dorot boletín técnico #19 - control remoto eléctrico.pdf

8/9/2019 Dorot boletín técnico #19 - control remoto eléctrico.pdf

1/13

BOLETIN TECNICO # 19

Dorot Management Control Valves Ltd • Technical Support - Export Department

Tel. +972-8-6808848 • Fax: +972-8-6808751 • E-mail: [email protected] • www.dorot.com

A partir de apuntes tomadosen capacitaciones dictadas por

Giora Heimann

Technical Consultant

E-Mail: [email protected]

CONTROL REMOTO

Parte

2

–

control

remoto

ELECTRICO

El presente boletín se refiere a la operación de apertura y cierre de las válvulas hidráulicas en

forma remota, mediante una señal eléctrica transmitida mediante un cable eléctrico. Esta metodología de

control es ampliamente difundida en los equipos de riego agrícola presurizados y hacia ellos está

orientado este boletín.

Elementos de un sistema de CONTROL REMOTO ELECTRICO

1

2

4TIMER

5

3

(1) CENTRO DE CONTROLEs quien genera la señal remota eléctrica. El programador-timer permite el riego en modo remoto

y automático.

(2) CABLE DE COMANDO

Cable eléctrico, generalmente de cobre multi-filar (muchos hilos), revestido en plástico. Es posible

que un cable energice a una única válvula solenoide o que lo haga con varias.


2/13




(3) CABLE COMÚN

Cable eléctrico, generalmente de cobre multi-filar (muchos hilos), revestido en plástico. Es quien

cierra el circuito eléctrico. Generalmente se ocupa un único cable común, el cual “recorre” la totalidad delas válvulas de campo.

(4) SOLENOIDE y (5) VALVULA DE CAMPO

El solenoide es quien recibe la señal eléctrica y conmuta de una posición a la otra. De esta

manera, permite que el agua con presión entre o salga de la cámara de control de la válvula y que la

misma sea cerrada o abierta.

Que es un SOLENOIDE

Una válvula solenoide es un dispositivo que transforma una señal eléctrica en un comando

hidráulico. Para ello, está provisto de una bobina de fino cable eléctrico, que ante el pasaje de energía

eléctrica, genera un campo electromagnético, el cual modifica la posición de un émbolo metálico. Según

la posición que adopte el émbolo, será la comunicación que se establezca entre los puertos y por ende

hacia donde vaya el agua, lo que derivará en la apertura o cierre de la válvula principal.

Por lo tanto, el solenoide es utilizado como dispositivo para abrir / cerrar válvulas hidráulicas.

Básicamente existen 2 tipos de solenoides: de 2 vías y de 3 vías.

Como trabaja un SOLENOIDE DE 3 VIAS

El mismo está formado por el operador (bobina + émbolo metálico) y por la válvula propiamente

dicha ó base.

En un solenoide de 3 vías es posible distinguir claramente 3 puertos:

+ PRESION: es la fuente de agua utilizada para

cerrar la válvula principal

+ CAMARA ó COMUN: se conecta con la cámara

de control de la válvula principal

+ VENTEO: hacia donde se descarga el agua de

la cámara al abrir la válvula


3/13




A su vez, el solenoide de 3 vías puede ser: NO y NC.

NO (normally open) - normalmente abierto: estando des-energizado, comunica el puerto presión con el

puerto cámara, cerrando la válvula hidráulica. Al ser energizado, evita el ingreso de agua con presión ycomunica el puerto cámara con el puerto venteo, abriendo la válvula hidráulica. Es el modelo más usado

en control de válvulas de campo.

NC (normally close) – normalmente cerrado: funciona en forma inversa al NO.

PRESION

CAMARAVENTEO

SOLENOIDE DE 3 VIAS N.O.NORMALMENTE ABIERTO

Sin energía, el solenoide permite

pasar el agua con presión a lacámara de control de la válvula

principal, cerrándola.

SOLENOIDE NO VALVULA NC

SOLENOIDE DES-ENERGIZADO SOLENOIDE ENERGIZADO


4/13




CARACTERISTICAS

DE

UN

SOLENOIDE

DE

3

VIAS:

el solenoide de 3 vías es un dispositivo externo a la válvula de control. Al ser instalado en la válvula,

se visualizan claramente los microtubos de los comandos.

solo hay movimiento o circulación de agua durante la apertura de la válvula principal ó durante el

cierre de la misma. Desde este punto de vista, el solenoide opera igual que una llave selectora

manual de 3 vías (Sagiv).

cuando una válvula hidráulica equipada con un solenoide de 3 vías se abre, la cámara de control se

vacía totalmente, generando la mínima pérdida de carga posible.

el solenoide de 3 vías es un dispositivo de apertura y cierre. Las válvulas equipadas con solenoides

de 3 vías, admiten otros elementos de control, como un piloto reductor de presión.

