ES1070248U - Dispositivo energetico para el accionamiento de pivots de riego. - Google Patents
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Abstract
1. Dispositivo energético para el accionamiento de pivots de riego, que estando previsto para permitir el aprovechamiento del exceso de presión con el que cuenta una red de suministro de agua en las diferentes tomas de distribución en las parcelas, y estando especialmente previsto para aprovechar la energía que disiparía en la válvula reductora de presión colocada antes de la entrega del agua en cada parcela, o los reguladores de presión de los emisores del pívot, se caracteriza porque se constituye a partir de una turbina (2) con regulador de caudal (3) intercalada en la acometida de alimentación de riego (1), a cuya turbina (2) está asociado un mecanismo transmisor (9) para suministrar la energía mecánica originada en aquella a un alternador de corriente continua con regulador de producción de energía (10), asociado a un grupo de baterías (11) de acumulación de la energía, estando éstas a su vez conectadas a un grupo inversor (12) desde el cual se establece el suministro de alimentación eléctrica tanto al cuadro de control y mando (14) como a los correspondientes motores (16) de las torres del pívot de riego. 2. Dispositivo energético para el accionamiento de pivots de riego, según reivindicación 1, caracterizado porque tanto a la entrada como a la salida de la turbina con regulación de caudal (2) están previstos sendos manómetros o un detector analógico de presión para controlar la energía producida y la perdida de carga en el mecanismo de presión (4 y 5). 3. Dispositivo energético para el accionamiento de pivots de riego, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye un mecanismo actuador (3) de accionamiento del regulador de caudal previsto a la entrada de la turbina (2). 4. Dispositivo energético para el accionamiento de pivots de riego, según reivindicación 1, caracterizado porque entre el grupo inversor (12) de transformación de la corriente continua en corriente alterna y la alimentación al cuadro de control y mando (14), se ha previsto untransformador monofásico (13) y un variador de frecuencia (15). 5. Dispositivo energético para el accionamiento de pivots de riego, según reivindicación 1, caracterizado porque entre el grupo inversor (12) y el variador de frecuencia (15) se establece una batería de condensadores (18) para la optimización del sistema, así como un dispositivo de filtro (17) a continuación del variador de frecuencia (15).
Description
Dispositivo energético para el accionamiento de
pívots de riego.
La presente invención se refiere a un
dispositivo energético para el accionamiento de pívots de riego,
cuya evidente finalidad es la de constituir un medio de
alimentación eléctrica tanto del sistema de control y mando como
del sistema de traslación de un pívot de riego.
El objeto de la invención es proporcionar un
dispositivo que aproveche el diferencial de presión de un sistema
de riego clásico frente a un sistema de riego por "Pivot de bajo
consumo", para producir la energía eléctrica necesaria para el
funcionamiento del propio pívot, permitiendo conseguir un ahorro
energético en dichos sistemas de riego por pívots y a la vez la
posibilidad de eliminar las instalaciones eléctricas convencionales
y/o los grupos generadores de gasoil en sustitución de
aquéllas.
Como es sabido, el riego por pívots es una
tecnología desarrollada a partir de mediados del siglo XX, estando
su uso muy difundido a nivel mundial, fundamentalmente para riego
de cultivos hortícolas, forrajeros y cultivos extensivos.
Las unidades básicas que componen el sistema de
riego por pívots son: un grupo de bombeo, un grupo de suministro de
energía, unas tuberías de conducción en PVC o aluminio con sus
hidrantes y un ramal de riego con sus emisores y reguladores de
presión, de manera que los grupos de suministro de energía
empleados actualmente son de dos tipos: uno de conexión a la red
eléctrica existente, más las acometidas con cable eléctrico hasta
el centro del pívot y otro con grupo electrógeno Diesel, si bien en
este caso, tiene el inconveniente del mantenimiento, suministro de
gasoleo y el riesgo de robos.
Cabe destacar el hecho de que existen pívots
centrales, laterales e hipódromos, todos ellos constituidos por
estructuras y propulsados con motores eléctricos, dotados de
emisores para riego por aspersión y elementos de control que
permiten regar grandes superficies con bajos costes de instalación
y mantenimiento. Las estructuras están formadas por unos tramos de
tubería en forma de arco, conectados a una toma, elevados a unos 4
m de altura y suspendidos en torres que distan entre si de 30 a 60
m, apoyadas esas torres en dos ruedas que son movidas por un motor
eléctrico situado en el eje de la torre.
