Proiectarea Sistemului de Irigatie

CUPRINS

INTRODUCERE

Prin irigații se aduce apa necesară completării sau acoperirii deficitului, iar prin distribuție se urmărește livrarea acesteia în conformitate cu „cerințele". Această dificilă problemă s-a dezvoltat pentru cazul disponibilului (abundenței) de apă în sursă, prin tehnica reglării automate a debitelor și a nivelurilor.

Sursele de apă folosite de sistemul de irigație, fiind de cele mai multe ori insuficiente, se impune o riguroasă evidență și limitare a pierderilor de apă.

În aprecierea oportunității irigației se are în vedere rolul deosebit de complex al în viața plantelor [11]. Apa este componentul mineral comun tuturor viețuitoarelor și are rolul de a menține starea fizică normală a plantelor și a materiei vii în general; apa este mediul optim al reacțiilor biochimice celulare și catalizator al acestora; solvent de bază al substațelor minerale și organice din celulă; apa asigură turgescența (umflarea celulei vegetale, datorită apei care a pătruns în interiorul ei) normală a celulelor, acumulându-se în vacuole și îmbibând protoplasma și membrana; asigură termoreglarea, supraîncălzirea plantelor, iar la celulă asigură o temperatură uniformă; participă la circulația sevei; în celulele asimilatoare apa permite pătrunderea razelor solare active în fotosinteză și furnizează hidrogenul necesar reducerii bioxidului de carbon în procesul de fotosinteză; intervine în procesele de condensare și de degradare a substanțelor organice prin participarea enzimelor specifice.

De cele mai multe ori aprovizionarea optimă cu apă a plantelor impune folosirea irigațiilor, realizându-se astfel condițiile pentru atingerea potențialului genetic de către soiurile și hibrizii folosiți, valorificarea superioară a celorlalte elemente tehnologice (ingrășăminte, pesticide etc.) alocate.

În general, la alegerea sistemului de irigație se ține seama de: tipul de cultură, necesarul de apă, tipul solului, sursa de energie, localizarea sursei de apă și disponibilitățile financiare (atât pentru achiziționare, cât și pentru funcționare și întreținere).

Irigația este necesară și se aplică nu numai în zonele aride și semiaride ale globului. cu precipitații sub 500 mm anual, dar și în zona subumedă cu precipitații între 450-700 mm, iar pentru unele culturi chiar și la 1000 mm.

Irigația este o știință complexă deoarece proiectarea, executarea și exploatarea amenajăriilor de irigație presupun temeinice cunoștințe de hidraulică, hidrologie, hidrogeologie, construcții hidrotehnice, automatizare, informatică, tehnica irigației, pedologie, agrotehnică și fitotehnie.

Alegerea temei nu a fost întâmplătoare deoarece instalațiile de irigat sunt tot mai des folosite în gospodării fie pentru udarea spațiului verde, a gazonului, fie pentru udarea plantelor legumicole din grădină.

Pentru a avea un sistem de irigații eficient este necesar automatizarea acestuia. În cazul de față am încercat să optimizez un sistem de irigație existent pe piață la un preț redus și anume calculatorul pentru automatizarea irigațiilor FloraBest.

În general toate aceste calculatoare sau programatoare pentru irigații sunt concepute să funcționeze de la o rețea de apă menajeră standard sau de la o rețea cu un hidrofor iar sistemul este alimentat cu energie cu baterii alcaline astfel rezultând un timp limitat de funcționare optimă a acestuia. În cazul în care bateriile sunt consumate acest programator nu păstrează progamul mai mult de 120 de secunde astfel că a fost necesar modicarea acestuia adăugându-i un sistem de încărcare a unor acumulatoare cu ajutorul unui panou solar.

CAPITOLUL I

SISTEME DE IRIGAȚIE AUTOMATIZATE

Automatizarea proceselor de irigare-udare au o strânsă legătură cu rețelele de irigare, care trebuie să fie capabile să furnizeze apa la „cerere" sau după „program" [1].

Automatizarea proceselor de irigare-udare trebuie să asigure următoarele trei acțiuni:

– decizia când se irigă,

– cantitatea de apă necesară pentru culturi,

– dirijarea și controlul cantității de apă folosită.

