WATER AND ENVIRONMENT TECHNOLOGY. El uso de la fibra óptica en la modernización de regadíos.

Transcripción

1 WATER AND ENVIRONMENT TECHNOLOGY El uso de la fibra óptica en la modernización de regadíos. Valencia 17 de marzo de 2016

2 INDICE 1.- FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL. Qué es la fibra óptica? Principio de funcionamiento. Tipos de fibra. Tipología de instalación. 2.- COMPARATIVA TÉCNICO ECONÓMICA CON OTROS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN. Tabla comparativa de usos. 3.- USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN INSTALACIONES DE RIEGO. Red de Riego en Alta. Red de riego en Baja. Arquitectura óptima. 4.- SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN PARA RIEGO CONTROLADO POR FIBRA ÓPTICA. Sistema de Control de Ontiñena y Ballobar. 5.- APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACIÓN DE REDES.

3 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL 1.1 Qué es la fibra óptica? Es un Medio de Transmisión empleado en redes de datos y telecomunicaciones. Su característica principal es que permite transmitir gran cantidad de datos y a gran velocidad. Consiste en un hilo o tubo conductor muy fino (µ) de vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que transmiten la información. Las mangueras de fibra óptica están compuestas por diferentes cantidades de tubos conductores.

4 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL 1.2 Principio de funcionamiento. La transmisión lumínica por el interior de la fibra se basa en leyes de la óptica y principalmente en el principio de reflexión y refracción. La luz se transmite mediante rebotes en las paredes del interior del tubo capilar. El sistema de transmisión óptico requiere una fuente lumínica tipo laser o led que es el elemento emisor transmisor y un elemento receptor. La información de origen a transmitir se codifica en el elemento emisor y se convierte en información digital que se transmite mediante pulsos lumínicos. El elemento receptor decodifica la información recibida y la reconvierte en la información de origen

5 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL 1.3 Tipos de fibra. TIPO ALCANCE VELOCIDAD L. ONDA APLICACIÓN Multimodo (MM) 50-62,5µ 2Km 100Mbps-1Gbps nm Distancias medias Monomodo (SM) 9-12,5µ 50Km Hasta 10Gbps nm Grandes distancias Los datos son aproximados y depende en gran parte de la forma de instalación. TIPO Multimodo (MM) Monomodo (SM) DIFICULTAD CONEXIÓN COSTE POR PUNTO COSTE FIBRA (m cable 4 f.o.) OBSERVACIONES Simple 600 0,75 La manipulación de esta fibra es más simple debido a que el núcleo de la fibra es de mayor diámetro. Mediana 900 1,25 En ambas fibras, los puntos de conexión entre fibra y conectores de los equipos deben limpiarse y deben coincidir para no distorsionar la luz. Los costes indicados son aproximados y deben tomarse como referencia comparativa. Estos costes dependen de fabricantes y características constructivas de la fibra. Tipología de instalación. Cable con armadura metálica: Instalaciones directas en zanjas y zonas con posibilidades de golpes. Cable con protección antiroedores: Instalación bajo tubo o bandejas a la intemperie o locales. Cable sin protección adicional: Instalación bajo tubo o bandejas en locales limpios.

6 FIBRA ÓPTICA, UNA AUTOPISTA PARA LA INFORMACIÓN Y EL CONTROL 2 Comparativa con otros sistemas de comunicación. FIBRA ÓPTICA RADIO GPRS Coste inicial de instalación Facilidad de instalación Mantenimiento Cobertura para comunicaciones Dependencia operador externo Utilización buses locales Utilización zonas urbanas Cantidad de información a transmitir Transmisión de imágenes Combinación con otros sistemas de comunicación Facilidad de ampliación a otros puntos

7 USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN EL CONTROL DE SISTEMAS DE RIEGO 3.1 Red de riego en alta Condicionantes Conclusiones La utilización de fibra para el sistema de control es una solución correcta, sobre todo en las instalaciones de Captación y Pretratamiento. En la zona de distribución la utilización de fibra dependerá del número de puntos a controlar, la distancia ente ellos, el tipo de información a transmitir y la facilidad de instalación de la fibra. En todo caso, siempre deberá estudiarse las posibles alternativas de comunicación por otros medios. En general se precisa de información en tiempo real del estado funcional de las instalaciones. Las instalaciones que componen la red en alta suelen estar dispersas y están compuestas en general por equipos que producen interferencias electromagnéticas, que pueden afectar a otros equipos e instrumentos. Estas instalaciones, principalmente la red de distribución, pueden están sometidas a problemas de sobretensiones por rayos. La cantidad de información a transmitir al Centro de Control, puede ser importante, sobre todo la concerniente al estado de funcionamiento de bombas a fin de que su funcionamiento se ajuste a los criterios de eficiencia energética. En ocasiones se precisa de disponer de imágenes para poder contrastar la información recibida La red de distribución suele disponer de arquetas de derivación y seccionamiento que están a distancias medias entre sí y requieren de dispositivos de comunicación con el Centro de Control.

8 USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN EL CONTROL DE SISTEMAS DE RIEGO 3.2 Red de riego en baja Conclusiones La utilización de fibra para el sistema de control de la red de baja no suele ser una solución habitual debido principalmente a la dispersión y gran cantidad de puntos de control. La información a adquirir no justifica un medio de transmisión veloz ni de gran capacidad de datos. En todo caso, siempre deberá estudiarse las posibles alternativas de comunicación por otros medios como cualquier medio de comunicación inalámbrica. Condicionantes Las instalaciones que componen la red en baja se componen generalmente por estaciones terminales de riego con Unidad de Control (UCR), contador de agua y solenoide de accionamiento de válvula hidráulica. La cantidad de información a transmitir al Centro de Control, es muy limitada. En ocasiones la UCR se alimenta por pilas. En ocasiones se concentran diferentes instrumentos en un solo punto de control aunque la información a transmitir sigue siendo escasa. No se precisa de información en tiempo real de los sistemas y equipos.