IMPORTANTE (para evitar confusiones…)

al solicitar un solenoide individual (como repuesto), especificar claramente si debe ser NO ó NC.

en caso de solicitar una válvula completa, armada, indique si la condición de la misma debe ser NO ó

NC y deje en manos de Dorot la selección del tipo de solenoide.

Como trabaja un SOLENOIDE DE 2 VIAS

El solenoide de 2 vías es una parte integral de la válvula. La base del solenoide es la válvula

propiamente dicha. Son llamados “solenoides integrales”.

PRESION CAMARA

VENTEO

SOLENOIDE DE 2 VIAS N.C.

NORMALMENTE CERRADO

Sin energía, el solenoide impide

la liberación del agua de la

cámara de control de la válvula

principal, permaneciendo esta

cerrada.

SOLENOIDE NC VALVULA NC

PASO

RESTRINGIDO


5/13




CARACTERISTICAS

DE

UN

SOLENOIDE

DE

2

VIAS:

el solenoide de 2 vías es un dispositivo integral de la válvula de control. El mismo se enrosca en la

tapa de la válvula. No existen microtubos externos de comunicación; los mismos son parte integral de

la válvula de control.

existen una permanente comunicación entre “aguas arriba” y la cámara de control y el solenoide

habilita ó deshabilita la comunicación entre la cámara y “aguas abajo”.

la cámara de control nunca se vacía totalmente, por lo que la perdida de carga es mayor que en una

válvula con solenoide de 3 vías.

las válvulas provistas con solenoides de 2 vías no admiten la utilización de otros elementos de

control, como piloto reductor de presión.

los solenoides de 2 vías integrales son siempre NC – normalmente cerrado, obteniéndose siempreválvulas NC – normalmente cerradas.

3 VIAS 2 VIAS


6/13




Parámetros que caracterizan un solenoide

Generalmente,

los

solenoides

se

definen

por:

ser de 2 vías o de 3 vías

NO - normal abierto / NC – normal cerrado

tipo de corriente. Corriente alterna: 24VAC - 110 VAC - etc.

Corriente continua: 12VDC - 24VDC – etc.

para los de corriente alterna, la frecuencia: 50hz – 60Hz – 50/60Hz

el voltaje máximo y mínimo de operación: ej. 24V +/- 10% la intensidad o corriente de “llamada” (inrush): ej. 150 mA

la intensidad o corriente de “mantenimiento” (holding) (*): ej. 100 mA

la potencia (Watts) = Tensión (Volts) x Intensidad (Ampers): ej. 4 Watts

Máxima presión de operación: ej. 10 bar

(*) la corriente de “mantenimiento” siempre es igual o menor que la de” llamada”

2 VIAS

3 VIAS


7/13




Ejemplos

de

algunos

modelos

de

solenoides

Dorot:

MODELO VOLTAJE INTENSIDAD

medio max / min de llamada

(inrush)

de mantenimiento

(holding)

Dorot – 2 vías – NC - 24VAC 50 Hz 24 volts +/- 10% 250 mA 110 mA

Dorot – 2 vías – NC - 24VAC 60 Hz 24 volts +/- 10% 220 mA 95 mA

Dorot – 3 vías – NO – 24VAC 50 Hz 24 volts +/- 10% 150 mA 150 mA

Dorot – 3 vías – NO – 24VAC 60 Hz 24 volts +/- 10% 140 mA 140 mA

El ABC de la electricidad

Puede ser conveniente recordar las fórmulas básicas utilizadas en electricidad:

Ley de Ohm:)(

)()(

Ohms R

VoltsT Ampers I

I = intensidad medida en Ampers

T = tensión o voltaje, medida en Voltios

R = resistencia, medida en Ohms

Potencia eléctrica: )()()( Ampers xI VoltsT WattsP

Nota: quienes frecuentan los sistemas de conducción de hidráulica y operan con válvulas,

bombas, tuberías y demás componentes, manejan términos tales como Presión, Caudal,

Pérdida de carga, Diámetro de tubería, factor de rozamiento, etc.

Curiosamente, la electricidad utiliza conceptos equivalentes.

I = intensidad. Puede ser asimilada como el caudal en hidráulica.

T = tensión o voltaje. En hidráulica, sería la presión. La pérdida de presión, es

equivalente a la caída de voltaje.

