CiclaLogo! Proyecto Concurso Logo! 2018
Proyecto realizado por los alumnos: ❖ Farías Genaro (DNI: 44.075.959) ❖ Duvara Claudio (DNI: 44.358.778) ❖ Viñolo Jeremías (DNI: 44.358.614)
❖ González Mauricio (DNI: 44.218.515)
Docentes coordinadores: Ing. Ivana Trento
Prof. Claudio Novarecio Prof. Mario Brito
Prof. Marcia Rodríguez
Escuela Técnica N° 4 Fray Luis Beltrán Prof. Andrea S. Páez (Directora) - DNI 23707626
Ricardo Güiraldes esq. Gabriela Mistral - San Luis - Argentina [email protected]
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Tabla de contenidos
Introducción Investigación preliminar Información obtenida mediante profesionales y visitas LOGO! y sus ventajas Funcionamiento Materiales utilizados en este proyecto Descripción general de los elementos que se utilizarán
● Bomba de agua sumergible solar ● Paneles solares ● Tanque australiano ● Tuberías de PEBD ● LOGO! CMR2020 y su antena
Diagrama general del sistema Programa de LOGO! Simulación Esquema de conexiones Configuración del CR2020 Análisis económico
● Presupuesto ● Retorno de la inversión ● ¿Por qué vale la pena invertir en este proyecto?
Conclusiones Agradecimientos Fotos Bibliografía
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Introducción
Uno de los problemas en las zonas rurales en nuestra provincia y en el país, es el acceso al agua y su distribución.
Tradicionalmente en los campos el agua se obtiene de las napas freáticas utilizando molinos cuyos mecanismos se rompen o fallan habitualmente y pueden ser difíciles de reparar, además de dejar sin este servicio vital al campo durante el tiempo que demande la reparación.
En ocasiones, el acceso al agua está bastante alejado de la zona efectiva de utilización del recurso en el campo, con lo cual además de la dificultad en la obtención del agua, el productor rural se enfrenta a la problemática del traslado de la misma.
Otra dificultad en las zonas rurales radica en la obtención de la energía eléctrica. Muchos parajes están bastante alejados del tendido de red eléctrico, por lo que resulta indispensable la utilización de energías alternativas, como puede ser la energía solar fotovoltaica y la energía eólica.
Nosotros proponemos realizar una automatización que permita extraer agua de una perforación ubicada a cierta distancia de un campo mediante dos bombas eléctricas sumergibles (una activa y otra de respaldo), y llevarla a un tanque australiano para luego ser utilizada para el consumo humano, ganadero o riego.
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Con nuestro sistema basado en el módulo lógico LOGO! en conjunto con el módulo de comunicaciones CMR2020, el sistema podrá ser controlado y monitoreado vía sms desde cualquier dispositivo móvil.
Es importante destacar que todo el sistema será alimentado por energía solar, incluyendo las bombas, de manera de generar un proyecto energéticamente sustentable y amigable con el medioambiente.
Investigación preliminar
Como punto de partida decidimos investigar sobre el tema del acceso al agua en las zonas rurales, fundamental para realizar cualquier actividad agroindustrial (motivo del Concurso LOGO! del presente año que motiva este trabajo).
A continuación presentamos un resumen de la información recabada.
La ONU declara al agua como un derecho humano La consideración del agua como un elemento
indispensable para la vida y el desarrollo ha llevado a que en los últimos años surja un consenso mundial en torno a considerarla como un derecho. La Asamblea General de las Naciones Unidas (ONU) resolvió, en la 108° sesión plenaria celebrada el 28 de julio de 2010, reconocer “que el derecho al agua potable y el saneamiento es un derecho humano esencial para el pleno disfrute de la vida y de todos los derechos humanos” (Resolución 64/10).
El Comité de derechos económicos, sociales y culturales, perteneciente al Consejo Económico y Social de la ONU, considera que el agua debe tratarse como un bien social y cultural, más que como un bien económico,
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y que el derecho al agua debe ser ejercido de manera sostenible.
Asimismo la ONU ha establecido tres condiciones indispensables para el ejercicio de este derecho:
Disponibilidad: El abastecimiento de agua de cada persona debe ser continuo y suficiente.
Calidad: El agua necesaria para cada uso personal o doméstico debe ser salubre, y por lo tanto, no ha de contener microorganismos o sustancias químicas o radiactivas que puedan constituir una amenaza para la salud de las personas.
Accesibilidad. El agua, las instalaciones y servicios deben ser accesibles a todos, en cuatro
dimensiones superpuestas: físicamente, económicamente, sin discriminación y con acceso a la información.
Ley Nº VIII-0247-2004 (5459 *R) Plan de Desarrollo
Ganadero y Agrícola de la provincia de San Luis El Senado y la Cámara de Diputados de la Provincia de San Luis, sancionaron esta ley en el año 2004,
modificada luego en 2017 por la Ley N° VIII-0564-2007. Entre otras consideraciones establece: ARTICULO 1°.- Declárase de Interés Provincial e
incluidos en los términos de la presente Ley, a los proyectos vinculados a las actividades agropecuarias que impliquen una inversión que incremente en forma efectiva la productividad de las explotaciones de la Provincia, conservando, mejorando y/o restaurando sus ambientes y ecosistemas.
ARTÍCULO 3°.- Son beneficiarios del régimen
establecido en la presente Ley, las personas de
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existencia visible o ideal que realicen efectivas inversiones en explotaciones agropecuarias en la Provincia, por sí mismas o por terceros, en predios propios o ajenos.
ARTÍCULO 4°.- Los beneficiarios de la presente Ley,
gozarán de los siguientes beneficios promocionales: a) Reducción del Impuesto Inmobiliario, a los
Ingresos Brutos y de Sellos, en función a proyectos elaborados de acuerdo a lo previsto en el Art. 1°.
b) Auspicio Oficial del Poder Ejecutivo, a las gestiones que realicen las empresas beneficiarias en materia de financiamiento, comercialización, etc.
ARTÍCULO 5°.- Las actividades que contempla la
presente Ley, son aquéllas orientadas al incremento del stock ganadero, tanto en cantidad como en calidad, por compra o retención de la propia producción; mejoramiento de la oferta forrajera a través de implantaciones de pasturas perennes y máximo aprovechamiento del pastizal natural; recuperación de suelos; combate y control de plagas y malezas; organización de la explotación; apotreramientos; perforaciones y represas; desmontes planificados con reposición de especies; electrificación; instalaciones de almacenajes forrajeros; bienes de uso: tanques, bebederos, molinos, acueductos, sistemas de riego; engorde a corral y otros sistemas de producción intensiva; compra de reproductores e inversiones en mejoramiento genético y eficiencia en la reproducción.
ARTÍCULO 7°.- La Autoridad de Aplicación
dispondrá la priorización de los proyectos, en función de políticas de desarrollo agropecuario previstas.
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A su vez, los beneficios se establecerán de acuerdo a la zona, envergadura del proyecto, e impacto productivo, ecológico y social que genere. [...] Se establecerá el porcentaje de beneficios por el término de QUINCE (15) años, de acuerdo a la siguiente escala:
AÑO % de EXENCIÓN 1 hasta 100 2 hasta 100 3 hasta 100 4 hasta 100 5 hasta 100 6 hasta 95 7 hasta 90 8 hasta 85 9 hasta 80 10 hasta 70 11 hasta 60 12 hasta 45 13 hasta 35 14 hasta 25 15 hasta 15 ARTÍCULO 8°.- Los proyectos elegibles, serán
aquéllos que contemplen un aprovechamiento integral de los potenciales de los recursos disponibles en la explotación. En particular se contemplarán las siguientes condiciones:
La inversión y la productividad -en su caso- deberán guardar proporcionalidad con el impuesto exento.-
El plazo para realizar la inversión no deberá exceder de TRES (3) años.
El proyecto deberá significar un impacto ambiental positivo, orientado a un desarrollo sustentable y a un correcto uso de los recursos naturales.
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Deberá orientarse al mejoramiento sanitario de los rodeos.
Deberá permitir un uso racional de las pasturas. Deberá contemplar el máximo aprovechamiento del
recurso hídrico potencial. Como podemos observar, un sistema que genere el
acceso al agua para un establecimiento ganadero, utilizando energía solar para su funcionamiento, estaría encuadrado dentro de los proyectos aptos para ser considerados en esta ley, por lo tanto la inversión se compensaría con las exenciones impositivas que otorga la provincia de San Luis.
