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MÉTODOS DE FERTIRRIGAÇÃO
Introdução
A fertirrigação consiste na a...
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Contrariamente aos outros métodos, o uso do equipamento de fertir...
Figura 1: Nitrogênio na planta proveniente do fertilizante (NPPF), nitrogênio total na planta (NTP) e
eficiência da utiliz...
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Redução do custo de aplicação:
Existe a possibilidade de se utili...
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· Corrosão. Algumas partes metálicas da rede de distribuição pode...
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1. BOMBAS CENTRÍFUGAS
As bombas centrífugas de pequeno fluxo radi...
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órgão móvel que o impele, promovendo a admissão e a expulsão de v...
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taxa de injeção destas bombas depende da vazão do sistema de irri...
Figura 6: Pistões injetores para sucção de solução nutritiva.
2.2 Bombas rotativas
As bombas rotativas são bombas de engre...
Figura 8: Bomba de engrenagem.
O tubo flexível é pressionado por rolamentos e uma quantidade de fluxo é succionada e
condu...
Figura 10: Bomba peristáltica
3.1 Injeção na linha de sucção de bombas (vácuo)
A técnica de injeção de solução química na ...
Figura 11: Injeção na sucção da bomba.
3.2 Injeção no Recalque (pressão positiva)
Aplica-se uma pressão positiva, maior qu...
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tanque decresce exponencialmente no tempo com a introdução de águ...
Figura 13: Misturadores proporcionais.
A desvantagem deste método é que a perda de carga localizada no venturi pode atingi...
Figura 15: Injetor venturi com válvula reguladora de pressão na linha principal.
Outro método combinado pode ser a utiliza...
Figura 17: Injetor venturi ligado a uma bomba centrífuga.
Volume e capacidade do equipamento
Deve-se levar em conta a quan...
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Precisão ou fidelidade de funcionamento
Relaciona-se à precisão d...
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Existem vários métodos de aplicação de produ...
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Métodos de fertirrigação

  1. 1. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf MÉTODOS DE FERTIRRIGAÇÃO Introdução A fertirrigação consiste na aplicação de fertilizantes via água de irrigação. É um sistema que teve início na Califórnia, por volta de 1930, em sistemas de irrigação por aspersão em pomares. É uma técnica relativamente antiga que os agricultores de muitos países tem utilizado, em diferentes métodos de irrigação. Em alguns países, como os Estados Unidos, Israel e Itália, a fertirrigação tornou-se uma técnica de uso generalizado, principalmente com o desenvolvimento de modernos sistemas de irrigação e de equipamentos de injeção que permitiram e expansão do número de produtos aplicáveis pela água de irrigação. Alguns exemplos destes produtos estão apresentados a seguir: · herbicidas; · inseticidas; · fungicidas; · nematicidas; · reguladores de crescimento · agentes de controle biológico. Para COSTA et al. (1986), embora a fertirrigação esteja sendo utilizada em algumas áreas irrigadas no Brasil, a falta de informação, principalmente sobre dosagens, tipo de fertilizantes mais recomendados, prevenção à formação de precipitados, modo e época de aplicação, reflete a necessidade de se realizar pesquisas nessa área, levando em consideração as diversas condições do país. Vantagens e limitações da fertirrigação Com base em resultados de pesquisas e na experiência de agricultores, o uso combinado de fertilizantes na água de irrigação apresenta vantagens e limitações à sua aplicação. Vantagens As principais vantagens notadas no uso da fertirrigação são: Mau aproveitamento dos equipamentos de irrigação: Em princípio, o mesmo sistema de injeção pode ser utilizado na introdução de diversas substâncias na água de irrigação como, por exemplo, os defensivos agrícolas (herbicidas, inseticidas, fungicidas e nematicidas), além de reguladores de crescimento aplicados por intermédio da água de irrigação num grande número de culturas Economia de mão-de-obra: A aplicação manual é imprecisa e desuniforme. A aplicação através do uso de tratores e aviões são relativamente dispendiosas. O uso da fertirrigação reduz os requerimentos de mão-de-obra na aplicação de adubos. Economia e praticidade: 1
