Sistema de reg automàtic

Es denomina Sistema de reg o perímetre de reg, al conjunt d'estructures, que fa possible que

una determinada àrea pugui ser conreada amb l'aplicació de l'aigua necessària a les plantes. El

sistema de reg consta d'una sèrie de components. El conjunt de components dependrà de si es

tracta de reg superficial (principalment en la seva variant de reg per inundació), per aspersió, o

per degoteig.

Impacte en la producció:

1. Subministrar la humitat necessària per el desenvolupament dels cultius.

2. Assegurar un abast suficient de aigua durant sequeres de curta duració i clima

impredictible.

3. Dissoldre sals del terra .

4. Millorar les condicions ambientals per el desenvolupament vegetal.

5. Com a mitja per aplicar els agroquímics.

6. Generar beneficis operacionals.

L'aigua implementada en jardins i cultius, sol classificar-se segons la qualitat de l'aigua que

presentin:

Aigua de pluja

Aigua de deu

Aigua de pou

Aigua de riu

Aigua de conducció

Els sistemes de reg que implementin aigua de pluja es converteixen en un dels més adequats

per al reg de cultius, a causa que la seva concentració de nitrogen produeix una acció

fertilitzant.

Descripció general de la zona de reg.

La zona de reg es divideix en 4 subzones, cada un d’elles disposa d’un dipòsit

Fig. 2.1. zones de reg

L’avantatge de tenir 4 zones, es que cada zona disposarà d’ una dosificació d’ aigua diferent. Ja

que en funció del que es cultivi es requerirà més o menys quantitat d’ aigua.

La tasca a desenvolupa comença a partir de la decisió de l’usuari. Aquest pot establir un horari

desitjat de reg en funció del que es cultivi. El sistema un cop rebuda l’ordre de l’ usuari

comprova que no plogui i que els dipòsits disposin d’ aigua i s’encarrega del reg

Fig. 2.2. Mapa conceptual especificació de reg

Estudi de mercat de sistemes de reg automàtic

Per escollir el tipus de reg que emprem al projecte, es realitza un estudi de mercat, el qual s’ha

dut a terme a través d’una recerca d’informació per internet, i consultant a diferents

empreses.

- Jardineria Trevol.

- Ajuntament de Rubí.

- Leroy Merlin.

La instal·lació s’ implementa en un hort, que només es freqüentarà per sembrar les llavors,

podar les plantes/hortalisses i collir els fruits del cultiu.

De les tecnologies trobades al mercat s’ han escollit 3 opcions, les quals són les que més

s’adapten a les necessitats del client.

- Reg per degoteig.

- Reg per aspersió.

- Reg subterrani

Reg per degoteig

El reg per degoteig, igualment conegut sota el nom de “reg gota a gota” és un mètode

d’irrigació, utilitzat a les zones àrides perquè permet la utilització òptima d’ aigua i

abonaments.

L’ aigua aplicada per aquest mètode de reg s’ infiltra cap a les arrels de les plantes irrigant

directament la zona d’ influencia de les arrels a través d’ un sistema de canonades i emissors

(degotadors).

La major part dels grans sistemes de reg per degoteig utilitzen un cert tipus de filtre d'aigua per impedir l'obstrucció dels petits tubs sortidors.

Els sistemes de degoteig barregen sovint l'abonament líquid o pesticides en l'aigua de reg.

Altres productes químics tals com el clor o l'àcid sulfúric són igualment utilitzats per netejar

periòdicament el sistema.

Si està correctament muntat, instal·lat, i controlat, el reg per degoteig pot ajudar a realitzar

importants economies d'aigua per la reducció de l'evaporació. D'altra banda, el reg gota a gota

pot eliminar moltes malalties que neixen del contacte de l'aigua amb les fulles. En conclusió, a

les regions on els aprovisionaments d'aigua estan molt limitats, es pot obtenir un notable

augment de producció utilitzant la mateixa quantitat d'aigua que abans.Els kits de gota a gota

per al jardí són cada vegada més populars per als propietaris de cases. Es componen d'un

temporitzador, una canonada i diversos degotadors.

També es necessita un manoreductor perquè la pressió no sigui excessiva en el sistema ja que

poden arribar a sortir disparats els degotadors si no es regula adequadament.

