Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria
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Embrapa Hortali(fas
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Irriga~ao e fertirriga~ao
em fruteiras e hortali~as
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Waldir Aparecido Marouelli
Eugenio Ferreira Coelho
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Valdemieio
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201 1.
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1. Sistema
de eultivo.
2. Cultura
~ao. 5. Evapotranspira~ao.
III. Coelho,
brapa
Eugenio
Ferreira.
Coca is. Vll.Embrapa
Semiarido.
irrigada.
I. Sousa, Valdemicio
3. Manejo
Ferreira
de agua. 4. Equipamento
de. II. Marouelli,
IV. Pinto, Jose Maria. V. Coelho
Hortali~as.
VIII. Embrapa
Filho, Mauricio
Mandioea
Waldir
de irrigaApareeido.
Antonio.
e Fruticultura.
VI. Em-
IX. Embrapa
Metodos e equipamentos
para fertirriga~ao
Otavio Alvares de Almeida
Valdemkio
Ferreira de Sousa
Braz Henrique Nunes Rodrigues
Francisco Jose de Seixas Santos
Introdu~ao
o
princfpio
de aplica<;:ao da fertirriga<;:ao preconiza
veis em agua e de equipamentos
de irriga<;:ao. Essa caracterfstica
fertilizantes
bilita
0
especfficos
permite
0
uso de fertilizantes
para injetar
solu-
a solu<;:ao nas linhas
uma aplica<;:ao adequada
e uniforme
de
com a agua de irriga<;:ao (SOUSA; SOUSA, 1993). Alem disso, possi-
acompanhamento
efeitos na interface
e
0
controle
dos nutrientes
no perfil do solo e seus
solo, agua e planta.
A incorpora<;:ao de adubo ao solo efetua-se
am normal mente no cabe<;:al de controle,
talados nas cabeceiras
das unidades
na mesma propriedade
equipamentos
tambem
<;:aooutras substfmcias,
dispositivos
se bem que tambem
operativas
varios cultivos
podem
mediante
como corretivos
podem ser ins-
de irriga<;:ao, quando
ou estes se encontram
ser utilizados
que se situ-
dispersos.
a agua
para incorporar
qufmicos,
existem
nematicidas,
Esses
de irriga-
pesticidas,
Em todos os casos, deve-se instalar um filtro de tela ou de disco ap6s
0
etc.
disposi-
tivo de fertirriga<;:ao utilizado,
para evitar que passem para a rede de irriga<;:ao as
possfveis impurezas
nos fertilizantes.
Pode-se utilizar
contidas
qualquer
metoda
via, os sistemas pressurizados
de irriga<;:ao para aplicar fertilizantes.
saD os mais indicados
cando-se a irriga<;:ao localizada,
Toda-
para fertirriga<;:ao, desta-
especial mente por gotejamento
(ABREU et aI.,
1987; BRESLER, 1977; GOLDBERG; SHMUELI, 1970), dadas suas caracterfsticas
forma de aplica<;:ao de agua pontual
das plantas.
eficiencia
A utiliza<;:ao desse metodo
do usa dos fertilizantes,
via<;:ao, melhora
0
1977) e economiza
tos favoraveis
localizada,
correta,
junto
a
controle
todavia,
da zona de concentra<;:ao das rafzes
de irriga<;:ao promove
da concentra<;:ao
mao de obra e energia.
0
mais importante
a fim de evitar
a melhoria
reduz as perdas dos fertilizantes
aplica<;:ao de fertilizantes
de nutrientes
reduzir
da
por lixi-
no solo (BRESLER,
Existem ainda varios outros aspecpor meio dos sistemas de irriga<;:ao
e que a aplica<;:ao seja feita de forma
obstru<;:6es na tubula<;:ao e nos emissores
SOUSA, 1993), as quais podem
e
a uniformidade
para valores abaixo de 80%, que e, segundo
(SOUSA;
de aplica<;:ao de agua
Threadgill
(1985), inaceitavel
na
pratica da fertirriga<;:ao.
o metoda
de irriga<;:ao,
<;:aode fertilizante,
dependentes
de irriga<;:ao.
0
manejo
da fertirriga<;:ao
e
0
bem como as doses de fertilizantes
da cultura
trabalhada,
das caracterfsticas
equipamento
de inje-
mais adequadas,
saD
do solo e da agua
Inje~ao de fertilizantes
Qualquer
sistema que se escolha para injetar
ga<;:ao requer um reservat6rio
de qualidade
0
fertilizante
adequada
micos e um sistema de agita<;:ao desses produtos.
a corrosao
causada pelos fertilizantes
mfnimo do reservat6rio
de, sem que se requeira
0
para conter produtos
Esses devem resistir
quf-
a pressao
e
de 50 La 1.000 L. a volume
e ter capacidade
deve ser suficiente
nas tubula<;:6es de irri-
para a fertirriga<;:ao de uma subunida-
a volume
reabastecimento.
do reservat6rio
calcula-se
da seguinte forma:
v=
nxQxA
sol
em que
Ve
0
volume adequado
entre recargas, Q a quantidade
sol a solubilidade
do reservat6rio
de fertilizantes
do fertilizante
(kg
(m3), n
0
numero
de aplica<;:6es
(kg ha-'), A a area a fertirrigar
(ha) e
m-3).
Antes de iniciar a aplica<;:ao, deve-se agitar a solu<;:ao injetora
para que se homo-
genefze e evite que
aspire as impurezas
do fundo
0
equipamento
do reservat6rio,
de inje<;:ao de fertilizante
permanecendo
0
processo de agita<;:ao durante
toda
a aplica<;:ao.