  2. 2. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Contrariamente aos outros métodos, o uso do equipamento de fertirrigação é prático e de fácil mobilidade, já que se trata de um equipamento central para toda uma área, parcela ou linha lateral. Ocorre a economia de fertilizantes devido ao fato de que a solução dilui- se de forma homogênea na água de irrigação, distribuindo-se no campo da mesma maneira que a água. Distribuição uniforme e localizada dos fertilizantes: Nos pomares irrigados por aspersão convencional a irrigação ocorre ao longo das fileiras e, supostamente, é onde se localiza o fertilizante. Nos métodos mecanizados a aplicação de fertilizantes e feito entre as fileiras de plantas, onde a irrigação é feita parcialmente ou não dependendo do sistema de irrigação utilizado. Quando se utiliza sistemas de irrigação localizada ocorre uma melhor distribuição dos fertilizantes por estes sistemas apresentarem uma alta uniformidade de distribuição, e por estes serem aplicados onde ocorre uma maior concentração de raízes e uma menor perda por lixiviação de nutrientes. Aplicação em qualquer fase de desenvolvimento da cultura: A aplicação de fertilizantes pode ser feita independentemente da cultura e das variações provenientes das necessidades específicas nas diferentes etapas de desenvolvimento da cultura: crescimento vegetativo, floração e maturação. Eficiência do uso e economia de fertilizantes: A aplicação fracionada dos nutrientes aumenta a sua assimilação pelas plantas e limita as perdas por lixiviação, proporcionando um aproveitamento eficiente do fertilizante, isto é, resposta da cultura equivalente a uma menor quantidade de fertilizante aplicado em comparação com outros métodos. Um bom exemplo é mostrado nas Figuras 7.1 e 7.2 obtidas por MEIRELLES et al. (1980), estudando absorção e lixiviação de nitrogênio em cultura de feijão (Phaseolus vulgaris, L.). Pelas figuras, pode-se concluir que a fertilização nitrogenada deve ser aplicada parceladamente: 1/3 da dose total no plantio, pelo fato de nas primeiras etapas do desenvolvimento da cultura a utilização de fertilizantes ter sido alta, porém com baixa eficiência; e os 2/3 restantes dos 30 aos 45 após a germinação, período de maior necessidade de N pela planta e de maior eficiência de utilização do fertilizante nitrogenado. Após os 45 dias, não se deve fazer adubação nitrogenada pois, apesar de haver aumento no nitrogênio total da planta, a contribuição de nitrogênio do fertilizante cai sensivelmente, havendo maior absorção de nitrogênio do solo. Redução da compactação do solo e dos danos mecânicos à cultura: O tráfego de tratores na lavoura pode ser minimizado com a fertirrigação. Além de economia com combustível e com a manutenção da frota, consegue-se redução da compactação do solo e dos danos mecânicos às plantas. 2
  3. 3. Figura 1: Nitrogênio na planta proveniente do fertilizante (NPPF), nitrogênio total na planta (NTP) e eficiência da utilização do fertilizante nitrogenado (EUFN), em função do tempo após a germinação (TAG). Figura 2: Variação do nitrogênio total na planta proveniente do fertilizante (NTPPF) e do solo (NTPPS), e da testemunha, ao longo do período da cultura. TAG = Tempo após a germinação. Controle de profundidade de aplicação e absorção: Muitos fertilizantes exigem um certo teor de umidade para sua absorção a uma dada profundidade. De acordo com as características do solo, do fertilizante e da cultura, às vezes, é conveniente aplicar o fertilizante pouco antes de finalizar a irrigação para impedir a lixiviação de nutrientes. O controle de qualidade dá água aplicada pela irrigação juntamente com o fertilizante, permite fazer aplicações em profundidades de solo onde ocorre uma maior absorção radicular, evitando-se, desta forma, perda de nutrientes por lixiviação. Aplicação de micro-nutrientes: São geralmente elementos caros, aplicados em pequenas dosagens, portanto exige-se um sistema de aplicação mais preciso e eficiente. 3 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf
