el uso de la fibra óptica en la modernización de regadíos
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El uso de la fibra óptica en la
modernización de regadíos.
WATER AND ENVIRONMENT
TECHNOLOGY
Valencia 17 de marzo de 2016
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INDICE
1.- FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL.
¿Qué es la fibra óptica?
Principio de funcionamiento.
Tipos de fibra.
Tipología de instalación.
2.- COMPARATIVA TÉCNICO ECONÓMICA CON OTROS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN.
Tabla comparativa de usos.
3.- USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN INSTALACIONES DE RIEGO.
Red de Riego en Alta.
Red de riego en Baja.
Arquitectura óptima.
4.- SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN PARA RIEGO CONTROLADO POR FIBRA ÓPTICA.
Sistema de Control de Ontiñena y Ballobar.
5.- APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACIÓN DE REDES.
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1.1 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL
¿Qué es la fibra óptica?
Es un Medio de Transmisión empleado en redes
de datos y telecomunicaciones.
Su característica principal es que permite
transmitir gran cantidad de datos y a gran
velocidad.
Consiste en un “hilo” o tubo conductor muy fino
(µ) de vidrio o materiales plásticos, por el que se
envían pulsos de luz que transmiten la
información. Las mangueras de fibra óptica están
compuestas por diferentes cantidades de tubos
conductores.
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1.2 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL
Principio de funcionamiento.
La transmisión lumínica por el interior
de la fibra se basa en leyes de la óptica
y principalmente en el principio de
reflexión y refracción. La luz se
transmite mediante “rebotes” en las
paredes del interior del tubo capilar.
El sistema de transmisión óptico
requiere una fuente lumínica tipo laser o
led que es el elemento emisor
transmisor y un elemento receptor.
La información de origen a transmitir se
codifica en el elemento emisor y se
convierte en información digital que se
transmite mediante pulsos lumínicos. El
elemento receptor decodifica la
información recibida y la reconvierte en
la información de origen
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1.3 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL
Tipos de fibra.
TIPO ALCANCE VELOCIDAD L. ONDA APLICACIÓN
Multimodo (MM) 50-62,5µ 2Km 100Mbps-1Gbps 850-1300 nm Distancias medias
Monomodo (SM) 9-12,5µ
50Km Hasta 10Gbps 1310-1550 nm Grandes distancias
TIPO DIFICULTAD
CONEXIÓN
COSTE
POR PUNTO
COSTE FIBRA
(m cable 4 f.o.)
OBSERVACIONES
Multimodo
(MM)
Simple 600€ 0,75€ La manipulación de esta fibra es más simple
debido a que el núcleo de la fibra es de mayor
diámetro.
Monomodo
(SM)
Mediana
900€ 1,25€ En ambas fibras, los puntos de conexión entre
fibra y conectores de los equipos deben limpiarse
y deben coincidir para no distorsionar la luz.
Los datos son aproximados y depende en gran parte de la forma de instalación.
Los costes indicados son aproximados y deben tomarse como referencia comparativa. Estos costes dependen de fabricantes y características constructivas de la fibra.
Tipología de instalación. Cable con armadura metálica: Instalaciones directas en zanjas y zonas con posibilidades de golpes.
Cable con protección antiroedores: Instalación bajo tubo o bandejas a la intemperie o locales.
Cable sin protección adicional: Instalación bajo tubo o bandejas en locales limpios.
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2 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL
Comparativa con otros sistemas de comunicación.
FIBRA ÓPTICA RADIO GPRS
Coste inicial de instalación
Facilidad de instalación
Mantenimiento
Cobertura para comunicaciones
Dependencia operador externo
Utilización buses locales
Utilización zonas urbanas
Cantidad de información a transmitir
Transmisión de imágenes
Combinación con otros sistemas de comunicación
Facilidad de ampliación a otros puntos
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3.1 USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN EL CONTROL DE SISTEMAS DE RIEGO
Red de riego en alta Condicionantes
En general se precisa de información en tiempo
real del estado funcional de las instalaciones.
Las instalaciones que componen la red en alta
suelen estar dispersas y están compuestas en
general por equipos que producen interferencias
electromagnéticas, que pueden afectar a otros
equipos e instrumentos.
Estas instalaciones, principalmente la red de
distribución, pueden están sometidas a
problemas de sobretensiones por rayos.
La cantidad de información a transmitir al Centro
de Control, puede ser importante, sobre todo la
concerniente al estado de funcionamiento de
bombas a fin de que su funcionamiento se ajuste
a los criterios de eficiencia energética.
En ocasiones se precisa de disponer de
imágenes para poder contrastar la información
recibida
La red de distribución suele disponer de arquetas
de derivación y seccionamiento que están a
distancias medias entre sí y requieren de
dispositivos de comunicación con el Centro de
Control.
Conclusiones
La utilización de fibra para el sistema de control es
una solución correcta, sobre todo en las instalaciones
de Captación y Pretratamiento.
En la zona de distribución la utilización de fibra
dependerá del número de puntos a controlar, la
distancia ente ellos, el tipo de información a transmitir
y la facilidad de instalación de la fibra.
En todo caso, siempre deberá estudiarse las posibles
alternativas de comunicación por otros medios.
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3.2 USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN EL CONTROL DE SISTEMAS DE RIEGO
Red de riego en baja Condicionantes
Las instalaciones que componen la red en
baja se componen generalmente por
estaciones terminales de riego con Unidad de
Control (UCR), contador de agua y solenoide
de accionamiento de válvula hidráulica.
La cantidad de información a transmitir al
Centro de Control, es muy limitada. En
ocasiones la UCR se alimenta por pilas.
En ocasiones se concentran diferentes
instrumentos en un solo punto de control
aunque la información a transmitir sigue
siendo escasa.