Recomenda-se
sistema
que a aplica<;:ao de fertilizante
de irriga<;:ao estiver
estabilizada
comece
e que termine
antes do fim da irriga<;:ao e nao menDs de 15 minutos
xe de sair pelo emissor
dimento
tem a finalidade
mais afastado
do injetor
de lavar os produtos
quando
a pressao do
um quarto
do tempo
antes que a agua dei-
de fertilizante.
qufmicos
Esse proce-
da tubula<;:ao e de
evitar sua precipita<;:ao.
M todosd
Inj
- d frill
n
Existem diversos metodos de inje<;:aode fertilizantes
podem ser agrupados
em cinco categorias:
via agua de irriga<;:ao, os quais
a) diferencial
de pressao; b) pressao
negativa; c) transforma<;:ao de energia (venturi); d) pressao positiva (bombas volumetricas
ou de deslocamento
positivo);
(COSTA et aI., 1986; COSTA; BRITO, 1994).
e) metoda
combinado
ou composto
Diferencial de pressao
o metoda
diferencial
de pressao baseia-se na utilizac;ao da pressao negativa ocor-
rida no corpo da bomba centrffuga
e/ou no aproveitamento
positiva gerada pelo sistema de bombeamento.
zac;ao desse metoda
da propria energia
As duas formas c1assicas de utili-
sao os tanques de derivac;ao de fluxo e os sistemas que inje-
tam a soluc;ao fertilizante
diretamente
na succ;ao da bomba centrffuga
do sistema
de irrigac;ao.
o tanque
de derivac;ao de fluxo ou tanque fertilizante
onde se coloca a soluc;ao que se pretende
incorporar
consiste em um deposito
ao solo,
0
qual, uma vez
fechado, alcanc;a em seu interior a mesma pressao da rede de irrigac;ao. Por isso,
o tanque deve ser capaz de suportar a pressao estatica e dinamica da rede. 0 normal e que resista a cerca de 300 kPa, no minimo, ainda que se recomende
suporte uma pressao de trabalho
mente, e metalico
e que
de cerca de 600 kPa (LOPEZ et aI., 1997). Geral-
embora existam modelos em plastico reforc;ado com fibra de
vidro. Em quaisquer
dos casos, deve ser capaz de suportar
a ac;ao corrosiva das
substancias utilizadas. Seu volume varia entre 20 L e 200 Leo dimensionamento
pode ser calculado
segundo Keller e Karmeli (1975):
v = _C_x_A_s_
i
Cr
em que
Ve 0 volume
do tanque de fertilizante
(L), C a quantidade
ser aplicada por irrigac;ao (kg ha-'), As a area que
a concentrac;ao do fertilizante
Esses dispositivos
1
0
de nutrientes
a
sistema irriga por vez (ha) e C
J
(kg L-').
sao colocados em paralelo em relac;ao
a tubulac;ao
de irrigac;ao.
A diferenc;a de pressao, da ordem de 10 kPa e 50 kPa, entre a entrada e a saida do
tanque fertilizante,
causadora do fluxo at raves do tanque, e conseguida
medio da instalac;ao de um registro na Iinha principal
de saida para
Para
0
0
por inter-
do sistema, entre os pontos
tanque e de retorno do tanque (Figura 1).
seu funcionamento,
adiciona-se
que. Em seguida, !Krescenta-se
0
adubo dissolvido
tampa. Para a injec;ao do fertilizante
da linha principal
agua ate a metade da capacidade
Quanto mais
0
ao contrario,
fechando-se
e fecha-se hermeticamente
na tubulac;ao de irrigac;ao, fecha-se
para que parte da agua destinada
a irrigac;ao
registro e fechado, maior sera a quantidade
passara pouco a pouco
muito
sendo mais uniforme
0
a
registro
passe pelo tanque.
de agua que deriva e,
pouco, a derivac;ao sera menor e
a tubulac;ao,
do tan-
0
fertilizante
a distribuic;ao.
Valvula de
drenagem
Em alguns modelos, a agua entra pela parte inferior do tanque, gerando um redemoinho e misturando-se
bem com
0 fertilizante,
e sai pela parte superior (Figura 2).
Como a vazao de agua que entra no tanque e igual
que sai dele, e evidente que a soluc;ao fertilizante
se com
a rede
0
tempo de funcionamento
tambem
a vazao
da soluc;ao fertilizante
que fica no tanque vai diluindo-
e a concentrac;ao da soluc;ao que se incorpora
vai diminuindo.
Esse e um inconveniente
importante
se
0
adubo contido
no tanque esta progra-
mado para ser utilizado em duas ou mais unidades operacionais
cada uma receberia uma quantidade
diferente
de fertilizante.
de irrigac;ao, pois
Por isso, recomen-
da-se utilizar uma recarga para cada unidade operacional
mesmo que 0 volume
do tanque permita uma quantidade
por vez.
A qua.ltidade
transcorrido
0
(C) que permanece
no interior do tanque, depois de
um tempo (1), e dada pela equac;ao 3.
~
C-C
-
de fertilizante
maior de fertilizantes
x eV
Valvula de
estrangulamento
Figura 2. Tanques de derivac;ao de fluxo para injec;ao de fertilizantes
pel a parte inferior.
em que Co e a quantidade
1
tanque (L h-
),
V
0
q
inicial de fertilizante,
houver circulado
de agua igual a sua capacidade
(1 cicio, q x T
te que permanecera
do tanque
=
no interior
0,3679) da quantidade
aproximadamente
circularem
=
de aplica~ao (h).
pelo tanque
V), a quantidade
um volume
de fertilizan-
(C) sera de aproximadamente
inicial (Co), ou seja, havera side incorporado
63% do fertilizante
contido
inicialmente
(e-2
= 0,1353);
se forem tres, a incorpora~ao
houverem
circulado quatro ciclos, a quantidade
fertilizante
inicial (Figura 3).