  4. 4. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Redução do custo de aplicação: Existe a possibilidade de se utilizar a mesma instalação para aplicação de outros produtos como herbicidas, fungicidas, inseticidas, etc. Desta forma a aplicação simultânea de dois ou mais produtos na lavoura via água de irrigação pode aumentar os benefícios econômicos da fertirrigação. Na Tabela 7.1, mostra comparações de custo de diferentes esquemas de aplicação de produtos químicos na água de irrigação (quimigação), em relação aos sistemas convencionais. Fica evidente nessas comparações que esta técnica torna-se mais barata quando usada duas ou mais vezes por ano. A economia geralmente cresce quando aumenta o número de aplicações anuais, mas depende também da combinação dos produtos químicos aplicados. No caso do Brasil, onde o feijão é uma das principais culturas irrigadas, principalmente sob pivô central, a quimigação deve proporcionar substancial economia, pois o feijoal exige aplicações periódicas de defensivos juntamente com a necessidade de se molhar o solo Tabela 7.1: Custos comparativos (quimigação x métodos convencionais), em dólares/ha, quando se usaram diferentes esquemas de aplicação de produtos químicos Esquema de Quimigação Convencionais Economia com a aplicação1 Custo fixo2 Custo variável3 Custo total Custo total quimigação 1F 8.56 4.50 13.06 6.20 -6.86 1F, 1H 4.28 9.00 13.28 20.20 6.92 2F,1H 2.85 13.50 16.35 26.40 10.05 2F,1H,1I 2.14 14.78 16.92 32.00 15.08 2F,1H,1I,1Fg 1.71 16.06 17.77 37.60 19.83 2F,1H,2I,1Fg 1.43 17.34 18.77 43.20 24.43 2F,1H,4I 1.22 18.62 19.84 48.80 28.96 3F,1H,4I 1.07 23.12 24.19 55.00 30.81 3F,2H,4Fg 0.95 27.62 28.57 69.00 40.43 3F,2H,5I 0.86 28.90 29.76 74.60 44.84 Número de aplicações por ano e tipo químico: F= fertilizantes, H= herbicidas, I= inseticidas e Fg = fungicidas. (2) Assumindo que o custo fixo do equipamento de quimigação é de 6.56 dólares/ha/ano mais dois dólares de custo de manutenção/ha/ano. (3) Baseado no custo operacional de um pivô central para 61 ha. Limitações A maioria dos inconvenientes citados na literatura não se deve ao método em si, mas sim ao problema de manejo incorreto e à falta de informações que existe com relação a muitos aspectos ligados à nutrição das plantas. Os principais inconvenientes são: · Entupimento devido a precipitação causada pela incompatibilidade dos distintos fertilizantes entre si e quando utilizadas na água de irrigação ou devido à problemas de salinidade. Como, por exemplo, o superfosfato e o cálcio que contém carbonato de cálcio solúvel; · Aumento excessivo da salinidade da água de irrigação; 4
  5. 5. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf · Corrosão. Algumas partes metálicas da rede de distribuição pode ser danificada devido à atividade corrosiva de alguns fertilizantes; · Reação dos fertilizantes na linha de distribuição, sobretudo os fosfatos que podem provocar precipitados na rede de água através de reações dependendo do nível de PH, isto pode comprometer seriamente a uniformidade de distribuição de água dos equipamentos de irrigação localizada; · Possibilidade de contaminação e envenenamento de fontes de água com produtos químicos, pondo em risco a saúde de pessoas e animais. Como precaução, deve-se instalar válvulas de retenção e anti-vácuo na tubulação para impedir a inversão no fluxo da rede de irrigação; · A pureza dos fertilizantes utilizados, ocorre o inconveniente de que faltam alguns elementos que aparecem como impurezas em adubos tradicionais. Este é o caso, por exemplo, do enxofre. Por isto a aplicação de elementos secundários e micro-elementos é mais importante que os adubos convencionais granulados. Métodos de injeção de produtos químicos na irrigação Existem muitos métodos de injeção química nos sistemas de irrigação. Esses métodos podem ser classificados em 4 grupos: bombas centrífugas, bombas de deslocamento positivo, diferencial de pressão e métodos baseados no principio de venturi. Estes quatro grupos estão subdivididos em algumas categorias, de acordo com o princípio de funcionamento (Figura 3), apesar que, existem alguns injetores que utilizam uma combinação destes métodos. Esta publicação discutirá as vantagens e desvantagens de cada grupo de injetor químico e suas principais aplicações. Um resumo sucinto das vantagens e desvantagens de injetores é mostrado na Tabela 7.2. Figura 3: Esquema classificatório do tipo de métodos de injeção. 5