En los sistemas de riego con pívot central, la
toma de agua a la tubería se realiza en un punto fijo, girando la
estructura en torno a él, mientras que en los sistemas de riego con
lateral el suministro de agua a la tubería se realiza por una
manguera o un canal, a lo largo del cual se va trasladando el
lateral.
Combinando las dos tecnologías referidas, es
decir la de los sistemas de riego con pívot y con lateral, se
obtienen los sistemas de riego con hipódromo, en los que la
estructura gira y se desplaza alternativamente.
El riego por pívot implica aplicar sobre la
parcela una lluvia controlada, tanto en intensidad como en
uniformidad, con el objetivo de que el agua infiltre en el mismo
punto donde cae, siendo un sistema de desplazamiento continuo
mientras se realiza la aplicación del agua, se consigue una
uniformidad con el pívot del 98%.
El sistema, por estar muy ligado a la parcela,
es adecuado para la aplicación del agua necesaria durante la
estación de desarrollo del cultivo, de manera que entre las
ventajas que presentan los sistemas de riego pívot frente a los
sistemas tradicionales son numerosas, pudiendo citar las
siguientes:
- -
- Requerimientos de presión menores a los necesarios en los sistemas tradicionales.
- -
- Control preciso de la dosis necesaria en cada aplicación.
- -
- Adaptación a las diferentes morfologías de las parcelas.
- -
- Reducción de coste de inversión respecto a otros sistemas de cobertura total automática.
- -
- Gracias a su movimiento, la parcela se encuentra libre de obstáculos para realizar las distintas labores.
- -
- Gran fiabilidad de funcionamiento.
- -
- Bajos costes de mantenimiento y conservación.
Como anteriormente se ha dicho, la fuente de
energía necesaria para el funcionamiento del pívot de riego, puede
resolverse de dos maneras diferentes, una mediante energía
eléctrica suministrada por la proximidad a una línea eléctrica, y
la otra mediante un generador de gasoil situado en la "cabeza"
del pívot.
En cualquier caso, en el plan nacional de
regadíos de nuestro país, en lo que a riego por aspersión se
refiere, establece la garantía a los usuarios o regantes de que en
cada parcela exista una altura manométrica mínima, que se establece
lógicamente en función de las necesidades de disponer de una
presión mínima para que los diferentes sistemas de riego puedan
funcionar. Esta circunstancia motiva que la red general de
distribución se encuentre sometida a mayores presiones, con objeto
de permitir entregar la altura manométrica requerida a las parcelas
en situación topográfica más desfavorable, originando un exceso de
presión en todas las tomas que se encuentran en una situación
topográfica más favorable y también por garantizar la presión de 40
m.c.a. para regar con los sistemas clásicos de aspersión.
Para resolver el exceso de presión en las
parcelas se coloca, antes de la entrega en parcela, una válvula
reductora de presión, estableciéndose una energía disipada en el
salto energético de la válvula reductora de presión para su
actuación.
El dispositivo que se preconiza ha sido
concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, es
decir para conseguir una alternativa energética para el
accionamiento del pívot, utilizando como fuente de energía el
exceso de presión que se disipa en las válvulas reductoras de
presión situadas en las diferentes tomas de riego a lo largo de la
red, aprovechando dos de las características de funcionamiento del
pívot que son: un funcionamiento con baja presión y un bajo consumo
energético para su traslación.
Las necesidades energéticas para el
funcionamiento del pívot, según el dispositivo de la invención,
requiere una alimentación de dos sistemas, una para el sistema de
control y mando y otra para el sistema de traslación de las
torres.
Pues bien, para conseguir una energía de
alimentación de esos dos sistemas, es decir del de control y mando
y del de traslación de las torres, es para lo que se ha previsto el
dispositivo de la invención, el cual aprovecha parte de la presión
que se pierde en la válvula reductora de presión del hidrante o de
los reguladores de presión de los emisores del pívot, y se
constituye a partir de una turbina con regulador de caudal y de
energía producida a la entrada de la misma y conectada lógicamente a
la toma de riego correspondiente, de manera que tanto a la salida
como a la entrada de dicha turbina se han previsto manómetros de
control, o detectores analógicos de presión. Además, la regulación
de caudal a la entrada de la turbina se realiza mediante un
mecanismo actuador, mientras que la energía mecánica proporcionada
por la turbina es suministrada a un alternador a través del
correspondiente mecanismo, alternador que genera corriente continua
para alimentar unas baterías de almacenamiento con capacidad de
carga.
