Proyecto Siemens
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACIÓN CONCURSO LOGO 2013 “Diseño y automatización de un sistema de riego por aspersión para mejorar la producción de leche en haciendas” GRUPO: RIEGOMATIZACIÓN Presentado por: Christian Campodónico Ángel Alexis Guerra Pablo E. Layana Castro GUAYAQUIL – ECUADOR Año: 2013
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACIÓN
CONCURSO LOGO 2013
“Diseño y automatización de un sistema de riego por aspersión para
mejorar la producción de leche en haciendas”
GRUPO: RIEGOMATIZACIÓN
Presentado por:
Christian Campodónico
Ángel Alexis Guerra
Pablo E. Layana Castro
GUAYAQUIL – ECUADOR
Año: 2013
1
AGRADECIMIENTOS
A Dios porque sin Él nada es
posible, que con su infinito amor y
sabiduría ilumina nuestros caminos
en la vida.
A todas las personas de la
institución, Directivos y personal
Administrativo de la Facultad por su
invaluable ayuda, los cuales
hicieron posible el desarrollo de
este trabajo para el concurso de
logo 2013.
Y de manera especial por toda la
ayuda en el proceso de elaboración
de este proyecto al profesor tutor
del mismo. Ing. Marcos Efrain
Millan Traverso
2
RESUMEN EJECUTIVO
El objetivo del proyecto para el concurso de logo 2013 es diseñar y automatizar un
sistema de riego por aspersión para el cultivo de pasto mombaza (Panicum máximum)
en la hacienda “LA MIRA”, la cual se encuentra en el cantón Vinces de la provincia de
los RÍOS.
El sistema consiste en automatizar un sistema de riego por aspersión en las
instalaciones de la Hacienda: La mira, el cual va ser controlado y monitoreado por
módulo lógico LOGO de Siemens y aplicaciones android.
La finalidad del proyecto es la activación, control y monitoreo de una bomba de agua y
las diferentes válvulas, para optimizar el recurso del agua en sus horas de activación,
que en preferencia serán en la noche, mejorando así el consumo de agua evitando
pérdidas, y por ser de noche no obstruye los diferente actividades en la hacienda.
El sistema se comenzará a partir de la hora indicada por el usuario y se desactiva luego
de un periodo de tiempo previamente establecido, todas las actividades realizadas por
el sistema como encendido, apagado, alertas y advertencias serán monitoreadas por el
usuario desde las una aplicación desde un Smartphone con sistema operativo Android!
3
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 4
CAPÍTULO I .................................................................................................................................... 6
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ................................................................................................... 6
Características agronómicas del cultivo ............................................................................... 6
Condiciones físicas y externas del cultivo ............................................................................. 8
Comparación con otros cultivos ............................................................................................ 8
Alimentación del ganado vacuno, influencia de la alimentación del ganado vacuno para
producción de leche ............................................................................................................ 10
Sistemas de explotación para vacas de leche ..................................................................... 11
Sistema de explotación semi-intensiva o semi-extensiva ................................................... 11
Características del riego por aspersión ............................................................................... 12
Componentes del sistema ................................................................................................... 12
Tipos de Aspersores ............................................................................................................ 13
Elección de los aspersores................................................................................................... 13
Tolerancia de caudales ........................................................................................................ 14
Tolerancia de presiones ...................................................................................................... 15
CAPÍTULO II ................................................................................................................................. 15
DIAGNÓSTICO .......................................................................................................................... 15
CAPÍTULO III ................................................................................................................................ 19
PROPUESTA ............................................................................................................................. 19
Diagramas de Flujo del programa ....................................................................................... 20
Esquemas del programa LogoSoft confort .......................................................................... 22
Bloques y parámetros del programa elaborado en el Logo Soft comfort ........................... 23
Implementación de la aplicación, gráficas y planos realizados en google sketchup. ......... 26
Elementos a utilizar ............................................................................................................. 30
Comparación y contraste .................................................................................................... 41
Conclusiones ............................................................................................................................... 43
Recomendaciones ....................................................................................................................... 44
Bibliografía .................................................................................................................................. 45
4
INTRODUCCIÓN
El Ecuador es un país fundamentalmente agrícola, conociendo la realidad
sociocultural y económico del país, sabemos la importancia que el sector
agropecuario representa en la industria alimentaria, también conocemos que
las haciendas ubicadas en las zonas rurales del país juegan un papel importante
en el esquema de producción del sector agropecuarios.