  6. 6. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf 1. BOMBAS CENTRÍFUGAS As bombas centrífugas de pequeno fluxo radial (booster) podem ser usadas para injetar adubos dentro dos sistemas de irrigação (Figura 4). Basicamente este sistema funciona através do bombeamento da solução com uso de uma bomba centrífuga através da ação centrífuga ou pela ação de sustentação imposta pelas palhetas do rotor à solução que está em contato com elas. Desta maneira, a força centrífuga das palhetas expele o fluído para a periferia, enquanto a pressão negativa desenvolvida junto ao eixo promove a aspiração de novas quantidades de solução, estabelecendo-se assim a continuidade do processo. Para a operação da bomba centrífuga como um injetor de fertilizantes é necessário que a pressão por ela produzida seja maior que a pressão na linha principal de irrigação. Entretanto, a taxa de injeção da solução a partir da bomba depende da pressão na linha de irrigação. Portanto para uma boa performance da distribuição de fertilizantes e produtos químicos é necessário uma calibração adequada da bomba. Figura 4: Bomba centrífuga injetora de produtos químicos. 2. BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO Bombas de deslocamento positivo são freqüentemente usadas para injeção de produtos químicos dentro de sistemas de irrigação pressurizados. Elas podem ser classificadas em recíprocas (pistão e diafragma), rotativas, peristálticas e mistas, dependendo do mecanismo usado para transferência de energia para o fluído. Bombas recíprocas incluem pistão, diafragma e combinação pistão/diafragma e todas são usadas normalmente para injeção de adubos dentro dos sistemas de irrigação. A maioria das bombas rotativas ou mistas não são usadas para injeção de adubos. As exceções são as bombas rotativas de engrenagens e excêntricos, que eventualmente são usadas, e as bombas peristálticas que podem ser usadas somente para pequenas taxas de injeção. Pela definição, uma bomba de deslocamento positivo faz com que o fluído bombeado adquira um movimento com a mesma velocidade, em módulo, direção e sentido, que o 6
  7. 7. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf órgão móvel que o impele, promovendo a admissão e a expulsão de volume correspondente de fluído. 2.1. Bombas Recíprocas Bombas recíprocas são bombas na qual ocorre um deslocamento de um pistão ou diafragma que desloca uma certa quantidade de solução nutritiva em cada movimento. A troca interna do volume da bomba cria uma alta pressão, na qual força a entrada de fluído dentro da tubulação principal de irrigação. Estas bombas são classificadas como bombas de pistão, bombas diafragmas ou uma combinação de pistão e diafragma. Freqüentemente as bombas recíprocas são acionadas eletricamente. A taxa de injeção de produtos químicos através de um acionamento elétrico da bomba é praticamente constante e independe da vazão de água do sistema de irrigação. Portanto, a taxa de injeção, deve ser calibrada entre intervalos se a vazão do sistema não é constante em todo o intervalo Para assegurar-se que a concentração de produtos químicos seja constante na linha principal de irrigação um injetor de acionamento elétrico pode ser instalado, conjuntamente com um medidor de vazão que irá detectar as variações de vazão do sistema e ajustará automaticamente a velocidade de injeção do injetor ou o tempo de injeção. Outra possibilidade é medir-se a condutividade da água de irrigação (se está sendo injetado fertilizantes) e através desta informação faz-se um ajuste automático. Existem no mercado vários sensores para se determinar a condutividade elétrica da água que devem ser calibrados para os diferentes produtos químicos utilizados. 2.1.1 Bomba de pistão O funcionamento de uma bomba de pistão é baseado em movimentos seqüenciais que promovem impactos consecutivos de admissão e compressão. Com o movimento de admissão, o produto químico entra no interior do cilindro através da válvula de sucção, (Figura 5/A). Com o movimento de compressão (Figura 5/B), o produto químico é forçado para o interior da linha de descarga através da válvula de descarga. 2.1.2 Bomba de diafragma O funcionamento de uma bomba de diafragma é semelhante ao da bomba de pistão. O movimento pulsante é transmitido para o diafragma através do fluido ou do eixo mecânico e, então, através do diafragma, para o produto químico que está sendo injetado. Uma ilustração do movimento de sucção e descarga é mostrado na Figura 6 (A e B). Normalmente a combinação de bombas de pistão que movimentam o diafragma através de óleo ou outro fluído são bombas que apresentam uma maior precisão na injeção de adubos como também uma maior resistência a corrosão devido a produtos químicos. Algumas bombas de pistão ou diafragma são acionadas hidraulicamente, através da vazão que passa através do injetor. A força hidráulica é transmitida para o pistão que o empurra para frente e para trás em movimento consecutivos que faz com que ocorra um sucção de solução química como também uma injeção da mesma na linha principal de irrigação. A 7