Como observación podríamos decir que la ley prevé la instalación de molinos, y debería incluirse también la instalación de sistemas de tecnología más avanzada como bombas de agua, tal como planteamos en nuestro trabajo. A nuestro modo de ver, debería modificarse el texto de la ley para incluir específicamente los sistemas que utilizan bombas o en general mencionar “sistemas de extracción de agua subterránea”.
San Luis Agua - Plan Maestro del Agua 2012 - 2025 El organismo que administra los recursos hídricos
de la provincia de San Luis se denomina San Luis Agua Sociedad del Estado, y es una sociedad del Estado provincial. Se ocupa de la gestión integrada del agua cruda y de la administración de la infraestructura hídrica provincial (diques, acueductos, canales, pozos públicos y perforaciones).
El organismo informa a través de su sitio web que tienen la responsabilidad de gestionar el patrimonio hídrico de la provincia, facilitando la distribución de agua cruda superficial y subterránea y promoviendo una
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nueva cultura del agua que gira en torno a la concientización, educación y controles siempre con la premisa de seguir mejorando los índices de producción de la provincia.
San Luis cuenta con un Plan Maestro del Agua 2012-2025, que propone un progresivo avance y mejores en las obras de almacenamiento y distribución del agua en la provincia, con la convicción política de favorecer en primera instancia a los pueblos y parajes más alejados; a los más postergados, delineando para ello una estrategia que claramente se orienta desde la periferia al centro.
Obras de almacenamiento. Diques Proyectados para la Cuenca de las
sierras de San Luis.
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La disponibilidad natural de agua en la provincia de San Luis, depende exclusivamente de las precipitaciones. Durante la época estival se producen las lluvias más abundantes, generándose de ese modo importantes crecientes en los ríos y arroyos, que recargan las napas subterráneas. Las mayores precipitaciones están localizadas en las sierras centrales de San Luis y en las sierras de los Comechingones.
En la publicación del Plan Maestro del Agua
menciona que la concreción del mismo “multiplicará los reservorios de agua a lo largo y ancho del territorio provincial; extenderá su compleja red de acueductos y canales cubriendo todo el mapa local, y ampliará su política de concientización sobre el patrimonio hídrico trabajando estrechamente con todos los sectores sociales en el fortalecimiento de esta floreciente cultura ambiental donde la Revolución del Agua, marca un hito en el desarrollo de las sociedades.”
También expresa el Plan Maestro que la inversión anual del 50% del presupuesto provincial se destina para el desarrollo de obras de infraestructura, donde las obras hídricas ocupan un lugar central, que de manera equitativa distribuye el recurso para uso humano, agro industrial y generación de energía limpia, a través de un sistema de reservorio y distribución que ha sabido sortear las limitantes climáticas naturales de una provincia semiárida con un bajo nivel de precipitaciones.
En el informe del Plan se plantea que el agua es el eje del desarrollo sustentable, y que de su cantidad y calidad disponible dependen la sustentabilidad del crecimiento actual y futuro.
El agua desempeña un rol como elemento desarrollador social, económico y productivo. Social, ya que toda sociedad necesita agua para sobrevivir y
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desarrollarse. Económico en tanto se trata de un recurso generador de valor, esencial para los procesos de transformación de productos en casi toda su cadena. Productivo porque es el insumo primordial para la generación de alimentos. En efecto, la utilización del agua para la producción es una necesidad ineludible. Así, por ejemplo, las grandes corporaciones a nivel mundial han comenzado a evaluar la disponibilidad y el estrés hídricos como un factor determinante tanto para el desarrollo de nuevos proyectos como para las limitaciones al devenir de los existentes.
La producción de alimentos está vinculada al agua de manera inseparable. Crecientes regiones del mundo han abordado el desafío de la seguridad alimentaria que consiste, según la Cumbre Mundial de la Alimentación de 1996, en la situación que sucede cuando todas las personas tienen en todo momento, acceso físico y económico a suficientes alimentos para satisfacer sus necesidades a fin de llevar una vida activa y sana.
Pero en atención a la vinculación indisoluble que existe entre el agua y la generación de alimentos, puede decirse que el agua es la clave de la seguridad alimentaria y por lo tanto, la imposibilidad de acceder a la seguridad alimentaria sin contar con seguridad hídrica. Desde ese punto de vista, el cuidado y la gestión del recurso hídrico, se convierten en una cuestión estratégica.
Se trata, en primer lugar, de un elemento escaso. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) el volumen total de agua en la Tierra es de 1.400 millones de km3. Pero sólo el 2,5% del volumen total corresponde al agua dulce. A su vez, el 70% del agua dulce proviene de los hielos montañosos y polares y casi 30% al agua subterránea, lo que deja aproximadamente en menos del 1% al agua dulce utilizable para
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ecosistemas y seres humanos. Y de ese 1%, el 70% es utilizado exclusivamente para la agricultura.
En segundo lugar, la escasez de agua adquiere nuevas dimensiones de análisis cuando se la confronta con el incremento de la población y las demandas, especialmente alimentarias. Hay en el planeta más de 7.000 millones de personas que alimentar y se prevé que habrá otros 2.000 millones para el año 2050. Esto significa que se necesitará un 70 % más de alimentos y hasta un 100 % en los países en vías de desarrollo.
El desafío mundial, en este punto, tiene que ver con incrementar la eficiencia en la utilización del agua: producir más con menos.
En tercer lugar, es un elemento desigualmente distribuido a nivel mundial. Hay naciones favorecidas con grandes cantidades de agua dulce, que al mismo tiempo cuentan con escasa población. Otros Estados en cambio sufren de una mayor escasez relativa, en muchos casos combinada con una situación de presión demográfica. Se calcula que para 2025, hasta dos terceras partes de la población mundial podrían vivir en zonas con disponibilidad limitada de agua .
Finalmente, no puede dejarse de lado el efecto del cambio climático en los recursos hídricos. Se estima que habrá disminución de las lluvias anuales y que el escurrimiento de los ríos y la recarga de los acuíferos en la cuenca mediterránea y en las zonas semiáridas de América, Australia y el África austral, afectará la disponibilidad y calidad del agua en regiones donde ya es escasa. Todas las regiones experimentarán por un lado sequías más frecuentes e intensas, y por otro, lluvias excesivas e inundaciones que pueden destruir los cultivos y poner en riesgo la producción de alimentos.
Red de acueductos y canales
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San Luis cuenta con una importante red de acueductos y canales realizada a lo largo de las últimas décadas.
La red alcanza los 4.731 km de longitud al momento de realización de este trabajo (agosto de 2018), extendiéndose por todo el mapa provincial.
Este sistema de conducción de agua cruda permite cubrir el 80 % de la provincia, con un área de influencia de 2.500.000 ha, lo que potencia los índices de productividad, mejorando la calidad de vida de sus habitantes.
Red de acueductos y canales de San Luis
Más de 50 acueductos riegan las tierras de San Luis
con piezas elementales como los acueductos Nogolí con 680 Km y el Eloy Bona, con 637 Km, algunos de los más extensos.
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La planificación hídrica para los próximos años, contempla la cobertura del 100% del territorio de San Luis con la construcción de nuevas líneas troncales para el transporte de agua cruda.
La red de canales, hoy está conformada por 21
sistemas de distribución que abastecen a más de 1.100 usuarios regantes de toda la provincia.
Los canales revestidos y sin revestir, entre los que sobresalen Paso de las Carretas, San Felipe, Quines - Candelaria y Renca- Santa Rosa, constituyen un sistema de eficiencia que destina sus aguas al riego y la producción de una provincia que mantiene sus índices de desarrollo en constante ascenso.
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Obras de distribución. Acueductos desde la cuenca de las sierras de San Luis
Aunque la extensión de la red de acueductos y
canales es muy importante, aún existe un 20% del territorio puntano que no tiene acceso al agua corriente.
De aquí la importancia que creemos que tendrá el desarrollo que planteamos como solución a esta
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problemática, pensada sobre todo para un sistema de producción ganadera.
Código de Aguas de la provincia de San Luis Establece normativa en cuanto a la utilización de
acueductos y a la extracción de agua subterránea, por lo que consideramos que es necesario estar al tanto de esta reglamentación.
A continuación transcribimos los artículos que tienen que ver con nuestro proyecto.
