automacao irrigas
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PERGUNTAS SOBRE AUTOMAÇÃO
1# Como se pode fazer automação com o Irrigas?
O Irrigas é um sensor estável, preciso e robusto com o qual
também se pode fazer irrigação completamente automatizada, com o
uso de eletricidade e, até mesmo, sem o uso de eletricidade.
Com eletricidade, pode-se automatizar a irrigação com um
minicompressor (bomba de aquário), um pressóstato, um solenóide e
água encanada. Para acionar compressores de água, em vez de
solenóide, usa-se um relê. É simples!
Sem uso de eletricidade, o controle da irrigação pode ser feito
com ar comprimido, um tubo extravasor e um flutuador (bóia). Como
se verá adiante, além dessas formas básicas de automatizar a irrigação,
há várias outras formas de usar controle automático de irrigação com
Irrigas e sem o uso de eletricidade.
2# Como é o sistema básico para a automatização da irrigação com
compressor de ar, pressóstato, válvula solenóide e o sensor Irrigas?
Em um sistema automatizado com uma única unidade Irrigas,
a secagem do solo causa vazamento de ar através da cápsula porosa e
diminuição de pressão na linha de transmissão de ar alimentada por um
minicompressor (Figura 25). Sob pressão suficientemente diminuída, o
pressóstato energiza a válvula solenóide que abre a passagem da água
para irrigação. A irrigação continua até que o solo volte a umedecer e a
obstruir os poros do sensor Irrigas; quando a pressão de ar no sistema
sem vazamento aumenta, o pressóstato desliga a válvula solenóide, o
que termina a irrigação.
Para montagens experimentais, pressóstatos com limites de
pressão inferior e superior entre 0,1 e 1,0 m de coluna de água e
solenóides apropriados para pequenos fluxos de água podem ser
obtidos de revendedores de peças para máquinas de lavar roupas.
3# Como preparar capilares para o ajuste do fluxo de ar que sai do
minicompressor?
Há várias formas de preparo de capilares para montar a
automação com minicompressor de ar, pressóstato, válvula solenóide e
o Irrigas. Os capilares de cobre disponíveis nas casas de refrigeração
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são fáceis de manipular e o fluxo viscoso de ar através destes pode ser
determinado pelo comprimento, e até mesmo por amassamento. Um
tipo de capilar mais difícil de ajustar e manipular, porém de alta
qualidade, são os capilares de vidro. Uma terceira opção menos
confiável, porém mais simples, é o uso de pedaços de fio elétrico
flexível (multifio), nos quais há volumes gasosos capilares entre os
filamentos. Este último tipo de capilar só serve para aplicações de
baixa pressão. Adicionalmente, os fios devem ser brancos para não
sofrerem aquecimento excessivo quando expostos ao sol.
Evidentemente, quanto mais fino o fio ou quanto mais longo, maior a
resistência ao fluxo viscoso do ar.
Para saber qual o fluxo de um capilar preparado com fio
(multifio) de 10 cm de comprimento, por exemplo, o procedimento a
ser empregado poderia ser: acople o capilar com pedaços de tubo de
PVC flexível de um lado ao minicompressor (bomba de aquário) do
outro a um pedaço de aproximadamente 50 cm do mesmo tubo
flexível. Ligue o compressor e o ar estará fluindo com baixo fluxo
através do capilar. Para conferir, mergulhe a saída do tubo de PVC
flexível em uma proveta de 50 ml contendo cerca de 2 ml de água e
sabão – poder-se-á, assim, ver a velocidade com que as bolhas se
formam e preenchem o volume da proveta. Tomando o cuidado de
umedecer as bordas da proveta, para que as bolhas não quebrem ao
subir, poder-se-á fazer uma calibração aproximada neste dispositivo
rústico. Para esta calibração aproximada, marque o tempo para formar
um dado volume de bolhas, por exemplo 20 ml. Se o tempo foi de 22
segundos, então, o fluxo por minuto será:
Fluxo = 20ml X 22 segundos /60 segundos/minuto = 7,3 ml por
minuto.
Se o fluxo desejado é de 20 ml/min, então o comprimento de
tubo necessário é obtido com a seguinte proporção inversa.
Comprimento = 7,3 ml/min X 10 cm/20 ml/in = 3,65 cm
Com capilares de vidro ou de cobre, a calibração pode ser
efetuada empregando o mesmo procedimento.