Drumul pe care-1 urmează evoluția automatizării, din punct de vedere al formațiilor cuprinse în sistem, trecând prin cele două faze (I și II), este prezentat în schema din figura 1.1.

Fig. 1.1. Schema informatică a procesului de automatizare

Prima fază este de colectare a datelor care cuprinde existența: controlul cantitativ (1), controlul presiunii (2), controlul întreruperii planului (4). Toate acestea determină existența programului de control (3), care împreună cu programarea (5), cu măsurătoarea, teleghidarea și expunerea (6) acționează asupra reprogramării (9) și a controlului hidraulic (11). Reprogramarea (9), controlul hidrauic (11), împreună cu controlul de la distanță (7), formează automatizarea faza I (10). Trecerea de la automatizarea faza I (10) la automatizarea faza II (13) se face prin adăugarea măsurătorii (12) și a criteriului (14).

Funcțiile pe care trebuie să le asigure mijloacele tehnice dintr-un sistem de automatizare sunt:

măsurarea parametrilor tehnologici (nivel apă, debite, poziție vană, grad umiditate, prag temperatură etc.) la nivelul necesar de exactitate;

semnalizarea activă de avarie în sistem;

controlul și comanda obiectivelor bipoziționale (cuplat-decuplat, ridicat-coborât, închis-deschis etc);

comanda obiectivelor multipoziționale (mai mult – mai puțin, ridicare – coborâre – stop etc);

comanda directă a obiectivelor sau comanda prin emitere de impulsuri la instalațiile automatizării locale;

reprezentarea parametrilor la postul dispecer sub formă de cifre, impulsuri etc;

înregistrarea parametrilor măsurați;

reglarea automată a parametrilor prin instalațiile automaticii locale;

conlucrarea, când este cazul, cu mașinile de calcul.

În figura 1.2. se dă schema funcțională a unui sistem automatizat.

Sistemul automatizat cuprinde:

sistemul de control centralizat și comandă

sistemul de telecomandă

instalația automatizării locale

instalația de legătură

instalația de legătură post dispecer

instalația de legătură post execuție

Fig. 1.2. Schema funcțională a complexului mijloacelor tehnice pentru controlul centralizat și comandă a sistemelor automatizate

În exemplul din fig. 1.3, temperatura ϴ (mărimea de ieșire a S.A.) este reglată automat, în funcție de valorile tensiunii U1, (mărimea de intrare în S.A.). Temperatura ϴ este convertită (prin intermediul traductorului Tr) în tensiunea de reacție Ur; legătura stabilită de la ieșirea la intrarea sistemului, este numită reacție principală. În elementul de comparație EC se efectuează diferența dintre tensiunea de intrare U1 și tensiunea de reacție Ur prin conectarea în poziție a acestor tensiuni continue, rezultând la ieșirea elementului de comparație tensiunea Ua; Ua = U1 – Ur aplicată amplificatorului A. Tensiunea Ub aplicată la ieșirea acestui amplificator este aplicată motorului M care modifică debitul Q și deci temperatura ϴ.

Fig. 1.3. Schema de elemente a unui sistem automatizat

EC – element de comparație, Q – debit modificat, P1, P2 – perturbări, U1 – mărime de intrare, U2 – tensiune de ieșie din EC, Ub – tensiune de ieșire din A, Ur – tensiune de reacție.

Metode. Echipamente și aparate folosite în automatizarea procesului de irigare

Adoptând ca tehnologie schema activităților procesului de automatizare în irigații din fig. 1.4. echipamentele și aparatele cu funcționare hidraulică și/sau electrică vor fi prezentate grupat pe unitățile respective (1 … 7).

1.1.1. Metode, echipamente șl aparate pentru colectarea (măsurarea) datelor

Elementele care servesc pentru colectarea datelor, într-un sistem de irigații automatizat, sunt foarte diferite din punct de vedere constructiv, în funcție de parametrii pe care trebuie să-i măsoare. Sesizorii primari (traductorii), care măsoară parametrii exteriori sau interiori sistemului de automatizare, se pot referi la:

parametrii din sol,

parametrii atmosferici,

parametrii fiziologici,

parametrii hidraulico-funcționali ai rețelei și sursei (debite, niveluri, presiuni) etc.