ARTÍCULO 1º.- PRINCIPIOS. Son principios generales
que orientan la presente Ley: a) El agua es un recurso vital, renovable, limitado,
finito y vulnerable, de utilidad y necesidad pública y de interés provincial.
b) Debe conservarse la unidad de la cuenca hidrográfica, compatibilizada con la disposición del territorio, la conservación y protección del medioambiente y la planificación hidrológica integral que logre la multiobjetividad y la multidimensionalidad del recurso.
c) El agua tiene un valor económico, social y ecológico cuya ponderación resulta de los diferentes usos que se le asigna.
d) Preservación de los ecosistemas del territorio. ARTÍCULO 2º.- FUNCIÓN SOCIAL. El uso del agua,
por ser un recurso escaso, se realiza teniendo en cuenta su función social en beneficio de las actuales y futuras generaciones y por ello obligan a su uso racional y eficiente. Al ser un insumo de la producción tiene un valor económico que debe ser satisfecho por su usuario.
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TÍTULO IV DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS DEL USO Y CONTROL DE LAS AGUAS
SUBTERRÁNEAS ARTÍCULO 95.- VIGENCIA DE LA LEY. Todas las obras
existentes, en ejecución y futuras que tengan por fin explorar y explotar aguas subterráneas quedan comprendidas en las disposiciones de la presente Ley.
ARTÍCULO 96.- PERMISO DE PERFORACIÓN -
HORADACIÓN. Para realizar perforaciones u horadar pozos, el peticionante deberá solicitar el permiso correspondiente a la Autoridad de Aplicación, recabándole las instrucciones para ejecutar la obra y cumpliendo con las obligaciones establecidas en este Código y su respectiva reglamentación.
ARTÍCULO 97.- REGLAMENTO, REQUISITOS. El
reglamento que se dicte en relación a este capítulo, establecerá mínimamente las siguientes condiciones:
a) Impedir la contaminación de las distintas capas acuíferas.
b) Evitar el mal aprovechamiento o desperdicio de las mismas.
c) Evitar perjuicios a los actuales dueños de perforaciones, por el establecimiento de otras perforaciones o captaciones superiores o de aguas
arriba en especial cuando aquéllas sean para poblaciones o colectividades.
ARTÍCULO 107.- CLASIFICACIÓN. Toda obra que se
ejecute en el territorio de la Provincia, para explorar y extraer aguas subterráneas, será
clasificada según las siguientes definiciones.
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a) Perforación: Es la obra de captación tubular con un diámetro inferior a un
metro. b) Pozo: Es la obra de capitación con un diámetro
mínimo de un metro, empleándose para su construcción cualquier procedimiento de penetración.
ARTÍCULO 108.- CONTROLES DURANTE LA
PERFORACIÓN. La Autoridad de Aplicación efectuará durante la ejecución de la obras los controles que estime necesario, y especialmente lo hará cuando se realiza el ensayo de bombo final, labrándose un acta que suscribirán conjuntamente el representante de la Autoridad de Aplicación y el director técnico de la obra. Los elementos necesarios para tales controles deberán ser provistos por el solicitante.
ARTÍCULO 109.- OBJETIVO DE LOS CONTROLES. El
ensayo de bombeo se realizará para determinar el caudal óptimo de explotación y la transmisibilidad del sistema acuífero, el nivel de bombeo y eventualmente la amplitud del cono de depresión. Del agua extraída se tomarán las muestras necesarias para su posterior análisis químico.
ARTÍCULO 110.- INFORME TÉCNICO. Con
posterioridad al ensayo bombeo el director técnico de la obra deberá entregar la información requerida por la Autoridad de Aplicación de acuerdo al procedimiento y reglamento vigente al respecto. El cumplimiento de este requisito se entenderá como comunicación de finalización de obra.
ARTÍCULO 176.- AGUAS SUBTERRÁNEAS. El
Organismo de Aplicación debe entender en todo lo
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relacionado con la política y administración de las aguas subterráneas provinciales, su autorización y poder de policía, su exploración, estudio, evaluación, explotación, uso, conservación y protección de las mismas.
ARTÍCULO 187.- OBLIGACIONES PARA USUARIOS DE
AGUAS SUBTERRÁNEAS. Los usuarios que a la fecha de la vigencia de la presente Ley se hallaren explotando perforaciones o pozos, están obligados a comunicar a la Autoridad de Aplicación los datos requeridos para el Registro de Perforaciones y Pozos dentro de los SEIS (6) meses del comienzo de la vigencia de esta Ley.
Diario La Nación: Nota sobre la producción
ganadera y acceso al agua en San Luis Encontramos una nota del diario La Nación
publicada en 1998 que reflejaba lo siguiente sobre la provincia de San Luis:
“Históricamente esta provincia fue considerada una
zona de cría [...], Aberdeen Angus y Hereford. La lucha del productor puntano fue siempre contra el suelo y la falta de agua; no sólo por la escasez de lluvias, sino también por la difícil extracción subterránea en vastas zonas. [...] Respecto de la calidad y de la posibilidad de desarrollo el degradé va desde el Este hacia el Oeste. En este caso no sólo se mide por la calidad de los suelos, sino también por el nivel de la napa freática, que facilita o complica la extracción del agua subterránea. En el límite con Córdoba, las napas están a 3 o 4 metros del nivel del suelo y son las mejores tierras de la provincia y a medida que se acerca a Mendoza el nivel y las expectativas decrecen por el aumento de los quebrados y las dificultades para extraer el agua que se encuentra entre
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150 y 200 metros. También se puede identificar cada zona provincial por el árbol típico. Así, en el Este está el caldén; en el Centro, el chañar y en el Oeste el algarrobo.”
Si bien la condición de la provincia de San Luis ha
evolucionado favorablemente con respecto a la inversión en los acueductos, esta noticia refleja la situación de algunas localidades y parajes a los que aún no llega el agua de red, y la realidad de gran cantidad de productores ganaderos de otras provincias, y es precisamente el sector al que apunta nuestro desarrollo.
El artículo también nos brinda datos sobre la profundidad de las napas en la geografía puntana.
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Información obtenida mediante visitas y charlas de profesionales
Con el objetivo de tomar contacto con el ambiente
agroindustrial, nuestros profesores organizaron una salida a la Escuela Técnica N° 6 “Gral. San Martín”, ex Escuela Agraria, ubicada en las afueras de la ciudad de San Luis.
Allí el Regente de dicha institución, Víctor Barroso, nos explicó detalles sobre la crianza de animales, la agricultura, las labores que realizan los técnicos agropecuarios y en particular respondió nuestras preguntas sobre el problema del agua en el campo, que era el tema de nuestro interés para el proyecto.
A pesar del frío de ese día, con la compañía de la Directora de nuestra escuela, los docentes y preceptores, recorrimos las instalaciones de la escuela para conocer más sobre el tema sobre el cual realizaríamos el proyecto.
Estas son algunas de las fotos que sacamos en la Escuela Técnica N° 6 “Gral. San Martín”.
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Regente y alumnos de la escuela Escuela Técnica N° 6 “Gral. San Martín” dándonos la bienvenida
Entrando en contacto con los animales de la escuela agraria
Terreno de la escuela agraria. Observamos boyeros eléctricos para evitar
que se escapen los animales y gran sequía en las pasturas
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Cerdo en su corral con su bebedero
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Corral de cabras
Otra parte del corral de cabras
Para asesorarnos sobre las aplicaciones de las energías renovables, recibimos en nuestra escuela la visita del gerente de la empresa Tecno-Sol, una empresa joven ubicada en la ciudad de Juana Koslay, muy
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cercana a la ciudad de San Luis, dedicada a la comercialización e instalación de tecnología alternativa solar y eólica.
El ingeniero Sergio Vinuesa nos explicó detalladamente las distintas opciones de alimentación eléctrica que eran rentables para las zonas rurales.
También nos brindó información sobre las bombas de agua para pozos que funcionan con energía solar.
En base a esta información logramos determinar cómo íbamos a alimentar nuestra bomba de agua y el Logo!
Energías renovables: paneles solares, regulador, baterías, bombas
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Docentes y alumnos de 5° año Electrónica en la charla sobre energías
renovables
El ingeniero de Tecno-Sol respondiendo nuestras consultas
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También participamos de una visita a la fábrica de colectores y calefones solares INNOVAR, en la que su gerente, Jorge Folari, nos explicó las partes constructivas y el funcionamiento de los colectores.