Na prMica, a concentra~ao
de fertilizante
incorporada
37%
ao solo
no tanque. Quando
dois volumes do tanque (2 ciclos, q x T= 2 V), a quantidade
da sera de 86%
incorpora-
sera de 95%; e quando
sup6e-se de 98% do
restante no tanque ao final da fertirriga-
~ao deve ser inferior a 2%.0 tempo transcorrido
V
fluxo que circula atraves do
volume do tanque (L) e To tempo transcorrido
De acordo com a equa~ao 3, quando
(e-I
0
com entrada
pode ser calculado pela equa~ao 4.
C
Co
T= -- x In-
q
A vazao, q (L h-1), que deve passar atraves do tanque para aplicar todo
te, ou seja, para quatro ciclos, pode ser obtida pela equa~ao 5.
4V
q = tr x ta
0
fertilizan-
1,00
0,90
0,80
l/l
lU
"0
lU
.!:!
0,70
lU
0,60
Q.
l/l
c::
Ql
0,50
Cl
.lll
c::
0,40
..
Ql
to)
0
0,30
Q.
0,20
C
=
Coxe
.'f!v
0,10
0,00
2
0
3
4
Ciclos
Figura 3. Porcentagem de fertilizante aplicado por cicio de agua que passa no interior de um tanque de fertirriga<;ao de deriva<;ao de fluxo (1 cicio volume do tanque).
=
em que
0
tr x ta e igual ao tempo util de aplicac;ao de fertilizante,
produto
tr a relac;ao entre
0
tempo de aplicac;ao de fertilizante
e
0
sendo
tempo de aplicac;ao da
irrigac;ao, usual mente 0,8 (KELLER; KARMELI, 1964 citados por LOPEZ, 1998), para
a lavagem da instalac;ao, e ta
permitir
Assim,
0
0
tempo de aplicac;ao da irrigac;ao (h).
tempo mfnimo de aplicac;ao da irrigac;ao, quando se esta fazendo fertir-
rigac;ao, pode ser determinado
pela equac;ao 6.
5V
q
ta=-
Existem algumas adaptac;6es a esse metodo, como a utilizac;ao de um latao de leite
metalico para funcionar como tanque de derivac;ao de fluxo, com a vantagem de ser
facilmente
encontrado
no comercio e apresentar baixo custo (ANDRADE; GORNAT,
1992; COSTA; BRITO, 1988).
a tanque
desenvolvido
e calibrado por Andrade e Gor-
nat (1992), Figura 4, apresenta vantagens em relac;ao ao proposto por Costa e Brito
(1988), no que diz respeito
a original,
facilitando
a confecc;ao
de uma tampa mais larga em substituic;ao
a operac;ao de preparo da soluc;ao e limpeza do tanque. Alem
disso, apresenta um novo sistema de entrada e safda de agua, que proporciona
melhor mistura, dissoluc;ao da soluc;ao fertilizante
e expulsao do ar.
Tambem existem no mercado tanques fertilizantes
uma bolsa de borracha
muito flexfvel, dentro
uma
providos, em seu interior, de
da qual se coloca a soluc;ao ferti-
Iizante (Figura 5). Dessa maneira, evita-se a mistura da agua de irrigac;ao com a
Figura 4. Detalhe da instala<;ao do tanque de fertirriga<;ao de deriva<;ao de fluxo na
linha de irriga<;ao.
Medidor
de vazao
Bolsa de
borracha
Soluc;:ao'
, fertilizanle·
+-
Valvula de
drenagem
Figura 5. Tanque de deriva<;ao de fluxo de concentra<;ao constante, com bolsa de
borracha flexivel.
solu<;:ao dentro do tanque. Portanto, a solu<;:ao fertilizante
nao se dilui e e impul-
sionada pela a<;:aoda agua de irriga<;:ao, que pressiona a parede externa da bolsa
plastica, for<;:ando a introdu<;:ao da solu<;:ao no fluxo da linha de irriga<;:ao por meio
de um bocal e mantendo
Pressao
constante
a concentra<;:ao (COSTA; BRITO, 1994).
negativa
Nesse metodo, a inje<;:ao da solu<;:ao fertilizante
utilizar a pressao negativa ou
da unidade de bombeamento
solu<;:ao fertilizante
0
vacuo criado no interior da tubula<;:ao de suc<;:ao
(Figura 6). A calibra<;:ao e
sac efetuados
de maior ou menor quantidade
cujo volume introduzido
na linha de irriga<;:ao e feita ao se
mediante
0
controle
da entrada da
um registro, que permite
da solu<;:ao contida no reservat6rio
e control ado por um hidr6metro
a entrada
de dissolu<;:ao,
(COSTA; BRITO, 1994).
Esse tipo de instala<;:ao, sempre que possivel, deve ser evitado uma vez que apresenta diversos inconvenientes
simples e operacionalmente
e Iimita<;:6es, alem das op<;:6es de metodos
mais
menos agressivos ao meio ambiente. No que se refere
ao aspecto ambiental, ha Iimita<;:6esdo metoda em razao do risco elevado de contamina<;:aoda fonte de agua pela solu<;:aofertilizante, por causa do refluxo ocasionado
por uma eventual parada do sistema de bombeamento.
metoda e
0
desgaste que as solu<;:6esfertilizantes
Outro ponto negativo do
altamente
corrosivas provocam
nas partes internas da bomba centrifuga, que apresenta, em sua maioria, rotor metalico.
Transforma~aode energia
Esse metoda
baseia-se no princfpio
seja, a energia
de velocidade
da agua dentro
energia de pressao, favorecendo
Iica. A aplica<;ao desse metoda
peciais acoplados
da transforma<;ao
de formas de energia, ou
da tubula<;ao transforma-se
a inje<;ao de Iiquido fertilizante
em
na rede hidrau-
requer a utiliza<;ao de pe<;as ou equipamentos
na tubula<;ao principal do sistema de irriga<;ao, sendo
0
es-
venturi
o mais comum e mais utilizado.