  8. 8. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf taxa de injeção destas bombas depende da vazão do sistema de irrigação. Portanto se ocorrerem variações de vazão na linha principal do sistema conseqüentemente irão ocorrer variações na taxa de injeção destas bombas. Nestes casos a taxa de injeção é proporcional a taxa de vazão do sistema. Figura 5: Bomba de pistão d impacto. (A) Posição de admissão e (B) Posição de compressão. Outra maneira de acionar um injetor usando a água de irrigação pode ser visto na Figura 7. Neste caso o mecanismo de funcionamento é formado por dois pistões de diferentes tamanhos e uma série de válvulas. O pistão de maior tamanho é acionado pela pressão do sistema de irrigação. O pistão de menor tamanho injeta a solução química para dentro da linha de irrigação. As bombas de pistão ou diafragma injetam soluções químicas concentradas através de pulsos separados por um intervalo de tempo. Algumas bombas são equipadas com pistões ou diafragmas com dupla ação para minimizar as variações de concentração e solução química no sistema de irrigação. Nestes casos o volume de ambos os lados do pistão ou diafragma é usado para bombear solução química (Figura 8). Entretanto se o comprimento da linha entre o injetor é o ponto de aplicação de solução é curto, um tanque de mistura deve ser colocado para assegurar uma mistura melhor entre a água e o fertilizante. 8
  9. 9. Figura 6: Pistões injetores para sucção de solução nutritiva. 2.2 Bombas rotativas As bombas rotativas são bombas de engrenagens externas e bombas de excêntricos que transferem o produto químico da sucção para a descarga através da rotação do eixo das engrenagens, dos excêntricos, ou de outros mecanismos similares (Figura 9 e 10). A operação destas é baseada num vácuo parcial criado pôr um descompasso de rotação entre as duas engrenagens. Este vácuo causa o fluxo do produto químico para o interior da bomba, onde é transportado entre as engrenagens ou excêntricos e a carcaça da bomba para o ponto de descarga da mesma. 2.3 Bombas peristálticas A bomba peristáltica é mais usada em laboratório químico, mas pode ser utilizada também para injeção de produtos químicos em pequenos sistemas de irrigação. Possui capacidade limitada, com pressão de trabalho variando de 30 a 40 psi (0.2 a 2.8 atm.). Uma bomba peristáltica é mostrada na Figura 11. 9 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Figura 6: Bomba de diafragma. (A) Posição de sucção, (B) posição de descarga.
  10. 10. Figura 8: Bomba de engrenagem. O tubo flexível é pressionado por rolamentos e uma quantidade de fluxo é succionada e conduzida por uma ação de compressão para a área de descarga. Este tipo de bomba é adequado para bombear líquidos corrosivos, uma vez que o líquido fica complemente isolado de todas as partes da bomba em questão. 3. MÉTODOS BASEADOS NO DIFERENCIAL DE PRESSÃO O método diferencial de pressão baseia-se na adição de energia ao sistema e/ou aproveitamento da pressão negativa do corpo da bomba, no trecho de sucção do conjunto, podendo fazer uso de pressão positiva ou negativa. Ele pode ser separado em dois distintos grupos: Injeção na sucção da bomba de irrigação e injeção no recalque da bomba de irrigação. 10 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Figura 7: Bomba de pistão de dupla ação.
  11. 11. Figura 10: Bomba peristáltica 3.1 Injeção na linha de sucção de bombas (vácuo) A técnica de injeção de solução química na sucção da bomba de irrigação é muito simples e de baixo custo. A pressão negativa, ou vácuo, é criada no interior do corpo da bomba e é transmitida para a tubulação de sucção do conjunto moto-bomba. A Figura 12 mostra esquematicamente o tubo de sucção, o local da admissão da solução do produto químico, tanque de solução, conjunto moto-bombas e a linha principal. Uma desvantagem deste tipo de injeção é que a taxa de injeção não pode ser ajustada facilmente, além de causar problemas de corrosão no rotor da bomba dependendo do tipo de solução química utilizada Uma observação muito importante é que, em alguns países europeus e em alguns estados americanos (Florida por exemplo), o uso deste sistema na injeção produtos químicos é proibido por lei quando se utiliza água subterrânea como fonte na irrigação. devido a possibilidade de contaminação do manancial hídrico. 11 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Figura 9: Bombas de excêntrico.