Fig. 2.3. reg per degoteig

AVANTATGES INCONVENIENTS

• Rendiment elevat

• Estalvia aigua

• Elimina malalties

• Reducció de mà d’ obra

• Fàcil adaptació al terreny

• Alt risc d’ obturació

• Automatització complexa

fig. 2.4. Taula avantatges degoteig

Reg per aspersió

El reg per aspersió es una modalitat de reg la qual l’ aigua arriba a les plantes en forma de

“pluja” localitzada.

La captació d’ aigua pot provenir:

• D’un pou

• D’ un riu, un embassament o un llac

• D’ un dipòsit

Instal·lació per posada en pressió del sistema:

• Per gravetat, si els camps regats estan en una cota inferior a la captació, per

exemple per al reg de camps situats aigües a baix d’ una presa.

• Per bombeig, quan es tracta d’ utilitzar aigua de pou, o per regar terrenys que es

troben a una cota superior a la del embassament.

Els aspersors es divideixen en:

• Emergents: S’ aixequen del terra quan s’obre el reg i quan es paren es retrau.

• Mòbils: s’ acoblen al extrem d’ una mànega i es van punxant i es van movent d’ un lloc

a un altre.

fig. 2.5. Reg per aspersió

AVANTATGES INCONVENIENTS

• Menor consum que per inundació

• Pot ser utilitzat amb facilitat en terrenys colinares.

• Distribució homogènia

• Major consum que per degoteig

• Es necessita calcular un coeficient complexa d’ uniformitat superior al 80%

Fig. 2.6. taula avantatges aspersió

Reg subterrani

Es un dels mètodes més moderns esta sent utilitzat inclús per la gespa en lloc de aspersors o

difusors en petites superfícies enterrant un entramat de canonades.

Es tracta de canonades perforades que s’ enterren en el terra a una determinada profunditat,

entre 5 i 50 cm. Segons sigui la planta a regar ( hortalisses menys enterrades que arbres) i si el

terra es més sorrenc o argilenc.

Es un sistema ideal per jardins que han de der travessats contínuament, degut a que no es un

obstacle al pas

Fig. 2.7. Reg subterrani

AVANTATGES INCONVENIENTS

• Menys pèrdua de aigua per no estar exposat al aire.

• Menys males herbes perquè la superfícies es manté seca.

• La vida de les canonades es més llarga degut a que no estan exposades al sol.

• S’ eviten problemes de vandalisme

• El principal inconvenient es que es poden embussar ens els punts de sortida d’ aigua per la cal. Si la teva aigua es calcària no es recomana aquest tipus de reg.

• Les arrels també s’acoblen a les canonades. Per evitar-ho es fa servir algun herbicida

Fig. 2.8. taula avantatges reg subterrani

Criteris de selecció

De les diferents opcions de sistemes de reg automàtic trobats al mercat, s’ha fet una valoració

i s’han escollit els tres esmentats prèviament, per ser els que més s’adaptaven a les

necessitats dels client.

Un cop exposades les tres opcions, s’ ha creat una taula a partir dels criteris del client per

determinar quina serà l’adequada.

CRITERIS DEL CLIENT PES PERCENTATGE

Cost 45 %

Consum 35 %

Complexitat 5 %

Temps disseny, muntatge i programació 15 %

En la següent taula s’avalua amb una puntuació del 0 al 10 cada una de les tres opcions en el

cas del cost, contra més puntuació es refereix que es més econòmic. En el cas del consum, com

més puntuació, més estalvi d’ aigua. En el cas de la complexitat, com menys complexa, més

puntuació obtindrà i en el cas del temps, contra mes curt, sigui el termini de durada de l’

instal·lació, millor puntuació obtindrà.

OPCIÓ/ CRITERI Cost CONSUM Complexitat TEMPS

Reg per degoteig 7 9 9 8

Reg per aspersió 5 5 8 6

Reg subterrani 5 9 7 6

La següent taula ens mostra el resultat final aplicant la ponderació de cada criteri a cada opció

per tal de determinar la opció més adequada.

OPCIÓ PUNTUACIÓ PONDERADA

Reg per degoteig 7.95

Reg per aspersió 5.3

Reg subterrani 6.65

����. ����. = %���� · ���� + % ������ · ������ + %complex.· complex. +%temp · temp

VALORACIÓ

Un cop valorades totes les opcions, podem observar que la opció més viable segons els

requeriments de la instal·lació i els criteris del client, és realitzar el sistema de reg per

degoteig.