Ao contrario
do tanque
diferencial
de pressao, a concentra<;ao da solu<;ao ferti-
Iizante que passa pelo injetor tipo venturi
e constante
aplica<;ao. Seu princfpio
consiste no estrangulamento
de funcionamento
da agua de irriga<;ao, de modo a provocar um aumento
cidade, criando-se
tilizante
do fluxo
muito grande da sua velo-
uma pressao negativa que provoca a aspira<;ao da solu<;ao fer-
(existente em um deposito
a pressao
(ALMEIDA, 2002). Na Figura 7, apresentam-se
um venturi,
no decorrer do tempo de
partindo
do princfpio
atmosferica)
e sua inje<;ao na rede
os detalhes do sistema hidraulico
de que a vazao no ponto
1 e igual
a vazao
de
no
ponto 2, de acordo com a equa<;ao da continuidade:
em que Q e a vazao da linha de irriga<;ao (m3 s·'), A a area da se<;ao transversal da
tubula<;ao (mZ) e Va velocidade
do fluxo da agua (m S·l).
A area AI (tubula<;ao) e bastante superior
da continuidade
a
seja observada,
a area Az
(venturi).
Para que a equa<;ao
e necessario que a velocidade
do fluxo VI (tubula<;ao), ou seja, Vz »>
essa transforma<;ao de energia cinetica que provoca 0 diferencial
superior
velocidade
do fluxo Vz seja
VI. E justamente
de pressao entre
os pontos
1 e 2, gerando
encontra conectado
a fluxo
0
de fertilizante
uma pressao negativa
deposito
injetado
na entrada do mecanisme,
ou suc<;:ao no ponto 2, onde se
com a solu<;:ao fertilizante.
na rede tem rela<;:aodireta com a pressao da agua
da ordem de 150 kPa (LOPEZ et aI.,
pressao minima
1997). A vazao varia, nos modelos mais usuais, entre 50 L h-1 e 2.000 L h-'. A vazao
minima
que deve passar atraves do venturi
depende
de sua capacidade
e varia
de 1 m3 h-1,para os modelos de 1 polegada, ate mais de 20 m3 h-1, para alguns de
2 polegadas, de alta capacidade
de suc<;:ao.
Com esse tipo de injetor, ou se disp6e de um bocal para inje<;:aoconstante do fertiIizante na rede ou, em caso contrario, a partir da pressao de entrada e da perda de
carga produzida
na tubula<;:ao principal,
as quais sac indicadas
pelo fabricante.
suc<;:aodo venturi indicado
sera reduzida
a medida
A maior vantagem
obtem-se
Salienta-se que
pelo fabricante
que a densidade
desses injetores
diferentes
se refere
comparado
e a alta durabilidade.
valor da capacidade
a agua
de fertilizantes
a outros equipamentos,
for aumentada.
e a simplicidade
0
de
pura. Essa capacidade
da solu<;:ao fertilizante
tivo, a nao necessidade de uma fonte de energia para
reduzido
0
vaz6es de inje<;:ao,
do disposi-
funcionamento,
a desnecessidade
0
pre<;:o
de manuten<;:ao
Como limita<;:ao, pode-se citar a grande perda de carga pro-
vocada pelo estrangulamento
da tubula<;:ao, que pode variar, dependendo
do
modelo, de 10% a 50% da pressao de entrada (PASCUAL, 1996; VALVERDE, 1996).
Entretanto,
do-se
0
existem solu<;:6es alternativas
para contornar
esquema de instala<;:ao mais adequado
instala<;:ao do injetor
diretamente
uma deriva<;:ao tipo by
essa limita<;:ao, escolhen-
entre as tres formas de instala<;:ao:
na linha de irriga<;:ao; instala<;:ao por meio de
pass; instala<;:ao do injetor com uma bomba auxiliar.
A instala<;:ao do injetor diretamente
na linha de irriga<;:ao (Figura 8), dependendo
das condi<;:6es hidraulicas existentes, pode ser inviavel em razao das elevadas perdas de carga. Normalmente,
dificil regulagem
quando
instalado
na linha principal,
porque a taxa de inje<;:ao e muito sensivel
A instala<;:ao do injetor venturi
ga<;:ao,utilizando-se
em um esquema by
e de
pass a partir da Iinha de irri-
uma tubula<;:ao de menor diametro,
de possibilitar
venturi
a varia<;:ao de pressao.
reduz a perda de carga
localizada e facilita a opera<;:ao de inje<;:ao. Esse esquema permite
ficio adicional
0
ainda
0
bene-
a instala<;:ao de um venturi de baixa capacidade
de
injec;:ao (pequeno
Contudo, ainda
diametro)
e necessaria
em uma tubulac;:ao de irrigac;:ao de elevado diametro.
uma pequena perda de carga por meio da instalac;:ao
de um registro na linha de irrigac;:ao para desviar parte do fluxo de agua para
0
venturi (Figuras 9 e 10).
injetor
venturi
Figura 9. Cabedal de contrale de um sistema de irrigac;ao com injetor venturi (A) e
detalhe do injetor venturi (B).
.-c
---.,,--_ .. :- ..
~.r- ....:
~r---_ ./'
Regulador
de pressao
'
Fluxo
secundario
Figura 10. Instalayao
para fertirrigayao.
na linha de irrigayao
.
