Desenvolvimento de uma barra de irrigação para ambiente protegido
Daniel Jerferson de Azevedo Lima1,4; Jorge Ricardo Moura2,4; Delvio Sandri3,4; Hugo Vinícius Neiva Santos2,4; Eliseu Mendes da Silva2,4
1 Bolsista PIBIC/CNPq
2 Voluntário de Iniciação Cient ífica PVIC/UEG
3 Pesquisador - Orientador
4 Curso de Engenharia Agrícola, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, UEG
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi construir, instalar e semi-automatizar uma barra de irrigação, em substituição a um sistema de irrigação por microaspersão, em uma casa de vegetação. Para movimentação da barra, construída em perfil metálico de 75 x 45 x 15 mm e 6,65 m de largura, foram utilizados um sistema moto-redutor e um inversor de freqüência, que permitiu a mudança de velocidade de deslocamento. O experimento foi desenvolvido no viveiro Hort-Mudas, da empresa Xavier & Baliza Ltda, Anápolis - GO. Foram ensaiados os bicos pulverizadores SF 11008, marca Magnum de jato plano padrão, nas freqüências de 10, 20, 30 e 40 Hz e o modelo AD/D 11002, marca Jacto, de jato plano de baixa deriva, nas freqüências de 5, 10, 15 e 20 Hz, para as pressões de 140 kPa e 262 kPa. A barra de irrigação não apresentou uma velocidade de deslocamento constante, devido à alta elasticidade da corda de nylon utilizada no seu tracionamento e dificuldade dos deslizamentos dos rolamentos em locais onde a casa de vegetação apresentava variação em sua largura. A barra de irrigação apresenta grande potencial para obter-se excelentes índices de uniformidade de distribuição de água. O conjunto motor, redutor, chave contatora, inversor de freqüência e roldanas apresentaram um excelente desempenho.
Palavras-chave: Uniformidade de distribuição de água, automação, estufa.
INTRODUÇÃO
Com o crescimento da agricultura nas últimas décadas, exigiu- se cada vez mais a produção em pequenas áreas, buscando maior qualidade e produtividade por unidade de área. O cultivo de plantas em ambiente protegido se tornou uma alternativa de produção de fácil aceitação, por demo nstrar viabilidade econômica, garantia de colheita, produtos de boa qualidade, uso racional de pequenas propriedades, melhor colocação do produto no mercado, entre outras vantagens.
A irrigação conta atualmente com técnicas modernas capazes de substituir o homem, com inúmeros equipamentos de qualidade que automatizam e facilitam a utilização dos sistemas de irrigação (TESTESLAF et al., (2002).
Assim, como as demais atividades no meio rural, a agricultura irrigada, necessita acompanhar os avanços tecnológicos. Nas últimas décadas, os equipamentos eletrônicos e os computadores estão num crescente avanço tecnológico, tornando-se mais baratos, precisos, e de fácil manuseio e maior interface com o usuário (SOUZA, 2001).
Segundo TESTESLAF et al. (2002), a mão de obra utilizada em sistemas de irrigação com operação manual e a mortandade de plantas (por excesso ou falta de água) podem se transformar em um custo elevado para o agricultor. Portanto, é fácil de se visualizar que o sucesso na utilização de um sistema de irrigação para ambientes protegidos, que tenha durabilidade e confiabilidade, depende não só da qualidade do projeto como também do manejo apropriado das operações de irrigação.
Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver, instalar e semi-automatizar uma barra de irrigação em ambiente protegido, em substituição a um sistema de microaspersão, para a irrigação de mudas de hortaliças em bandejas.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi desenvolvido no viveiro Hort-Mudas, da empresa Xavier & Ba liza Ltda, localizada na Fazenda Formiga, com escritório à Av. Federal, 791, Centro, Anápolis - GO.
A casa de vegetação utilizada foi do tipo túnel alto com 14,0 m de largura, 60,0 m de comprimento e pé-direito de 3,0 m, com fechamento lateral e frontal com clarite (50%) e coberto com filme de polietileno de baixa densidade aditivado anti - UV de 150 µm de espessura. A casa de vegetação possui três linhas de pilares, dividindo a cada de vegetação em dois lados de 7,0 m.
No interior da cada de vegetação existia instalado um sistema de irrigação por microaspersão, marca NaanDan, com vazão de 120 L h-1, na pressão de 200 kPa. Os microaspersores estavam instalados na disposição triangular, distanciados de 2,5 m e 3,0 m entre linhas laterais e a 1,70 m do solo.
