

N/C

N/C

N/C

N/C N/C N/C

N/C

N/C

N/C

N/C N/C

N/C

N/C N/C

N/C

N/C

N/A N/A

$12

$12

$12

N/A

$12

N/A

$19

$11

$9 $15

$24

$6 $11

N/A

N/A

N/A

N/A

$90

$131

$69

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$24

$24

$24

N/A

$24

N/A

$38

$21

$18

$29

$48

$12

$22

N/A

N/A

N/A

N/A

$180

$262

$137

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$48

$48

$48

N/A

$48

N/A

$75

$41

$35

$58

$95

$24

$44

N/A

N/A

N/A

N/A

$348

$508

$269

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$79

$79

$79

N/A

$79

N/A

$123

$68

$58

$94

$156

$39

$72

N/A

N/A

N/A

N/A

$563

$821

$442

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$116

$116

$116

N/A

$116

N/A

$181

$100

$86

$139

$230

$58

$106

N/A

N/A

N/A

N/A

$818

$119

5

$652

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$39

$30

$30

$30

N/A

$30

N/A

$48

$26

$23

$37

$60

$15

$28

N/A

N/A

N/A

N/A

$225

$328

$171

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$76

$60

$60

$60

N/A

$60

N/A

$93

$52

$44

$72

$119

$30

$55

N/A

N/A

N/A

N/A

$435

$635

$337

N/A N/A

N/A

N/A

N/A

$125

$98

$98

$98

N/A

$98

N/A

$153

$85

$73

$118

$195

$49

$89

N/A

N/A

N/A

N/A

$703

$102

7

$552

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

$185

$145

$145

$145

N/A

$145

N/A

$226

$125

$107

$174

$288

$72

$132

N/A

N/A

N/A

N/A

$102

3

$149

3

$815

N/A

N/A

N/A

N/A

9710

B

4710

B

2710A

/D

4710A

/B

9710A

/B

9310

R/M

9810

N/A

NR

1 0

0 (

Tra

nsi

í S

erie

s)

EL7

05 (

OE

M

Ser

ies)

EL7

05 (

OE

M S

erie

s B

oard

only

)

ÍNet

(R

emot

e S

eria

l G

atew

ayor

R

emot

e IP

Eth

erne

t B

ridge

¡Net

(R

emot

e D

ual G

atew

ay o

rA

P

EL8

05

(Tra

nsne

t B

oard

Onl

y)

EL8

05 (

Tra

nsne

t)

9790

B

9790

B

4790

B

4790

B

4790

/979

0

4790

/979

0

NM

200

N/A

N/A

N/A

N/A

$651

$651

$651

$651

$651

$795

/$92

5

$625

N/A

$948

$523

$448

$725

$120

0

$300

$550

$2,5

00

$3,6

50

$2,5

00

$3,6

50

$2,5

00

$3,6

50

$339

8

N/A

N/A

N/A

N/A

**M

OS

rnse

rvfis

fhp

. rí

vht

fn m

nrt

ifv

nrí

r.in

p.

as h

usi

ness

cnnH

itinns d

ícta

te w

Hh

nn

t ad

viin

cert

nníifinnfínn

AT

T 1

297-

08

WLINK434S I Descripción y características.

CARACTERÍSTICAS

• FRECUENCIA: 433.92Mhz/ 10mW pra.• MODULACIÓN: FSK, 2400 - 9600baudíos• ANTENA HELICOIDAL 50D ,M3.• ALIMENTACIÓN: 9 a 14VCA / 0.2A9 SENSIBILIDAD TÍPICA:-92dbm• EXCELENTE RELACIÓN CALIDAD-PRECIO• INTERFACE: RS232

APLICACIONES TÍPICAS

• REDES LOCALES SIN HILOS• SISTEMAS DE ALARMAS• DOMÓTICA• RADIOENLACES DIGITALES

» ENLACES PC - UC• TELEMETRÍA• TELENOTA LITE (HOSTELERÍA)» ALMACENES

DESCRIPCIÓN

Wlink434S es un radio-modem completo con interface RS232, conteniendoun transmisor-receptor FSK para datos digitales de 10mW máx. de potencia,(Wmod9k6) con el que se pueden conseguir enlaces de hasta SOOmts conmodulaciones desde 2.400 a 9.600 baudios (incluso 19.200b según uso).