I
II
,
de um injetor venturi em by pass
Esse esquema da-se com a instala<;:ao de uma bomba auxiliar para proporcionar
o diferencial
de pressao necessario
(Figura 11), a desvantagem
muitos casos, quando
queno equipamento
deve fornecer
0
e
0
a
inje<;:ao do fertilizante
atraves do venturi
custo mais elevado de instala<;:ao do sistema. Em
se quer evitar grandes perdas de carga, instala-se um pede bombeamento
equipamento
antes do venturi. 0 calculo da pressao que
de bombeamento
em que f.."p e a perda de carga do venturi
pressao a fornecer pelo equipamento
e feito por meio da equa<;:ao 8.
(decimal), H a pressao da rede e H' a
de bombeamento.
Fluxo principal
•••
~aauxiliar
Injetor
/venturi
o tubo
de pitot e um dispositivo
meiro esta voltado
sicionamento
contra
0
composto
fluxo da agua e
cria um diferencial
Ifquido pelo tanque
de dois tubos de pitot, em que
0
pri-
outro na direc;:ao do fluxo. Esse po-
de pressao que forc;:a a passagem de parte do
de abastecimento,
que, uma vez hermeticamente
apresenta a mesma pressao da linha de irrigac;:ao (Figura 12).0
cionamento
0
fechado,
principio
de fun-
em que se baseia eo de transformac;:ao de energia, em que os com-
ponentes de pressao e velocidade
Esse injetor pode ser fabricado
va caracteristica
pelo produtor,
do equipamento
rio de fertilizantes.
estao envolvidos
(COSTA; BRITO, 1988).
sendo necessario determinar
a cur-
para definic;:ao da vazao derivada ao reservat6-
0 volume de agua que deve passar pelo tanque deve ser igual
a quatro vezes a sua capacidade
para garantir
no interior do tanque e uma aplicac;:ao uniforme
boa solubilizac;:ao do fertilizante
nas tubulac;:6es de irrigac;:ao. Por
exemplo, para garantir a aplicac;:ao quase integral do fertilizante
colocado em um
reservat6rio
de 20 L, e necessario que circulem por esse reservat6rio
A vantagem
da utilizac;:ao desse injetor nao e a precisao de aplicac;:ao de produtos
quimicos,
mas a facilidade
mais adaptado
de 100 kPa).
a pequenos
80 L de agua.
de construc;:ao e/ou prec;:o. Esse sistema de injec;:ao e
produtores,
pois trabalha com baixa pressao (menos
Pressao positiva
Como ocorre nos injetores venturi,
rio aberto e introduzida
a solU<;ao fertilizante
contida
num reservat6-
no sistema de irrigac;:ao com uma pressao superior
agua de irrigac;:ao, em concentrac;:ao constante,
a da
por meio de uma bomba eletrica
ou hidraulica.
Bombas injetoras com motor eletrico
As bombas injetoras com motor eletrico estao muito desenvolvidas
utilizadas nao somente para a injec;:ao de fertilizantes,
tos de agua, nas industrias
petroqufmicas,
em bombas de deslocamento
(0,25 kWa 1 kW), fabricadas
(Figura 13). Nos modelos
entre 4 e 12 atmosferas
organica e inorganica,
positivo, de pistao ou membrana,
um motor eletrico de baixa potencia
nao corrosivos
mas tambem
e os volumes
porque sac
nos tratamen-
etc. Consistem
acionadas
por
com materiais
mais usados, a pressao de injec;:ao varia
injetados
variam entre 1 L h-1 e 1.500 L h-1
(LOPEZ et aI., 1997; PASCUAL, 1996; PIZARRO, 1996; VALVERDE, 1996). A vazao te6rica injetada por uma bomba injetora eletrica de pistao e dada pela equac;:ao 9:
Figura 13. Bomba injetora de pressao positiva com
motor eletrico e regulador de
vazao.
em que Q e a vazao da bomba (L h-1), No numero de cidos aspira<;:ao-impulsao
em 1 hora, R
0
raio do pistao (dm) e C a velocidade
do pistao ou deslocamento
do pistao (dm h-1).
A vazao real e praticamente
igual
a te6rica,
ja que
muito pr6ximo
de 100%.
Para modificar
a vazao, pode-se variar a velocidade
de cidos por hora. 0 usual e
0
primeiro:
rendimento
0
C do pistao ou
a velocidade
centagem
do pistao,
0
e
sistema mais exato de inje<;:ao e
a vantagem
de sua facil automa<;:ao, podendo
parada desde um programa
Entre a safda do tanque
e
As bombas injetoras
estabelece-se
como uma por-
entre 10% e 100%.
Atualmente,
0
a ex-
qual regula a vazao. A regulagem
por sua vazao nominal e a regulagem
dela, geralmente
numero N
que atua deslocando
pode ser feita com a bomba parada ou em funcionamento.
sao definidas
0
esta
as bombas injetoras tem um comando
exterior para regular a vazao (parafuso micrometricoL
centrica, modificando
volumetrico
0
mais desenvolvido.
Apresenta
serem reguladas sua partida e sua
de irriga<;:ao.
0
injetor, e conveniente
filtro de malha (3/4 ou 1 polegada)
estranhos que possam afetar
0
a coloca<;:ao de um pequeno
para impedir que no injetor entrem elementos
seu funcionamento.
Ve-se na Figura 14 um esque-
ma de instala<;:ao de uma bomba injetora eletrica.
Figura 14. Esquema da instala<;ao de uma bomba injetora eletrica: valvula de esfera (1); eletroagitador (2); tubo de comando hidraulico da eletrovalvula para produtos
quimicos (3); eletrovalvula para produtos quimicos (4); filtro de malha (5); bomba
injetora com motor eletrico (6); valvula de reten<;ao (7); deposito de fertilizante (8).
Nas bombas de membrana,
oscila por um dispositivo
0
elemento
alternativo
e um diafragma
f1exivel que
mecanico, como nas bombas de pistao, ou pelas pul-
sa<;:6esde pressao iniciadas em uma camara de f1uidos. Esse tipo denomina-se
acionamento
hidraulico.