R = resistencia. Está relacionada con el material, con la sección y con la longitud del

conductor. Los equivalentes a material (rozamiento), sección y longitud usados en

conducción de fluidos.


8/13




Dimensionamiento del cable eléctrico usado en CRE

Supongamos que en (A) existe un controlador eléctrico y en (B) la válvula a operar.

Los elementos que participan a la hora de los cálculos del Control Remoto Eléctrico son:

tensión o voltaje de salida del controlador (Volts). A mayor tensión de salida, mayor distancia AB

tensión o voltaje mínimo del solenoide (Volts). A menor voltaje posible, mayor distancia AB

intensidad o corriente eléctrica de “llamada” del solenoide (Ampers ó mili Ampers mA). A menor

intensidad requerida, mayor distancia AB

cantidad de solenoides operando en paralelo. A menor número de solenoides, mayor distancia AB

sección del cable COMANDO (el cable que lleva la señal eléctrica de A á B). A mayor sección del cable,

mayor distancia AB. Nota: no es frecuente, pero es posible, operar con 2 ó más cables COMANDO en paralelo, duplicando ó

triplicando así la sección

sección del cable COMUN (el cable que cierra el circuito eléctrico). A mayor sección del cable, mayor

distancia AB. Nota: no es frecuente, pero es posible operar con 2 ó más cables COMUN en paralelo, duplicando ó triplicando

así la sección

Las fórmulas ocupadas en el dimensionamiento son las siguientes:

D = distancia entre controlador y solenoide (AB) en metros. S = tamaño ó sección del cable en mm2

R = resistencia en Ohms

f = resistencia específica del conductor. Para el cable de cobre es de 1/58(0.01724 Ohms.mm2/m)

2 = debido a que la longitud total del cable es el doble de la distancia entre elcontrolador y el solenoide

dV = caída de voltaje, a partir de: voltaje de salida del controlador mínimo voltaje de operación del solenoide

I = intensidad o corriente de llamada del solenoide en Ampers

Solicite el programa sobre Dimensionamiento de Cable para Control Remoto Eléctrico

)(

)()(

Ampers I

VoltsdV Ohms R

)(2

)()2()(

Ampers xI fx

Volts xdV mmS m D

2

)()2()(

fx

Ohms xRmmS m D


9/13




Solenoides de energizado permanente y solenoides Latch

Tal cual fue visto, los solenoides pueden ser de 2 vías o de 3 vías, NO ó NC, de corriente alterna

(AC) ó de corriente continua (DC).

Pero en todos los casos, los mismos son de ENERGIZADO PERMANENTE, es decir, para

conmutar de una posición a la otra, el solenoide debe ser energizado y al quitar dicha energía, el

solenoide vuelve a la posición original.

Existe otro tipo de solenoides, llamados LATCH ó DE PULSO, donde solo hay consumo de

energía para conmutar de una posición a la otra, y al alcanzar esta nueva posición, el solenoide

permanece en la misma hasta que reciba un nuevo pulso eléctrico (pulso eléctrico medido en mili

segundos). Por lo dicho, son conocidos como “bi-estables”.

Esto es así dado que en su interior el solenoide posee un imán o magneto, el cual “retiene” al

émbolo en la nueva posición. El imán por sí solo, no es capaz de conmutar la posición del émbolo

interior, pero si es capaz de mantener el émbolo en la nueva posición.


10/13




Los solenoides Latch pueden ser tanto de 2 vías como de 3 vías.

Los mismos son siempre de corriente continua (DC), siendo su consumo muy bajo (recordar que

solo consumen energía en el momento de abrir la válvula y en el momento de cerrar la válvula), siendoalimentados por una pila o batería. Aquí sin duda radica su principal virtud: no ocupan el cable eléctrico

que alimenta a los solenoides de energizado permanente.

En algunas situaciones, se los suele instalar junto a un sencillo programador DC (el cual

comanda 1, 2 ó 4 válvulas).

Son utilizados en los sistemas de Control Remoto Inalámbrico (p .ej. radio control).

Los solenoide Latch poseen un rango de voltaje de operación muy amplio (ej. 7.5-30VDC).

Existen solenoides Latch equipados con 2 cables y solenoides Latch con 3 cables:

Solenoide Latch de 2 cables (generalmente rojo y negro)

En función de la polaridad asignada a los cables, será la posición que adopte el émbolo interno del

solenoide y por ende que se configure como NO ó como NC.

Solenoide Latch de 3 cables (generalmente rojo, negro y blanco).

Existen programadores que ocupan solenoides Latch de 2 cables y otros que utilizan de 3 cables.

Los mismos no son compatibles!