Dispone de leds para visualizar la transmisión y la recepción asi como laRSSI (intensidad de señal RF de entrada).

Si necesita conectar dos PC entre sí> vía radio con un PC con terminalesWdthlc ó con microcontroladores de forma sencilla, profesional y sin problemasesta es su opción. Ocx y dll con ejemplos de desarrollo en Visual Basic 5.0 paraWindows 95-98, disponibles en www.dmd.es.

CONTENIDO DEL PRODUCTO

Wlink434sr alimentador 220Vca, cable interface serie •*- conectar y manual.

ANEXO

-E-

ELGAL AGROSISTEMA DE IRRIGACIÓN DE CAMPOS ABIERTOS

Para cultivos extensivos, espacios abiertos, áreas de recreación

Descripción General

El sistema descrípto en este manual se refiere tanto a uno como a variasunidades del Controtador Eldar Agro. Cada Controlador en el sistema es unaynjdad independiente capaz de operar por sí misma, por medio de un teclado ypor el visor del Controlador o por medio de una PC y un programa central en elcual todos los Controladores están conectados entre sí por medio decomunicación de Cabíes o por red de Radío.

Como hemos mencionado anteriormente, cada Controlador es una unidadindependíente usada para la operación de válvulas, cabezas de irrigación ,bombas, filtros, etc. incluyendo un numero de tarjetas electrónicas para coneccióndirecta de todos los componentes de control a ésta y por medio de Cables y RTUpor Radio para control remoto de los componentes de control.

Descripción detallada de los componentes de control del sistema( la descripción es provista para una unidad de Controlador Elgal Agro )

RTU Remóte Terminal Unlts (unidades termínales remotas)Es posible conectar y activar hasta 256 RTU por Cable, y hasta 256 RTU porRadio, con un Controlador Elgal Agro.Información adicional sobre las RTU se encuentra en el capítulo específico eneste libro.

Válvulas

Es posible activar hasta 250 válvulas en ei sistema. La válvula es una unidad-finalrjo *rrrín2r*ÍQri (tSCtol SÍe!T!DrS ^'ZQr'tzirlzi a i in áraia Ha írrtrrar-ínr"» ocnoí^ífír-a ¿<"*í3bQZa«-_> |_/t_rui I V-"~J ^ VI»* Ís>>^¿_ta

de irrigación ), un hidrómetro especifico ^ al cual el caudal y otras funciones hande ser programadas.

Bombas Fertilizantes

Es posible operar hasta 20 bombas fertilizantes. La bomba fertilizante es uncoiTiponeníe independíente, eí cuai no es necesariamente anexado a aígun otrocomponente en el sistema. Una bomba fertilizante especifica puede serprogramada para operar con cualquier válvula (tacto). La bomba fertilizante queda servicio a una válvula especifica, no podrá dar servicio a otra válvula al mismotiempo (exceptuando las co-válvulas anexadas a la válvula de irrigación),

Alternativamente, en lugar de operar la bomba fertilizante por medio de la adiciónde ésta a una válvula específica, puede ésta ser operada por medio de laprogramación en el sistema central de fertilización por medio de la medida delcaudal en el hidrómetro específico.

E! sistema permite e! uso de una amplia gama de bombas fertilizantes.

cabezas de irrigación

El sistema puede operar hasta 20 cabezas de irrigación. Una cabeza de irrigaciónes un área especifico en el cual la irrigación es ejecutada por operación de lasválvulas por turnos, una luego de la otra. Una cabeza de irrigación no puedeoperar simultáneamente mas de una válvula (en adición a las co-válvulasanexas). Ésta ha sido planeada de manera tal que ha de recibir los datos técnicospara ía operación de ¡as váívuías y ios grupos de filtros anexados a ésíá§, losdatos de de control de fallos, el diario de eventos, los datos para el paro deirrigación, etc.