La opció d’ utilitzar un sistema de reg subterrani, no es necessari ja que la zona de reg

no ha de ser freqüentada per persones i no suposa un problema que els elements de

l’ instal·lació es trobin visibles. En el cas de haver de reparar alguna averia, realitzar

aquesta tasca seria més complicada que les altres opcions, degut a que si hi ha un

embossament, s’ hauria d’ aixecar el terra.

L’ opció de crear un sistema de reg per aspersió també queda descartada degut a que

el client dona suma importància en el consum d’ aigua, i aquest sistema no destaca per

la seva eficiència.

Per tant l’ opció més adient es la de realitzar un sistema de reg per degoteig, tenint en

compte que a part de ser l ‘ opció més econòmica també es el sistema mes eficient, el

menys complexa i el més fàcil de reparar en el cas que sigui necessari, ja que les

averies mes usuals, són l ‘embossament de les sortides de les canonades, i reemplaçar

aquestes no suposa un alt cost.

Disseny

Un cop realitzat el primer disseny, de l‘esquema de canonades de l’ instal·lació de reg, amb el

plans impresos ens hem postat en contacta amb l’ empresa Jardineria Trevol.

Fig. 2.9. Primer disseny distribució canonades

La Jardineria Trevol, es una empresa experta en el sector de l’ agricultura. L’ empresa ens ha

recomanat modificar alguns punts del primer disseny.

- Tancant els circuits d’ aigua, aconseguim una pressió un tant més uniforme per

tant l’ aigua es repartirà millor.

- Afegint un tub mes a cada circuit ens estalviaríem posar derivacions amb tubs de

diàmetre inferior al principal.

- A l’ hora de fer els forats tenir en compte que el diàmetre dels forats a prop de la

vàlvula tenen que ser inferiors als que estan més lluny.

També Hem demanat informació a diferents fonts, de com tallar el reg en cas de la presencia

de pluja.

La seva resposta ha sigut que es rega igual plogui o no, i que per programar els regs, nomes es

fa a través de temporitzadors.

Tot i així nosaltres considerem que l’estalvi d’ aigua és necessari, i hem decidit dissenyar la

instal·lació de manera que s’ utilitzi l’ aigua nomes quan es necessiti i no tan sols quan digui el

temporitzador.

De manera que hem redistribuït el disseny l’ esquema.

Per aconseguir una major eficiència, mesurarem l’ humitat de la terra per determinar, si es

necessari regar o no.

A part també comprovarem el estat dels dipòsits, enviant una senyal que digui si aquests es

troben en nivell alt, nivell baix o nivell alt.

Descripció del funcionament

Si està activat el mode manual, l’ usuari, podrà seleccionar la zona que vol regar, i el software,

s’ encarregarà de que el hardware, regui la zona seleccionada, sempre i quant es compleixin

les condicions necessàries ( hi ha aigua al dipòsit ). Quan el dipòsit estigui buit, el programa

encendrà una bomba per tornar a omplir-lo

Sistema de reg

Manual Automatic

Mode manual

Zona 1

Dipòsit 1 amb aigua

Regar zona 1

Diposit 1 buit

Encendre bomba fins

omplir dipòsit 1

Zona 2

Dipòsit 2 amb aigua

Regar zona 2

Diposit 2 buit

Encendre bomba fins

omplir dipòsit 2

Zona 3

Dipòsit 3 amb aigua

Regar zona 3

Diposit 3 buit

Encendre bomba fins

omplir dipòsit 3

Znoa 4

Dipòsit 4 amb aigua

Regar zona 4

Diposit 4 buit

Encendre bomba fins

omplir dipòsit 3

Si estem en mode automàtic el programa mirarà a través de la sonda el nivell d’ humitat del

terra, en el cas de que aquest sigui inferior al nivell d’ humita Umbral, si el dipòsit te aigua

regarà la zona. En el cas de que el dipòsit estigui buit activarà la bomba de la zona

corresponent. La bomba, romandrà en marxa fins que el dipòsit estigui ple

Mode automatic

Humitat llegida pel sensor <

Humitat humbral

Hora establerta

Dipòsit x amb aigua

Regar zona x

Diposit x buit

Humitat llegida pel sensor >

Humitat humbral

Materials utilitzats al sistema de reg:

Tub de polietilè de 20mm de secció

Després de de visitar diferents tendes en el sector de la jardineria, arribem a la conclusió que

el tub que ens ofereix Leroy Merlin, és el més econòmic.