Bombas injetoras de acionamento hidraulico
Dosificador
hidraulico
alternativamente
e uma bomba constituida
se enche e se esvazia ao ser acionada
irriga<;:ao. Quando a camara se enche,
deposito,
por uma pequena
e quando
se esvazia, injeta-o
rede de irriga<;:ao, preferentemente
pressao (regulador
0
dosificador
na rede.
pela pressao da rede de
succiona
E
camara que
instalado
0
fertilizante
de um
em paralelo com a
entre dois pontos onde haja uma diferen<;:a de
de pressao, filtro, etc.). A pressao minima
de funcionamento
varia de 50 kPa a 200 kPa (LOPEZ et aI., 1997; PASCUAL, 1996; PIZARRO, 1996), a
pressao maxima oscila entre 600 kPa e 1.000 kPa e sua capacidade
je<;:ao costuma estar entre os 20 L
solu<;:ao injetado
Ve
em que
0
injetado
do em bolo (L), n
movimento
0
e 300 L h-\ segundo
no tempo
mediante
t (L h-'), v
numero de movimento
tempo e to tempo de funcionamento
Para controlar
modelo. 0 volume de
a dosifica<;:ao, varia-se
0
volume
injetado
em um
do embolo por unidade de
(h).
n, ajustando a pressao de entrada na bomba
uma valvula. Para cada modelo,
0
fabricante
ou tabela que relacione a pressao de entrada com
embolo
0
maxima de in-
pela equa<;:ao 10.
e determinado
volume
h-1
0
deve fornecer
um grafico
numero de movimentos
do
por unidade de tempo.
As bombas de acionamento
diafragma
eo consumo
a tres vezes
0
volume
hidraulico
(Figura 15) sao normal mente de pistao ou
de agua para 0 seu funcionamento
de Ifquido injetado.
A principal
costuma ser de duas
vantagem
desses disposi-
tivos e que nao necessitam de aporte de energia exterior para a instala<;:ao e nao
produzem
perda de carga adicional.
Na Figura 16, pode-se ver
0
esquema da ins-
tala<;:ao de uma bomba injetora hidraulica.
Como a bomba injetora de acionamento
o dosificador
hidraulico
acionado
hidraulico
por diafragma
por pistao tambem
ou membrana,
nao requer energia eletrica
Tubula9ao de
acionamento da bomba
Valvula de
acionamento da bomba
~
Valvula de
recalque do fertilizante
Valvula de
suc9ao do fertilizante
Tubula9ao de
suc9ao do fertilizante
Tubula9ao
de solu9ao
fertilizante
Tubula9ao
de descarga
d'agua
~
II
•
Filtro de
fertilizante
~
:t
Registro de globo
Figura 16. Esquema de instala<;80 e funcionamento
hidraulica por diafragma.
para 0 seu funcionamento.
venturi,
e
e indicado
de uma bomba injetora de a<;80
Sua instalac;:ao faz-se da mesma forma que 0 injetor
em instalac;:6es comunitarias,
de onde a agua
e fornecida
com pressao superior
a necessaria,
t6rio que se encontra
em uma cot a muito elevada. Em razao da complexidade
do equipamento,
damental
por ter muitas
importancia,
mento do injetor.
ou mesmo quando
se disp6e de um reserva-
pec;:as m6veis, a qualidade
ja que qualquer
impureza
da agua
e de
fun-
pode afetar 0 bom funciona-
Na Figura 17, apresenta-se
um modele de bomba injetora de ac;ao hidraulica
modes de instalac;ao do equipamento,
fertilizantes
uniformemente
que tem a capacidade
e os
de injetar soluc;6es
1
na faixa de 0,02 L h- a 250 L h-', em uma razao de
diluic;ao de 1:500 a 1:50, ou seja, de 0,2% a 2%.
Com esse equipamento,
0
irrigac;ao ocorre em virtude
soluc;ao no dosificador.
no dosificador
processo de injec;ao da soluc;ao fertilizante
da obtenc;ao e regulagem
na linha de
da relac;ao de injec;ao da
A relac;ao de injec;ao ou relac;ao de diluic;ao a ser utilizada
e a consequente
concentrac;ao
da soluc;ao final a ser obtida
sac
calculadas por meio das equac;6es 11 e 12.
q
r=-
Q
em que
rea razao de injec;ao, q a vazao da soluc;ao injetada (L h-1), Q a vazao da
Iinha de irrigac;ao ou do sistema de irrigac;ao (L h-1), C a concentrac;ao da soluc;ao
f
final no emissor (g L-l) e C a concentrac;ao da soluc;ao inicial no reservat6rio
I
(g L-').
Figura 17. Bomba injetora de a<;ao hidraulica por pistao (A), instalada em by pass
(B), em paralelo (C), em serie (D).
Ap6s a instala<;:ao da bomba injetora de a<;:aohidraulica, e necessario ter os devidos
cuidados para um adequado
controle e manejo da fertirriga<;:ao. As opera<;:6es ne-
cessarias consistem em: a) preparar e ajustar a solu<;:ao inicial; b) regular a rela<;:ao
de inje<;:ao; c) determinar
a vazao de inje<;:ao; d) calcular
A bomba injetora dea<;:ao hidraulica podeserinstalada
0
tempo de fertirriga<;:ao.
devarias maneiras:direto
pr6pria lin ha de irriga<;:ao,em serie, em pa ralelo e em deriva<;:ao com bypass. Neste
na
u 1-
timo esquema de instala<;:ao, parte da agua de irriga<;:ao passa pelo dosadorquando
em funcionamento.