  12. 12. Figura 11: Injeção na sucção da bomba. 3.2 Injeção no Recalque (pressão positiva) Aplica-se uma pressão positiva, maior que a do sistema de irrigação, através de um conjunto auxiliar, de forma que as características técnicas do injetor satisfaçam os requerimentos de área, volume e doses a serem aplicados. Uma exigência básica para o funcionamento do método da pressão positiva é que a pressão desenvolvida pela moto-bomba auxiliar seja maior do que a pressão na linha do sistema de irrigação, para que ocorra a injeção. É necessário uma fonte de energia externa para operar o conjunto moto-bomba auxiliar. 3.2.1 Mistura em Tanque sobre Pressão O tanque injetor de mistura funciona com uma descarga de solução química na linha principal de irrigação através de um diferencial de pressão. A água é dividida a partir da linha principal, misturada com fertilizantes e injetada novamente na linha principal do sistema (Figura 13). Uma quantidade de fertilizante necessária para uma injeção é colocada em um cilindro. Parte da vazão que passa na linha principal de irrigação do sistema é desviada para o cilindro, controla-se a vazão de entrada do tanque através de um medidor de vazão que é colocado antes da entrada do tanque e depois da derivação da linha principal. A solução química é misturada com a água que foi desviada para o tanque e é injetada novamente na rede de irrigação. Para ocorrer uma boa operação do sistema de injeção de fertilizantes é necessário que ocorra um diferencial de pressão entre a entrada e a saída do injetor que é provocada por um registro ou por uma válvula reguladora de pressão que é instalada na linha principal do sistema de irrigação. Este sistema tem a vantagem da praticidade, simplicidade e baixo custo, por outro lado apresenta inconvenientes. Um deles é o fato de que a concentração da solução dentro do 12 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf
  13. 13. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf tanque decresce exponencialmente no tempo com a introdução de água ao longo do processo de injeção. A experiência tem mostrado que é necessário um volume equivalente a cerca de quatro vezes o volume do tanque para injetar todo o fertilizante na linha, no caso de ser colocado no tanque a solução já preparada (fertilizante líquido). Figura 12: Tanque de fertilizante pressurizado. 3.2.2 Misturadores Proporcionais É uma adaptação feita no tanque injetor para minimizar os problemas de variação da concentração da solução ao longo do tempo. Para isto usa-se uma bolsa plástica, ou diafragma, dentro do tanque, para conduzir o produto isoladamente da água que circula no tanque (Figura 14). Nesse caso, a solução é impulsionada pela ação da água na rede, que pressiona a parede externa da bolsa plástica e promove a introdução da solução no fluxo de irrigação, através de um bocal, mantendo constante a concentração. Para minimizar os problemas de variações de vazão do sistema de irrigação, deve-se colocar uma válvula reguladora de pressão na linha principal entre o intervalo de entrada e saída do tanque injetor além de colocar outra válvula reguladora entre a saída do tanque e a entrada da solução na linha principal. 4. INJETOR TIPO VENTURI É uma peça especial, acoplada à linha de irrigação, que consiste numa seção gradual convergente, passando numa seção constrita constante e em seguida numa gradual transição ampliadora, retornando ao diâmetro original da linha de irrigação. No momento de passagem pela seção constrita, cria-se um diferencial de pressão que “succiona” a solução do tanque para a linha lateral ou principal (Figura 15). A queda de pressão no venturi deve ser suficiente para criar uma pressão negativa (vácuo) em relação á pressão atmosférica. Nessas condições, a solução química contida no interior do depósito irá fluir para o injetor. O fluxo de solução pode ser regulado, se desejável, por válvula ou registro instalado na tubulação. 13
  14. 14. Figura 13: Misturadores proporcionais. A desvantagem deste método é que a perda de carga localizada no venturi pode atingir cerca de 1/3 da pressão de serviço na lateral ou principal, dificultando ou impossibilitando a injeção. Uma alternativa para contornar o problema seria instalar o venturi em um “by-pass” da linha de irrigação, com menor diâmetro que a mesma, reduzindo a perda de carga localizada e facilitando a injeção. Um benefício adicional seria permitir que um venturi de baixa capacidade possa ser usado para injetar solução fertilizante na tubulação principal de grande diâmetro, uma vez que parte do fluxo é desviado através do injetor. Para que isto ocorra com maior eficiência e precisão na distribuição da solução na linha principal de irrigação, torna-se necessário a instalação de uma válvula reguladora de pressão na linha principal entre os pontos de entrada e saída do injetor, além da colocacão de dois registros, um na entrada e outro na saída do injetor, para que ocorra um diferencial de pressão (Figura 16). 5. MÉTODOS COMBINADOS Existem no mercado alguns injetores que empregam a combinação de diferentes métodos ao mesmo tempo. O mais comum é a combinação do método diferencial de pressão com o medidor de venturi ou alguma medição na qual se baseia no princípio de venturi. O uso da combinação entre o método diferencial com o venturi pode ser encontrado em alguns sistemas onde a queda de pressão necessária para o funcionamento do venturi pode ser dificultada por produzir restrições no projeto do sistema de irrigação.. A combinação de um esquema do venturi com o tanque sobre pressão pode ser uma alternativa viável para esse caso (Figura 17). 14 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf
  15. 15. Figura 15: Injetor venturi com válvula reguladora de pressão na linha principal. Outro método combinado pode ser a utilização de uma bomba centrífuga pode ser usada para adicionar pressão no líquido que passa pelo desvio e, conseqüentemente, no injetor (Figura 18). Escolha do equipamento De acordo com FRIZZONE et al (1985), para a escolha de um equipamento para fertirrigação devem ser considerados os seguintes aspectos: 15 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Figura 14: Esquema de um injetor tipo venturi instalado na linha principal.