Per les dimensions de l’ instal·lació Leroy Merlin ens aconsella aquest tub amb aquest

diàmetre. Per instal·lacións exteriors d’ aigua freda, els tubs més recomanats, són els de

polietilè verge i donen una garantia de salubritat que no ofereixen els reciclats.

A part la ralla blava, indica que son aptes per consum alimentari. Aquest en concret, aguantarà

una pressió màxima de 10 atm.

Per saber els metres de tub que necessitarem, recorrerem al esquema dissenyat a partir de les

mesures exactes del terreny.

Realitzarem el càlcul de metres de tub en funció de les zones.

Zona1 = 49.42 Zona2=66.02

Zona3 = 41.62 Zona4 = 26.52

Longitud total del tub = 183.58�184m aprox.

Colze 20mm.

Per connectar els tubs, farem servir els colzes que també ens les subministrarà Leroy Merlin.

Escollirem el colze amb el numero de referència 12166756. Que es de Polipropilè reforçat amb

fibra de vidre, esta preparada per connectar tubs de 20mm mitjançant rosca, aguanta una

pressió de 10bars i te un pes de 71g.

En el següent esquema podem apreciar que amb 14 colzes (marcats amb un cercle de color

vermell) serà suficient.

Te de Bocas iguals

Per connectar els tubs, farem servir las tes que també ens les subministrarà Leroy Merlin.

Escollirem la te amb el numero de referència 12166756. Que es de Polipropilè reforçat amb

fibra de vidre, esta preparada per connectar tubs de 20mm mitjançant rosca, aguanta una

pressió de 10bars i te un pes de 104g.

En el següent esquema, es pot apreciar que amb 16 tes, serà suficient:

Electrovàlvula

Necessitarem una electrovàlvula per cada dipòsit per tant amb 4 en tindrem suficient. En el

esquema anterior es pot apreciar aproximadament, on se situaran aquestes.

Les seccions de les vàlvules, al mercat es troben en polzades.

La secció del tub del qual aura de controlar la vàlvula des de 20mm

���� = � · ��= � · 10���= (� · 100) ���

1��� = 0.0015500031000062 ���

Àrea = . !"" #! $� %&'

!((' ·(� · 100)��� = 0.4869���

Per un tub amb una secció de 20mm es necessita una electrovàlvula de ½”

Solenoide d’ aigua electromagnètica G1 ½ NC

S’ instal·larà la següent electrovàlvula. Per seleccionar-la, a part de ser la més econòmica, s’ ha

tingut en compte les següents característiques. Es tracta d’una electrovàlvula que s’ activa amb

una tensió de 12V i es normalment tancada.

Característiques tècniques:

-Mida del port: ½” -Material: Plàstic

-Estructura: control -Potencia nominal: 5W

- Pressió : 038MPa -Tensió: 12V

-Temperatura de treball: 0-100ºC -Us: aigua y fluids de poca viscositat

-Model de funcionament: Normalment tancat (NT)

Mòdul del sensor de detecció d’ humitat del terra per arduino.

Es tracta d’ un sensor d’ aigua, es pot utilitzar per detectar humitat del terra.

El mecanisme consta de dos plaques separades entre si recobertes d’un material conductor

que al posar-lo en contacte amb un medi humit i per tant capaç de conduir la corrent elèctrica,

tanca el circuit.

El sensor be amb un circuit que detecta la corrent entre les potes i la transforma en un valor

analògic, el qual ens permet conèixer el grau de humitat que hi ha. També podem fer servir la

sortida digital que si hi ha o no humitat.

El pac inclou:

- 1 Mòdul detector d’ humitat del terra

- 1 Sonda

Característiques tècniques:

- Voltatge de funcionament: 3.3V~5~ 2.5mA

- Mòdul de sortida dual (analògica i digital)

- Analógic: 1023�terra sec

0�màxima humitat

- Digital: 1� per manca d’humitat

0�Humitat

- Panell PCB Dimensions: 30mm x16mm

- Sonda de terra Dimensions: Aprox. 60mm x 30mm

- Amb el indicador de potencia (Vermell) i el indicador de sortida de commutació

digital (verd).

- Chip comparador LM393, estable

- Descripció interface (4 fils)

o VCC: 3.3V-5V

o GND:GND

o HACER: interface de sortida digital ( 0 i 1).