Para construção dos trilhos metálicos para sustentação e deslocamento da barra de irrigação foram soldados perfis de aço perfilado, com dimensões de 50 x 25 x 10 mm e 6 m de
feitas com solda elétrica. Os perfis de cada lado da casa de vegetação foram fixados nos pilares de madeira, utilizando-se parafusos de cabeça lisa e rosqueável na parte externa, com dimensões de 0,10 m nos pilares da lateral externa da casa de vegetação e 0,15 m nos pilares do centro da casa de vegetação. A barra de irrigação foi construída com aço perfilado estrutural com dimensões de 75 x 40 x 15 mm e 6,75 m de largura.
Nas extremidades da barra foram acoplados eixos móveis, auto compensante em relação à diferença de largura da casa de vegetação, de cerca de 0,02 m, suportada por 2 rolamentos em cada extremidade.
Sob a barra de irrigação foi acoplado um sistema de distribuição de água composto de bicos pulverizadores, semelhante aos usados em pulverizadores agrícola. O tubo utilizado para suporte dos bicos pulverizadores foram de PVC de ¾” de diâmetro, utilizado-se tês para suporte dos bicos. A entrada da água foi realizada pela parte central da barra de irrigação, onde foi construído um sistema utilizando uma luva móvel, para permitir a mudança no sentido de deslocamento da barra sem danificar o sistema de irrigação.
Na Entrada da tubulação foi acoplado um manômetro para medição da pressão de funcionamento, sendo ajustada com o auxílio de um registro de gaveta. Foi ensaiado nas pressões de 140 kPa e 262 kPa os bicos pulverizadores SF 11008 da Jacto e na pressão de 262 kPa o bico da AD/D 11002, que apresenta pequena vazão e não apresenta uma adequada sobreposição a baixas pressões.
A barra de irrigação foi instalada 0,65 m acima das bandejas de mudas, acomodadas sobre a estrutura de arame, localizada a 0,45 m do solo. Os bicos foram instalados a uma distância de 0,20 m nas extremidades da barra de irrigação e 0,35 m nos bicos centrais. O acio namentodo sistema foi feito por um motor elétrico de ½ CV, com um redutor com uma relação de 1:15.
As freqüências usadas nos ensaios dos bicos pulverizadores SF 11008, da Jacto foram de 10, 20, 30 e 10 Hz, pois, a partir de informações preliminares, abaixo desta freqüência a vazão seria muito elevada e acima seria muito pequena, o que exigiria maior número de passadas da barra de irrigação, elevando o custo com energia e mão-de-obra. Para o modelo de bico AD/D 11002, da Magno, foi utilizado um intervalo de freqüência menor, ou seja, 5, 10, 15 e 20 Hz, por apresentar menor vazão, exigindo menor velocidade de deslocamento da barra de irrigação.
Foram selecionados dois modelos de bicos tipo leque disponíveis no mercado, sendo um do modelo SF 11008 da Jacto (leque único de 110º), com vazões segundo informações de catálogo dos fabricantes de 2,25 L min-1 para a pressão de 140 kPa e 3,72 L min-1 para a pressão de 419 kPa e o modelo AD/D 11002, marca Magno (leque duplo de 110º), com vazões de 0,56 L.
min-1 para a pressão de 140 kPa e 0,94 L. min-1 para a pressão de 419 kPa.
O ensaio de uniformidade foi realizado utilizando 144 coletores, distribuído em três baterias de 48 coletores no interior da casa de vegetação, ou seja, no inicio, no centro e no final.
Os coletores foram distribuídos com espaçamento de 1 m x 1 m, sendo 6 coletores no sentido do comprimento e 8 no sentido da largura da casa de vegetação.
Foram determinados os coeficientes de uniformidade de Christiansen (CUC) (1942) e o coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) e classificados de acordo com a ASAE (1997).
RESULTADOS E DISCUSSÃO Desempenho da barra de irrigação
Observou-se no ensaio da barra de irrigação alguns inconvenientes, como por exemplo, os ressaltos deixados pelas soldas dos perfis, que provocaram pequenas interferências na velocidade de deslocamento entre as extremidades da barra de irrigação. Este inconveniente foi resolvido com uma raspagem dos trilhos, retirando excesso de soldas e colocando graxa em toda a extensão dos trilhos para facilitar o deslizamento dos rolamentos.
Devido a variabilidade na largura da casa de vegetação, os rolamentos com eixos auto compensantes necessitaram de um sistema que retraia o eixo para o centro da barra, mantendo os rolamentos sempre próximo das bordas dos trilhos, evitando travamento no deslocamento normal da barra de irrigação.
Como o tracionamento da barra não foi realizado exatamente no centro de gravidade da mesma, para não interferir no trânsito das pessoas, observou-se uma defasagem entre as duas extremidades da barra de irrigação. No entanto, este inconveniente não afetou a uniformidade de distribuição de água, uma vez que o tempo de irrigação em cada ponto de molhamento ou em cada coletor foi o mesmo.