  16. 16. Figura 17: Injetor venturi ligado a uma bomba centrífuga. Volume e capacidade do equipamento Deve-se levar em conta a quantidade de solução que o tanque pode conter e a vazão proporcional e total que se pode introduzir na rede de irrigação. Estes valores são determinados de acordo com as normas de irrigação e fertilização, condições de suprimento de água e rede de irrigação. Por exemplo, para uma parcela de 1 ha irrigada em 2 turnos requerendo 200 litros de solução fertilizante por hectare e devendo-se completar a aplicação ao final de 2 horas, o volume mínimo do tanque deverá ser de 200 litros e a vazão de 50 litros/hora. Deve-se considerar, também, a expansão da área cultivada, futuras modificação no sistema e alguma margem de segurança, como por exemplo, no caso de aplicação em série, onde serão necessários volumes muito maiores. 16 AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Figura 16: Combinação do injetor venturi com um tanque sobre pressão.
  17. 17. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Precisão ou fidelidade de funcionamento Relaciona-se à precisão do equipamento, sua resistência em condições de campo, nível técnico e capacidade exigida do operador, necessidade de acompanhamento no início e término da operação e qualidade da assistência técnica. Forma de operação ou funcionamento Refere-se à fonte de energia necessária para o funcionamento do equipamento de fertilização. Por exemplo: pressão da água, eletricidade, motor de combustão ou trator. Mobilidade Em propriedades agrícolas com numerosas unidades irrigadas, deve-se preferir um equipamento móvel, o que possibilitará uma redução de custos. Diluição do fertilizantes A proporção de diluição é a relação entre a quantidade de solução do fertilizante e a quantidade total. Por exemplo: 1 litro de solução fertilizante para 199 litros de água representam uma relação de diluição de 1:200. Legislação para prevenção de contaminação de mananciais Antes da injeção de qualquer solução química nos sistemas de irrigação é necessário a utilização de uma válvula de retenção antes do sistema injetor, para prevenir qualquer problemas do retorno da solução para a fonte de água. Os sistemas de injeção de solução química na sucção da bomba do sistema de irrigação geralmente é proibido em alguns países europeus e em alguns estados dos Estados Unidos da América, como por exemplo na Florida. A exceção é feita para os sistemas onde a fonte hídrica é um rio ou lago e a solução química que está sendo injetada no sistema seja somente fertilizantes. Neste caso é exigido um sistema duplo de prevenção que é uma válvula de retenção antes do depósito da solução nutritiva e mais uma válvula de pé no início da tubulação de sucção da bomba. No Brasil, ainda não existe legislação relacionada com a aplicação de produtos químicos via água de irrigação De acordo com a Agência de Proteção do Meio Ambiente (EPA) somente as bombas de injeção do tipo pistão e diafragma podem ser usadas para a injeção de pesticidas e outras soluções químicas tóxicas. 17
  18. 18. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Tabela 7.2:- Comparação do vários métodos de injeção de solução química. Tipo de injeção Vantagens Limitações Bomba centrífuga Baixo custo. Pode ser calibrada Calibração depende da pressão do sistema durante o funcionamento Alta precisão. Calibração linear.Bomba de pistão Alto custo. Pode necessitar de parada para Calibração independe da pressão. ajustar a calibração. Vazão da solução Funciona para altas pressões Ajuste da Calibração durante o química não é continua Bomba diafragma Calibração não é linear. Calibração funcionamento. Alta resistência a depende da pressão do sistema. Custo produtos químicos médio e alto dependendo da bomba. Vazão da solução química não é continua. Bomba Alta precisão. Calibração é linear. Alto custo. Pode necessitar de parada para pistão/diafragma Alta resistência a produtos químicos. Funciona para altas pressões. Calibração independe da pressão. Taxa de injeção pode ser ajustada