Medidor de Agua

El sistema puede incluir hasta 100 medidores de agua (hidrómetros). Eíhidrómetro está programado para operar de acuerdo al número de entrada al cus!esta conectado en el controlador, y de acuerdo al rango del transmisor de pulsoeléctrico. El hidrómetro es usado para medir la cantidad de agua calculada paralas válvulas, el sistema de Ultraje, ios fallos de control de caudal, control defertilización, reportes diarios y periódicos. E! hidrómetro puede atender solouna válvula por vez en el sistema.

Hidrómetro Imaginario

Es posible definir hasta 20 hidrómetros "imaginarios" en el sistema. E! hidrómetro"fictivo" registra el número de hidrómetros entrantes (marcados con "+"), y elnúmero de hidrómetros salientes (marcados con "-") y hará e! cálculo matemáticoy el control del agua que se ha otorgado como si fuese un hidrómetro real,

\~f\ji i 13 3 y i_j*_j3 »-i8 ©oto in*Miiwi i iouw 11wu v w, SS wwSn^iS L^I wuSySi i3 i Svj GS Sy "-^3. t n

este caso el hidrómetro fictivo es anexado a un área específica y no a una válvulaespecífica.

Contactos de Entradas-Condicionadas

El sistema puede incluir 80 contactos. Estos contactos se dividen en A grupos condiferentes funciones, 20 contactos en cada grupo. Para cada contacto es posiblecambiador el tiempo de paro de operación.

Grupo 1 - Contacto Start:

Guando éste está en la posición ON , este contacto comienza el control de loscomponentes. Cuando éste es activado, la operación de una serie específica deirrigación , la serie continua su operación hasta que el programa planeado escompletado, aún si e! contacto cambia su oosicion a OFF.

Uso Típico: contacto de Tensiometro.

Grupo 2 - Contacto de Pausa:

Cuando éste está en la posición ON , este contacto para temporariamente laoperación de ios elementos controlados. El retraso impuesto por este contactodurara durante un máximo de dos minutos.

Cuando el contacto de retraso se cambia de ON a OFF, el período de retrasofinaliza después de dos minutos y el elemento del controlador puede volver ocomenzar su operación.

Uso Típico: Contacto de Medidor de Baja-Presión.

Grupo 3 - Contacto End:

Cuando este contacto pasa de OFF a ON, este para y finaliza la operación de loselementos controlados, los cuales son activos en ese momento. Los elementoscontrolados que trabajan de acuerdo a este contacto, y los cuales no hancomenzado su operación todavía, no han de comenzar a trabajar cuando estecontacto esta en la posición ON (lo cual demuestra que este contacto trabajacomo contacto de retraso para los elementos que no han comenzado a operartodavía). Esos elementos han de comenzar a trabajar cuando e! contacto stopserá cambiado de la posición ON a OFF,

Grupo 4 - Contacto Operación:

Este contacto activa los elementos controlados los cuales deben ser operadoscuando el contacto está en la posición ON, y dejará de trabajar cuando elcontacto será pasado de la posición ON a QFF>

Uso Típico; el contacto de nivel de agua en el tanque, el cual activa la válvula dellenado del tanque,

Retraso de Tiempo para cada contacto de entrada-condicionada, el tiempo esprogramado para pasar hasta que el elemento controlado cambie su situación deoperación, desde e) momento que ei contacto de entrada es cambiado.

Por ejemplo: un contacto de operación que cambia su posición de OFF a ON hade causar ¡a apertura de una válvula específica luego de que eí retrasodeterminado para este contacto haya pasado. Cuando este contacto cambia suposición de ON a OFF, éste ha de parar la operación de la válvula, luego de queel tiempo de retraso haya pasado.

Ei tiempo mínimo de retraso es 10 segundos.

Bombas de Agua

El sistema puede operar hasta 20 bombas de agua. La bomba de agua esoperada de acuerdo al ías demandas de una o varias cabezas de irrigación.

La operación de las bombas de agua esta relacionada con los datos de la cabezade irrigación.