El dispositivo comprende además un inversor
monofásico para transformar la corriente continua almacenada en las
baterías en corriente alterna, complementándose el dispositivo con
un variador de frecuencia con la doble función de transformación de
corriente monofásica a corriente trifásica y con la función de
amortiguación de los picos de intensidad en el arranque de los
motores de las torres mediante arranque en rampa, complementándose
con unas conexiones de alimentación del sistema de traslación de
las torres, con un transformador de potencia y con las conexiones de
alimentación al cuadro de control y mando.
Por consiguiente, el dispositivo energético de
la invención aprovecha la energía en exceso que se encuentra en las
tomas de riego en parcela, al estar realizado el dimensionamiento
energético de la red para la utilización de distintos sistemas de
riego que precisan una presión entre 40 y 50 metros. Con el
dispositivo energético de la invención se crea la energía a "pié
de pívot" consumiendo entre 10 y 20 metros de altura
manométrica, permitiendo el buen funcionamiento del pívot que
precisa 20 ó 25 metros de presión.
Por lo tanto, en base al dispositivo de la
invención es posible salvar la necesidad de aporte de energía
eléctrica mediante generadores de gasoil o infraestructura
eléctrica próxima a la localización del pívot, permitiendo
contrarrestar la histórica ventaja con la que contaban los sistemas
de riego basados en cobertura total.
Además, el dispositivo de la invención
posibilita la realización de todas las demandas energéticas del
sistema pívot (alimentación de los motores eléctricos de
translación y alimentación del cuadro de control y mando), con
absoluta fiabilidad, ya que su funcionamiento se encuentra
condicionado al paso de agua por el sistema, que es el mismo que se
utiliza en la aplicación del riego y aprovechando la presión que se
perdería con la válvula reductora de presión o reguladores de
presión de los emisores. Esta pérdida de presión se transforma en
energía eléctrica y además disminuye la presión de la red hasta el
punto óptimo de trabajo del pívot (2.5 atm).
En definitiva, el dispositivo aumenta la
versatilidad de los pívots de riego, agregándoles una nueva
característica diferenciadora y aumentando su competitividad,
permitiendo eliminar el grupo generador de gasoil y/o las
instalaciones eléctricas y consiguiendo:
- -
- Un ahorro energético en la explotación del pívot.
- -
- Un ahorro en costes de adquisición y mantenimiento de grupos electrógenos.
- -
- Un considerable ahorro en gasoil para el funcionamiento del pívot accionado mediante grupo electrógeno.
- -
- Un ahorro en costes de adquisición y mantenimiento de instalaciones eléctricas (permisos y licencias, línea eléctrica, transformador, instalaciones auxiliares, etc...).
- -
- Un considerable ahorro de inversión por no ser necesaria la acometida eléctrica enterrada hasta el centro del pívot pues con el dispositivo de la invención se produce energía a "pié de pívot".
- -
- Se elimina la posibilidad de robo de los sistemas tradicionales al verse excluida la necesidad de los mismos.
Finalmente decir que el dispositivo contribuye a
la mejora del medio ambiente, evitando emisiones de CO_{2} a la
atmósfera y evitando la contaminación que supone la manipulación de
grupos electrógenos y construcción de infraestructuras
eléctricas.
También tiene la posibilidad de implantarse en
todos los sistemas de riego mediante pívot, realizando las
modificaciones oportunas en cada caso.
Finalmente decir que dada la gran versatilidad
del dispositivo descrito, basándose en el aprovechamiento del
exceso de energía con el que cuentan las redes hidráulicas,
utilizando la energía disipada en el salto energético de las
válvulas reductoras de presión o reductores de presión de los
emisores, el dispositivo propiamente dicho es susceptible de ser
utilizado en instalaciones de características análogas.
Concretamente el nuevo campo de actuación
identificado son las redes de abastecimiento de agua potable, las
cuales comparten características similares a las redes de riego a
presión, de manera que esas instalaciones presentan unos
condicionantes de caudal-presión superiores en
algunos casos a los de las redes de riego, por lo que son sumamente
susceptibles a la utilización del sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra el esquema correspondiente
al dispositivo energético objeto de la invención.
La figura 2.- Muestra una realización práctica y
física del dispositivo de la invención, en la que se deja ver una
caseta con los medios que forman parte del propio sistema, así como
la acometida de agua, la torre central y el pívot de riego
propiamente dicho.
La figura 3.- Muestra un detalle en perspectiva
de lo que es la turbina como elemento fundamental del dispositivo
de la invención, relacionada con el alternador, estando la turbina
intercalada en la acometida o tubería de alimentación de agua.
