Soluciones de vanguardia para la mayor automatización de regadíos en EspañaNeptuno GPRS

La automatización del riego en la Comu-nidad de Regantes del Canal del Zújar es el mayor proyecto realizado en Espa-ña en este campo y uno de los mayores del mundo. El sistema de ABB elegido (Neptuno con comunicaciones GPRS) aporta soluciones de vanguardia que permiten no sólo optimizar el uso y el coste del agua sino mejorar la calidad de vida de los regantes e incorporar pro-gresivamente servicios de valor añadido.

La Comunidad de Regantes del Canal del Zújar, con sede en Don Benito (Badajoz), comprende una zona regable de más de 21.000 hectáreas. Los regantes de sus más de 10.700 parcelas disponen de un riego a la demanda, de forma que pueden regar según lo requieren. El agua que utiliza, pro-cedente de la presa de La Serena y del Zújar, se encauza principalmente a través de los 95 Kms del Canal del Zújar y, gracias a 10 estaciones elevadoras, se distribuye bajo presión a las distintas tuberías que llevan el agua hasta las tomas de riego. La regulación es facilitada mediante 6 balsas y diversas compuertas.

Razones y objetivos de la Automatización

Hasta ahora los regantes tenían que abrir y cerrar manual-mente las válvulas de corte presentes en sus parcelas mien-tras que los contadores que registran el volumen consumido se debían leer periódicamente. Esta operativa presenta entre otros los siguientes inconvenientes: impide optimizar el uso del agua y los costes asociados (electricidad en su mayor parte); el regante tiene que estar físicamente en la parcela para iniciar y finalizar el riego; el personal de la Comunidad de Regantes (CR en adelante) debe recorrer todos los con-tadores, anotar los consumos y pasarlos luego al sistema de facturación, etc.

Con la Automatización se pueden realizar riegos programados de forma remota por el propio regante, tener información inmediata de los consumos, centralizar la información y poder controlar el funcionamiento de los equipos remotamente.

Figura 1 - Estructura del Sistema Neptuno GPRS de ABB para la CR del Canal del Zújar

De esta forma la CR minimiza el uso del agua (puede regar sólo el tiempo o volumen necesarios en cada momento), optimiza su coste (concentra el consumo energético en horas con tarifas más baratas), dispone del control completo del sistema (detecta incidencias y toma medidas para sub-sanarlas de inmediato, permite facturar con más frecuencia y sin errores,..) y aumenta la calidad de vida del regante al permitirle controlar y actuar de forma remota sobre su par-cela, disponer cómodamente de toda la información históri-ca (consumos, facturas,..) y aumentar la rentabilidad de su explotación.

Sólo el que la CR aplique, gracias a la automatización, unas tarifas de riego con discriminación horaria puede suponer un ahorro próximo al 30% en la factura eléctrica, que es su mayor gasto.

Elección de tecnología

Aunque la mayor parte de las referencias existentes en regadíos son de sistemas con comunicaciones sobre cable o radio, ABB ha trabajado mucho en soluciones específicas para regadíos basadas en comunicaciones sobre la red de telefonía móvil (GPRS).

2 ABB Neptuno GPRS - Comunidad de Regantes del Canal del Zújar

Al evaluar esta alternativa se estudiaron distintos aspectos: facilidad de instalación (la remota GPRS de ABB es ‘Plug & Play’, sin requerir ajustes ni estudios previos), coste de la instalación (se evitan zanjas de cables, torres,...), libertad de ubicación (puede instalarse una nueva remota dónde y cuán-do se quiera, independientemente de lo que hubiera antes), mantenimiento de infraestructura (corresponde al proveedor de telefonía, no a la CR), comunicaciones fiables (millones de usuarios dependen de ella), actualización (la remota puede adaptarse a nuevas tecnologías que puedan surgir), accesibi-lidad (información y actuación disponibles de forma remota),... Finalmente, y tras rigurosas pruebas que incluían funciona-miento en cámara climática y simulación de funcionamiento en condiciones extremas durante más de 25 años, la decis-ión se decantó por la remota Neptuno con comunicaciones GPRS propuesta por ABB.

Sistema Neptuno de ABB

El Sistema Neptuno de ABB integra todos los elementos necesarios para ofrecer una solución completa y optimizada a la especial problemática que presentan los proyectos de regadíos. La Figura 1 muestra la configuración elegida para el Canal del Zújar.