Mijloacele de măsurare a parametrilor principali în tehnica amenajării și exploatării sistemelor de irigații, sunt:

umiditatea solului,

sucțiune,

indicii fiziologici ai plantelor,

evapotranspuația (consumul de apă),

temperatura atmosferică etc.

A. Măsurarea umidității din sol. Principii, metode și aparate.

Asigurarea unui regim de irigare corect, necesită cunoașterea și corelarea permanentă a umidității disponibile în sol cu cerințele plantelor pentru apă.

Experiențele privind momentul de aplicare a udărilor, bazate în general pe culoarea frunzelor și stadiul de dezvoltare a plantelor, sunt, în prezent, completate, în cadrul sistemelor moderne și automate de irigații, cu aparatură sensibilă, care determină umiditatea solului, respectiv tensiunea de reținere a apei în sol.

Metodele cele mai folosite sunt:

gravimetrică,

electrometrică

radiometrică.

Metoda directă, graviometrică nu se încadrează la un proces de automatizare a irigației pe parcele, deși este o metodă de irigație precisă.

A.1. Metoda electrometrică și aparate.

Metoda a fost experimentată de diferiți specialiști, ca:

F.D. Gardner (1968), care încearcă să măsoare rezistența electrică a solului introducând doi electrozi direct în sol.

B.E. Levingston (1968), propune să se determine umiditatea solului prin dozarea gravimetrică a umidității unor corpuri poroase menținute în sol până la realizarea echilibrului.

Fig. 1.4 Schema descompunerii activității procesului dc irigare

Bouyoucos și Mick îmbinând cele două metode, elaborează metoda de măsurare a rezistenței electrice în blocuri de ghips. Metoda se bazează pe măsurarea rezistenței electrice sau a intensității curentului ce trece între doi conductori încorporați într-un bloc de material poros (ghips) îngropat în sol, luând astfel umiditatea solului (fig. 1.5.a.b.c).

În scopul centralizării și automatizării colectării datelor asupra umidității solului, folosindu-se principiile metodei electrometrice s-a realizat o instalație de automatizare de tipul celei prezentată schematic în fig. 1.c.).

a.

b.

c.

Fig. 1.5 Automatizarea măsurii umidității prin metode electrometrice

a. Schema electrometrului Bouyoucos

b. Schema de așezare a blocurilor absorbante de ghips, pentru urmărirea umidității pe profitul solului

c. Schema (în plan) unei instalații pentru măsurarea centralizată a umidității solului, după metoda electrometrică:

C – centrala; S – selector rotativ; Ω – aparat pentru măsurarea rezistenței (suprafața servită de 9 blocuri din ghips pe un sol relativ uniform este de 600 – 1000 ha).

A.2. Metoda radiometrică și aparate.

Metoda radiometrică, folosită pentru determinarea umidității solului, bazează pe radierea radioactivă. Pentru iradiere se preferă surse de radiații formate din izotopi cu o perioadă de semidezintegrare (T) cât mai lungă.

Metodele de iradiere se grupează în:

metode bazate pe moderarea neutronilor rapizi,

metode bazate pe absorția radiației gama

metode bazate pe retroîmprăștierea radiației gama.

În fig. 1.6 este prezentat schematic modul de instalare și de efectuare a măsurătorilor cu sonda cu neutroni.

Fig. 1.6. Schema de instalare a sondei cu neutroni

1 – contor cu cadran. 2 – cutie protectoare; 3 – cablu; 4 – sonda; 5 – tub de aluminiu; 6 – sfera de influență

B. Măsurarea sucțiunii. Principii și metode.

Sucțiunea solului, pentru apă, exprimă modul (forțele) în care solul reține apa. Sucțiunea se poate defini ca fiind deficitul de presiunea atmosferică. Forța de sucțiune este invers proporțională cu conținutul de apă din sol.

Schofield introduce (1935) noțiunea de pF (logaritmul zecimal al diferenței de presiune H, exprimată în centrimetri coloană de apă):

p = logH

Valorile pF variază între limitele pF = 7 pentru sol uscat și pF = 0 la capacitatea de saturație a solului. Tensiunea umidității solului la coeficientul de ofilire variază între pF = 4 – 4,4 și la capacitatea de câmp între pF= 2,0 – 2,6. Apa ușor accesibilă se găsește în intervalul pF = 2 – 3.