- *-~ -**-*»Qwc i mi oye

Es posible fijar 10 grupos de fíltraje. A cada grupo es posible anexar un númerodiferente de unidades de fiitraje (filtros) hasta 40 unidades planeadas para elsistema. Hay cuatro diferentes posibilidades para operar el grupo de fíltraje;

Cantidad de agua ejecutada entre los ciclos de UltrajeTiempo pasado entre ciclos de UltrajeContacto Start (presión díferenc-iai)Operación Instantánea, sin condiciones

Accesorios de Bombas

Determinados accesorios han de ser fijados en el sistema, para control del cauda!,fallos cié control y control ceníraí de las fuentes de bombeo.

Salidas generales

E! sistema puede incluir hasta 20 salidas generales (libres) para la operación deprogramas generales, [os cuales no están necesariamente conectados ai sistemade irrigación. Una salida general puede operar de acuerdo al mínimo y máximovalor de sensores, y así también de acuerdo a los contactos de operación.

Operación posible: para ia operación de ciertos elementos adicionales a los yafijados para irrigación.

Estaciones Meteorológicas

Un número de estaciones meteorológicas pueden ser fijadas en el sistema. Losdatos medidos y obtenidos de esas estaciones son usadas para el control de lascondiciones de operación como viento, lluvia, radiación solar, temperatura yhumedad.

Sistema de alarmas

El sistema incluye 10 salidas para la operación de diferentes códigos de alarmas.Es posible fijar para cada fallo de un determinado elemento una salida de alarma,ía cual ha de ser activada por dicho elemento. El tiempo de operación para cadafallo de elmento puede ser fijado de manera flexible.

Planeamiento de irrigación

Dos principios centrales determinan ei método y el tiempo por el cuai la irrigaciónha de efectuarse:

Planeamiento de las series de irrigación

B f*rv.^r- .-*» rl -••. -"S..-1 1,-. ' •-. .-. t-+ .- rt" Á -•* s-if*. Im» .-1 r- --N **- •- n~i r-* -J *-1 I i n l l !,->.-« ,-J '.-» r -•. -"..- , . • . .. t + . - s - . .- r - ** • ni r* ^ *- , > . « , x v . , . .

pasu co ica ti loei uiui i uc ius piuyiSniSa uc veaiv'uiao uc; miyaoiuii,

programas incluyen la cantidad de agua o el tiempo de irrigación, así como eíprograma de fertilización para cada válvula.

Ei segundo paso es la integración de los programas de las válvulas de irrigación alos menúes de series. Los menúes incluyen sincronización, secuencia ypreferencias de irrigación de ias válvulas.

Programas de válvulas de irrigación

Para cada válvula es posible planificar hasta 2 diferentes programas de irrigación.Cada programa contiene los datos fijados de cantidad de agua para irrigación,tiempo de irrigación y programa de fertilización.

Una válvula puede operar tanto de acuerdo a la cantidad de agua planeada comoasi también según el tiempo planeado para irrigación. No es posible planear, en elmismo programa, las funciones de irrigación por cantidad de agua e irrigación portiempo.

E! programa de irrigación de la válvula ha de operar sólo si ésta ha de apareceren una de las series de irrigación.

En íos programas de irrigación es posible cambiar en cualquier momeníoent laposición de las válvulas:

Cancelando la irrigación diariaOperando inmediatamente el programa de irrigación, provisto en una de las series

Parando la irrigación en la válvula que opera actualmente.

Para cada válvula es posible determinar los siguientes datos técnicos:

Número de salida a la cual está ésta conectada en el controlados

Número de cabeza de irrigación en la cual ésta opera.

Número de hidrómetro anexado a la misma.

Caudal actual de la válvula.

Series de irrigación

Durante la programación de las series, los programas de válvulas de irrigacióndeben ser insertadas en las series, de acuerdo a la secuencia de operacióndeseada. Luego de ésto, la válvula o la co-válvula deben ser integradas en cadaprograma de irrigación de la válvula que aparece en las series. Luego, laoperación sincronizada de las series debe ser programada de acuerdo a lassiguientes opciones:

Fijado de fechas de operación.