En la hacienda La Mira, ubicada en el cantón Vinces de la provincia de Los Ríos,
una de las principales actividades es producir leche a través del ganado y
finalmente venderla.
El problema que posee la hacienda consiste en que en las épocas de verano,
debido a la ausencia de lluvias, es necesario utilizar un sistema de riego para
mantener los sembríos de pasto con el que se alimenta a las vacas, pero la
cantidad de pasto cosechado se ve disminuida, y entonces se varía el contenido
en la alimentación de la vaca, esto a su vez influye disminuyendo la cantidad de
litros de leche que puede producir cada vaca y por consiguiente los ingresos
económicos obtenidos a través de la venta de la leche se reducen.
Uno de los factores que influyen directamente en la disminución de ingresos
económicos de la hacienda, es el sistema de riego existente, ya que por la
forma en la que ha sido implementado, no cumple adecuadamente con su
meta, que es mantener una regularidad en la producción del pasto en la época
de verano.
5
El objetivo de este proyecto es automatizar el sistema riego de la hacienda
incorporando un controlador lógico de Siemens, el Logo 0BA7, el cual nos
permitirá establecer un ciclo de riego del pasto controlado por periodos de
tiempo, con lo cual lograremos utilizar el recurso del suelo de manera más
apropiada y se optimizará el uso del agua. Además por medio del controlador
lógico el sistema de riego será manejado de forma remota, lo que quiere decir
que podremos poner el sistema en funcionamiento sin necesidad de
encontrarnos en el sitio y para esto se implementará un sistema de
comunicación inalámbrica WLAN.
El optimizar el recurso del agua ayudará en gran parte a disminuir el impacto
ambiental y al poseer un control temporizado para el sistema de riego, la
cantidad de pasto que se produce por metro cuadrado aumenta, proveyendo el
alimento suficiente que necesita consumir cada vaca por día , y entonces
provocará que la producción de leche en el verano sea similar a la producción
en el invierno..
6
CAPÍTULO I
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Características agronómicas del cultivo
Es una gramínea perenne, de origen africano y de hábito de crecimiento
fuertemente cespitoso, en crecimiento libre, puede alcanzar 2.5 m de altura. Es
un pasto que se adapta a suelos fértiles, puede prosperar con buena
fertilización, prefiere los suelos sin encharcamientos. Crece en alturas que van
desde el nivel del mar hasta los 2,000 metros sobre el nivel del mar y en
regiones con más de 800 mm de lluvias.
El Panicum máximum o Mombaza, figura 1, es un pasto que soporta hasta 6
meses de sequía y después de la cual presenta un excelente rebrote. Se
caracteriza por poseer alta producción de forraje ya que del volumen total de la
planta el 82% son hojas. Recomendado para engorda de bovinos, así como para
ganado lechero. Recomendado para ensilaje y ocasionalmente producción de
heno.
Habitualmente se lo siembra cuando el suelo presente condiciones favorables a
la germinación y emergencia de las plántulas. Presenta mejores resultados
cuando la humedad, temperatura y luminosidad son elevadas. Evite sembrar
antes de la normalización de las lluvias.
7
Figura 1.1 Panicum máximum (Mombaza)
El pasto Mombaza es un cultivo altamente exigente en fertilidad de suelo
siendo, por lo tanto, recomendado para suelos corregidos o de alta fertilidad
natural. También prefiere suelos areno-arcillosos, bien drenados. Se adapta
bien a regiones de clima caliente, con precipitación pluvial superior a 1,000 mm
y situadas entre 0 y 2,000 m de altitud. Tolera heladas leves y esporádicas.
Presenta baja tolerancia a suelos encharcados.
Sus formas de uso, son normalmente en pastoreo directo, silos, su uso correcto
requiere altas tasa colectivas, de forma que se permite su crecimiento excesivo
y consecuentemente, su pérdida de calidad nutricional. Como tal, este cultivo
se presta especialmente para sistemas intensivos de explotación ganadera, en
lo cual se utiliza pasteo rotativo e/o irrigación. Es bien consumida por equinos,
como lo podemos apreciar en la figura 2.