4# Que fluxo de ar pode ser empregado nas pressurizações do Irrigas
para fins de automação com ativadores de irrigação?
O fluxo de ar que pode ser utilizado depende da cápsula
Irrigas utilizada. Quanto maior a cápsula e menor sua tensão crítica,
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maior o fluxo de ar que pode ser empregado. A fabricação e o material
de sua construção também são relevantes, por exemplo, as cápsulas de
resinas tendem a ser mais permeáveis. Para aplicações com Irrigas
comum de 25 kPa, o uso de fluxos de ar de até 20 ml/min não causa
aumento substancial da tensão da água em que a irrigação é iniciada.
Somente com uma curva de pressão aplicada versus fluxo de ar em
borbulhamento pode-se fornecer a resposta para cada tipo Irrigas
empregado.
A questão do fluxo de ar também é considerada em detalhe no
tratamento do tensiômetro a gás e no tópico “métodos básicos de
aferição do Irrigas em laboratório”.
5# Quais os riscos da irrigação dependente de compressores de ar sem
eletricidade?
Em caso de mau funcionamento do compressor, a irrigação é
iniciada seja o ativador de pressão positiva ou negativa. Para diminuir
esse risco, deve-se verificar periodicamente o funcionamento dos
compressores, aos quais pode-se adicionar um manômetro, antes do
capilar de ajuste de fluxo, para nos assegurarmos de que não está
faltando pressão no sistema. Pode-se também adicionar uma válvula
pressostática para assegurar que não haja irrigação quando faltar
pressão.
6# A irrigação pode ser acionada com ar ou gás comprimido e sem o
uso de eletricidade?
Sim, ar comprimido é muito conveniente para automatizar a
irrigação com o uso do Irrigas. Precisa-se simplesmente de tomar
cuidado de trocar o bujão de gás antes que a pressão se torne nula. Para
uso com bujão de gás comprimido, usa-se uma válvula de regulação de
pressão ajustada para a pressão de trabalho. Outro ponto importante é o
capilar de ajuste de fluxo que, para o Irrigas comum de 25 kPa, deve
liberar um fluxo de até 20 ml/min. Com ar comprimido, a adição de
um manômetro de entrada é um acessório útil para se evitar a
possibilidade de falta de gás.
7# Um sistema com flutuador e tubo extravasor pode ser utilizado
para o manejo de irrigação com um cilindro de ar comprimido?
Sim. Essa é uma das formas mais simples de automatizar o
esquema, conforme ilustrado na Figura 26. A principal medida de
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segurança na operação desses sistemas é verificar que o cilindro de ar
comprimido tenha pressão.
8# No sistema sugerido na questão 6, faz-se uso de tubo extravasor e
por isso a água de irrigação sai sem pressão. Como utilizar o ar
comprimido para acionar irrigação sem tamanha perda de pressão da
água?
O ar comprimido pode ser utilizado para acionar uma válvula
pressostática magnética na qual o flutuador levanta um ímã que abre a
água para irrigação através de uma válvula (Figura 27). A válvula que
se usa neste caso é uma simples válvula solenóide, na qual o solenóide,
eletroímã, é substituído em sua função por um ímã permanente.
A água que sai sob pressão da válvula magnética pode ser
utilizada para irrigação por gotejamento ou por aspersão.
Esta válvula pressostática também é ligada de um lado ao
Irrigas (6) e de outro ao ativador de irrigação de pressão positiva (7),
através de uma válvula unidirecional.
Observação: para ser acionada por compressor elétrico, a
válvula requer proteção, porque na falta de eletricidade ocorre
despressurização e vazamento.
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9# É possível fazer um sistema de flutuador seguro, para a irrigação
automática de vários vasos com o uso de um minicompressor (bomba
de aquário)?
O sistema de flutuadores da Figura 28 pode ser feito com
tubos de PVC, rígidos e flexíveis. Adicionalmente, possui um
mecanismo de segurança para evitar que os vasos sejam irrigados na
falta de eletricidade.