Preferencias de operación con respecto a otras series — preferencias de O a 50.

Irrigación de acuerdo a condiciones: Si/No

Ciclo de irrigación según días

Horas de operación para cada día de la semana.

Números de ciclos de irrigación de las series para cada día.

Operación de series de acuerdo a condiciones

Las condiciones para operación de las seríes incluyen:

Condiciones para comienzo de irrigación

Condiciones para retraso de irrigaciónCondiciones para paro de irrigaciónCondiciones para operación.

Dichas condiciones pueden ser relacionadas a los contactos de operación,sensores, valores acumulativos de las medidas de sensores, etc.

La serie que es operada de acuerdo a condiciones, ha de operar de acuerdo a lacondición fijada y así también a! tiempo máximo de retraso entre crdos deirrigación. Por lo tanto, es posible determinar el tiempo de retraso luego del cuallas series han de comenzar su operación, aún si las condiciones para esasoperaciones no existiesen.

ELGALTOfPCDtRECT CONNÉCTnoK.

DIRECr STANDAR!TELEPHOhJE .

:CABLE ,

0«TLONC'THEN,.20«ó '" * j!

=*&

RS232

PC PORT . í' - 1

RXD(fMP)

. GHO ' '.5,»-

DCO(iNFO 1 *

TELEPHONECABLE

RJ45-8PLUG

-••:3 FWSfOUT)-• 4 CTS<1NP)

•5

-•6 ótffl•7 ;"•8

RJ45-8PLUG

©

COM.MaK.uaa

'"'RJO7TXD' .

XRS232tü45~aSOCKET

ELGÁL CONTRpLLER-

RS232 -iffl'E..FU40-6 ,j;-*8

a* *fl:7« *8

BOTTOMMEW

'DÍRECr PLUG . (OPTION)

RJ4S-8

,.5fr-i

RIS(bUTD 4»—J

CND 7»-

-* 4.•-•'5-

•7GNO

4-VCOUO

ELDAR-GALDATE;: 05-11-1.996.T1TLE: ELGAL

:CPMMÜN!CAT1PNDIRECT GONNECTION MODE

D9

CONNECT10N BETWEEN . ,

P.C. AND ONE CONTROLLERONLY

\TANGO\ELCOMi.PCB

DIO

Continuous CurrentSolenoid Pilot Valves

mao

Model S-390: 2-way Solenoid Pilot Valve I o

Tech nica I Data and Specífícations:

• Pressure Range: 0-10 bar

• Materials:

• Seáis: NBR

• Wet parís: Stainless síeel 400 and nylon

• Base Flow Factor: Kv = 1.3 l/min at AP of 1 bar

wiíh orífice size 1.8 mm

• Solenoid to Base Connection: 3/4" 20 UNEF threaded

• Leads: 0.32 mm2 x 30 cm

Operating Principie

2-way N.C.

De-energ¡zed /^^ Energized

2Way Eléctrica I Data

Actuator

Type

24VAC-R

24VAC-D

24VAC-R

24VDC

12VDC

Actuator

Index

AR

ED

DR

AO

HO

Cable

Color

Red

ReoVOrange

Red

Black

Blue

Power(watt)

1.7

2.2

2.2

3.6

3.8

Current (amp)

Inrush

0.28

0.13

0.76

0.15

0.17

Holding

0.14

0.13

0.43

0.15

0.17

Coil Resistance

ohm@20°C

35

56

6

170

38

Máximum cable length according to coil type (at cablecross seciion: 0.5 mm2, orífice size; 1.8 mm, air gap: 0.8 mm)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Length(m)

Por cables longerthan shown in diagram...In order ío calcúlate the cross section of a length other thanshown in the diagram, use the following equation:

S = Mínimum conductor cross-section in mm2

L (so!) = Length of actúa! cable to solenoidL (díagram) = Length of cable shown in íhís diagram

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Ángulo de azimut: Ángulo de apuntamiento de una antena con respecto al Norte

geográfico en el sentido de las manecillas del reloj.