Además accedimos al interior de la fábrica donde estaban soldando los tanques de acero inoxidable de los termos solares.
Aprendimos mucho sobre el aprovechamiento del calor de la energía solar en esta visita.
Foto grupal tomada en la salida a Innovar
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Colector y calefón solar
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Descripción de los elementos a utilizar en el sistema
LOGO!
LOGO! Es un módulo lógico de Siemens, es decir, un controlador programable que permite establecer una lógica de manera que, en función del valor de las entradas conectadas al LOGO! (analógicas o digitales), se activen o desactiven las salidas del mismo (transistorizadas o a relé).
La clave es que que al ser programable, brinda la posibilidad de que el técnico diseñe y modifique su sistema todas las veces que sea necesario, adaptándolo de manera simple al proceso a controlar.
LOGO! tiene además múltiples funciones como contadores, temporizadores, instrucciones aritméticas, etc., y un display con teclado para interactuar con el programador y el usuario. Además tiene un conjunto de módulos asociados mediante los cuales se pueden realizar más y mejores aplicaciones, como los paneles TDE o los módulos de comunicaciones CMR2020.
Ventajas de LOGO!
● Es una especie de pequeño PLC. ● Flexible y versátil. ● Ahorra cableado, costos y tiempos de
instalación. ● Es simple realizar modificaciones.
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● Es escalable: se pueden añadir más o menos entradas y salidas.
● Tiene una completa familia de productos incluyendo módulos de comunicación y paneles táctiles.
¿Para qué sirve LOGO!?
Principalmente para pequeñas automatizaciones y domótica. Es ideal para automatizar sistemas de riego, estacionamientos, arranque de motores, alumbrado, calefacción, etc. Es decir, instalaciones sencillas o pequeñas máquinas. Nosotros usaremos la versión 8 de LOGO! 12/24 RCE, la cual dispone de 8 entradas y 4 salidas a relé.
Tiene un rango de temperatura de -20 hasta 55 ºC, lo cual le permite trabajar al aire libre cuando las temperaturas son inferiores a 0 ° C. Tiene comunicación integrada y sincronización de fecha y hora.
LOGO! V 8 con display
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Funcionamiento del sistema propuesto
En principio vale aclarar que el sistema desarrollado puede ser aplicado a distintos establecimientos, pero tomamos como ejemplo el campo “Don Nino” de La Toma, como para realizar la aplicación en base a un lugar en concreto.
Allí el agua que se utiliza se extrae de las napas a través de un pozo de unos 60 metros de profundidad, en la que con nuestro sistema se sumergerán dos bombas de agua alimentadas por paneles solares. Una bomba será la que se encuentre activa de manera continua, mientras que la otra se utilizará sólo en caso de falla de la primera.
También podría considerarse que se extrae el agua de una arroyo o río que pasa cerca del campo, lo cual es muchas veces lo que ocurre en los campos de nuestra provincia, y que igualmente necesita de una bomba para extraer el fluido.
Como en ocasiones la bomba puede llegar a averiarse o taparse, para evitar que el campo se quede sin agua diseñamos un sistema con dos bombas sumergibles en el cual una de las bombas estará de respaldo, esperando ser conectada cuando falle la otra.
El agua que se obtenga será dirigida directamente a un tanque australiano, el cual se encuentra a una altura apropiada de manera que el desnivel existente entre la salida del pozo y el tanque es tal que en ese tramo el agua circula por efecto de la gravedad. El pozo se ubica en la ladera de una montaña, a unos 10 o 12 km de distancia del tanque australiano.
A su vez el tanque tiene una elevación superior que las salidas de consumo, lo cual permite que gracias a la gravedad el agua que contiene pueda ser distribuida
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hacia donde se la necesite, sin necesidad de colocar otra bomba.
Por último analizamos que existe una distancia
considerable entre las bombas de agua y el campo, por lo tanto comenzamos a pensar cómo establecer la comunicación entre LOGO! y las bombas y el tanque australiano…
Hasta que encontramos como solución ideal el uso del módulo CMR2020 que permite establecer un enlace con LOGO! a través de SMS (mensajes de texto de telefonía celular).
Pero para nuestra aplicación necesitamos dos módulos CMR2020, uno conectado a las bombas, y otro conectado al LOGO!, que se ubicará en el campo cerca del tanque australiano. Debido a que el módulo CMR2020 según lo que investigamos puede trabajar de manera autónoma, no es necesario colocar otro LOGO! en las bombas.
De esta manera no tan sólo se crea un enlace entre el controlador y las bombas sino que también le será permitido a uno o más usuarios acceder al control a distancia de las bombas a través de su celular, o a monitorear el estado de las bombas, luego de configurar los eventos y demás opciones de los CMR2020.
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Materiales que se utilizarán en este proyecto
● 1 LOGO! 0BA8 12/24RCE ● 2 Bombas de agua subterránea ● Paneles solares ● Tubos de polipropileno ● 2 electroválvulas ● 1 tanque australiano ● 2 módulos de comunicación CMR 2020 LOGO-1
con su antena correspondiente
Diagrama general del sistema
A continuación se explicará y mostrará mediante un diagrama el funcionamiento de todos los componentes del proyecto.
Diagrama del sistema con LOGO! y los dos módulos CMR2020
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Descripción general de los elementos que se utilizarán en este proyecto
Bomba de agua: Es un dispositivo que consigue convertir la energía mecánica, que posibilita su accionar, en energía de un fluido incompresible que ella misma consigue desplazar. Cuando aumenta la energía del fluido, además logra incrementar su presión, su altura o su velocidad. Esto quiere decir que una bomba de agua puede ayudar a sacar agua de un pozo o llevar agua a los pisos más altos de un edificio.
Bomba de agua sumergible solar
En en el caso de las bombas sumergibles que funcionan mediante energía solar, son del tipo BSC / BST (bombas de tornillo helicoidal o centrífugas), especialmente diseñadas para funcionar directamente dentro de un pozo.
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Poseen un motor de corriente continua en baño de aceite, apto para funcionar con la tensión entregada por paneles solares, generadores eólicos o baterías.
El motor de imán permanente, sin escobillas, minimiza el desgaste y por ende prolonga la vida útil de la bomba, minimizando las tareas de mantenimiento de este elemento.
A continuación se presenta un esquema del
funcionamiento de este tipo de bombas, que son las que utilizaremos en nuestro proyecto.
Esquema de funcionamiento de una bomba sumergible con panel solar
En el esquema, la energía eléctrica de continua
proveniente del panel solar ingresa al panel de control de la bomba. Dicho panel rectifica, estabiliza, amplifica y
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filtra la corriente del panel solar, y envía esta energía a la bomba. También puede utilizarse para cargar baterías de manera de tener un respaldo en caso de que se necesite el funcionamiento del sistema cuando el panel no recibe energía solar (de noche o en días nublados).
Del material técnico proporcionado por el Ing. Vinuesa de Tecno-Sol extrajimos las características y el campo de trabajo de este tipo de bombas.
Características de las bombas solares sumergibles
Esquema constructivo de la bomba sumergible solar
Características técnicas de los modelos de bombas BSC
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Según la aplicación planteada, para un pozo de una profundidad de 60 m, seleccionaremos la bomba BSC- de 1000W de potencia, lo cual según la tabla anterior requiere una potencia de 1400W por parte del panel fotovoltaico. y cañería de 1”. Esto nos permitirá tener un caudal de entre 1 y 2 metros cúbicos por hora , ya que le altura manométrica del sistema sería prácticamente sólo la profundidad del pozo puesto que para el lugar donde se idea instalarlo serían muy bajas las pérdidas de carga por la cañería ya que el agua iría desde la superficie donde se halla el pozo hasta el tanque australiano por gravedad, y no gracias la potencia de la bomba.
Paneles solares fotovoltaicos: Los paneles
fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad.
Las celdas son llamadas células fotovoltaicas, que dependen del efecto físico fotovoltaico por el que la energía lumínica produce cargas positiva y negativa, en dos semiconductores próximos de diferente tipo, creando así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.
Una sola celda genera una corriente continua (CC) de un valor muy pequeño, por eso se conforman los paneles con muchas celdas. A mayor tamaño del panel, más cantidad de celdas y mayor potencia.
Los paneles son sensibles a la temperatura, en general disminuyen su potencia un 0,5% por cada grado centígrado que aumente la temperatura.