Para simplificar a ilustração, só se colocou a conexão para um
dos vasos. O sistema consta de uma câmara de controle de pressão da
água, do tipo tubo extravasor/flutuador (à esquerda), uma câmara
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central de segurança com um flutuador, que afunda e fecha a passagem
de água quando falta energia elétrica. Do lado esquerdo, ilustra-se um
dos cinco flutuadores de controle de irrigação. Este flutuador é
levantado pelo fluxo de ar proveniente do distribuidor de ar com tubos
capilares enquanto o sensor Irrigas estiver em solo úmido. Estando
levantado, este flutuador interrompe a irrigação. Quando o solo seca, o
Irrigas se torna permeável ao ar e dissipa a pressão do flutuador de
irrigação - 18 (à esquerda), que afunda e abre a irrigação no tubo
extravasor. No solo a irrigação forma um bulbo molhado, que cresce e,
ao atingir o Irrigas, torna-o novamente impermeável ao ar. Com isto,
acumula-se ar no flutuador de irrigação, que sobe e fecha a irrigação
novamente.
No distribuidor de ar, vêem-se cinco saídas, cada uma com
sua bifurcação para ligar a um vaso com Irrigas e a um flutuador de
irrigação. O ar do distribuidor sai para os flutuadores e para os
sensores Irrigas, através de capilares com fluxo de 10 a 20 ml por
minuto. Capilares desse tipo podem ser feitos com pedaços de fio
flexível (multifio), ou com pedaços de capilar de cobre.
Este sistema une uma construção de baixo custo com um certo
nível de segurança, graças ao flutuador de segurança e ao
posicionamento elevado das entradas de ar nos flutuadores, para
dificultar a entrada de água, que pode causar o entupimento dos
capilares de ar. Esse sistema pode ser considerado razoavelmente
seguro para usuários cuidadosos.
#10- Dá para fazer um sistema de controle de irrigação seguro baseado
apenas em válvulas de gás diferenciais?
Sim. Para isto se faz uso de válvulas diferenciais simples
(Figura 29) nas quais a passagem de água por uma câmara interna é
fechada pela aplicação ou não de pressão de ar (2 a 4 kPa) na câmara
de referência. Esta válvula pode ser construída com placas de acrílico,
às quais se adicionam tubos de cobre. A câmara interna e a câmara de
referência são separadas por uma lâmina flexível. Com esta válvula
diferencial básica, pode-se montar um sistema para irrigar um número
indeterminado de vasos. Basta, para isso, empregar-se a válvula para
regular a pressão de água. O ajuste de pressão do ar pode ser obtido
diretamente de um compressor de diafragma (bomba de aquário), que
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usualmente gera entre 10 e 20 kPa. Compressores de diafragma mais
potentes, como os utilizados em nebulização, geram pressões
superiores a 100 kPa e por isso são de uso mais complicado nesta
aplicação.
Na Figura 30, o ajuste da pressão da água é feito em uma
válvula diferencial (17), cuja pressão de saída da água é igual de
acordo com a pressão do ar na sua referência. Desse modo, quando
falta eletricidade, a irrigação é interrompida. Neste caso, a pressão do
ar na referência da válvula de água foi dada por divisão, com o uso de
dois capilares: o primeiro de entrada com resistência aproximadamente
3 vezes maior do que a do segundo, em capilar de escape. Isso
corresponde a uma pressão de referência 3 vezes menor que a pressão
de entrada na válvula 17 e no Irrigas. No distribuidor de ar que vai para
a válvula diferencial básica e para o Irrigas, utilizou-se de capilares de
10 a 20 ml de ar por minuto, quando ligados diretamente ao
minicompressor. Desta forma a água também entrou na válvula
diferencial básica (14) com cerca de 1/3 da pressão com que o ar sai do
compressor para o distribuidor. Com o Irrigas impermeável, em solo
úmido, então, a pressão no lado da referência aumenta e fecha a
passagem da água para irrigação Quando o solo seca, a pressão é
dissipada e a irrigação se inicia.
Os detalhes de segurança deste sistema são o acionamento da
válvula diferencial básica de água (17) diretamente com um 1/3 da
pressão do compressor de ar. Desta forma a interrupção do
funcionamento do compressor de ar zera a pressão de água para a
irrigação. Um detalhe menor é que no tubo de alívio de pressão (15)
pode haver acúmulo de água em alguns instantes e entrada de ar em
outros. Com o tubo de alívio de pressão (15), o fluxo de água para a
irrigação dos vasos fica independente da altura dos vasos, que são
colocados sempre abaixo deste sistema de controle de irrigação.