Control

Remoto

–

otras

opciones

Además del control remoto Hidráulico (señal hidráulica por microtubo) y del control remoto Eléctrico

(señal eléctrica por cable eléctrico), existen diversas formas de establecer la comunicación entre el

Centro de Control y las válvulas de campo.

Ejemplo:

+ control remoto neumático (conceptualmente similar al hidráulico, pero reemplazando el agua por aire

comprimido).

+ cable codificado: uno o dos cables recorren la totalidad de las válvulas, llevando una señal codificada.

Cada válvula está equipada con un decodificador, capaz de “leer” la señal. Admiten miles de metros y

decenas o centenares de válvulas de campo.

+ radio control.

+ telefonía celular.

+ etc.


11/13




RADIO CONTROL

Los sistemas de Radio Control son cada vez más populares y se utilizan especialmente en grandes

equipos de riego, donde participan gran cantidad de válvulas o donde la topografía es adversa. En losmismos existen comunicación in-alámbrica entre el Centro de Control y las Unidades Remotas de

Campo.

Centro de Control:

programador - controlador: es el responsable del automatismo del sistema.

Además de coordinar el turnado de las válvulas de campo, se le suelen

sumar otras funciones vinculadas con el cabezal de filtrado y fertirriego:

retrolavado de filtros, inyección de agroquímicos, corrección de pH y

concentración de sales, registro y almacenamiento de información, emisión

de señales de alarma, etc.

Antena de transmisión (y eventualmente también de recepción).

PC (puede ó no estar).

Unidad o estación Remota de campo. Son las llamadas RTU. Compuestas por:

Antena de recepción (y eventualmente también de transmisión)

RTU propiamente dicha

batería de alimentación (y generalmente también panel solar)

válvula/s de campo equipada/s con solenoide Latch

ESTACION REMOTA

antena

panel solar / batería

RTU-receptor

solenoide Latch

válvula de campo

CENTRO DE CONTROL

antena

programador-transmisor / PLC

ordenador PC


12/13




Generalmente cada RTU comanda a varias válvulas de campo.

Las válvulas pueden estar próximas a la RTU o alejadas. En este último caso, es frecuente que la

señal desde la RTU hacia las válvulas sea mediante tubing hidráulico (sistemas híbridos).Los sistemas de Radio Control que ocupan válvulas de campo con solenoide Latch y unidades

RTU son cada vez más utilizados.

VALVULAS ALEJADAS DE LA ESTACION RTU

antena receptora / transmisora

panel solar

unidad RTU

solenoides Latch

microtubos con señal hidráulica a las válvulas de

campo

VALVULAS PROXIMAS A LA ESTACION RTU

antena receptora / transmisora

panel solar

unidad RTU

válvula de campo equipada con solenoide Latch


13/13



Control Remoto: características / ventajas / desventajas

REMOTO HIDRAULICO (microtubo)

VENTAJAS DESVENTAJAS

sencillo

económico

de fácil mantenimiento

complicado en terrenos no planos

no apto para grandes distancias

no apto para turnos de riego muy cortos (riego

por pulso)

si existe un solo microtubo para varios lotes de

riego, existen limitaciones para modificar los

lotes que conforman los turnos de riego

REMOTO ELECTRICO (cable)


apto para cualquier topografía

posee rapidez en la apertura y cierre

alto costo, especialmente en turnados con gran

número de válvulas y/o gran distancia

hurto de cable eléctrico

si existe un solo cable para varios lotes de riego,

existen limitaciones para modificar los lotes que

conforman los turnos de riego

riesgo de daño generalizado por descargas

eléctricas (rayos)

REMOTO INALAMBRICO (radio contro l)


apto para cualquier topografía (*)

posee rapidez en la apertura y cierre

se minimiza el interés de hurto

no existen limitantes en el número o combinación

de lotes de riego que conforman un turno admite grandes distancias

muy alto costo, solo para turnados con gran

número de válvulas y/o gran distancia

mayor presencia de componentes electrónicos

difícil mantenimiento (personal calificado)

riesgo de daño localizado por descargaseléctricas (rayos), aunque localizado

(*) En muchos de los sistemas de Radio Control debe existir “contacto visual” entre el Centro de Control y la RTU; la presencia

de grandes objetos entre ambos, impide ó dificulta la comunicación.

En los equipos modernos, cada RTU de campo trabaja como unidad repetidora, evitando el inconveniente de los “obstáculos

visuales”, pudiendo sortear montes de árboles, cerros, grandes construcciones, etc.

dorot boletín técnico #19 - control remoto eléctrico.pdf

Documents