Tensiometrele se bazează pe faptul că între un vas poros și soi are loc un schimb de umiditate car conduce la realizarea unui echilibru al sucțiunii.

Electrotensiometrul se folosește în sistemele de irigații automate. Componentele de bază ale aparatului sunt următoarele trei: electrotensiometrul, întrerupătorul electric al sistemului, care conține programul cerințelor, valva solenoid, care închide și deschide sistemul de irigație (fig. 33.7.b).

a.

b.

c.

Fig. 1.7. Automatizarea procesului de udare comandat de sucțiune

a. Tensiometre Richards: a1 – varianta cu manometru cu mercur; a2 – varianta cu manometru metalic: 1 – rezervor de apă; 2 – manometru cu mercur; 3 – capsulă poroasă; 4 – compactor cu cadran; 5 – capsulă manometrică; 6 – coloană hidraulică; 7 – sondă poroasă; 8 – trapă de aer; 9 – lichid de rezervă;

b. Electrotensiometrul ICWA

c. Schema sistemului de automatizare pentru colectarea datelor darea deciziilor.

Sistem Layout; CC – contact permanent; CA – contact de maxim; CB – contact de minim

C. Măsurarea consumului de apă al plantelor.

Principii și metode. Consumul de apă al plantelor variază în timpul sezonului de vegetație, crescând în timpul fazelor critice (pentru umiditate, ale plantelor).

Aparatele pentru măsurarea consumului de apă. Se pot grupa: (evapotranspirometre), tensiometre, evaporimetru pilot ș.a. Prezentarea schematică a unora din aceste aparate, precum și modul de amplasare în. câmp și în rețeaua de automatizare sunt reliefate în fig. 33.8,a,b,c,d.

a.

b.

c.

Fig. 1.8 Automatizarea procesului de udare comandat de evapotranspirație

a. Schema de amplasare și funcționare a tensiometrului;

b. Amplasarea în câmp a instalației de subirigare

c. Legătura bacului la programator (sistemul de irigații Rhône Languedoc – Franța)

d. Schema unei instalații automate aservită evapotranspirometrului. Instalația asigură simultan și îngrășământul necesar

Tensiometrul folosit în irigația automată la controlul evapotranspirației se conectează la o instalație subirigare. Instalația a fost realizată pe două circuite independente din tuburi de PVC cu Dn = 12 mm și 10 (perforate), așezate la distanța de 1,5 m unul de altul și la adâncimea de 0,15 m. Alimentarea cu apă a talației se face de la un recipient cu nivel constant (fig. 1.8.a).

Evaporimetml pilot. Este alcătuit dintr-un bac (mic rezervor), cu Dn = 10 cm, conținând apă, în care scufundă doi electrozi între care circulă un curent foarte slab (fig. 1.8.c).

Ansamblul este plasat într-un adăpost meteorologic. Fluctuațiile de nivel (minim și maxim) în bac rin evaporație, respectiv alimentare cu apă) sunt transmise programatorului, care comandă închiderile și "chiderile succesive ale vanelor electrice.

1.2. Metode. Echipamente șl aparate pentru prelucrarea șl interpretarea datelor.

Prelucrarea datelor înseamnă exprimarea parametrilor citiți (privitor de exemplu la apa din sol), în mărimi care să poată fi comparate cu valori ale plafonului minim de umiditate din sol, sau cu valori ale parității de câmp a solului respectiv.

Totodată, prelucrarea datelor trebuie să țină seamă și de factorul plantă (necesitățile de apă pentru zvoltare a plantei în taza de vegetație respectivă).

Parametrii măsurați sunt introduși în calculatorul analogic sub formă de tensiune electrică variabilă în timp. Calculatorul analogic efectuează citirile diferențelor existente între măsurătoare și plafonul minim de umiditate din solul respectiv.

1.3. Metode, echipamente și aparate pentru comenzi în sistem.

Principii și caracteristici ale aparaturii pentru comenzi în sistem: într-un sistem automatizat aplicat în irigații, comenzile se transmit de la postul dispecer la postul comandat, prin linia de telecomandă.