Ángulo de elevación: Ángulo de apuntamiento de una antena con respecto al

plano horizontal.

Atenuación: Término general para denotar una disminución en la magnitud de

una señal en una transmisión de un punto a otro. Puede ser expresada como la

relación entre la magnitud de entrada y la magnitud de salida, o en decibeles.

Atenuación por lluvia: Pérdida o reducción de las características de potencia y

polarización de las ondas radio eléctricas debido a la lluvia o a nubes muy

densas. Varía de región a región de acuerdo a la tasa de pluviosidad.

Decibelio (dB): Unidad estándar para expresar la relación entre dos parámetros

utilizando logaritmos de base 10. Se utiliza debido a que facilita los cálculos

cuando intervienen cantidades muy grandes y muy pequeñas como en el caso de

los enlaces vía satélite. Unidad que expresa la razón de dos niveles de potencia

en una escala logarítmica. Es la décima parte de un Bel.

dBc: Razón expresada en decibeles relacionada con la ganancia o pérdida a un

nivel de portadora de referencia.

dBi: Decibeles referidos a la potencia radiada por una antena isotrópica.

dBm: Decibeles referidos a la potencia expresada en mi I ¡watts.

dBW: Decibeles referidos a la potencia expresada en Watts. La potencia de los

satélites se expresa en dBW.

dBmV : Unidad de medición que se refiere a un milivoltio sobre una ¡mpedancia

especifica. OdbmV = 1 milivoltio sobre 75 ohmios.dBmW : Unidad de medición

que se refiere a un milivatio sobre una impedancia especifica. Odbm = 1 militado

sobre75 ohmios.

Densidad de potencia de ruido: Es la potencia de ruido generada por unidad de

ancho de banda o en un determinado ancho de banda de referencia.

Eb/No: Relación de energía por bit a densidad espectral de ruido en Watts por

Hertz.

Encriptamiento: Interferir con una señal electrónica o reorganizarla de tal manera

que solamente los suscriptores autorizados puedan descodificarla para recibir el

mensaje o la señal original.

Espectro Electromagnético: Un rango continuo de frecuencias de radiación

electromagnética (es decir, energía eléctrica y magnética oscilante que puede

viajar a través del espacio). Dentro el espectro, las ondas tienen algunas

características especificas comunes; por ejemplo, el espectro de TV por aire,

oscila entre 45 a 890 MHz. El espectro total va hasta los rayos cósmicos.

Frecuencia: Es el número de ciclos por unidad de tiempo de una señal eléctrica o

electromagnética. La unidad es el hertz (un ciclo por segundo),

Figura de ruido: Representada como la relación señal a ruido a la entrada de un

sistema con respecto a la relación señal a ruido a la salida del mismo sistema. Es

la medida de la degradación de la relación señal a ruido en un sistema de

comunicaciones.

Ganancia: Medida de amplificación expresada en dB. Puede expresarse como

la relación entre la potencia de salida y la de entrada al sistema, o más

frecuentemente como dicha relación en decibelios.

PIRE (POTENCIA EFICAZ RADIADA ISOTRÓPICAMENTE) : Base de una

técnica por la que puede ser valorada la intensidad de una señal transmitida. Una

antena isotrópíca es una antena teórica que se considera que radia a partir de un

punto por igual en todas las direcciones. Una antena práctica se califica entonces

por su ganancia en una dirección particular, en relación con la isotrópica.

Polarización Vertical; Onda de radio en la que el campo eléctrico es vertical y el

campo magnético horizontal.

Polarización: La manera en que esta dispuesto el campo eléctrico de una onda

de radio respecto a la dirección de propagación.

Polarización Horizontal: Onda de radio en la que el campo eléctrico es

horizontal y el campo magnético vertical.

Radio ficticio de la Tierra: Radio de la Tierra hipotéticamente esférica, sin

atmósfera, en la que los trayectos de propagación son rectilíneos y las altitudes y

distancias sobre el suelo son iguales que en la Tierra verdadera en una atmósfera

con gradiente vertical constante del índice de refracción.