Figura 1.2 Alimento de ganado
8
Condiciones físicas y externas del cultivo
Las plantas extraen del suelo, a través de sus raíces, el agua y los nutrientes
necesarios para su normal desarrollo; actuando como una bomba que recibe
energía del sol y otros factores climáticos, que a su vez son los responsables de
la pérdida de humedad del suelo, en consecuencia, un perfecto conocimiento
de todos los factores que intervienen en este proceso es vital para establecer la
cantidad de agua que necesita el cultivo y el sistema de riego que mejor se
ajuste a estas necesidades. Las necesidades de agua del cultivo están
estrechamente ligadas con las características climáticas de la zona actual donde
se encuentra el cultivo
Comparación con otros cultivos
La siguiente cuadro, tabla 1 se muestra la comparación de medias de
cobertura, (%), altura de la planta (cm) y rendimiento de forraje en kgMS·ha
con otros tipos de pasto según el cultivo y periodo de rebrote
Tabla 1.1 Comparación con otros pastos
En la figura 1.3 podemos observar que la cobertura del pasto mombasa es inferior con
lo que respecta a otro tipo de forraje, pero luego de haber transcurrido las 12 semanas
de su crecimiento este presenta una cobertura igual y un poco superior al resto de
9
pastos. La ventaja del pasto mombasa es la adaptabilidad a suelos fértiles de clima
tropical árido, puede soportar condiciones climáticas fuertes.
Figura 1.3 Cobertura de Plata
En la figura 1.4 podemos observar que la altura del pasto mombasa es superior a otros
pastos lo que lo hace un pasto rendidor, muy productivo y significativo con relación a
otros pastos con lo que respecta a la alimentación del ganado.
Figura 1.4 Altura de planta
En la figura 1.5 podemos observar que el rendimiento del pasto mombasa va
aumentando conforme van pasando las semanas, y una vez que culmina y llega a su
10
crecimiento máximo este tiene un rendimiento superior a otros pastos lo que lo hace
un pasto de excelente calidad y de gran productividad para la alimentación del ganado.
Figura 1.5 Rendimiento de planta
Alimentación del ganado vacuno, influencia de la alimentación del ganado
vacuno para producción de leche
La nutrición es de gran importancia para el desempeño del ganado lechero.
Manejar dietas balanceadas ayuda a optimizar la reproducción de la vaca y la
producción de leche. Si no es posible llevar y mantener una nutrición adecuada
entonces habrá una mayor probabilidad de que la vaca no cubra las
expectativas para la producción de leche. “La alimentación tiene su influencia
sobre la cantidad de leche producida y el contenido de grasa, lactosa, proteína
y minerales de la leche.
Por regla general cualquier ración que incremente la producción de leche
reducirá el porcentaje de grasa. El ganado bovino es un rumiante; por lo tanto,
su sistema digestivo está hecho para digerir alimentos como los pastos y
forrajes.
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Sistemas de explotación para vacas de leche
La explotación de los animales útiles al hombre puede adoptar dos grandes
modalidades: el llamado sistema extensivo y el intensivo. De todas formas las
notas que diferencian ambos sistemas no siempre están muy definidas, debido
a la variedad de combinaciones que de hecho se dan en la práctica, lo que hace
que sea muy difícil encuadrar las diversas posibilidades dentro de uno u otro
sistema.
En realidad se trata de una gama de formas muy próximas cuyos límites se
confunden, al menos en los detalles. Según los autores citados SOTILLO y VIJIL
se puede establecer una cierta secuencia entre los diversos sistemas:
● Pastoreo.
● Explotación extensiva.
● Explotación semi-extensiva.
● Explotación semi-intensiva.
● Explotación intensiva.
El sistema utilizado en la hacienda La Mira es la explotación semi-intensiva o
semi-extensiva y es el que será detallado en el siguiente tema.
Sistema de explotación semi-intensiva o semi-extensiva
En este sistema mantienen a los animales en semi-estabulación, es decir, pasan
una parte del día en corrales y la otra en pastoreo. El ordeño lo realizan de
forma manual o con máquinas sencillas. La alimentación es principalmente con
12
pastoreo además de forrajes y alimento concentrado que complementa con
otros alimentos secos para llegar así a cubrir las necesidades nutricionales
diarias de cada animal.
Este sistema es dependiente de la conservación del forraje por lo que presenta
una baja estacionalidad. Ocasionalmente, se usan praderas de riego. La
estabulación es esporádica, no superando los seis meses.
Características del riego por aspersión
El sistema de riego por aspersión es un sistema de riego presurizado que
conduce el agua mediante tubería, y la dosis de riego es aplicada al cultivo en
forma de lluvia a través de aspersores.