9 USO DE LA FIBRA ÓPTICA EN EL CONTROL DE SISTEMAS DE RIEGO 3.3 Arquitectura óptima Sistema de comunicaciones Utilización de fibras ópticas para red de distribución en Alta. Utilización de concentradores de comunicación en la red de distribución en Alta para comunicación con las UCR de la red en Baja. Comunicación inalámbrica con las UCR y traspaso de la información a la fibra óptica para su envío. Conclusiones La fibra óptica es un medio de comunicación que combinado con otros sistemas de comunicaciones puede resolver cualquier necesidad técnica de transmisión de información. Antes de decidir el sistema de comunicaciones a utilizar, deben analizarse diferentes aspectos del sistema: tipo de información a transmitir, dispersión geográfica de las instalaciones, posibilidad de utilizar otros sistemas alternativos, dificultad de instalación de la fibra y coste de la misma. El momento adecuado para realizar la instalación de la fibra es durante el montaje de la tubería. La utilización de fibra asociados a sistemas alternativos facilitan la posibilidad de ampliación del sistema en futuro.

10 DISTRIBUCION DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O AUTOMATIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE CONTROL DE LAS REDES HIDRÁULICAS DE LOS SECTORES XVIII, XIX, XX, XXI, XXII DE MONEGROS II (TT.MM. DE ONTIÑENA Y BALLOBAR).

11 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O. 4.2 Sistema. compuesto por las siguientes instalaciones: Estación de bombeo con captación en el canal de los Monegros. Tubería de distribución con arquetas de derivación conteniendo válvulas de derivación y sobrevelocidad, además de instrumentación de presión y caudal. Centro de Control Principal en la población de Ballobar y Centro de Control Secundario en la misma estación de bombeo. Condicionantes La tubería con las arquetas está repartida en tres zonas diferenciadas. En dos de las zonas existe alguna arqueta apartada de la tubería principal y a la que no es posible acceder con fibra. En necesario transmitir información entre arquetas para realizar el control del sistema. El Centro de Control de Ballobar está alejado de la zona de distribución de la tubería y arquetas.

12 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O Solución adoptada: Tendido de fibra óptica armada para comunicación con las arquetas distribuidas por la tubería principal.. Comunicación con arquetas alejadas de la tubería de distribución mediante radio HF utilizando una arqueta de la red principal como concentrador. Comunicación WIMAX entre redes de fibra óptica y Centro de Control de Ballobar, permitiendo unir todas las redes de fibra. Instalación de casetas junto a arquetas para alojamiento equipos de control. La instalación de la fibra se ha realizado al mismo tiempo que se instalaba la tubería, por la misma zanja, sobre lecho de arena y debidamente marcada para evitar posibles roturas involuntarias.

13 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O ARQUITECTURA GENERAL

14 DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA RIEGO CONTROLADO CON F.O INSTALACIÓN DE LA FIBRA

15 APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACION DE REDES La I+D+i de diferentes entidades, universidades y organizaciones han permitido que la fibra óptica, además de su uso para la transmisión de información, se aplique a la explotación de diferentes infraestructuras de distribución para obtener información de diferentes conceptos como pueden ser: Comprobación de tuberías. Detección de fugas de agua. Intrusismos. Detección de humedad y temperatura del suelo. La comprobación del estado de tuberías se realiza normalmente mediante cámaras de televisión que transmite sus imágenes mediante fibra óptica. La flexibilidad de la fibra y la facilidad de manejo de la misma asociada a robots de movimiento permite la verificación del estado de la tubería.

16 APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACION DE REDES. 5.2 El estudio del comportamiento de la luz y de los principios de refracción y reflexión dentro de un conductor de fibra óptica han permitido fabricar los cables de fibra con nuevos materiales sensibles a ciertos parámetros físicos que modifican las características de las fibras y estos ángulos. Los principales parámetros en los que se ha avanzado son: Movimiento o vibración. Humedad y temperatura. El sistema consiste en un cable de fibra óptica que se tiende pegado a la tubería y que por sus características constructivas, en caso de detección de humedad, temperatura o movimiento varía su ángulo de refracción provocando una alteración de la señal óptica que es recibida por el equipo de control. Es un sistema que permite el control de grandes distancias y permite detectar el problema con una precisión de pocos metros.

17 APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA EXPLOTACION DE REDES. 5.3 El conocimiento de los parámetros de temperatura y humedad del suelo, junto con métodos de teledetección y conocimiento de los cultivos de la zona, permiten optimizar el gasto de agua. El desarrollo de sensores ópticos destinados a esta función y que modifican sus características ópticas en función de estos parámetros, junto con la posibilidad de transmitir estos datos mediante fibras permiten disponer de la información de temperatura y humedad en el Centro de Control para la ayuda a la explotación. En este caso, la fibra óptica solo realiza funciones de transmisión siendo los sensores los que de forma óptica generan los valores. La interpretación de los valores, tanto en el caso anterior en que la fibra realiza funciones de sensor como en el caso de utilización de sensores es compleja y se basa en modelos matemáticos.

18 WATER AND ENVIRONMENT TECHNOLOGY MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN