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
Tabla 4.9. Cálculo de la potencia mínima a la salida del transmisor para la
frecuencia de 920 MHz, y una confiabilidad del 99.99%.. 125
Tabla 4.10. Cálculo de la potencia mínima a la salida del transmisor para la
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.
(Parte de la tabla 310.15, capítulo III, NEC 2002)
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
(Parte de la tabla 310.16, capítulo III, NEC 2002)
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.
(Parte de la tabla 310.13, capítulo III, NEC 2002)
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 y húmedos
Lugares secos
Lugares secos y húmedos
Lugares secos y húmedos
Lugares secos y húmedos
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
Alambrados de cuadros de
distribución solamente
Alambrados de cuadros de
distribución solamente
Lugares secos y húmedos
(Usos especiales)
Lugares secos y húmedos
(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$14925.5714925.57
Tabla 2.17. Costo total del proyecto,(cableado)
-65-
Diámetro de lamanguera
1/2"3/4"
1"
1 1/4"1 1/2"
2"
Cantidad demanguera
[m]73261036268
1084894
671
Precio x metroUS$
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
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kHz
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Hz
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00 k
Hz
De
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Hz
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Hz
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Hz
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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).
925 MHz - 928 MHz (Enlaces para transmisión de datos).
934 MHz - 935 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.
k = índice troposférico.
a = radio de la Tierra. (6340 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.
k = índice troposférico.
a = radio de la Tierra. (6340 km)
-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
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Hz)
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(dB
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B)
Pote
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Tra
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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
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7.97
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0012
.50
5.00
99.9
9010
00.0
09.
6591
.68
10.0
013
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25.0
9
920.
0012
.50
5.00
99.9
9015
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09.
6595
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10.0
017
.52
56.4
5
920.
0012
.50
5.00
99.9
9020
00.0
09.
6597
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10.0
020
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100.
35
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0012
.50
5.00
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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
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508.
03
920.
0012
.50
5.00
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9050
00.0
09.
6510
5.66
10.0
027
.97
627.
20
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B)
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W)
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920.
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00.0
09.
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10.0
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1003
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.50
5.00
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09.
6599
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10.0
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920.
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09.
6510
1.22
10.0
033
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2258
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920.
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.50
5.00
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00.0
09.
6510
2.56
10.0
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3073
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920.
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09.
6510
3.72
10.0
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0012
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5.00
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09.
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5.00
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9950
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09.
6510
5.66
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una
co
nfia
bili
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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
Omnidireccional2.152.00
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
Omnidireccional2.152.00
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
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H
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nn
nn
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IC y
la t
arje
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e lo
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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.
Diámetro de lamanguera
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
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Hall, 2da. Edición, 1996.
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Edición, 1997.
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_ Edición, 2002.
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- 174 -
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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
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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
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h-00u_CD
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40
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22
21
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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
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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.
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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.
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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 1111 dfff f f f f
00 0100 dfff ffff
00 1000 dfff f f f f
00 0000 Ifff ff f f
00 0000 OxxO 0000
00 1101 dfff f f f f
00 1100 dfff f f f f
00 0010 dfff f f f f
00 1110 dfff f f f f
00 0110 dfff f f f f
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 _ * _ ' _ , *
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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 < b < 7
0 -> (f<b>)
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.
© 1999 Microchip Technology Inc. DS30292B-page 139
PIC16F87X
BTFSS BU Test f, Skipif Set CLRF ClearfSyniax:
Operands:
[!abel\S f,b
0<f<1270 < b < 7
Operation: skip if (f<b>) = 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 < b < 7
skip íf (f<b>) = 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>) -
Status Affected: None
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.
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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>
Status Affected: None
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
Status Affected: None
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
Status Affected: None
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.
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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.
DS30292B-page 142 © 1999 Microchip Technology Inc.
PIC16F87X
RETFIE Return from Interrupt
Syntax:
Operands:
Operation:
[ label]
None
TOS -> PC,1-í GIE
RETFIE
Status Affected: None
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.
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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.
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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
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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
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AGENCYW-M/A
F= FCC/IC
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SAFETYN=N/A(F) CSA/FM/UL
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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
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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«-< I I I I J-J V ^ I ^J !_**_• V_'I'_*VJU <^l «J | | t_*l \_il_1 u % || | IJJI^VIÍJI | <_r>_> |_/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.
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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
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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.
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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.