Componentes del sistema
· Equipo de bombeo.
· Equipo de fertilización.
· Válvulas de control y medición.
· Tubería de conducción.
· Tubería de elevación
· Programador
· Aspersores.
13
Tipos de Aspersores
Los aspersores no son más que dispositivos previstos de una tobera que
convierte la energía potencial en energía cinética, mientras mayor sea la
presión existente en el aspersor mayor será el caudal emitido y el radio de
cobertura del aspersor. Los aspersores se los pueden clasificar de acuerdo a la
variación de presión en:
PRESIÓN ALTA: 70 – 140 psi
15 – 400 gpm
PRESION MEDIA: 30 – 70 psi
2 – 20 gpm
PRESION BAJA: 10 – 30 psi
0.5 – 2 gpm
Elección de los aspersores
A. El aspersor que se utilice en el sistema de riego debe ser elegido
considerando los siguientes aspectos:
B. Características del cultivo, existen cultivos que son muy sensibles al
impacto del agua de riego por lo que es aconsejable elegir aspersores de
bajo impacto. También se debe considerar los problemas fitosanitarios que
puede ocasionar al cultivo.
14
C. Grado de aplicación del aspersor (Pluviometría) que siempre debe ser
menor que la velocidad de infiltración.
D. Tiempo de riego disponible que va directamente relacionado con el
caudal del aspersor a elegir para cubrir la lámina de riego.
E. Diámetro de cobertura.
F. Efecto del viento que da la pauta para escoger los distanciamientos
entre aspersores y laterales.
G. Patrón de distribución del aspersor para garantizar una buena
uniformidad de riego, lo que indicará la cantidad de aspersores a utilizar por
hectárea.
H. Presión de trabajo, que incide directamente en la bomba a utilizar y sus
respectivos costos de funcionamiento.
I. Costos de funcionamiento, vida útil y facilidad en la adquisición de
repuestos y boquillas.
Tolerancia de caudales
Para realizar un diseño de riego proyectado con la máxima uniformidad posible
se debe determinar la tolerancia de caudales que será permisible en el
15
proyecto, para ello se acepta el criterio hidráulico propuesto por Christiansen
que establece como norma que la diferencia máxima del caudal descargado por
dos aspersores cualesquiera del mismo lateral deberá ser inferior al 10% del
caudal nominal del aspersor.
Tolerancia de presiones
En riego por aspersión una variación del caudal del 10% representa una
variación del 20% en la presión de entrada del aspersor. Es decir, entre dos
aspersores cualesquiera de un mismo lateral la diferencia de presión debe ser
menor al 20% de la presión nominal del aspersor.
CAPÍTULO II
DIAGNÓSTICO
En la estación de verano, ya sea por la ausencia de lluvias o las temperaturas
elevadas, se provoca una escasez de cosecha en el cultivo de pasto, esto obliga
a sustituir la falta de pasto con suplementos alimenticios para tratar de
satisfacer la alimentación del ganado en la temporada y como consecuencia
genera un gran problema como lo es la baja producción de leche.
Los suplementos alimenticios utilizados para la alimentación semitabulada del
ganado no contienen las proteínas y minerales suficientes para producir una
una leche de buena calidad ni para producir el porcentajes de litros diario por
cabeza de ganado.
16
Esto genera que el valor del precio por litro de leche disminuya, que a su vez es
el valor neto de utilidad por la escasez de producción debido a la mala
alimentación, este déficit influye en el impacto socioeconómico afectando los
dos niveles de vida, urbano y rural, que ha crecido de forma considerable por
la poca rentabilidad que genera un ganado para la producción de leche en
verano. Este impacto económico hace que el subempleo y la pobreza se
concentran entre los hogares rurales con pequeñas tenencias, los que se ven
obligados a migrar a la ciudad en busca de una mejor forma de subsistencia.
El sistema de riego existente en la hacienda La Mira no tiene la eficiencia
necesaria para generar el pasto suficiente, debido a que es un sistema manual
y se necesita la intervención humana para ponerlo en funcionamiento y la
cantidad de empleados es insuficiente para la carga laboral en la hacienda. Lo
cual provoca que los intervalos de tiempo utilizados para realizar el riego sean
irregulares, utilizando el agua proveniente pozo de manera ineficiente y en
horas donde se puede aprovechar el área de trabajo para otros procesos
laborales.