Aparatura pentru comenzi în sistem cuprinde: aparatura de comandă (de panou) și apa comandată (de regulă, la schemele automatizate în câmp).

Aparatajul de comandă constă din diferite dispozitive care acționează, de regulă, asupra aliment energie electrică a aparaturii comandate. Cel mai frecvent folosite pentru realizarea acestui scop întrerupătoarele (comutatoarele-întterupătoate cu mai multe poziții).

Aparataj comandat. Într-un sistem de automatizare pentru irigații, obiectivul cate se urmărește a fi comandat este distribuția apei în câmp. Elementele comandate trebuie să fie capabile să modifice debitul distribuit.

Acest obiectiv se realizează cu ajutorul vanelor amplasate pe conducetele de distrubuție a comandate de la distanță.

Cele mai frecvente aparate comandate sunt vanele electrice cu motor și vanele solenoid.

Reușita aplicării automatizării în procesele de irigare-udare este condiționată de corecta funcți acestor vane.

Aparataj comandat. Cuprinde mai multe tipuri de vane:

Vană electrică solenoid comandată de la distanță a cărei punere în funcție se face prin alimentarea bobinei solenoidului, care va exercita retragerea rezistorului și va deschide trecerea apei; prin între alimentării cu energie electrică a bobinei solenoidului, arcul membranei va închide vana.

Vana acționată de motor electric alimentat cu energie de la rețeaua de curent alternativ mo sau trifazic. Motorul are o turație mare de aceea se interpune un reductor între axul motorului dispozitivului de închidere a vanei.

Instalația de distribuție automată a apei pe teren. Distribuția (aplicarea) automată a apei pe se face cu ajutorul unor echipamente hidraulice. Se adoptă, în acest scop, la sistemele existente, sau noi, o serie de vane acționate de la distanță, apa la hidranți având o presiune de 3 bari.

O extindere mai mare au tipurile de instalații (sisteme) de irigații automatizate, fabricate de Bermad; instalațiile se numesc „Follow-Thru" 201; 301; 401. Principalele avantaje pe care le prezintă controlul permanent al irigației, prin măsurarea cantității de apă livrată și adaptabilitatea instalațiilor în funcție de sol și cultură.

CAPITOLUL II

PROIECTAREA SISTEMULUI DE IRIGAȚIE

Microaspersiunea [11] poate asigura un nivel optim de umezire în întreg volumul de sol explorat de rădăcinile plantelor, având posibilitatea unui virtual control al mediului solului în jurul fiecărei plante. Astfel se reduc la minim pierderile de apă prin percolarea și antrenarea cu această apă a unor elemente minerale administrate odată cu irigarea, evitând astfel și poluarea solului și a mediului.

Pierderile de apă prin evaporare directă sunt minime comparativ cu irigarea prin aspersiune. Automatizarea completă a instalațiilor de microaspersiune economisește energie, apă și forță de muncă.

Microaspersiunea face posibilă aplicarea eficientă a unei game întregi de îngrășăminte, fungicide, erbicide și alte substanțe chimice pentru controlul creșterii plantelor de cultură. Nu udă frunzișul arborilor ornamentali, a vegetației superioare, deci nu favorizează atacul unor boli.

Irigarea în acest caz ar trebui să fie mai mult în atenția celor care doresc să înființeze un spațiu verde și pentru faptul că poate utiliza surse mai mici de apă la presiuni scăzute și pentru că se poate instala ușor și este totodată eficient având rezultate deosebite în menținerea spațiului verde la parametrii optimi.

În proiectarea unui sistem de irigații rezidențiale este necesar realizarea planului zonei unde va fi amplasat sistemul [3].

La realizarea planului trebuie să se țină cont de poziționarea elementelor componente principale ale zonei și anume: poziția casei, poziția spațiului unde va fi amplasat sistemul, poziția căilor de acces (alei, trotuare, drumuri de acces auto), poziția sursei de apă.

Este necesar măsurarea proprietății și indicarea pozițiilor menționate anterior după care aceste date trebuie puse pe un plan (hârtie).

