Automatización de canales

  • AUTOMATIZACIÓN DE CANALES

> Automatización de canales

Mediante la coordinación automática de una serie de compuertas de regulación en un sistema de transmisión o de distribución de canales, se puede optimizar la alimentación del canal para que los agricultores sigan recibiendo un caudal abundante y constante eliminando al mismo tiempo los derrames al final del canal.

VENTAJAS

Más agua
Eliminando los derrames operacionales que suelen darse en el funcionamiento de canales queda más agua disponible en el río o en el lugar de almacenamiento para futuros riegos.

Menor coste energético
Si el agua se bombea al canal en vez de trasladarla desde el centro de almacenamiento se pone fin a los derrames, lo que puede reducir sustancialmente los costes de energía.

Mayor flexibilidad
A diferencia de los rígidos programas de riego tales como las rotaciones o turnos, el agua se entrega a los regantes según sus necesidades ya que esta se transfiere de manera automática desde el tramo del canal próximo aguas arriba del regante en lugar de desde alejadas cabeceras del sistema de canales.

Más equitativo
Todos los regantes reciben la misma calidad de servicio: un caudal abundante y constante a demanda, independientemente de si están hacia el principio o el final del canal.

Menos fugas
Si se cuenta con datos precisos en tiempo real sobre los niveles hídricos por todo el canal, es más fácil detectar las fugas e infiltraciones que puedan suceder en los tramos de canales. Por tanto, se pueden reducir los costes revistiendo solo un tramo y no todo el canal. Además, las fugas que pueden darse en la corona del canal cuando la red opera por encima de su capacidad prediseñada, también se reduce los derrames operacionales que suelen darse en el funcionamiento de canales queda más agua disponible en el río o en el lugar de almacenamiento para futuros riegos.

Mayor productividad
El hecho de que las parcelas cuenten con caudales de agua abundantes y constantes supone riegos por superficie más breves, menos lixiviación de nutrientes como consecuencia de infiltraciones y menos marchitamiento debido a los anegamientos. También es más fácil determinar el tiempo de uso del riego por superficie y evitar por tanto un exceso de escorrentía. El resultado final es una mayor productividad de los cultivos mediante un menor uso de agua.

EL DESAFÍO

El objetivo principal del riego de canal abierto es alimentar al canal de manera fiable mediante la demanda de agua justa para que todos los agricultores reciban equitativamente caudales abundantes.

Sin embargo, sin una medición del caudal precisa y a tiempo real en toda la red de canales o sin la capacidad de hacer ajustes con frecuencia en las compuertas de regulación manuales, esto es un verdadero desafío.

Además, las fugas e infiltraciones que no se detecten, los fenómenos meteorológicos inesperados y las falsas maniobras hacen que la regulación de los canales sea más un arte que una ciencia. Esto es especialmente desafiante en sistemas con circulación lenta de agua o tramos de largo recorrido en donde el agua puede tardar días en circular desde la cabecera del canal hasta la cola en sistemas donde el agua se usa para otros fines como la generación de energía hidroeléctrica.

Como consecuencia se dan niveles hídricos impredecibles y una escasez potencial de agua, especialmente en el extremo aguas abajo de la red de distribución, donde las repercusiones se magnifican.

Para prevenir esto, un recurso típico suele ser suministrar más agua de la necesaria desde la presa o el río, pero entonces el agua que supera el consumo realizado por los regantes se pierde por los escapes al final del canal a no ser que se construyan costosas balsas para hacer recircular el agua.

En un mundo con recursos cada vez más escasos, las consecuencias pueden ser serias. Estas abarcan desde innecesarios costes energéticos por un bombeo excesivo de agua, a un descenso de la producción agraria dado que no hay agua suficiente disponible en horas punta, hasta una extracción excesiva que afecta a la sostenibilidad de producciones futuras y del medio ambiente.

RED DE CONTROL DE CANALES. UNA SOLUCIÓN REAL

Soluciona los problemas con el control de los niveles hídricos y de caudal en la red de canales.

Consigue alimentar el canal equitativamente mediante la demanda de agua justa requerida por los agricultores.

Reduce significativamente los costes energéticos causados por la extracción de agua mediante bombeo.

Mejora la consistencia y fiabilidad de la entrega de agua en las explotaciones agrarias y controla hasta la última gota.

Esta solución permite reducir los costes de revestimiento de los canales con remedios específicos.

Mejorar la productividad y seguridad de los operadores in situ con un sistema seguro y fácil de manejar.

SOLUCIÓN TCC

La solución de control de red de canales está compuesta de una gama de productos integrados llamados TCC «Total Channel Control®» (Control Total de Canales). TCC es una gama de componentes modulares de hardware y software que aportan soluciones adaptables a las necesidades del usuario, como el control y manejo de las redes, la gestión de la demanda o el control y la facturación de los pedidos.