El sector posee una irregularidad en el servicio eléctrico lo que evita que el
sistema de riego automatizado tenga una disponibilidad del 99.9% lo que
puede causar que el riego no se realice en el tiempo establecido, esto podría
alterar el ciclo de producción del pasto.
A Continuación en la figura 3.1, podemos observar la caseta donde se
encuentra el panel principal de control y donde se encuentra ubicado
actualmente la bomba centrífuga a 3 metros por debajo del suelo, figura 3.2,
dicha bomba suministra el agua necesaria para el sistema de riego no
automatizado.
17
figura 2.1, Caseta principal de control del sistema no automatizado
figura 2.2, bomba centrífuga
18
Este sistema utiliza válvulas manuales y llaves de paso, las cuales necesitan de
un operador (empleado de la hacienda) que las abra paulatinamente hasta
llegar a abrir todos las llaves, dichas válvulas y llaves se encuentra en diferentes
partes del terreno, lo que dificulta en su gran mayoría acordarse donde se es la
ubicación exacta de todas ellas. Para el control de la bomba centrífuga el
sistema utiliza diferente elementos de protección como podemos observar en
la figura 3.3, el cuál se encuentra el panel de control sin la implementación del
módulo Lógico LOGO oba7, el cual cuenta con un breaker principal, contactor
(control y fuerza), protecciones contra nivel de voltaje altos y bajos, y una
protección contra sobrecorriente (térmico).
figura 2.3 Panel de control sin automatizar
Como podemos observar el la figura 3.4, el cultivo de pasto mombasa en
crecimiento, donde se encuentran los aspersores mecánicos cuya área de
aspersión es de un radio de 5 metros aproximadamente, los aspersores se
19
encuentran en ubicaciones no cercanas, lo que dificulta que ciertas pequeñas
áreas en la cuadra de pasto no sean regadas uniformemente.
figura 2.4 área de aspersión
CAPÍTULO III
PROPUESTA
Se necesita generar un ciclo de cultivo de pasto para producir alimento
suficiente al ganado vacuno durante los meses de verano. Esto se logrará
implementando un sistema de riego automático que permita hacer el riego del
cultivo por sectores los cuales están considerados en dos cuadras divididas en 4
partes cada una haciendo un total de 8 sectores para el riego y cultivo de pasto.
La razón de hacer la cosecha por sectores es para poder tener un cultivo de
pasto listo para el consumo del ganado cada 6 días.
La automatización está enfocada en programar el tiempo de aspersión de agua
en un sector dado y en controlar el cambio entre los sectores con
electroválvulas dando más eficiencia en la producción del cultivo. El sistema
20
permitirá ser controlado a distancia lo que aumenta la productividad en los
momento que haya cortes de energía eléctrica en el sector, este sistema cuenta
con el control de encendido y apagado del sistema de riego y el control de
apertura y cierre de las válvulas que permiten regar los distintos sectores de
sembrado, todo este control se lo implementa sobre una red LAN y WAN dando
la facilidad a que administrador de la hacienda pueda controlar el sistema de
riego desde cualquier parte con conexión a internet, ya sea desde una
aplicación web o un teléfono móvil con sistema operativo Android.
Figura 3.0 Esquema de comunicación inalámbrica con el sistema de riego automatizado, por medio de una red
WAN y WLAN
Diagramas de Flujo del programa
21
Figura 3.1 Diagrama de flujo del programa (parte 1)
Figura 3.2 Diagrama de flujo del programa (parte 2)
22
Figura 3.3 Diagrama de flujo del programa (parte 3)
Figura 3.4 Diagrama de flujo del programa (parte 4)
Esquemas del programa LogoSoft confort
Figura 3.5 Esquema del programa Logo soft comfort, parte 1
23
Figura 3.6 Esquema del programa Logo soft comfort, parte 2
Bloques y parámetros del programa elaborado en el Logo Soft comfort
24
25
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Implementación de la aplicación, gráficas y planos realizados en google
sketchup.
Vista panorámica de la caseta donde se encuentra el panel de control y la bomba
centrífuga la cual se encuentra a tres metros por debajo del panel.