O uso da corda de nylon para tracionar a barra de irrigação apresentou alguns
conseqüentemente na estrutura, afetando a uniformidade de distribuição de água. A solução seria substituir o ancorramento, por tirante de material mais rígido, como, por exemplo, barras de ferro.
Os baixos índices de uniformidade de distribuição de água obtidos ocorreram devido a altura da barra de irrigação em relação à bandeja ser pequena para a distribuição dos bicos pulverizadores, resultando em uma pequena sobreposição dos leques. A solução pode ser elevar a posição da barra de irrigação em relação às bandejas ou reduzir o espaçamento entre os bicos.
Embora o espaçamento adotado tenha sido o indicado pelo fabricante, este se ajusta bem para aplicação de defensivos agrícolas, porém, para a irrigação, há necessidade de uma maior sobreposição dos leques.
O sistema de acionamento, composto pelo moto-redutor e inversor de freqüência, permitiu manter a velocidade de rotação do sistema de roldanas constante, não se observando deslizamento da corda de nylon, garantindo uma velocidade de deslocamento constante da barra de irrigação.
Devido à pequena declividade da casa de vegetação e conseqüentemente dos trilhos, observou-se que no sentido do declive, devido à corda de nylon utilizada para fazer a transferência de potencia, houve tendência de que essa se comporte como um “elástico”, especialmente quando encontra uma resistência ao deslocamento, provocando redução da velocidade de deslocamento e posterior aceleração, na tentativa de provocar o alinhamento da barra de irrigação novamente, fazendo com que passe mais rapidamente em alguns pontos e fique quase parado em outros.
Uniformidade de distribuição de água
Os índices de CUC, segundo a NBR 14244 (1998), foram considerados regular (83,25%) no início da casa de vegetação, bom (89,75%) no meio e ruim (69,89%) no final da mesma. Uma alternativa para elevar os índices de CUC seria redimensionar o sistema de irrigação, que apresenta um número maior de microaspesores por lateral, que o recomendado pelo fabricante e substituir os microaspersores por serem velhos, estando em funcionamento por cerca de 5 anos.
Observou-se que para o modelo bico AD/D 11002, na pressão de 262 kPa, para as freqüência de operação de 5 e 10 Hz, no início, no meio e no final da casa de vegetação os índices do CUC, foram regulares, com máximo de 92,39%, com exceção ao final do ciclo na freqüência de operação de 5%, que apresentou uma classificação regular.
O bico pulverizador modelo SF 11008, para a pressão de 140 kPa e e freqüência de 20 Hz, apresentou os melhores índices do coeficiente de uniformidade, tanto de CUC como de CUD, sendo a situação que melhor se aproximou dos índices obtidos no sistema de irrigação por microaspersão.
Em todos os ensaios de uniformidade, inclusive no sistema de irrigação por microaspersão, os índices obtidos de CUC e CUD, foram considerados impróprios para irrigação em ambiente protegido, resultando elevada desuniformidade de distribuição de água, com conseqüente desperdício de água e nutrientes, com uma interferência muito grande na qualidade e na regularidade do stand das mesmas.
CONCLUSÕES
A barra de irrigação apresenta grande potencial para obter-se excelentes índices de uniformidade de distribuição de água, porém, devem ser realizados alguns ajuste, especialmente no material utilizado com mecanismo de transferência de potência, reduzindo a resistência ao deslizamento dos rolamentos, em locais onde há oscilação na largura da casa de vegetação.
O conjunto motor, redutor, chave contatora, inversor de freqüência e roldanas apresentaram um excelente desempeno.
AGRADECIMENTOS
Ao Engenheiro Agrônomo, Eduardo Xavier Nunes, Sócio-diretor do Viveiro HortMudas, pelo apoio financeiro, por disponibilizar a estrutura para a realização da pesquisa.
Ao Eng. Donizete Ladislau de Miranda, da empresa Pulverizan, pelo fornecimento dos bicos pulverizadores.
Ao PIBIC/CNPq, pela concessão da bolsa de Iniciação Científica.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASAE - American Society of Agricultural Engineers. Field evaluation of microirrigation systems: ASAE EP458. ASAE Standards 1997. ed.44. St. Joseph, p.908-914, 1997.
Christiansen, E.J. Irrigation by sprinkler. Berkeley University of California, 1942.
Souza, R.O.R.M. Desenvolvimento e avaliação de um sistema de irrigação automatizado para áreas experimentais. 2001. 70 f. Dissertação (Mestre em Irrigação e Drenagem), USP/Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 2001.
Testezlaf, R. MATSURA, E.E. FERNANDES, A.T.L. & CÂNDIDO, D.H.Técnicas, Usos e Impactos. Livro Digital em CD-Rom. Capítulo 10: Irrigação em ambientes protegidos.
Faculdade de Engenharia Agrícola/UNICAMP. 2002.