La figura 4.- Muestra, finalmente, una vista en
perspectiva del conjunto de la turbina con el alternador y las
baterías de almacenamiento de energía, conectadas al
correspondiente inversor.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se puede ver en las figuras referidas, el
dispositivo de la invención es aplicable a la correspondiente
acometida de riego (1) de accionamiento de un pívot, aprovechando
la energía que se disipa en la válvula reductora de presión (19) o
en los reguladores de presión de los emisores del pívot,
comprendiendo una turbina (2) con regulador de caudal establecido a
la entrada, con un mecanismo (3) actuador de ese regulador de
caudal, controlado por dos manómetros de presión o detectores
analógicos para controlar el paso de agua por la turbina y la
presión mínima de entrada al pívot (4 y 5), el primero de ellos
situado a la entrada y el segundo situado a la salida, de manera
que la turbina tiene una presión mínima de salida de
20-22 mca para la alimentación (6) de "un pívot
modificado de baja presión y bajo consumo en la traslación del
mismo", pívot que es giratorio mediante apoyo sobre las ruedas
(7) alrededor de la torre o "cabezal" (8) anclado al
suelo.
La acción mecánica producida por el agua en su
incidencia sobre la turbina (2) es transmitida, a través de un
sistema de transmisión, como puede ser un juego de poleas y correas
(9), a un alternador (10) de corriente continua, a 24 V y
monofásico, cuyo alternador suministra esa corriente a unas
baterías (11) de acumulación de energía, las cuales están conectadas
a un grupo inversor (12) mediante el que la energía continúa a 24 V
se transforma en energía alterna a 230 V, estando asociado al grupo
inversor (12) un transformador (13) desde el cual es alimentado el
correspondiente cuadro de control y mando (14) del pívot (6),
mientras que a partir del grupo inversor (12) y mediante un
variador de frecuencia (15) se suministra alimentación a los
motores (16) de las torres del pívot, con apoyo de las ruedas (7)
para el desplazamiento de éstas y por tanto del propio pívot.
A continuación del variador de frecuencia (15)
se ha previsto un dispositivo de filtrado (17) para reducir el
ruido en la señal eléctrica.
Finalmente decir que entre el grupo inversor
(12) y el variador de frecuencia (15) se ha previsto una batería de
condensadores (18) para la optimización del sistema.
Claims (5)
1. Dispositivo energético para el accionamiento
de pívots de riego, que estando previsto para permitir el
aprovechamiento del exceso de presión con el que cuenta una red de
suministro de agua en las diferentes tomas de distribución en las
parcelas, y estando especialmente previsto para aprovechar la
energía que disiparía en la válvula reductora de presión colocada
antes de la entrega del agua en cada parcela, o los reguladores de
presión de los emisores del pívot, se caracteriza porque se
constituye a partir de una turbina (2) con regulador de caudal (3)
intercalada en la acometida de alimentación de riego (1), a cuya
turbina (2) está asociado un mecanismo transmisor (9) para
suministrar la energía mecánica originada en aquella a un
alternador de corriente continua con regulador de producción de
energía (10), asociado a un grupo de baterías (11) de acumulación de
la energía, estando éstas a su vez conectadas a un grupo inversor
(12) desde el cual se establece el suministro de alimentación
eléctrica tanto al cuadro de control y mando (14) como a los
correspondientes motores (16) de las torres del pívot de riego.
2. Dispositivo energético para el accionamiento
de pívots de riego, según reivindicación 1, caracterizado
porque tanto a la entrada como a la salida de la turbina con
regulación de caudal (2) están previstos sendos manómetros o un
detector analógico de presión para controlar la energía producida y
la perdida de carga en el mecanismo de presión (4 y 5).
3. Dispositivo energético para el accionamiento
de pívots de riego, según reivindicación 1, caracterizado
porque incluye un mecanismo actuador (3) de accionamiento del
regulador de caudal previsto a la entrada de la turbina (2).
4. Dispositivo energético para el accionamiento
de pívots de riego, según reivindicación 1, caracterizado
porque entre el grupo inversor (12) de transformación de la
corriente continua en corriente alterna y la alimentación al cuadro
de control y mando (14), se ha previsto un transformador monofásico
(13) y un variador de frecuencia (15).
5. Dispositivo energético para el accionamiento
de pívots de riego, según reivindicación 1, caracterizado
porque entre el grupo inversor (12) y el variador de frecuencia
(15) se establece una batería de condensadores (18) para la
optimización del sistema, así como un dispositivo de filtro (17) a
continuación del variador de frecuencia (15).
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2010
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