27
Figura 3.5 Vista panorámica de la caseta
Figura 3.6 Vista frontal del panel de botones de control manual del sistema de riego
28
Figura 3.7 Interior del panel del control, con la distribución de los componentes de su circuito eléctrico y ademas el
Logo 0BA7 incorporado
Figura 3.8 Interior del panel del control, con la distribución de los componentes de su circuito eléctrico y ademas el
Logo 0BA7 incorporado
29
Figura 3,9 Aspersores distribuidos en el sector de area de riego
Figura 3.10 Vista de la bomba de succion ubicada 3 metros por debajo del panel del control
30
Elementos a utilizar
Mediante el riego por aspersión, el agua se aplica al suelo asperjada, o sea
fraccionando el caudal en innumerable número de gotas que infiltran en el
terreno al tiempo que alcanzan la superficie del mismo.
Se trata de un método de riego mecanizado, que asegura un preciso control de
la lámina de agua aplicada en función de las condiciones edafo-climáticas y de
cultivo y además permite una adecuada tecnificación de la práctica del riego.
Un sistema de aspersión automático tiene 4 componentes básicos:
Equipo motobomba.
Los picos regadores o aspersores.
Electro válvulas
Programador
(Más la tubería y el cable de conexión de todos los elementos).
Equipo motobomba
Tiene por fin aspirar el agua desde la fuente de provisión e impulsarla a través
del sistema. Dado que, para el funcionamiento de los aspersores se requiere
una determinada carga, la bomba crea la presión necesaria para ello, como
así también para compensar las pérdidas de energía en las cañerías. Se
emplean para riego por aspersión bombas centrífugas de eje horizontal.
Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la
corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión
estática a otro de mayor presión. Están compuestas por un elemento
31
rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una
carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida como
energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en
energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo del
impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele energía
cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para
posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande
gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para
convertirse en presión estática.
Figura 3.11 equipo motobomba
BOMBA CENTRÍFUGA
Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de
paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta
o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es
ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten
energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Así, despojada de
todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos partes
principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una
32
flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta,
estoperas y chumaceras.
Figura 3.12 bomba de agua, vista lateral
Figura 3.13 partes de una bomba de agua
FUNCIONAMIENTO
33
El flujo entra a la bomba a través del centro o ojo del rodete y el fluido
gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia
fuera en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable
aumento de energía de presión y cinética, lo cual es debido a la forma
de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de
flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se
convierte en cabeza de presión a la salida.
Figura 3.14 funcionamiento de bomba de agua
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA:
Carcasa. Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la
función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el
impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante
reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.
Impulsores. Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le
imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la
bomba.
34
Anillos de desgaste. Cumplen la función de ser un elemento fácil y
barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas
holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro,
evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los
anillos.
Estoperas, empaques y sellos. la función de estos elementos es evitar
el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde
pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.
Flecha. Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba
centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha
del motor.
Cojinetes. Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un
alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan
las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.
Bases. Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.
35
Aspersor de impacto
Estos impactos de gran resistencia tienen la fuerza y
rendimiento de los productos de tipo industrial y comercial y son
fáciles de instalar y operar. Los aspersores emergentes de
impacto son duraderos y principalmente reconocidos por su
rendimiento con minerales pesados, tales como el agua tratada
y agua de pozos que pueden tapar y corroer a otros aspersores.
También son una excelente opción para los sistemas de riego
abastecidos por aguas recicladas en áreas en donde el agua es
restringida.
Tiene un diseño sencillo de flujo directo para un funcionamiento
superior en aguas sucias, cobertura en círculo completo o
parcial con patrón de ajuste infinito, cojinete a prueba de tierra
para una operación confiable y el tornillo difusor divide el agua
en gotas más pequeñas para crear un riego uniforme.
Figura 3.15 partes del aspersor por impacto
36
Aspersor de impacto de Latón Aspersor de impacto de Polímero
Fabricado con latón, bronce y acero
inoxidable, dura hasta 5 veces más
que los modelos de zinc.
Tapa con deflector ajustable para
ajustar la distancia de riego.
Tornillo difusor ayuda a prevenir las
manchas secas en el césped al dividir
el agua en gotas más pequeñas para
un riego más uniforme.
Cobertura de círculo completo y
parcial con ajuste de patrón infinito.
Distancia de riego 20'-41' (6.1 - 12.5 m)
Brazo más pesado para una rotación
más lenta y una mejor cobertura de
riego.
Flujo directo para un
funcionamiento superior en aguas
sucias.
Cobertura de círculo completo o
parcial 360º o de 20º a 340º.