En caso de querer utilizar el sistema para energizar equipos de corriente alterna (CA), se debe utilizar un inversor eléctrico, que es un circuito electrónico que convierte la potencia de CC en potencia de corriente alterna (CA).
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En nuestro caso esto no será necesario ya que trabajaremos con CC.
A continuación se observa un esquema de implementación de energía solar fotovoltaica, en el cual se cuenta además con baterías que almacenan la energía que producen los paneles y no se consumen en el momento, de modo que cuando no funcionen los paneles, el sistema tendrá energía disponible almacenada en las baterías.
Esquema de conexiones de un sistema con paneles solares
Existen dos tecnologías de fabricación de las celdas
solares: Silicio monocristalino y multicristalino (o policristalino). Veremos sus diferencias.
Silicio monocristalino: Es utilizado desde tiempos históricos. Presenta mayor lentitud en el proceso de calentamiento. Su fabricación implica un alto costo energético. Resulta ligeramente más eficiente. Su fabricación
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es más lenta. Tiene un color grisáceo. Se lo identifica fácilmente por los rombos blancos en las uniones de las celdas que conforman el panel.
Ejemplo de panel monocristalino
Silicio multicristalino o policristalino: Su descubrimiento ha sido más reciente. Rapidez en el proceso de calentamiento. Su fabricación resulta más económica. Resulta ligeramente menos eficiente. Su fabricación es más rápida. Es de color azul marino.
Ejemplo de panel policristalino
No existe un panel solar mejor que otro, aunque según el clima habitual donde se vaya a instalar se debe seleccionar el más adecuado...
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Se recomienda la instalación de paneles solares monocristalinos en climas fríos con tendencias a tormentas o niebla, ya que este tipo de placas solares tienden a absorber mejor la radiación y soportan menos el sobrecalentamiento.
Se recomienda la instalación de paneles solares policristalinos en climas cálidos, pues absorbe el calor a una mayor velocidad y le afecta en menor medida el sobrecalentamiento.
Tanto las bomba como el CMR funcionan con tensión continua de 12 V. Para nuestra aplicación, necesitaremos un panel de 1400W para alimentar la bomba, más el consumo del CMR2020 que es de 3W como máximo según la hoja de datos de Siemens, más el consumo de la antena que su datasheet fija en 20 W, obtenemos una potencia de 1423 W. Por lo tanto consideraremos un panel o conjunto de paneles a conectar en paralelo que puedan proveer 1500 W.
No consideraremos la inclusión de baterías en nuestro sistema suponiendo que con unas cuatro horas de máximo aprovechamiento de la luz solar, la bomba alcanzará a cubrir las necesidades del campo Por supuesto, en caso de que esto no fuera suficiente, pueden incorporarse baterías al sistema analizar la posibilidad de instalar un aerogenerador.
Pileta o tanque australiano: Es un dispositivo de agua al aire libre. Generalmente su base es un círculo de chapa galvanizada o cemento de unos 5 a 10 metros de diámetro con piso impermeable asentado sobre un ligero elevamiento de tierra y sin cobertura.
Como su nombre lo indica, estos tanques fueron diseñados originalmente hace unos 100 años en Australia como alternativa para recolectar agua en los inmensos paisajes áridos.
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Tanque australiano
El depósito puede llenarse con agua lluvia o
bombearla de un pozo profundo o de una laguna. Para evitar que el agua se evapore o que se contamine de hojas, insectos o cualquier otro material, se puede cubrir con mediasombra.
Tubos de polietileno PEBD: Los tubos de PEBD
(Polietileno de Baja Densidad) son ideales para el transporte de agua en sistemas de riego o transporte de agua en zonas rurales. Se fabrican en diámetros normalizados de ½” hasta 2.1/2”. El diámetro a seleccionar es el interno.
Rollos de 100m de tubos de PEBD
Entre las aplicaciones más frecuentes podemos
mencionar: 41
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● Aguadas ● Encamisado de pozos de agua ● Abastecimiento a bebederos ● Riego de olivares, viñedos, hortalizas, frutales, etc ● Distribución de agua fría en redes domiciliarias y
fabriles ● Alimentación de piscinas
Propiedades:
● Bajo coeficiente de rugosidad y de Manning, lo que garantiza una menor pérdida de carga.
● Más livianos que otros tubos convencionales. ● Son atóxicos (de acuerdo a las normas
bromatológicas). ● Los tubos se presentan en rollos desde los 100 m.
hasta los 300 m, dependiendo del diámetro. ● Los tubos de PEBD son Inmunes a los tipos de
corrosión que afectan a las tuberías enterradas, por lo tanto no requieren recubrimiento ni protección catódica
● Resistencia a los agentes químicos, abrasivos, roedores, microorganismos y radiación iónica.
● Resistente al impacto que puede presentarse en el transporte, manipulación e instalación
● Gran resistencia mecánica. Resisten adecuadamente las presiones internas generados por los líquidos transportados y las presiones externas producidas por el relleno de zanjas y el tránsito vehicular. Resistente a los golpes de ariete
● Insensibilidad al congelamiento. La unión de la tubería puede realizarse mediante
accesorios a compresión o espigas ranuradas. Por su alto grado de flexibilidad, se adaptan a la forma del
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suelo. Para la fabricación del PEBD no se utilizan elementos contaminantes.
Para nuestro sistema ya habíamos determinado un
diámetro de 1” de diámetro interno. Resta determinar la calidad del caño, ya que según
su espesor pueden conseguirse de calidad k2,5, k4, k6 o k10, como muestra la tabla del fabricante CHA:
Tabla de dimensiones y calidades de PEBD
Mediante esta otra tabla práctica podremos
orientarnos mejor para seleccionar la calidad:
Tabla caudal / calidad / diámetro PEBD
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Esta es una guía rápida para orientarnos en los
caudales que se consideran lógicos al momento de hacer una instalación de agua. En esta tabla, en función del diámetro nominal (interior), obtenemos los caudales máximos de forma que no se supere la velocidad crítica de 1,5 m/s.
Puesto que no queremos la peor calidad, seleccionaremos una calidad k4 en adelante. De 1” de diámetro cualquiera de las calidades k4, k6 o k10 garantizan hasta 3,1 litros por segundo. Utilizaremos calidad k6 por su mayor espesor que dará mayor durabilidad al tendido.
LOGO! CMR2020: Es un módulo de comunicaciones de Siemens que permite controlar un módulo LOGO! o recibir datos de estado y alarmas a través de mensajes de texto a un teléfono móvil o recibir mail.
Una vez que la tarjeta SIM se ha insertado, el módulo de comunicaciones se puede acceder como un nodo de la red móvil. Los usuarios pueden configurar diferentes comandos del Logo! para el acceso remoto y luego activarlas a través de mensajes de texto a través del módulo de comunicaciones. En la otra dirección, LOGO! CMR2020 transmite datos y alarmas de diagnóstico como mensajes de texto sms a teléfonos celulares previamente definidos como receptores.
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Módulo de comunicaciones CMR2020
Logo! CMR2020 tiene una conexión de antena GPS que ayuda, por ejemplo, para rastrear la posición actual de carga de contenedores en todo el mundo o para vigilar los envíos de camiones. También permite la sincronización de la hora del día del módulo lógico conectado en base a información de la hora proporcionada por el proveedor de teléfono móvil o las señales de tiempo GPS. LOGO! CMR2020 y LOGO! se utilizan en sistemas de control tales como persianas, puertas de garaje, iluminación, etc.
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Funciones generales del CMR2020
La antena necesaria para el CMR2020 es la ANT794-4MR. Es una antena omnidireccional de varilla para GSM (2G), UMTS (3G) y LTE (4G), es resistente a la intemperie es decir que puede utilizarse para interior y exterior, y posee un cable de conexión de 5 m fijado a la antena con conector SMA.
A continuación observamos una imagen y las características de misma.
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Antena del CMR2020
Características de antena del CMR2020
Puesto que la configuración del módulo CMR2020 es bastante extensa, primeramente se explicará el
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programa de LOGO! y luego proseguiremos con este tema.
Programación del LOGO!
Para programar el LOGO! creamos un proyecto con LogoSoft Comfort V8. Este programa provisto por Siemens permite utilizar un lenguaje gráfico para indicarle al LOGO! las acciones a tomar en sus salidas, en función de sus entradas.
El lenguaje que utilizamos es el FUP (bloques de funciones).