No se precisa de información en tiempo real
de los sistemas y equipos.
Conclusiones
La utilización de fibra para el sistema de control de
la red de baja no suele ser una solución habitual
debido principalmente a la dispersión y gran
cantidad de puntos de control.
La información a adquirir no justifica un medio de
transmisión veloz ni de gran capacidad de datos.
En todo caso, siempre deberá estudiarse las
posibles alternativas de comunicación por otros
medios como cualquier medio de comunicación
inalámbrica.
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3.3 USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN EL CONTROL DE SISTEMAS DE RIEGO
Arquitectura óptima
Sistema de comunicaciones
Utilización de fibras ópticas para red
de distribución en Alta.
Utilización de concentradores de
comunicación en la red de distribución
en Alta para comunicación con las
UCR de la red en Baja.
Comunicación inalámbrica con las
UCR y traspaso de la información a la
fibra óptica para su envío.
Conclusiones
La fibra óptica es un medio de comunicación que combinado con otros sistemas de comunicaciones
puede resolver cualquier necesidad técnica de transmisión de información.
Antes de decidir el sistema de comunicaciones a utilizar, deben analizarse diferentes aspectos del
sistema: tipo de información a transmitir, dispersión geográfica de las instalaciones, posibilidad de
utilizar otros sistemas alternativos, dificultad de instalación de la fibra y coste de la misma.
El momento adecuado para realizar la instalación de la fibra es durante el montaje de la tubería.
La utilización de fibra asociados a sistemas alternativos facilitan la posibilidad de ampliación del
sistema en futuro.
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4.1 DISTRIBUCION DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O.
.
AUTOMATIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE CONTROL DE LAS REDES
HIDRÁULICAS DE LOS SECTORES XVIII, XIX, XX, XXI, XXII DE MONEGROS II
(TT.MM. DE ONTIÑENA Y BALLOBAR).
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4.2 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O.
. Sistema compuesto por las siguientes instalaciones:
Estación de bombeo con captación en el canal de los Monegros.
Tubería de distribución con arquetas de derivación conteniendo válvulas de derivación y
sobrevelocidad, además de instrumentación de presión y caudal.
Centro de Control Principal en la población de Ballobar y Centro de Control Secundario
en la misma estación de bombeo.
Condicionantes
La tubería con las arquetas está
repartida en tres zonas diferenciadas.
En dos de las zonas existe alguna
arqueta apartada de la tubería
principal y a la que no es posible
acceder con fibra.
En necesario transmitir información
entre arquetas para realizar el control
del sistema.
El Centro de Control de Ballobar está
alejado de la zona de distribución de
la tubería y arquetas.
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4.3 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O.
. Solución adoptada:
Tendido de fibra óptica armada para
comunicación con las arquetas
distribuidas por la tubería principal..
Comunicación con arquetas alejadas
de la tubería de distribución
mediante radio HF utilizando una
arqueta de la red principal como
concentrador.
Comunicación WIMAX entre redes
de fibra óptica y Centro de Control
de Ballobar, permitiendo unir todas
las redes de fibra.
Instalación de casetas junto a
arquetas para alojamiento equipos
de control.
La instalación de la fibra se ha
realizado al mismo tiempo que se
instalaba la tubería, por la misma
zanja, sobre lecho de arena y
debidamente marcada para evitar
posibles roturas involuntarias.
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4.4 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O.
. ARQUITECTURA GENERAL
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4.5 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O.
. INSTALACIÓN DE LA FIBRA
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5.1 APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACION DE REDES.
. La I+D+i de diferentes entidades, universidades y organizaciones han permitido que la fibra
óptica, además de su uso para la transmisión de información, se aplique a la explotación
de diferentes infraestructuras de distribución para obtener información de diferentes
conceptos como pueden ser:
Comprobación de tuberías.
Detección de fugas de agua.
Intrusismos.
Detección de humedad y temperatura del suelo.
La comprobación del estado de tuberías se
realiza normalmente mediante cámaras de
televisión que transmite sus imágenes
mediante fibra óptica. La flexibilidad de la fibra
y la facilidad de manejo de la misma asociada
a robots de movimiento permite la verificación
del estado de la tubería.
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5.2 APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACION DE REDES.
El estudio del comportamiento de la luz y de los principios de refracción y reflexión dentro
de un conductor de fibra óptica han permitido fabricar los cables de fibra con nuevos
materiales sensibles a ciertos parámetros físicos que modifican las características de las
fibras y estos ángulos. Los principales parámetros en los que se ha avanzado son:
Movimiento o vibración.
Humedad y temperatura.
El sistema consiste en un cable de fibra
óptica que se tiende pegado a la tubería y
que por sus características constructivas, en
caso de detección de humedad, temperatura
o movimiento varía su ángulo de refracción
provocando una alteración de la señal óptica
que es recibida por el equipo de control.
Es un sistema que permite el control de
grandes distancias y permite detectar el
problema con una precisión de pocos metros.
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5.3 APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACION DE REDES.
El conocimiento de los parámetros de temperatura y humedad del suelo, junto con
métodos de teledetección y conocimiento de los cultivos de la zona, permiten optimizar
el gasto de agua.
El desarrollo de sensores ópticos destinados a esta función y que modifican sus
características ópticas en función de estos parámetros, junto con la posibilidad de
transmitir estos datos mediante fibras permiten disponer de la información de
temperatura y humedad en el Centro de Control para la ayuda a la explotación.
En este caso, la fibra óptica solo
realiza funciones de transmisión
siendo los sensores los que de forma
óptica generan los valores.
La interpretación de los valores, tanto
en el caso anterior en que la fibra
realiza funciones de sensor como en
el caso de utilización de sensores es
compleja y se basa en modelos
matemáticos.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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