Bayoneta removible para facilitar al
máximo la limpieza de la boquilla.
Distancia de riego 22'-38' (6.7 - 11.6
m)
37
Figura 3.16 patrones de aspersión
38
Tuberías o Cañerías
Las cañerías del riego por aspersión la integran los conductos circulares que
conducen el agua desde la bomba a los picos regadores. Dichas tuberías
pueden se todas fijas, en cuyo caso el equipo es fijo y van enterradas.
Pueden ser semifijos, equipo semifijo, con parte de cañería fija y parte móvil;
y puede ser móviles, equipo móvil, con todas las cañerías transportables.
Las cañerías fijas integran el ramal principal y los secundarios, son
comúnmente metálicas, de plástico o de fibrocemento, con junta especial.
Las cañería móviles, en cambio, se emplean para las alas regadoras o
laterales. Se caracterizan por su reducido peso a fin de que puedan ser
trasladadas con facilidad y con el mínimo esfuerzo; se integran por tramos de
cañería de 6 m de largo y diámetro variable entre 2" y 8", según el caudal que
conducen.
Las cañerías móviles son construidas en aluminio, en acero zincado o en
plástico, y cada tramo se une por medio de un sistema especial que asegura
un rápido acoplamiento.
El acoplamiento al ser angulable, 30º en algunos tipos, 12º en otros, permite
adaptar la cañería a las irregularidades del terreno. Se emplean diferentes
sistemas de acoplamiento: unos a palanca (sistema europeo) y otro hidráulico
automático (sistema americano)
39
También se utiliza una tubería de elevación para conectar un cabezal de
aspersor o una boquilla directamente a la tubería. La tubería de elevación se
utiliza para posicionar un aspersor en lo alto, por arriba de las obstrucciones.
Son especialmente útiles para regar por arriba de las copas de las plantas o
para irrigar lomas o jardines en pendientes. Los impactos con su largo alcance
son particularmente útiles para áreas grandes.
Figura 3.17
Válvulas
En todo sistema de riego es necesario instalar distintos tipos de válvulas y
aparatos de control para garantizar su funcionamiento adecuado, en este
apartado nos proponemos describir el funcionamiento, ubicación y
mantenimiento para garantizar que cumplan con eficiencia su trabajo.
Pueden clasificarse en:
Modo de operación:
Manual.
Hidráulico.
Eléctrico.
40
Estado de apertura:
Normalmente abiertas.
Normalmente cerradas.
Acciones que realizan:
Apertura y cierre.
Reductoras de presión.
Sostenedoras de presión.
Limitadora de caudal.
Anti rotura o anti drenaje.
Válvula de Control Eléctrico.
La válvula abre y cierra respondiendo a un comando eléctrico ubicado a la
distancia. Usualmente se utilizan solenoides de tres vías normalmente abiertos
(N.O.), (12 a 24 V, DC o AC), la cual introduce el agua a la cámara superior para
cerrar la válvula, o drena la cámara superior para abrir la válvula.
Figura 3.18 electroválvulas y tuberías
41
Comparación y contraste
tabla 3.1 El precio del valor total de suplemento al mes
tabla 3.2 valor total de gastos en la alimentación
tabla 3.3 Producción total de leche basada en la alimentación semitabulada
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tabla 3.4 Precio de el valor total de cultivo de pasto al mes
tabla 3.5 Valor en dólares ide la inversión para la producción del pasto
tabla 3.6 Consumo de energia electrica de la bomba
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Conclusiones
● Al efectuar las comparaciones de los sistemas de producción actuales en
haciendas y grupos ganaderos con respecto a la implementación de un
sistema automatizado de control y monitoreo, podemos ver el cambio
notorio no solo en la correcta alimentación del ganado sino en la poca
inversión mensual y las altas ganancias provenientes de un ganado
lechero productivo.
● Al realizar la automatización la productividad de la empresa aumentará
en 50% ya que los resultados muestran que la productividad es más
eficiente, debido a que los sistemas actuales realizan una inversión
extra en suplementos alimenticios que no compensan la alimentación
requerida por el ganado a diferencia de un excelente cultivo de pasto el
cual es aprovechado para la producción de leche por el ganado en un
100%.
● Para cumplir con el requerimientos hídrico del cultivo, se emplearon
dos tipos de aspersores uno para la etapa inicial de desarrollo (aspersor
de impacto de latón) a la planta y otro (aspersor de impacto de
polímero) de cobertura total para la etapa de desarrollo y producción.
