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SENSORES de agua-energÍa

Estos sensores intervienen principalmente en las siguientes verticalidades:

  • Riego de precisión
  • Fertirrigación
  • Gestión de la energía eléctrica

Vamos a realizar una somera revisión de los sensores que se utilizan en estas verticalidades y posteriormente se hará una breve descripción de los principios de funcionamiento de estos, incluyendo ventajas y desventajas que presenta cada uno de ellos para el uso que se le pretende dar: Aumentar la eficiencia del riego y la eficiencia de la energía eléctrica, distribuir eficientemente el abonado que necesitan las plantas.

Riego de precisión

Para el riego de precisión aparte de necesitar sensores que midan el estado hídrico de las plantas en tiempo real, y/o el contenido de agua del suelo de forma que se pueda ajustar el momento de aplicación del riego, es necesario la medición correcta de la dosis de agua que se está suministrando; esto se realiza con los contadores volumétricos de agua.

Por otro lado, esta arquitectura IoT de control y monitorización, nos puede servir para garantizar la eficiencia en la distribución del agua al poder monitorizar la presión en las tuberías, y con su análisis:

      • Mejorar la eficiencia energética reduciendo los costes operativos.
      • Minimizar las pérdidas de agua, reduciendo los costes de mantenimiento.
      • Obtener la mejor uniformidad en el riego posible al controlar la presión de este.

Para esta monitorización se necesitan sensores de presión distribuidos adecuadamente en la red de riego. Son fundamentales tanto para la gestión del riego como para la gestión energética de estos. Con la gestión de la presión se intenta principalmente dar un servicio suficiente y eficiente de esta al consumo final, y reducir las presiones excesivas o innecesarias, haciendo que el sistema sea más eficiente. Se trata de buscar los niveles óptimos del servicio.

También hay que conocer la calidad del agua empleada en el riego de los cultivos, no solo es medir el caudal circulante y las presiones en las tuberías para tener una buena monitorización, a veces es necesario saber el PH y la CE del agua aplicada.

El pH del agua nos indica su nivel de acidez o alcalinidad. Se trata por tanto de un indicador, que nos permite determinar la idoneidad o no del agua empleada durante el riego. Esta información es muy valiosa ya que va a determinar en gran parte el rendimiento y éxito de nuestro cultivo ya que la asimilación de nutrientes por las raíces depende directamente del PH, temperatura y humedad del suelo.

Fig: Hidrante de un cuerpo, con contador volumétrico con emisor de impulsos, y sensor de presión incorporado para monitorizar la calidad del servicio dada por la comunidad de regantes donde está instalado →

Para medir y monitorizar el PH del agua en las tuberías se insertan unas sondas en ellas denominadas Electrodos o sondas de PH que en conexión con el nodo nos ayudan a tener en tiempo real estos valores.

 

Fertirrigación

Los sensores anteriormente comentados, los de pH y CE, se utilizan sobre todo en la fertirrigación, siendo los que nos ayudan a controlar la gestión del ácido en función del estado del PH de la solución en cada momento. En los programadores de fertirrigación solo hay que establecer el valor objetivo del PH y estos darán la orden de inyectar un ácido o una base hasta llegar a esta consigna (al inyectar ácido se reduce el valor de pH del agua de riego).

Por otro lado, si el agua contiene altas cantidades de sales disueltas puede ser nocivo usarlo para el riego de cultivos, es por lo que a veces, según la calidad del agua, es necesario medir la conductividad electrica (C.E.) para la monitorización de las sales. Si estamos fertilizando siempre hay que hacerlo pues al inyectar fertilizantes se incrementa la C.E. y si está por encima del valor óptimo puede provocar problemas en el cultivo.

La monitorización del riego, así como su manejo preciso, son fundamentales en la agricultura moderna. Medir y conocer las diferentes variables que intervienen en el proceso, es la única forma de poder controlarlo y después optimizarlo.

Gestión de la energía eléctrica

Para la óptima gestión del consumo de energía existen multitud de soluciones de monitorización y control a distancia de los equipos.

Existen equipos que monitorean el consumo eléctrico en el punto donde se colocan, son los analizadores de red, que recopilan información de energía activa y reactiva, intensidades consumidas, tensiones de línea, factores de potencia por fases, potencias activas, reactivas, etc. y a partir de aquí, analizando los datos, podemos tomar decisiones de control sobre los equipos de iluminación, climatización, bombeo, etc.

La recopilación de datos e información y su futura conversión en conocimiento, nos proporciona diversos beneficios:

      • Toma de decisiones de control de los equipos eléctricos buscando una mayor eficiencia energética, sostenibilidad y rentabilidad.
          • Control de la iluminación en los invernaderos.
          • Control de la climatización en los invernaderos.
          • Control de la estación de bombeo de la finca.
      • Mantenimiento preventivo. Con el análisis de datos, podemos prever posibles fallos futuros y buscar soluciones y remedios antes de que esto ocurra. Así reduciremos los riesgos y evitaremos las consecuencias negativas que esta pueda ocasionar. Es muy interesante tener datos históricos de la eficiencia del bombeo pues podremos saber cuando cambiar la bomba, o datos del numero de horas de funcionamiento de la bomba para el cambio de los cojinetes antes de que se rompan, etc. Las aplicaciones de mantenimiento son muchas.

Fig: Estación de bombeo compuesta de tres grupos motobomba en paralelo de una potencia nominal de 55 kW a 1.450 rpm y 400 V, que cubre los requerimientos de caudales y alturas manométricas de una finca de 220 ha y 40 hidrantes con un rendimiento teórico mínimo del 82%. 

Si se monitoriza el rendimiento del sistema de bombeo y se tienen históricos, se pueden establecer unos umbrales de eficiencia mínima de forma que si la eficiencia baja por debajo estos valores se generen alarmas y se puedan tomar medidas correctivas →

Por todo lo comentado, los sensores puntuales de Agua-Energía que vamos a describir someramente su funcionamiento y características son los siguientes: