Hardware de operación y control

En los últimos años, se han implementado hardware para el riego a precisión, es así que Lindsay International Ltd. (2007) construyó el hardware de un sistema de VRI basado en una configuración modular que consta de: a) un controlador colocado junto al panel principal del pivote, el cual requiere de 12 voltios para operar y cambiar la velocidad de la máquina a la vez que envía una señal inalámbrica para encender y apagar cada nodo de manera individual, b) nodos inalámbricos que son responsables del control individual de cuatro rociadores, a su vez, las electroválvulas de encendido/apagado son activadas por el software de VRI, c) las válvulas solenoides en cada aspersor están controladas individualmente para la retención conectada a una de las cuatro salidas en cada nodo, la bobina de la válvula es de 24 V y requiere un pulso en una polaridad para abrir, y otro en la polaridad opuesta para cerrar, d) el cableado de alimentación, desde la torre de control hasta cada nodo, el mismo que controla cada válvula,e)la unidad GPS en el extremo del pivote (o junto al controlador en el movimiento lateral), envía una señal de vuelta a través del nodo

de red inalámbrica para indicar la posición. Por su parte, el controlador utiliza este dato para calcular la forma de ejecutar el sistema.

Con el fin de controlar la lámina de agua aplicada a lo largo del radio de un sistema Al-Karadsheh et al. (2002) instalaron las solenoides de forma individual, las que fueron conectadas a un interruptor en el panel principal de control que abre/cierra en cada posición, a partir de la segunda torre hacia el extremo del brazo del pivote. Por otro lado, cada válvula solenoide opera sobre los valores de la base de datos y la ubicación en el campo. La ubicación en el campo se determina usando un codificador de posición contando el número de gradas, lo que da una clara ventaja en la lectura de la ubicación exacta del pivote con respecto a un círculo de 360°, mientras que la tasa de aplicación se determina por el ciclo de trabajo de las válvulas solenoides que suministran agua a cada aspersor, éstas se pulsan conmutando las solenoides de encendido/apagado para diferentes porciones de un ciclo de trabajo de 10 min.

Chávez et al. (2010a), por su parte, considera la aplicación de agua variable con la apertura (intermitente) de válvulas solenoides individuales en un LM, para una parte de un ciclo de riego preseleccionado corresponde a una tasa de aplicación, para ello se usa un ciclo de 60 s, por lo anterior estos autores desarrollaron un hardware que mantiene cada válvulaen el sistema “ON” para una fracción del ciclo de riego 60 s, según la definición de tiempo en el mapa, en el efecto práctico. El mapa del sistema de riego del LM es una matriz de columnas que corresponden a las trayectorias de las boquillas alineadas con los tramos de riego y las filas que coinciden la proyección de coordenadas UTM43 (norte-este), dentro del campo de regadío. En el caso de la PC, el tiempo de apertura de las válvulas configura el mapa de comparación en un sistema de coordenadas polares. Finalmente, para el control se elabora un mapa en el servidor remoto y se envía al CBS, aunque podría ser producido en tiempo real mediante un sistema de soporte de decisiones.

Los componentes físicos del sistema de riego desarrollado por De Queiroz et al. (2008) empiezan dividiendo el área en sectores (rebanadas), esquema común

utilizado en el regadío preciso en CP (Javieret al., 2004), para esto, cada sector tiene un conjunto de tensiómetros y la lámina de riego se calcula de forma individual y sobre la base de estas lecturas se aplica el riego, para ello el diseño del sistema es capaz de obtener la lectura de los tensiómetros con un interfaz inalámbrico, implementado por medio de módulos de radio frecuencia al controlador. Por otro lado, el software del sistema hace los cálculos y comunica al microcontrolador que ejecuta el riego en base a restricciones. Por ejemplo cuando la lámina que se necesita es menor a la que puede aplicar el equipo, automáticamente la cantidad de riego requerida se convierte en cero, lo que implica el apagado del sistema de abastecimiento de agua y el pivote se mueve a toda velocidad sin aplicar agua. Este sistema usa tres microcontroladores: a) para identificar la posición del pivote y enviarlo a la computadora,b)para recibir el valor de“percentímetro” y el control de la velocidad de la última torre del pivote, y c) para hacer el seguimiento del tensiómetro y enviar las lecturas al ordenador, a través del radio frecuencia, cabe indicar que los circuitos permanecen apagados hasta recibir el impulso de un circuito auxiliar que recibe la señal del control remoto de origen en el equipo y activa sólo el segmento de interés, de acuerdo con la posición del pivote.

Para una aplicación efectiva del VRI en CP, la empresa Valley Irrigation ha trabajado en dos aspectos de manera principal: a) el cambio de la velocidad operado en el panel de control y definido por secciones (rebanadas) de mínimo 2° haciendo un total de 180° en todo su recorrido y b) en el agrupamiento de válvulas solenoides a lo largo del brazo del equipo para la apertura y cierre simultanea, llegando hasta 30 nodos en sus equipos más largos (aprox. de 1 km), permitiendo así, establecer más de 5 000 zonas diferentes de aplicación de riego con tasa variable en el área que irriga un pivote y que pueden ser controladas individualmente (Valley, 2008).

Los componentes de hardware desarrollados por Evans et al. (2010) se basan en el uso de un PLC modelo S7-226 (Siemens AG, Germany), como central de procesamiento y control de VRI, que actúa como controlador de las electroválvulas de solenoide, que están agrupadas en 30 bancos de 5 a 10 cada uno, el accionamiento se lleva a cabo mediante el control de encendido/apagado de las boquillas de

aspersión. El panel de interfaz del operador (UniOp BKDR-16-0045.Sitek SpA, Verona, Italia) proporciona un medio para controlar y monitorear el PLC sin necesidad de un ordenador portátil, además la pantalla LCD del panel muestra el estado de cada banco de rociadores, la posición GPS y los parámetros asociados al cultivo que permiten definir los ajustes de la tasa de aplicación con el temporizador incorporado, en este caso el PLC actualiza la posición GPS (WAAS-enabled Garmin 17HVS) en el LM, cada segundo permite la comparación “instantánea” con las coordenadas pre establecidas.

Perry y Pocknee (2003) consideran el inicio de los componentes principales del sistema NESPAL VRI, que es la especificación de tasas de aplicación variable de riego con software Farmscan Irrigation ManagerTM, el cual transfiere la información a la tarjeta de datos Canlink 3000 con el uso de una PC de escritorio. Este controlador compara la información del mapa de aplicación variada con el ángulo que forma la posición del GPS, con su ubicación inicial del pivote. Además, optimiza la velocidad del pivote y/o define los ciclos de apertura y cierre de los rociadores, estableciendo así el VRI en los quince bancos o grupos de rociadores que van de 2 a 4, conocidos como nodos y ocupan un tramo de unos 50 pies o 15.24 m por longitud de nodo.