La base del sistema son las Remotas Neptuno, fiables, autónomas y flexibles, a las que se conectan las señales de válvulas hidráulicas, contadores, presostatos, medidores de nivel, detectores de intrusismo y demás equipos presentes. Las remotas comunican con la Estación Central a través de una red local sobre telefonía móvil. En esta red local se puede integrar cualquier otro equipo IP, como cámaras de vigilancia, sistemas de accesos, detección de humo, intrusismo,... En la Estación Central residen los servidores de comunicaciones, bases de datos, SCADA y accesos Web/Wap que permiten controlar un proyecto tan complejo como el del Canal del Zújar y ofrecer a los regantes la funcionalidad deseada.

Remotas Neptuno

Las remotas Neptuno de ABB (Figura 2) son equipos es-pecialmente diseñados para regadíos. Controlan válvulas y leen contadores, además de manejar señales provenientes de otros equipos. Son totalmente autónomas e inteligentes. No dependen ni siquiera de las comunicaciones para seguir funcionando normalmente. Su consumo es mínimo la may-or parte del tiempo, lo que permite garantizar una enorme autonomía. El diseño es modular, disponiendo de tarjetas de alimentación, comunicaciones y control especializadas. Esto hace más fácil su mantenimiento y les permite adaptarse a nuevas necesidades y tecnologías, presentes o futuras, con rapidez y economía.

La opción GPRS elegida para las casi 8.000 remotas a instalar en la CR del Canal del Zújar dispone de un módulo de control capaz para 4 tomas de riego (válvula + contador), con posibilidad de llegar a las 68 mediante ampliaciones, 3 entradas analógicas, 2 entradas digitales y una salida digital con relé latch.

Figura 2 - Interior de una Remota Neptuno GPRS/radio cableada

El módulo de alimentación permite utilizar pilas o baterías recargables, gestionando la carga de estas desde panel solar o hidroturbina. La remota no pierde dato alguno de configuración o trabajo, incluso ante una pérdida brusca de la alimentación. Todas las entradas, salidas y alimentaciones están protegidas. La placa GPRS dispone de ‘doble huella’, es decir, la posibilidad de funcionar con dos módems distin-tos, lo que garantiza su adecuación en el tiempo y asegura su fabricación ante roturas de stocks.

El programa de riego de cada remota incluye para cada toma de riego controlada hasta 4 turnos de riego para cada día de la semana, cada uno de los cuales permite regar por tiem-po, por volumen o por ambos. Mientras, la remota almacena volúmenes totales, parciales, contadores horarios y calcula el caudal instantáneo. Además pueden marcarse fechas de inicio y de fin del programa de riego.

Cualquier parámetro de la remota, e incluso su propio firm-ware, es modificable tanto de forma local como remota, lo que aporta importantes ahorros durante su explotación. La instalación es sumamente sencilla y rápida: basta cablear las señales de campo en las bornas desenchufables, colocar la caja y enchufar las bornas. Al conectar la fuente de alimen-tación la remota queda plenamente operativa, siendo identi-ficada de inmediato por el sistema al residir sus datos en la tarjeta SIM GPRS.

Las duras pruebas de funcionamiento y fiabilidad a que se han sometido las remotas Neptuno (incluyendo simulación de operación durante 25 años, funcionamiento en cámara climática con temperaturas extremas, exposición del SW a condiciones de estrés,..) han confirmado la bondad de su diseño y su adecuación a un proyecto tan exigente.

Comunicaciones GPRS

Las comunicaciones entre las Remotas Neptuno GPRS y la Estación Central se realizan usando telefonía móvil, lo que garantiza una gran fiabilidad sin necesidad de infraestructuras propias.

ABB Neptuno GPRS - Comunidad de Regantes del Canal del Zújar 3

Figura 3 - Ejemplo de acceso a la información de la remota y de una cámara situada en la parcela a través de intenet

ABB ha puesto los medios necesarios para que la solución GPRS resulte óptima, no sólo desde el punto de vista técnico sino económico, al desarrollar e implantar el “Servicio de Comunicaciones ABB para Regadíos”, que hace posibles las comunicaciones entre los equipos a través de una red de área local sobre GPRS definida, configurada y gestionada por ABB y que se beneficia de acuerdos especiales con los operadores de telefonía móvil para lograr los niveles de atención, coordi-nación, mantenimiento y cobertura necesarios.