La Solución de Control de red de canales incorpora otros componentes TCC para resolver los problemas de riego que afrontan las comunidades de regantes, como por ejemplo, la distribución eficaz del agua, el control de operaciones, la medición precisa y un mejor servicio a los clientes.

Las compuertas están instaladas en emplazamientos colocados en serie a lo largo del canal, tienen forma vertedera o aliviadera y disponen de un sistema de moto-control preciso, lo que supone un buen control del caudal por la compuerta. Sus sensores integrados ofrecen una medición precisa de los niveles hídricos y del caudal en tiempo real. Los caudalímetros SlipMeter® ofrecen la medición del caudal a tiempo real y el control automatizado en las acequias o tomas grandes.

El sistema integrado de comunicación de datos por radio de las compuertas FlumeGate® permite que cada compuerta FlumeGate® mande información a la compuerta FlumeGate® contigua.

La comunicación de compuerta a compuerta supone una respuesta mucho más rápida dado que no se necesitan hacer transmisiones de larga distancia al centro del control. También proporciona redundancia dado que la solución de red de canales está en funcionamiento incluso en el caso de que se dé un fallo temporal en la comunicación con el centro de control.

Cuando una compuerta FlumeGate® recibe información del nivel hídrico y del caudal a través de su compuerta vecina o de una toma en el tramo, el software NeuroFlo® determina la respuesta. NeuroFlo® determina cuánto se debe abrir o cerrar la compuerta FlumeGate® y cuánto debe aumentar o disminuir el caudal para suministrar el agua que sale del tramo y para mantener los niveles hídricos deseados. Se tiene que determinar la respuesta con cuidado para cambiar el caudal lo más rápido posible pero no lo demasiado rápido como para que provoque un desbordamiento o el vaciado del tramo. El software NeuroFlo® calcula una respuesta óptima capaz de asegurar también que el cambio del caudal tenga el efecto de reducir el breve oleaje que se forma en otras partes de la red de canales como consecuencia de dicho cambio. Sin el software NeuroFlo® tal oleaje puede desestabilizar el sistema de canales.

El software SCADAConnect® monitorea de manera constante la operación del canal para avisar a los operadores de cualquier comportamiento anómalo. La visualización detallada, la navegación y el análisis dinámico a tiempo real de los caudales y niveles hídricos de los canales junto a los ingeniosos sistemas de alarma aseguran que los operadores cuenten con toda la información necesaria.

Al igual que los guardias de seguridad, los operadores solo intervienen para evitar, diagnosticar o resolver problemas. Además, con las herramientas integradas en el software SCADAConnect ® pueden hacerlo de manera eficiente y rápida.

Estos elementos funcionan conjuntamente al pasar la información de los niveles hídricos y del caudal a lo largo del canal y aseguran que se coordine la respuesta hasta la presa o estación de bombeo. Cualquier aumento en la extracción de agua en cualquier parte del sistema (incluyendo fugas y evaporación) se puede solucionar si todas las compuertas FlumeGate® dejan pasar la cantidad justa de agua. Cualquier reducción en la extracción de esta (incluyendo lluvias y riegos locales) supone el cierre de las compuertas FlumeGate® a lo largo del canal, almacenando así de manera eficiente el agua para un uso posterior.

CONTROLADOR NEUROFLO®

La piedra angular de la solución es el software NeuroFlo®, que determina la respuesta óptima de todas las compuertas FlumeGate® dado que conoce exactamente el comportamiento hidráulico de cada tramo del canal y la estrategia operativa elegida por los que gestionen el canal.

Comportamiento hidráulico
Durante el proceso de implementación, creamos los modelos matemáticos para cada tramo del canal. Los modelos se calibran utilizando medidas del sistema real in situ: el agua se libera de forma graduada y se mide su comportamiento con precisión mediante un proceso que se llama Identificación de Sistema. De esta manera se pueden tener en cuenta las características especiales de cada tramo del canal sin la parte intuitiva que suele encerrar el modelización. El software NeuroFlo® detecta los cambios geométricos o variaciones en la alineación, el impacto del crecimiento acuático o de las obstrucciones y el estado del revestimiento del canal. A continuación empleamos el modelo calibrado para diseñar un controlador, que es la parte del software NeuroFlo® capaz de predecir el comportamiento hídrico en ese tramo del canal independientemente de la combinación del caudal y de la altura del agua (estas combinaciones se llaman estados de control). Finalmente, una vez diseñado, el controlador NeuroFlo® se valida mediante simulaciones por ordenador.

Respuesta óptima
El resultado es que el software NeuroFlo® está perfectamente calibrado para controlar cada compuerta FlumeGate® y para responder de manera óptima a cualquier cambio que se haga en el uso del agua dentro del sistema de canales.

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