Interface de sortida analògica.

La conductivitat de la terra, varia en funció de la zona, del que s’ hagi plantat, del temps que

porta sense haver-hi res plantat i de lo humida que pugui estar.

La manera més precisa de determinar si las plantes necessiten aigua o no era posar diverses

sondes però el pressupost es disparava.

La solució mes econòmica, ha sigut agafar diferents mostres de terres de diferents zones.

Un cop recollides les mostres les identifiquem amb un número.

Per poder determinar un valor mig, el qual es considera que les plantes necessiten ser regades,

es realitzen les següents proves.

A través d’un programa, aconseguim extreure les dades recollides per la sonda i mostrejar-les

per pantalla.

Després es crearà una taula per determinar el valor mig a partir del qual es considera que les

plantes necessiten aigua. Tot hi així, el client a partir d’ un SCADA (supervisió, control i

adquisició de dades) podrà determinar dit valor.

La següent taula recull des dades recol·lectades

Mostra 1 2 3 4 5

Seques 998 464 806 1010 385

Humides 120 118 149 130 128

El sensor en qüestió, varia la seva sortida amb un valor analògic que va de 0 a 1023. Entregarà

0 quan el terra estigui sec i 1023 en el punt de màxima humitat. Un cop realitzades les proves,

amb les diferents sorres, establim un llindar de 500.

Senyal rebuda al arduino a través de la sonda <500 � es pot regar

Senyal rebuda al arduino a través de la sonda >= 500� no es necessari regar.

Per poder determinar el nivell dels dipòsits, farem servir 3 sondes per cada un d’ ells.

De les quals cada una proporcionarà un senyal digital al arduino, indicant amb un 0

lògic quan hi ha aigua, i un 1 lògic quan no hi hagi.

Tindrem un total de 12 senyals

Nivell alt dipòsit 1 Nivell alt dipòsit 2 Nivell alt dipòsit 3 Nivell alt dipòsit 4

Nivell mig dipòsit 1 Nivell mig dipòsit 2 Nivell mig dipòsit 3 Nivell mig dipòsit 4

Nivell baix dipòsit 1 Nivell baix dipòsit 2 Nivell baix dipòsit 3 Nivell baix dipòsit 4

Per poder col·locar les sondes als dipòsits, un cop connectada la part la part electrònica , la

recobrirem de resina epòxid, que s’encarregarà de aïllar els contactes del aigua

Per saber el estat dels dipòsits, es farà us de les sondes instal·lades en cada un d’ells

Si els 3 sensors estan detectant aigua.

Els tres sensors estaran detectant, indicant així que

el dipòsit esta ple, i fent que la bomba deixi de

proporcionar aigua aquest.

Aquesta acció es repetirà 4 vegades, degut a que

tenim 4 dipòsits.

De la mateixa manera, s’ entén que si només hi han dos sensors detectant els dipòsits es

trobaran a la seva capacitat mitja.

El programa relacionarà que quan hi hagin nomes

2 sensors, tindrà que indicar que el dipòsit es troba

a la seva capacitat mitjan.

Quan només detecti un dels 3 sensors, el programa s’

encarregarà de indicar que el dipòsit es troba a la seva

capacitat mínima.

En el cas que ningun dels tres sensors,

estigui detectant, el programa, a part d’

indicar que el dipòsit esta buit, haurà de

tancar la electrovàlvula i dir a la bomba que

comenci a bombejar per omplir el dipòsit.

Rellotge aruino RTC (Real clock time)

Un rellotge en temps real ( real-time clock, RTC) es un rellotge de un ordinador,inclòs en un

circuit integrat, que manté la hora actual, els RTC, estan presents en la majoria de aparatós

electrònics que necessitin guardar el temps exacte.

Aquest dispositiu, inclou diferents beneficis, te un consum, molt reduït, en el cas de que el

sistema tingui una caiguda de tensió el sistema segueix operatiu, degut a que te una petita

bateria. Impedint possibles desordres temporals en el programa.

Nosaltres hem escollit el mòdul ds3231 d’ alta precisió de rellotge en temps real amb numero

de referencia LTDR-DS3231 AT24C32

Característiques tècniques:

- Voltatge d’ operació: 3.3 a 5.5V - Temperatura de treball: 0 a 40ºC - Comunicació: I2C - Velocitat: 400KHz