Reflexión: Fenómeno por el cual una onda que se propaga por un medio e incide

sobre otro medio de características distintas, retorna al primero.

Retorno o cambio de dirección de una onda o de un chorro de partículas al incidir

sobre una superficie de un medio de distinta naturaleza que aquél en que se

propagaba. También, se aplica este término al retorno de ondas

electromagnéticas en el extremo de una línea de transmisión mal adaptada con

esta última.

Siendo en este caso origen de ondas estacionarias en dicha línea.

Reflexión ionosférica: Cambio de la dirección de propagación de una onda

incidente, expuesta a una refracción progresiva en la ionosfera, que, cuando se

considera el fenómeno desde una distancia suficiente, puede considerarse

equivalente a una reflexión en una superficie ficticia.

iFrecuentemente se toma este parámetro para definir la calidad de los canales de

un satélite.

Relación potencia-ruido: Razón de la potencia de ruido blanco en un canal

cargado, a la potencia de ruido debido a la distorsión en el canal sin cargar.

Relación portadora a densidad de ruido (C/No): Relación de potencia entre la

portadora y la densidad de potencia de ruido en un ancho de banda de 1 Hz. Se

expresa en dB/Hz.

Relación portadora a ruido (C/N): Relación de la potencia de una portadora

digital con respecto a la potencia de ruido en el ancho de banda que ocupa. Se

expresa en dB.

Relación señal a ruido: Relación de la potencia de una señal analógica con

respecto al nivel de ruido. Se expresa en dB.

Ruido: Señales indeseables en un circuito de comunicaciones. Se expresa en dB.

Ruido térmico: Ruido producido por el movimiento aleatorio de los electrones

tanto en un medio de transmisión como en los equipos de comunicación.

Ruido de intermodulación: Se presenta cuando una o más señales pasan a

través de un dispositivo no lineal con niveles de entrada demasiado altos

produciendo señales espurias.

UHF: Es la abreviación utilizada para identificar Ultra High Frecuency

(Frecuencias Ultra Altas). Esta banda cubre los canales entre el 14 y el 69, y

frecuencias desde 470 Mhz hasta 806 Mhz.

VHF; Es la abreviación utilizada para identificar Very High Frecuency

(Frecuencias Muy Altas). Estas frecuencias cubren los canales desde el 2 hasta el

13. A su vez, la banda VHF se encuentra dividida en tres sub-bandas: sub-banda

I, del 2 al 4; sub-banda II, que incluye los canales 5 y 6; y sub-banda III, que

incluye los canales del 7 al 13.

Es la combinación de transmisor y receptor en un satélite. Los satélites

geoestacionarios, usados para entregar señales de televisión, tienen algunos

transponders. Estos reciben una señal emitida en una frecuencia determinada

desde una estación terrestre, o telepuerto, y la retransmiten hacia la tierra, a una

& estación de recepción (parabólica y decodificador) en otra frecuencia

determinada.

Es la división que se hace del espectro para determinar las fronteras de utilización

de las frecuencias, ya sea entre varios servicios o en un mismo servicio.

Es la energía electromagnética que puede ser medida e identificada por las

frecuencias. El rango entero de frecuencias es llamado espectro, como por

ejemplo, el espectro de la luz visible, por mencionar alguno.

tEs la posibilidad de obtener, utilizando técnicas de compresión, varias señales de

televisión utilizando un mismo canal. Una señal de televisión típica, como las que

vemos hoy en día, utiliza un ancho de banda de 6 Mhz; con técnicas de

compresión digital, este mismo ancho de banda puede ser utilizado para entregar

cuatro o más señales de televisión.

Es un método especial para mezclar (revolver o desordenar) los datos o la

NJ. información de una señal de televisión para prevenir que se dé un uso no

autorizado.

Es una unidad de frecuencia, cuyo símbolo es Hz, y denota la frecuencia de un

fenómeno periódico, cuyo período es de un segundo.

escuela politÉcnica nacionalbibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/11804/1/t2253.pdf ·...

Documents