ajustar a Calibração. Bombas de Solução bombeada não pode ser abrasiva. engrenagens e durante o funcionamento Taxa de injeção depende da pressão do excêntricas sistema. Continuidade da vazão química depende do número de engrenagens dentro da bomba Bomba Alta resistência a produtos Taxa de injeção depende da pressão do peristáltica químicos. Ajustes podem ser sistema. Pressão de funcionamento é feitos fazendo a troca do tamanho baixa e média do tubo. A taxa de injeção pode ser ajustada durante o funcionamento. Baixo custo. Uso simples.Venturi Calibração depende do nível do produto Calibração pode ser feita durante no depósito. Necessita de diferencial de o funcionamento. Força pressão. Variação na concentração hidráulica química. Não pode ser calibrado par uma taxa de injeção constante. Misturador Baixo a médio custo. Calibração Necessita de diferencial de pressão. proporcional durante operação. Maior precisão Variação na concentração da solução na taxa de injeção de fertilizantes química. O volume de solução injetada é limitada pelo tamanho do tanque. Freqüente reabastecimento de solução. Tanque Custo médio. Fácil operação. Necessita de diferencial de pressão. misturador sobre Volume total de solução química Variabilidade na concentração da solução pressão pode ser feito com precisão química. Não pode ser calibrado para taxa de injeção constante. Combinado Médio custo, movido pela energia Controle relativo da quantidade de composto de da água do sistema. Maior produto injetado. Mais caro que o tanque bomba principal precisão que o tanque misturador misturador ou venturi sozinho. e auxiliar, ou venturi sozinho venturi e tanque misturador 18
  19. 19. AP 219 – Engenharia de Irrigação Prof. Roberto Testezlaf Considerações gerais Existem vários métodos de aplicação de produtos químicos, a escolha de um deles dependerá principalmente das condições financeiras do agricultor, de fatores edáficos, topográficos, valor comercial de cultura e sensibilidade da mesma a variações de concentração de nutrientes no sistema. Quando se deseja um nível constante de concentração da solução química a ser aplicada na linha, e se dispõe de capital suficiente, as bombas injetoras de deslocamento positivo são as mais recomendadas. Pois, proporcionam exatidão na aplicação do fertilizante, sendo ideal para culturas sensíveis de alto valor comercial. Este sistema também facilita a aplicação do fertilizante em áreas onde a topografia não é favorável, e por ser automático não necessita de mão de obra especializada. Os métodos de pressão diferencial, venturi, tanque de derivação de fluxo são relativamente simples e de baixo custo em relação à bomba injetora. Sendo que, o Venturi apresenta uma menor variação de concentração em função do tempo e um menor custo em relação ao tanque de derivação de fluxo. Entretanto, o sistema de venturi, apresenta o inconveniente de produzir grandes perdas de pressão no sistema e dificuldade de automação. É mais recomendado para pequenas áreas de produção devido a sua capacidade limitada na aplicação volumétrica de solução nutritiva, e também para culturas que não requer muita precisão de aplicação de fertilizantes. Em virtude da facilidade de movimentação que apresentam, estes sistemas podem ser utilizados em áreas que dificultam a mecanização devido à topografia. E, por apresentar facilidade de acoplamento no sistema de irrigação, a fertirrigação pode ser efetuada em diferentes fases do desenvolvimento da cultura. A fertirrigação com o método de através da sucção da bomba de irrigação deve ser criterioso, pois o tanque de fertilizante fica ligado à sucção da bomba e havendo queda de tensão na rede elétrica a solução contaminará a fonte de água. Também é necessário usar produtos não corrosivos para não danificar a tubulação de sucção e o rotor da bomba. Apesar destes inconvenientes este sistema apresenta baixo custo em relação à bomba injetora e eficiência para aplicação da solução nutritiva em pequenas e grandes áreas. 19

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