● Se utilizó la misma bomba del sistema, ya que esta cuenta la suficiente
potencia para cubrir las 2 cuadras a implementar en el sistema de riego
automatizado. El ancho de los bloques de riego se determinó por las
pérdidas permisibles en la línea terciaria y los desniveles existentes,
logrando mayor recorrido de línea terciaria en los sectores donde los
desniveles provocan ganancia de presión en la línea.
● Luego de haber concluido el desarrollo del presente trabajo es
necesario manifestar la importancia que tiene para el futuro del
Ecuador, la manifestación de la producción ganadera y agrícola, para lo
cual debemos regresar la mirada una vez más al campo, a la tierra y
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todos sus productos ya que estos son de gran importancia para el
desarrollo del país, así como para el trabajador.
Recomendaciones
● Sería recomendable integrar en el sistema de riego sensores para
monitorear el contenido de agua y la humedad del suelo, esto ayudará a
optimizar la producción del pasto, también a tomar mejores decisiones
en la programación del riego, reduce los impactos ambientales, el
desperdicio de agua y ahorrará dinero.
● Debido a los cortes de energía eléctrica que ocurren periódicamente en
el sector, el emplear formas alternativas de generación de energía
eléctrica mediante un sistema de biogás que además de poseer un
impacto ambiental reducido, ofrecerá autonomía a los procesos
automatizados en la hacienda, como el sistema de riego, para continuar
su funcionamiento.
● La implementación de un sistema para ordeño mecánico sería una
forma más adecuada para la extracción de la leche, de este modo se
reduce la contaminación de la leche y un mayor número de animales
son ordeñados en menor tiempo, por lo tanto la producción aumenta.
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Bibliografía
Torres, L. A. (2009). Estudio de prefactibilidad para la implementación de la
producción y comercialización de leche cruda en la finca “La Floresta”. Tesis de
Ingeniería, Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador. Extraido de
http://eelalnx01.epn.edu.ec/bitstream/15000/1678/1/CD-2200.pdf
Peralta-Martínez, A., Carrillo-Pita, S.,Hernández-Hernández, H., Porfirio-
Poblano, N. (2007). Características morfológicas y productivas, en etapa de
producción, para ocho gramíneas forrajeras tropicales. Cusco, Perú. Extraido de
http://www.produccion-
animal.com.ar/produccion_y_manejo_pasturas/pasturas_cultivadas_megaterm
icas/85-Peralta-GramineasForrajeras.pdf
Espejo Marín, C. (1996). Sistema de explotación ganadera: notas en torno a su
concepto. Vol. 19, 89-104. Extraido de
http://www.ingeba.org/lurralde/lurranet/lur19/19espej/19espejo.htm
Secretaria de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación en
México (2009). Manual de buenas prácticas pecuarias en unidades de
producción de leche bovina (1ra. edición). México. Extraido de
http://www.conasamexico.org.mx/conasa/pdf_carteles/manual_leche_bovina.
Leaño, L. C. (2008). Influencia sobre la producción bovina. Monografía de
Zootecnista. Universidad de Sucre, Sincelejo, Colombia. Extraido de
46
http://biblioteca.unisucre.edu.co:8080/dspace/bitstream/123456789/155/1/6
36.21L437.pdf
Panicum maximum cv Mombaza (n. d. ) . Extraido de
http://www.ecuaquimica.com.ec/mombaza_potreros.html
Panicum maximum Tanzania (n. d. ) . Extraido de
http://www.nufarm.com/EC/PanicumMaximumTanzania
Unión ganadera regional de Jalisco (n. d.) . La ordeña mecánica aumenta la
producción de leche en vacas de doble propósito. Jalisco, México. Extraído el 4
de octubre del 2013 desde
http://www.ugrj.org.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=430
Lietti, A. (n.d.). Tecnología del biogás, energía de residuos orgánicos y cultivos
energéticos. La tierra cuadernos. Extraído el 4 de octubre del 2013 desde
http://www.upa.es/_clt/lt_cuadernos_9/pag_047-049_ABEnergy.pdf
Martin, P. C. (2004, Octubre 3). La melaza en la alimentación del ganado vacuno.
Avances en Investigación Agropecuaria. Vol. 8, 1-13. Extraido de
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=83708301