Para activar el sistema se debe seleccionar en “ON” el estado de un interruptor de software (B026) que aparece en la pantalla inicial del display de LOGO!. Las pantallas se recorren con las flechas arriba y abajo del LOGO!.
Si se ha activado el sistema y el sensor de nivel del tanque australiano (I1) indica que falta agua (=1), el sistema activa la marca 5 (M5).
I1 es la única entrada física del LOGO!BM que vamos a conectar. El resto se manejará a través de los módulos CMR2020.
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Primer bloque del programa creado con LOGO!Soft Comfort V8.0
La activación de M5 producirá un evento en el que el módulo CMR2020_1, el que está conectado al LOGO! o LOGO!BM (módulo base), envíe un sms a los usuarios agendados a tal fin. Uno de ellos será el CMR2020_2, que funciona en modo autónomo, sin LOGO!, y que se encuentra en la zona del pozo y tiene conectadas las dos bombas solares. El evento para este CMR2020_2 a recibir dicho sms será activar la bomba 1, la cual está conectada a su salida 1.
Si fallara la bomba 1, el CMR2020_2 enviará un sms a los usuarios registrados informando lo ocurrido ya que esto se programa en dicho módulo y lo detecta en su
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entrada 1. Es aquí entonces cuando LOGO!BM recibe esa información a través de la escritura de la marca M2.
Esto hace que LOGO!BM saque de funcionamiento la bomba 1 y active la bomba 2, que es la de respaldo, todo de manera similar a la descrita anteriormente, mediante marcas que son de lectura y escritura compartida entre LOGO!BM y los CMR2020.
Cada vez que ocurre alguno de estos eventos, el LOGO! lo informa en su display a través de diferentes textos de aviso, que a su vez utilizan las marcas de colores de retroiluminación de LOGO! según la gravedad de lo ocurrido: Verde cuando la bomba 1 funciona mientras el tanque necesita agua, ámbar si falla la bomba 1 y entra en funcionamiento la de respaldo; y rojo si fallan ambas bombas.
El bloque del programa que maneja las pantallas muestra en la inicial el estado del sistema y las bombas. El usuario puede acceder luego a la segunda pantalla presionando la flecha hacia arriba del LOGO!, que muestra el tiempo que lleva encendida cada bomba ese día. La idea sería mostrar este dato en horas, pero ha sido configurado en segundos en el archivo de simulación para poder visualizar el cambio de este valor a medida que transcurre el tiempo del cronómetro que
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cuenta este tiempo cada vez que se habilita la marca correspondiente a cada bomba (B030 para la bomba 1 y B011 para la bomba 2).
Se ha incluido un registro de estos datos, como se observa en la tercera captura del programa. Esto es almacenado en una tarjeta de memoria microSD de LOGO!, cada día a las 0 horas con un leva diaria de un temporizador semanal (B015). Luego se reinician los cronómetros de las bombas y todo vuelve a comenzar.
Manejo de pantallas en el programa
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El usuario puede acceder a la información del registro para realiza un estudio estadístico, mediante una macro de Siemens para utilizar con planilla de cálculo de Microsoft Excel, pudiendo generar gráficos sobre las épocas de mayor y menor nivel de agua en las napas por ejemplo. O relacionar los datos de consumo de agua con la cantidad de ganado que posee por ejemplo.
Finalmente hay un bloque que le avisa al productor
una vez al mes que debe realizar una inspección en el pozo para verificar el correcto funcionamiento de los filtros, los paneles solares, las tuberías, etc.
Bloque de Mantenimiento
Simulación
A continuación se observan algunas capturas de pantalla de la simulación del programa de LOGO!
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Debido a que el funcionamiento del módulo CMR2020 no se puede simular, incluimos las entradas en el programa para simular la activación de las marcas que harán los CMR a través de los eventos y los sms.
También incluimos una entrada para simular el evento mensual que activa el aviso de Mantenimiento.
Pantalla inicial. Sistema habilitado y cargando agua
desde bomba 1.
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Fallo de bomba 1, habilitación de bomba 2 para cargar el
tanque
Alerta máxima: fallo en ambas bombas
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Contadores de hora de funcionamiento diarios de cada bomba (segunda pantalla y registro).
Recordar que debería estar configurado en horas pero está en segundos para agilizar la visualización del registro de datos.
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Diagrama de conexiones
Configuración del CMR 2020
Logo! CMR2020 puede conectarse rápida y fácilmente al módulo lógico LOGO! a través de una interfaz Industrial Ethernet. Además de los comandos de programación, el usuario guarda una lista de números de teléfonos celulares que están autorizados para controlar y recibir el valor de proceso y datos de diagnóstico, así como las alarmas. Los mensajes de texto de control están protegidos por contraseña.
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La aplicación que utilizaremos con este módulo será la siguiente:
Comunicación de telefonía móvil por SMS y correo electrónico sin LOGO! BM
El CMR2020 puede utilizarse sin un BM conectado. Si el CMR2020 está conectado a una antena de telefonía móvil, se dispone de las siguientes funciones:
● Envío de un SMS o un correo electrónico debido a una señal en la entrada del CMR2020
● Recepción de un SMS: – Activación de una salida del CMR – Solicitud de un SMS con información de estado del CMR El WBM del CMR permite configurar acciones y eventos como el cambio de señales de entrada. Las
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acciones se disparan al producirse eventos configurables.
Requisitos
● El montaje, la conexión y la puesta en marcha
están realizados.
● La antena para la recepción de telefonía móvil
está conectada
LOGO CMR 2020 – Configuración de nuestro sistema A continuación se explicarán los pasos para la configuración del módulo de comunicaciones que permitirá controlar remotamente el proceso y además obtener información del estado de distintas entradas o salidas, a través de mensajes SMS de telefonía móvil. Utilizaremos las siguientes funciones del CMR2020, estudiadas de su manual:
● La interfaz web WBM ( Web Based Management) para la configuración del CMR, protegida con nombre de usuario y contraseña. La misma es similar a la interfaz a la que se accede para configurar una antena de WiFi.
● Envío y recepción de SMS.
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● Lectura de la memoria imagen de proceso. La memoria imagen de proceso del LOGO BM (Base Module, o el equipo LOGO! 8) puede leerse mediante SMS (utilizando el comando "MONITOR?").
● Escritura de salidas del CMR conectado a las bombas de agua, ya que las dos salidas del CMR pueden escribirse mediante SMS.
● Lectura de señales: Mediante SMS es posible acceder en modo de lectura a la memoria imagen de proceso del LOGO BM, la memoria de variables y la memoria imagen de proceso del CMR utilizando señales configurables.
● Acceso a la memoria de variables (VM) Desde la memoria de variables se accede en modo de lectura y escritura a los valores actuales de los bloques de función del BM mediante SMS.
● Eventos / memoria imagen de proceso: Configuraremos eventos y reacciones, como la emisión de un SMS de alarma en caso de que fallen las bombas de agua. (Es decir cuando ocurra un cambio de un valor en la memoria imagen de proceso). La imagen de proceso del BM consta de los siguientes elementos, que pueden utilizarse para configurar eventos o alarmas: – Entradas digitales y analógicas – Salidas digitales y analógicas – Marcas digitales y analógicas – Registros de desplazamiento – Teclas de manejo – Teclas de función
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● Tarjeta SD: Guardaremos los datos de configuración del CMR en una tarjeta SD.
Acceso y configuración básica del WBM: Como ya mencionamos, el CMR se configura localmente desde una computadora mediante una interfaz web (WBM) que se visualiza con un navegador web. El WBM ofrece, entre otras, las siguientes funciones: Habilitación de la recepción de GPS, ajuste de la hora del sistema y sincronización del BM, configuración del CMR para enviar y recibir mensajes de texto, configuración de las interfaces LAN y WAN y sus funciones, configuración de las funciones de seguridad, creación y administración de usuarios y grupos a quienes se enviarán SMS por ejemplo, vigilancia del CMR mediante diferentes parámetros, etc.
Esta es la pantalla que presenta el WBM del CMR, luego de acceder con usuario y clave que por defecto son “admin” y “admin”.