Următoarea etapă este împărțirea suprafeței ce trebuie să fie irigată în zone. Zonele ar trebui aibă forme geometrice regulate adică să fie dreptunghiulare sau pătrate cât mai mari cu putință. Trebuie luat în considerare și datele menționate anterior (curtea din față, curtea din spate și cea de pe lateral, peluza sau zona cu arbuști și zonele umbrite). Zonele se notează cu A,B,C,D, etc., pentru o mai bună gestionare a sistemului.

O altă etapă importantă în realizarea sistemului este determinarea debitului sistemului proiectat. În proiectarea unui sistem de irigatie eficient, în primul rând trebuie determinat corect debitul sistemului de irigație adică câtă apă este diponibilă pentru irigație.

Dacă sistemul este alimentat de la rețeaua de apă locală trebuie luate în considerare următoarele date caracteristice și anume: presiunea apei, debitul de apă și debitul sistemului proiectat. În cazul în care alimentarea sistemului se face dintr-un lac, puț sau dintr-o cisternă, atunci date se complică puțin deoarece trebuie alese caracteristice referitoare la pompa de alimentare.

Presiunea de lucru din rețea va fi folosită în alegerea aspersoarelor și implicit în proiectarea sistemului la fel se va ține cont și de debitul maxim. Dacă se depășesc aceste două valori poate rezulta o udare ineficientă sau o stare denumită lovitura de berbec, care poate cauza defecțiuni serioase la sistem.

În tabelul 2.1. este prezentat debitul sistemului în funcție de presiunea statică, tipul apometrului instalat în cazul în care se realizează udarea de la rețeaua de apă locală și linia de serviciu care o deservește.

Tabelul 2.1.

Liniile de serviciu sunt alcătuite din 30 m de țeava de PVC. Se scad 7.6 l/min pentru țevile de cupru și 19 l/min pentru țeava galvanizată.

Presiunea de lucru este aproximativ egală cu presiunea de lucru de la capete, și ar trebui folosită doar ca reper în alegera aspersoarelor și în proiectarea sistemului. Valorile din tabelul de debit sunt bazate pe valori acceptate ale debitului. În unele cazuri, proiectantul crește viteza în țevile de cupru doar de la 2.3 mps până la 2.75 mps. Dacă nu se scad 7.6 l/min pentru țevile de cupru, viteza este 2.7 mps. Pierderile de sarcină cresc substanțial la această viteză, și presiunea de lucru este afectată. Pentru a folosi valorile din tabel, lungimea țevii de cupru a liniei de serviciu nu trebuie să depășească 15 m, dacă nu va scădea la 7.6 l/min.

Următoarea etapă la fel de importantă este alegera aspersoarelor. Există două tipuri principale de aspersoare pentru uz rezidențial și anume: rotoare pentru suprafețe mari și aspersoare spray pentru suprafețe mici. Rotoarele pentru suprafețe mari nu trebuie să fie instalate pe aceeași zonă cu aspersoarele tip spray.

Pentru poziționarea aspersoarelor trebuie să ținem cont de faptul că rotoarele pot acoperi suprafețe de 8 m lungime și pe 8 m lățime sau chiar mai mari iar aspersoarele spray sunt folosite mai ales în zone mai mici de 8 metri lungime și 8 m lățime. La cele două grupuri există aspersoare telescopice, care sunt instalate chiar la nivelul solului, și aspersoare montate pe tijă, care sunt instalate deasupra solului.

Această dimensiune de 8 m pe 8 m nu este o regulă strictă, cât mai degrabă un reper. Singura considerare în privința dimensiunii suprafeței pe care sunt așezate aspersoarele este cea de ordin mai degrabă economic și nu tehnic. Dacă se pot folosi rotoare pentru suprafețe mari și mijlocii, înseamnă în general mai puțină rețea de alimentare a acestora adică mai puțină teavă, implicit mai puține electrovane și astfel nu este nevoie de un controler complex.

În figurile următoare sunt prezentate câteva modele de aspersoare și rotoare.