Para estabelecer a concentra<;:ao da solu<;:aoinicial no reservat6rio (Clt e necessario
I
eleger a rela<;:aoou razao de inje<;:ao(r) e a concentra<;:ao final que deve sair do emissor (C) e aplicar a equa<;:ao 12. A regulagem
da rela<;:aode inje<;:aoe feita por meio
de ajuste previa na escala existente no pr6prio equipamento.
A vazao de inje<;:aoda
solu<;:aoinicial e fun<;:ao da regulagem
de r e da vazao do sistema de irriga<;:ao (Q) e
pode ser calculada pela equa<;:ao 12.
tempo de inje<;:aoda solu<;:aoe extrema men-
no manejo de fertirriga<;:ao e pode ser calculado pela equa<;:ao 13.
te importante
Tf--
Mf
X
°
10-3
QxCr
em que Tie
tempo de fertirriga<;:ao (h),
0
M.ra quantidade
ca<;:ao(kg), Q a vazao do sistema de irriga<;:ao (L h-
1
)
de fertilizante
por apli-
e C a concentra<;:ao da soluI
1
<;:aofinal (g L-
).
Exemplo: Considerando-se
um sistema de fertirriga<;:ao com uma bomba injetora
em que a vazao do sistema (Q) e de 6.000 L h-\ a quantidade
de a<;:aohidraulica,
KN03 (M) e de 3 kg, a razao de inje<;:ao (r) e de 3% e a concentra<;:ao
de fertilizante
da solu<;:aofinal (C) e de 1,5 9 L-\ calcular os para metros para estabelecer
jo e controle
da fertirriga<;:ao .
• Concentra<;:ao da solu<;:ao inicial no reservat6rio
(C)
I
l
C
I
15 L
g
= 50 L-l
003
g
,
= '
• Tempo de fertirriga<;:ao (T)
Tf
3 kg x 103
= --------
6.000 L h-l x 1,5 g L"'
=
0,333 h ou 20 min.
0
mane-
Metodo combinado
ou composto
A base do seu funcionamento
trabalho desenvolvido
e a pressao
pelo conjunto
bomba auxiliar e pelo componente
existente na linha de irriga~ao oriunda do
motobomba
do sistema de irriga~ao, por uma
gravitacional
em razao da posi~ao do injetor,
localizado acima do ponto de inje~ao, conforme
apresentado
caso, a pressao no ponto de entrada do sistema (PA)
ponto de inje~ao (PB). Se a pressao do componente
na Figura 18. Nesse
e menor
gravitacional
o balan~o de pressao no sistema de inje~ao pode ser representado
em que pA
e a pressao
que a pressao no
(pG) for positiva,
pela equa~ao 14.
de inje~ao da agua no sistema, pB a pressao no ponto de
inje~ao da solu~ao na linha, pG a pressao gravitacional
e h!r.AB) a perda de carga
entre os pontos A e B.
Na Figura 18, pode-se observar que a linha principal encontra-se numa cota inferior
a cota
+ n) do
da bomba auxiliar, numa distancia vertical (m), a uma distancia (m
tanque (m
+ n + L) e igual a pG do
sifao. A perda de carga entre A e B
por h!r.AB). A bomba auxiliar funciona com a energia produzida
e representada
pelo conjunto
moto-
bomba principal.
Sifao
0
L
l
t
N
pG
Figura 18. Esquema da instala<;ao e condi<;oes necessarias para a operacionaliza<;ao
do metodo combinado ou composto de inje<;ao de fertilizante.
Criterios de escolha dos
equipamentos de inje~aode fertilizantes
Como se viu, existe grande variedade de procedimento
de aplica<;:ao de fertilizan-
tes na tubula<;:ao de irriga<;:ao. As condi<;:6es de cada caso devem ser consideradas
minuciosamente
para que a decisao tomada seja a correta. Podem ser utilizados
equipamentos
altamente
sofisticados
e automatizados
ou um simples tanque de
deriva<;:ao de fluxo. Todavia, alguns criterios devem ser levados em conta para a
escolha do equipamento
de do sistema, mobilidade
injetor: fonte de energia disponivel,
volume e capacida-
do sistema e a possivel necessidade de automatiza<;:ao.
Fonte de energia disponivel
Os dosificadores
eletricos s6 podem ser instalados quando se disp6e dessa fonte
de energia. Quando
nao se disp6e de eletricidade,
deriva<;:ao ou de fertilizantes,
que aproveitam
dosificadores
os injetores
simplesmente
hidraulicos
venturi
a pressao hidraulica
as op<;:6es saD os tanques de
e os dosificadores
hidraulicos
da rede de irriga<;:ao. Alguns
necessitam de pressao de servi<;:oda ordem de 200 kPa.
Volume e capacidade do sistema
A quantidade
de solu<;:ao que
0
reservat6rio
z6es totais que se podem introduzir
cia de irriga<;:ao, da necessidade
de fertilizante
pode conter e as va-
na rede de irriga<;:ao saD fun<;:ao da frequen-
total de fertilizante
e da forma de aplica<;:ao dos
fertilizantes.
Quando as parcelas de irriga<;:ao saD numerosas ou afastadas do cabe<;:al de controle, deve-se pensar na utiliza<;:ao de sistemas de inje<;:ao de fertilizante
portateis.
Automatiza~ao do sistema
A automatiza<;:ao dos dosificadores
eletricos e muito facil desde que a programa-
<;:aoseja feita por um determinado
tempo, que nao se necessite da visita ao cam-
po. Os demais sistemas tambem
podem ser dosificados
eletrovalvulas,
a disponibilidade
porem, requerem
por tempo, utilizando-se
de energia eletrica, cuja falta e
a causa da escolha desses sistemas de fertirriga<;:ao. Se a automatiza<;:ao se faz sem
a utiliza<;:ao de energia eletrica, recorre-se ao emprego
ou fertirriga-se
de valvulas volumetricas
sempre que fizer uma nova irriga<;:ao.