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A la izquierda aparece el menú de navegación para configurar las distintas secciones. En “Start page” se configurará el idioma del texto del WBM (alemán o inglés), y se visualizarán el nombre y tipo del módulo, y la dirección de IP entre otros detalles que se configuran desde el menú. Vale destacar que luego de completar los datos de cada configuración, se debe presionar “Apply” para que el sistema registre los cambios. En “System” se puede cambiar el nombre del módulo, se nos brinda información sobre el hardware y se nos permite ajustar la fecha y la hora del sistema. En “LAN” se ingresa la dirección IP del CMR y la máscara de subred, con la precaución de no repetir el IP asignado a otros dispositivos del sistema (ej. el del LOGO! BM o pantalla LOGO! TDE por ejemplo). En “WAN” se configura la interfaz inalámbrica móvil, introduciendo el PIN de la tarjeta SIM del teléfono que va a usarse con el CMR y activando la utilización de la línea inalámbrica en la casilla de verificación “Activate mobile wireless interface”. En la pestaña “Wireless cell” se puede comprobar el nivel de recepción de la antena GSM/GPRS,
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para poder ubicar la antena en la posición más conveniente. En otra pestaña llamada “SMS” se activa la recepción de mensajes de texto para el control remoto del CMR, estableciendo una contraseña de seguridad en caso de desearlo. La contraseña deberá anteponerse al comando que se le envíe al CMR por mensaje de texto. Sólo es necesaria para escribir datos, no para leerlos. En “Users/groups” introduciremos los números de teléfono de los usuarios que estarán habilitados para comunicarse con el CMR. En la pestaña User se crean los usuarios, introduciendo los datos que se solicitan: Nombre, Descripción, Número de teléfono, y dos opciones sobre si se aceptarán comandos de ese número telefónico y si se podrá cambiar por comando de sms el número de dicho usuario. Es posible generar grupos de usuarios a los que luego se agregarán los mismos (por ejemplo, Empleados o Administradores). Se puede ingresar hasta 20 números telefónicos, anteponiendo siempre el código de área correspondiente al país (ej. +54266…), y pueden generarse hasta 5 grupos. En “Diagnostics” se puede activar la opción de envío de SMS a los usuarios en caso de falla en el módulo de comunicación, y se encuentra un registro de las operaciones realizadas por el CMR.
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En “Maintenance” el CMR nos provee opciones para guardar o cargar la configuración del dispositivo desde una computadora o desde la tarjeta SD. También muestra información del firmware y permite actualizarlo en caso de que haya una nueva versión del mismo. En otra pestaña nos da la opción de resetear la configuración a los valores de fábrica. En “Monitoring”, la última opción del menú de la izquierda, se realizan los ajustes para poder establecer la comunicación este paso se van a ilustrar los ajustes necesarios para que pueda establecerse la comunicación entre el CMR y el LOGO! BM. En la primera pestaña “Overview” podremos observar el estado (ON / OFF) de las 2 entradas y las 2 salidas del CMR, que son las CMR_I1, CMR_I2, CMR_Q1 y CMR_Q2. En la pestaña “Logo! BM” se debe activar la casilla de verificación “Active” e introducir la dirección IP del LOGO! BM al cual se va a enlazar el CMR. También se puede comprobar la conexión pidiéndole al módulo que realice un ping a dicho IP. En la pestaña “Message texts” se encuentra una tabla donde se podrán agregar los textos que enviará el CMR a los usuarios agendados. Pueden agregarse hasta 20 mensajes. En el caso de nuestro proyecto, los mensajes que se cargarían en el CMR_2 que se encuentra encargado de las bombas de agua serían los siguientes:
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N° Nombre del mensaje
Texto del mensaje
1 BOMBA1_ON Se ha conectado la bomba 1
2 BOMBA2_ON Se ha conectado la bomba 2
3 FALLO_B1 Falló la bomba 1
4 FALLO_B2 Falló la bomba 2
5 En la pestaña siguiente “Signal definitions” el WBM muestra las variables del CMR y también las del LOGO! BM que se comparten con el CMR. Pueden definirse hasta 32 señales. Por supuesto que las mismas deben haber sido ya definidas en la programación del LOGO! BM, y posteriormente quien configure el CMR debe agregar una a una estas variables, con un nombre, seleccionando las opciones que nos brinda la aplicación para indicar si las señales son originarias del CMR o del LOGO! BM; si son marcas, valores de la memoria variable VM, entradas o salidas, etc.. Veamos cómo configurar nuestras señales: Señal 1 Name (Nombre de la señal): BOMBA1 Signal source (Fuente de la señal): LOGO! CMR Signal type (Tipo de señal): I/O Number (Número): OUTPUT / 1
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Aquí hemos agregado al mapeo de señales a la salida propia del CMR que está conectada a la primera bomba de agua. De manera similar agregaremos la segunda bomba: Señal 2 Name (Nombre de la señal): BOMBA2 Signal source (Fuente de la señal): LOGO! CMR Signal type (Tipo de señal): I/O Number (Número): OUTPUT / 2 Y haremos los propio para incorporar la entrada del sensor de falla de la bomba 1, conectado a la entrada 1 del CMR_2, y lo propio para la bomba 2: Señal 3 Name (Nombre de la señal): FALLA_BOMBA1 Signal source (Fuente de la señal): LOGO! CMR Signal type (Tipo de señal): I/O Number (Número): INPUT / 1 Señal 4 Name (Nombre de la señal): FALLA_BOMBA2 Signal source (Fuente de la señal): LOGO! CMR Signal type (Tipo de señal): I/O Number (Número): INPUT /2
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Luego añadiremos las variables del LOGO! BM, comenzando por el estado del sensor de nivel del tanque australiano que el programa mapea en M5: Señal 5 Name (Nombre de la señal): NIVEL_TANQUE Signal source (Fuente de la señal): LOGO! BM Signal type (Tipo de señal): M - digital flag Number (Número): 5 Y de esta manera puede cargarse más señales. Luego, en la pestaña “Events” se cargan precisamente los eventos que permiten realizar la acciones de control del proceso. De esta manera, cuando alguna de las señales definidas cambie de estado, se ejecutará alguna acción como el encendido o apagado de una bomba y se enviará un mensaje de texto a los usuarios establecidos para ello. Por ejemplo: Nombre del evento: SMS_FALLO_BOMBA_1 Signal name: FALLA_BOMBA_1 Event: Changes to 1 Este evento se generará por el cambio de estado de 0 a 1 en la entrada I1 del CMR_2, si falla la bomba 1.
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Se puede agregar el evento para fallo de bomba 2 replcando el procedimiento. En la próxima pestaña, “Actions” se configurarán las acciones que tomará el CMR en función de los eventos. Por ejemplo: Change action Name: Envío de SMS debido a falla de bomba 1 Destination: Send sms message Recipient group: Administradores Message TEXT: FALLO_B1 Es decir utilizamos los mensajes que ya creamos antes. De esta simple manera es posible establecer el diálogo entre el LOGO!BM y los CMR. Ejemplo de comunicación entre un teléfono y el sistema Finalmente daremos un ejemplo de monitoreo del sistema mediante sms enviado desde un teléfono celular. Debe haberse configurado previamente, como vimos, lo siguiente en el CMR: – Signal name = BOMBA_1 – Signal source = LOGO! CMR – Signal type = I/O – I/O type = Output – Number = 1
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Recepción de SMS por parte del CMR: Cuando se recibe un SMS con el texto "OUTPUT=BOMBA_1,0", el CMR interpreta el texto del SMS como "OUTPUT=O1,0". El comando pone la señal "BOMBA_1", es decir, la salida 1 del CMR_2, al valor cero. Esta sería una manera muy simple de apagar las bombas en caso de no estar en el lugar físico donde se encuentra el LOGO!BM.
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Análisis Económico
A continuación realizamos un análisis de los costos de instalación del sistema.
Se considera que la perforación o pozo y el tanque australiano, ya se encuentran en el campo.
Se considera 1 km extensión de cañería desde el tanque australiano hasta el pozo, aunque esta distancia puede variar de acuerdo al caso real donde se vaya a instalar el sistema.