A este Servicio pueden incorporarse equipos IP distintos de las remotas, como es el caso de cámaras de vigilancia, que quedan entonces integrados en el sistema para su uso tanto desde la Estación Central como mediante el acceso remoto de los regantes (figura 3). ABB ofrece distintos niveles de mantenimiento y soporte dentro del Servicio, a los que puede acogerse cada CR para garantizarse el funcionamiento ópti-mo del sistema en todo momento.

En las pruebas realizadas por ABB el operador que ha logra-do mejores resultados, tanto a nivel técnico como de servicio, es Telefónica, razón por la cual se le ha elegido como opera-dor preferente para el Servicio de Comunicaciones ABB para Regadíos.

Estación central y accesos remotos

El número de señales que se manejan en un proyecto como el Canal del Zújar es sumamente elevado, cercano al millón, lo cual representa un verdadero reto para el SCADA (Sistema de Adquisición, Control y Supervisión de Datos). El SCADA Neptuno incorpora en la Estación Central un potente soft-ware de comunicaciones y una base de datos en tiempo real, diseñados para poder atender las comunicaciones con todas las remotas de forma inmediata. Este aspecto es crucial ya que los tiempos de respuesta para cada remota determinan durante cuánto debe esta permanecer con las comunica-ciones activas consumiendo batería; de igual forma, si el sistema genera retrasos en su respuesta -aunque no llegue a colapsarse- se producirán reenvíos de paquetes, aumentando el coste de las comunicaciones y, de nuevo, el consumo de batería.

Figura 4 – Acceso remoto mediante móviles diversos

El protocolo que comunica Remotas y SCADA está pensado para optimizar las comunicaciones de un sistema de regadíos de forma que minimiza los bytes a transmitir y el tiempo de comunicación, permitiendo que las remotas comuniquen cuando sea preciso según las necesidades de la CR, sin tener que ceñirse a periodos horarios prefijados ni depender de sincronización alguna.

Para manejar los datos no relacionados con el tiempo real el SCADA Neptuno usa bases de datos SQL, que simplifican también la conexión con el los sistemas de Gestión y Factura-ción y GIS (Sistema de Información Geográfico) de la CR.Además de la Estación Central el SCADA de la CR del Canal del Zújar dispone de un Centro de Control Secundario, ubi-cado en la Estación de Bombeo de los sectores III-IV, que ofrece al operador la misma funcionalidad que el Centro de Control Primario.

La solución elegida por la CR incorpora además los servicios Web/Wap del sistema Neptuno, que permiten a los gestores de la CR y a los propios regantes acceder de forma remota a su información, modificar programas de riego e, incluso, dar órdenes directamente.

El acceso puede ser mediante un equipo con conexión a Internet (ordenador, PDA, PPC, SmartPhone, móvil,..) o desde un móvil con wap, sirviendo en este caso prácticamente cualquier modelo (Figura 4). A cada usuario autorizado por la CR se le asigna un nombre y contraseña con los que debe identificarse cada vez que quiera acceder. Además la CR define a qué información puede acceder cada usuario y con qué privilegios e, incluso, cancelar los permisos cuando sea necesario.

Gracias a este acceso remoto cualquier equipo con conexión Web o Wap se convierte en un Centro de Control para los gestores de la CR, que pueden acceder de inmediato a la información de cualquier equipo y actuar, incluso en bloque, sobre las remotas (p.e. ante una rotura). Inicialmente, la CR del Canal del Zújar ha dispuesto que todos los regantes puedan acceder a la información de sus parcelas (incluyendo el estado del riego, volúmenes, alarmas, facturación,...) y que puedan configurar directamente sus programas de riego.

Para más información contactar con: Asea Brown Boveri, S.A.C/ San Romualdo, 13 28037 Madrid Tel.: +34 91 581 93 93Fax.: +34 91 581 01 98 E-Mail: enrique.monsalve@es.abb.com www.abb.es

Conclusiones El Sistema Neptuno de ABB es una solución fiable y flexible que, usando tecnologías de vanguardia, hace posible que la Comunidad de Regantes del Canal del Zújar y los propieta-rios de las más de 10.700 parcelas optimicen el uso de un recurso cada vez más escaso como es el agua, minimicen los costes de explotación y aumenten su calidad de vida.