Tratamento das obstru~oes
Ainda que se tenha um sistema de filtros adequado
as caracterfsticas
do emissor, ha risco de obstru<;:ao de origens qufmica, ffsica e biol6gica
da forma<;:ao de precipitados,
da presen<;:a de sedimentos
da agua e
por causa
s6lidos e do desenvolvi-
mento de col6nias bacterianas.
Essas obstru<;:6es sac combatidas
curativo.
°
primeiro
evita
0
com dois tipos de tratamento:
fen6meno,
0
segundo elimina-o
A elimina<;:ao das obstru<;:6es e diffcil, preferindo-se
preventivo
e
quando e produzido.
prevenir a curar.
Tratamento preventivo contra precipita~oes
Os precipitados
sac fundamental
ganes e enxofre, que se oxidam
A precipita<;:ao de carbonatos
provoca-se
de cor branca, ou ferro, man-
em seu estado reduzido
e impedida
<;:aoate 5,5 ou 6, e acidificando-se
Para prevenir os precipitados
mente carbonatos,
diminuindo-se
e dissolto
0
(Figura 19).
pH da agua de irriga-
com N03H.
de ferro, manganes e enxofre no interior do sistema,
essa precipita<;:ao antes do cabe<;:al de controle
e retem-se os s61idos
gerados no sistema de filtra<;:ao ou na aplica<;:ao contfnua de antioxidantes.
Tratamento preventivo contra bacterias e algas
As aguas superficiais
e, em geral, as expostas
para 0 desenvolvimento
nuir,o
maximo
a
luz solar sac um meio adequado
das algas, que chegam a ser alimento
de bacterias. Dimi-
posslvel, a a<;:aoda luz solar reduz esse foco de obstru<;:ao (Figura
20), essa a<;:aopode ser complementada
com a adi<;:aode produtos
A a<;:aodireta contra as bacterias consegue-se
ro e 0 mais utilizado,
algicidas.
com a aplica<;:ao de biocidas. 0 c10-
em forma gasosa ou como hipoclorito
s6dico, injetando-se
antes dos filtros de areia.
o
Ion c1oro tem
diversas
propriedades
centra<;:ao. As baixas concentra<;:6es
cida ou como
um agente
a 1.000 ppm)
atuam
controle
efetivo
oxidante
como
agente
(1 ppm
dependendo
a 5 ppm)
agem
do Ion Fe+++;ja, as muito
oxidante
de algas e bacterias,
ca se deve misturar
qUlmlcas
da materia
0 pH da agua
um acido com 0 hipoclorito
de sua concomo
bacteri-
altas (100 ppm
orgtmica.
Para um
deve
ser 6,5 e nun-
em virtude
da gera<;:ao de
gases t6xicos.
Tratamento de limpeza
Em qualquer
proceder
caso, sejam necessarios ou nao os tratamentos
preventivos,
a uma Iimpeza anual da instala<;:ao, num perfodo julgado
niente pelo produtor,
sedimentos
com 0 objetivo
de eliminar
s61idos que atravessam os filtros.
precipitados,
deve-se
mais conve-
microrganismos
e
o tratamento
consiste em encher, com a minima pressao possivel, toda a tubula-
<;:aoe manter cheia durante
normalmente
1 hora com agua a pH 2, mediante
nitrico. Transcorrido
esse tempo, submete-se
sac possivel e sac abertos os extremos
saia limpa. 0 mesmo procedimento
rias e, finalizando,
a inje<;:ao de acido,
das tubula<;:6es primarias ate que a agua
deve ser realizado nas tubula<;:6es secunda-
da sua concentra<;:ao e das caracteristicas
a sua avalia<;:ao. Essa avalia<;:ao consiste
agua, sendo precise proceder
nar a concentra<;:ao de acido necessaria para obter um determinado
e se e utilizado
p (g
cm-3),
maior pres-
nas tubula<;:6es laterais.
A vazao de acido a injetar depende
Se a quantidade
a
a rede
da
em determipH.
de acido na agua de irriga<;:ao para elevar seu pH a 2 e c (g L-l)
um acido comercial
de concentra<;:ao C (% em peso) e densidade
a vazao q (L h-') com a qual se deve injetar
0
acido comercial
na vazao
Q (L h-') da rede e calculada pela equa<;:ao 15.
Qxc
q=
IOC x P
Automa~ao e medidas
de seguran~ana fertirriga~ao
Ano ap6s ana surgem equipamentos
mais sofisticados
com a finalidade
de fazer
da fertirriga<;:ao uma pratica mais eficiente e segura. Sistemas computadorizados
operando
com serie de produtos
cado separadamente,
isolados ja permitem
de acordo com a necessidade temporaria
culturas. A automa<;:ao, alem de minimizar
de obra, evita
0
0
homem e ambiente,
tao manuseando
equipamentos,
produtos
0
quimicos
utilizados
requerida
e reduzir a mao
e melhora a sua eficacia.
sistema de inje<;:ao.Nos cultivos irrigados tecnificados,
para evitar
refluxo desses
mecanico pode parar de funcionar
de seguran<;:a sac imprescindiveis
de contamina<;:ao do ambiente
0
existem
de agua, as quais ja sac bastante utilizadas e re-
Como todo equipamento
dispositivos
pelas
na fertirriga<;:ao sac perigosos
como registros e valvulas de controle
quer momento,
seja apli-
sac necessarios cuidados especiais daqueles que es-
para a fonte supridora
comendadas.
as perdas dos produtos
contato do homem com os produtos
Como a maioria dos produtos
para
que cada produto
com os produtos
utilizados.
a qual-
para evitar riscos
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