Presupuesto
Cantidad Materiales $ Unitario $ Total
1 LOGO! SIEMENS 0BA8 $6,700.00 $6,700.00
5 Panel Solar Fotovoltaico Polic. 300 W $8,000.00 $40,000.00
10 Rollo tubo de PEBD 1" k6 x 100m $1,500.00 $15,000.00
1.5 Rollo cableTPR 2 x 2,5mm $1,800.00 $2,700.00
2 CMR2020 con antena $8,000.00 $16,000.00
2 Bomba sumergible $15,000.00 $30,000.00
1 Varios(gabinete,taretas SD,SIM,riel DIN, etc.) $3,000.00 $3,000.00
Total MAT $113,400.00
Cantidad de horas Mano de obra
Costo por hora $total
3 Programación de LOGO! $1,500.00 $4,500.00
6 Programación y ajustes CMR2020 $1,500.00 $9,000.00
16 Instalación por persona, por 4 técnicos $350.00 $22,400.00
Total MO $35,900.00
Total (MO+MAT) $149,300.00
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Retorno de la inversión
Con esta inversión el productor evitará el gasto en el combustible que necesitan los grupos electrógenos para el funcionamiento de las bombas de agua tradicionales.
Estimando que un grupo electrógeno diesel consume unos 300 cc de gasoil por KW y por hora, suponiendo que el sistema está en funcionamiento durante 4 horas diarias (para equiparar el tiempo que funcionará con panel solar, ya que necesita luz), para la bomba seleccionada se requiere una potencia de 2500W para extraer el agua.
Esto significa unos 3,75 litros diarios de combustible, a unos $30 por litro, representan $112,5 pesos diarios. A lo largo de todo el año esto insume un costo de $41.062,5 además de que se debe prever que el grupo electrógeno pudiera tener alguna falla y el costo de reparación y / o mantenimiento será un gasto extra. También influye el gasto de tiempo que tiene el usuario en revisar constantemente que el sistema funcione bien, pudiendo este usuario realizar otro tipo de tareas. Y el costo del combustible permanente para ir hasta el pozo a recargar el gasoil del generador. Estimamos entonces unos $50.000 anuales.
En 3 años el costo del sistema incluyendo los paneles solares se cubre con el ahorro del gasoil.
Es importante también evaluar que el Plan Ganadero de la Provincia de San Luis abarca este tipo de proyectos y sería elegible para entrar en el beneficio de exenciones impositivas durante 15 años al realizar esta inversión, por lo cual sería realmente muy conveniente para un campo.
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¿Por qué vale la pena invertir en este proyecto?
Porque este proyecto permite obtención y distribución de agua para animales y riego, incluso el consumo humano en el campo, en casos que la red de agua potable no pase por las cercanías de la zona. Permite tener siempre la reserva de agua en el tanque australiano, con la facilidad de no tener que transportar el agua, ni comprarla. En resumen, se pueden ahorrar recursos materiales, tiempo y energía, ya que el sistema es sustentable por el uso de paneles y bombas solar.
Conclusiones
Ante todas las complicaciones del traslado y distribución del agua en zonas rurales agrícolo-ganaderas a las cuales no llegan los canales y acueductos de la red pública, este proyecto de automatización plantea una solución eficiente y energéticamente sustentable gracias a la utilización de energía solar.
Este sistema presenta una idea innovadora en cuanto a la comunicación entre módulo de control LOGO! y las bombas que realizan la extracción de agua del pozo, gracias a la utilización de los CMR2020.
Además el sistema puede ser monitoreado desde un dispositivo móvil, con la tranquilidad de que avisará de cualquier falla a los usuarios registrados mediante un mensaje de texto.
En cuanto al análisis económico, el ahorro que obtiene el productor ganadero al no tener que comprar el agua o trasladarse continuamente a cargar combustible a la zona del pozo, genera un retorno de la inversión en unos dos años, periodo que puede ser menor si se presenta un proyecto en el marco del Plan
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Agrícola y Ganadero de la Provincia de San Luis y se obtienen las exenciones impositivas pertinentes.
Agradecimientos
Agradecemos a Siemens por darnos esta oportunidad de aprender acerca de la programación de LOGO!, también agradecemos a la directora de nuestro colegio y al equipo directivo por permitirnos participar en este concurso y a nuestros profesores los cuales nos ayudaron mucho en la elaboración de nuestro proyecto.
Los docentes deseamos agradecer el esfuerzo de los alumnos de este equipo y del resto de los estudiantes de ambas divisiones de 5º Electrónica.
Un agradecimiento especial de la prof. Ivana Trento hacia los directivos de la escuela, a la Asociación Cooperadora y al personal de Siemens, especialmente a Pablo Aldrovandi y a Humberto Arrieta, quienes siempre están dispuestos a responder nuestras consultas y a colaborar con nuestra institución. Y finalmente gracias a los docentes que ingresaron este año a la escuela y que se incorporaron al “Concurso Logo!”, cada uno desde su área para realizar un trabajo interdisciplinario: Prof. Marcia Rodríguez (Lengua), prof. Mario Brito (Economía), y prof. Claudio Novarecio (Electrónica), a quien quiero destacar su compromiso, paciencia y dedicación .
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Fotos tomadas durante el desarrollo del trabajo
Foto del grupo en la visita a la Escuela Técnica N° 6 “Gral. San Martín”
Programando el LOGO! en la Sala de Computación
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Terminando el informe con la profe Trento
Revisando el programa (y el mouse) con el profe Novarecio
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Bibliografía
Siemens Argentina https://www.siemens.com/ar/es/home.html Fundación Siemens Argentina http://www.fundacionsiemens.com.ar/ Tecno-sol - Soluciones con energía - San Luis
http://tecno-sol.com.ar/ Hojas de datos de Bombas de agua sumergibles
solares y características de los paneles fotovoltaicos. Definición de LOGO! http://siemenslogo.com/que-es-un-siemens-logo/ PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS. ¿CUÁL
ELEGIMOS? https://instalacionesyeficienciaenergetica.com/pane
les-solares-fotovoltaicos/ Hoja de datos del CMR2020 https://cache.industry.siemens.com/dl/files/418/1094
77418/att_936882/v1/BA_LOGO-CMR2020-CMR2040_78.pdf https://mall.industry.siemens.com/mall/es/WW/Catal
og/Products/10244228 Hoja de datos de la antena del CMR2020 https://support.industry.siemens.com/cs/document/
23119005/antenna-ant794-4mr-for-lte-umts-gsm-compact-operating-instructions?dti=0&dl=en&lc=es-WW
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CiclaLogo! 2018
Tecnología de los paneles solares http://www.abc.com.py/edicion-impresa/suplemento
s/escolar/tecnologia-de-los-paneles-solares-1511248.html Tanques australianos http://www.contextoganadero.com/ganaderia-soste
nible/tanques-australianos-otra-opcion-para-almacenar-agua
Plan Maestro del Agua - Provincia de San Luis https://issuu.com/fisalsanluis/docs/plan_maestro_d
el_agua_2012-2025 San Luis Agua - Sociedad del Estado http://slagua.sanluis.gov.ar/ Código de Aguas de la Provincia de San Luis http://slagua.sanluis.gov.ar/wp-content/uploads/201
7/07/C%C3%B3digo-de-Aguas-de-la-Provincia-de-San-Luis.pdf
Ley Nº VIII-0247-2004 (5459 *R) - PLAN DE
DESARROLLO GANADERO Y AGRÍCOLA DE SAN LUIS http://www.diputados.sanluis.gov.ar/diputadosasp/p
aginas/verNorma.asp?NormaID=269 Realizan la puesta en valor de varios acueductos http://www.treslineas.com.ar/realizan-puesta-valor-v
arios-acueductos-n-1528418.html
San Luis intenta convertirse en un imán de inversores - Diario La Nación
https://www.lanacion.com.ar/199629-san-luis-intenta-convertirse-en-un-iman-de-inversores
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CiclaLogo! 2018
Tecno-riego: Características de los tubos de polipropileno
http://tecno-riego.com.ar/tecno-riego.com.ar/Datos_Tecnicos.html
Strada extrusión de plástico http://www.stradasa.com.ar/archivos/36.pdf Compañía Hídrica Argentina: Tubos de PEBD http://www.ciahidrica.com.ar/producto.php?p=97 Información sobre grupos electrógenos https://www.gebravo.com/foro-del-mundillo-de-los-g
eneradores-electricos.php?action=view&topicid=25
Nota sobre el origen de las imágenes: Las fotos incluidas en este informe fueron sacadas
durante las excursiones que hicimos con el colegio y durante el trabajo en clase.
Las imágenes e información sobre LOGO! y CMR2020 fueron extraídas del sitio web de Siemens.
Las imágenes, diagramas y esquemas restantes los obtuvimos del material citado en la bibliografía y de las hojas de datos de los elementos utilizados en el proyecto.
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