Fig. 2.1. SRS & Pro-Spray – Aspersoare pentru zone mici pentru distanțe de la 3 m la 5 m (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Fig. 2.2. PGM – Mid-Range Rotor pentru distanțe de la 5 m la 8 m (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Fig. 2.3. PGP – Rotor pentru suprafețe mari pentru distanță de la 8 m la 12 m (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Fig. 2.4. I-20 Ultra – Rotor pentru zone mari pentru distanță de la 8 m la 12 m (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

În cazul acestor aspersoare trebuie respectate anumite regului și anume:

Nu se amplasează aspersoare de mai multe tipuri într-o zonă;

Nu se poziționează aspersoarele la distanțe prea mari între ele;

Trebuie respectată limita de distanță impusă de producător;

Distanța dintre aspersoare este determinată de dimensiunea suprafeței;

Un aspersor trebuie amplasat astfel încât să ude până la aspersorul de lângă el și până la cel din colțul opus;

În general, pentru o poziționare corectă, eficientă a acestora trebuie îndeplinite următoarele etape:

Punctele critice ale unui plan sunt colțurile. În plan (desen) în fiecare colț se poziționează câte un aspersor care udă un sfert de cerc în fiecare colț. Utilizând instrumente geometrice adecvate în acest caz folosim un compas, cu care desenăm un arc de cerc ce simbolizeaza suprafața udată. Deoarece planul este cotat și se cunoaște distanța de udare se poate vizualiza zona acoperită de acesta (fig. 2.5.).

Fig. 2.5. Amplasarea aspersoarelor pe colțuri (Colțurile sunt considerate puncte critice pentru o zonă de irigat). (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Dacă aspersoarele cu unghi de 90o nu udă „rază în rază” aspersoarele se poziționează si pe laturile terenului. Pentru o vizualizare corectă pe plan se desenează suprafața udată de fiecare aspersor (fig. 2.6.).

Fig. 2.6. Amplasarea aspersoarelor pe lateral (Se adaugă aspersoare pe lateral doar dacă este necesar). (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Se stabilește dacă aspersoarele poziționate pe lateral vor uda până la aspersoarele de pe latura opusă. Daca nu udă, atunci se poziționează în mijloc aspersoare care udă un cerc complet. Un mod mai usor de a pozitiona aspersoarele este de a desena o rețea de pătrate pe toată suprafața. Din nou se desenează pe plan ariile udate de fiecare aspersor, pentru a asigura acoperirea în întregime a zonei (fig. 2.7.).

Fig. 2.7. Amplasarea aspersorului central (Suprafețele mai mari pot necesita amplasarea de aspersoare în centru pentru a asigura o udare completă). (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

În cazul suprafețelor curbe, poziționarea aspersoarelor se realizează în mod similar ca și la suprafețele cu formă geometrică regulată adică se împarte suprafața în suprafețe pătrate sau dreptunghiulară iar în zona neacoperită se amplasează aspersor cu duze cu rază reglabilă (fig. 2.8.).

Fig. 2.8. Amplasarea aspersoarelor în zonele curbe (Se împarte suprafața curbă în mai multe suprafețe drepte și se pozitionează aspersoarele în același mod ca la suprafețele pătrate sau dreptunghiulare. Duzele cu raza reglabilă sunt foarte utilizate în aceste cazuri). (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

O altă etapă la fel de importantă ca și cele prezentate anterior este alegerea duzelor. Deoarece pentru a avea rezultate bune în procesul de irigare este necesar asigurarea fiecări zone udate cu aceeași cantitate de apă. Această cantitate este asigurată și de alegerea potrivită a duzelor in caz contrar aceasta poate fi compensată prin simpla amplasare în aceeași zonă de udare aspersoare cu același debit de udare.

Cele două criterii ce trebuiesc îndeplinite sunt debitul de apă și raza de udare (fig. 2.9.).

Fig. 2.9. Debitul diferitelor tpuri de aspersoare (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

În figurile următoare se prezintă planul cu zonele de udare și modul de acoperire al acestora (fig. 2.10., 2.11., 2.12.).

Fig. 2.10. Plan – împărțire zone (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Fig. 2.11. Amplasarea aspersoarelor (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Fig. 2.12. Acoperirea suprafețelor udate. (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Următoarea etapă este stabilirea numărului necesar de electrovane. Electrovanele sunt …. Vana controlează debitul de apă din zona aspersorului.

Fig. 2.13. Amplasarea electrovanelor pe zone (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Pentru a determina corect numărul de electrovane necesare pentru funcționarea optimă a sistemului este necesar realizarea unui calcul și anume: se adună debitul fiecărui aspersor iar rezultatul obținut se împarte la debitul disponibil. Dacă numărul de zone total nu este un număr întreg, se rotunjește valoarea pentru a afla câte zone vor fi. Acesta este numărul total de electrovane necesare pentru aspersoarele de pe această suprafață.

Liniile laterale de legătură

Cele mai uzuale tipuri de conducte folosite in sistemele sistemele de irigație sunt: policlorura de vinil (PVC) și polietilena (Poly).

În tabelul următor (2.2.) sunt prezentate diametrele conductelor ce pot fi montate și debitele acestora.

Tabelul 2.2.

În figura următoare este prezentată modalitatea corectă și respectiv incorectă de legare a aspersoarelor pentru a avea debitul necesar pentru udare.

Fig. 2.14. Modalitatea de legare a aspersoarelor (www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf)

Dacă conectarea la sursa de apă se face în climate reci iar punctul de conectare este la subsolul clădirii, trebuie instalată o vană de golire imediat după vana izolatoare pentru a goli sistemul înainte de primul îngheț.

Legarea la o pompă. Când sursa de apă este o cisternă, un lac, o fântană sau un puț, sistemul de irigat trebuie echipat cu o pompă. În acest caz trebuie instalat o supapă de aspirație la capătul conductei de aspirație pentru a menține pompa amorsată de asemenea trebuie instalată și o supapă de retinere pe conducta de scurgere pentru a preveni curgerea în sens invers.

Pentru a regla debitul trebuie instalată o vană automată de control pe conducta de scurgere, iar manometrul ar trebui folosit pentru a monitoriza presiunea dinamică a sistemului. Pentru a obține rezultate mai bune trebuie încercat să se micșoreze coturile, derivațiile și alte cauze de turbulență și frecare.

Pentru o optimizare a irigiațiilor în tabelul 2.3 sunt prezentate repere de udare pentru diferite climate

Tabelul 2.3.

În cazul în care se dorește realizarea unei alte metode de udare și anume metoda de udare prin picurare atunci modul de proiectare și realizare a acesteia este diferit deoarece udarea prin picurare se caracterizează în principal prin faptul că apa este distribuită în zona rădăcinilor plantelor în mod lent, sub formă de picătură.

Udarea prin picurare s-a utilizat prima oară în sere, în jurul anilor 1940, în Anglia. în câmp a început să fie folosită după 1950, în Israel.

Avantajele și dezavantajele utilizării metodei prin picurare sunt următoarele:

consum de apă mai redus cu 20-40%, pierderi prin infiltrație și evaporație mai mici, umezirea solului se realizează numai pe o anumită porțiune;

consum de energie mai redus decât la aspersiune, cu peste 50%; economie de forță de muncă și posibilitatea automatizării totale;

realizarea de condiții de umiditate, aerație și nutriție foarte favorabile în zona rădăcinilor, favorizând creșterea și dezvoltarea plantelor;

odată cu apa de irigație se aplică îngrășămintele;

nu este infuențată de vânt;

nu udă frunzele și nu favorizează atacul de boli;

nu are retricții la condițiile de sol, relief, regim hidrogeologic;

permite folosirea unei ape cu grad ridicat de mineralizare;

se evită fenomenele de eroziune a solului și alunecări pe terenurile în pantă.

Dezavantajele irigării prin picurare:

necesită o investiție mare;

prezintă dificultăți în exploatare datorită înfundării picurătoarelor.

Filtrarea eficientă a apei este cheia succesului folosirii acestei metode. Fragilitatea instalației impune o atenție sporită când se aplică lucrările de întreținere a culturilor.

CAPITOLUL III

CALCULATORUL PENTRU AUTOMATIZAREA IRIGAȚIILOR

3.1. Prezentarea calculatorului

În fig. 3.1. este prezentat Calculatorul pentru automatizarea irigațiilor [2].

Fig. 3.1. Programatorul FloraBest (www.lidl-service.com)

1 – Ecran. 2 – Buton rotativ. 3 – Tasta M. 4 – Tasta (enter). 5 – Tasta ON/OFF. 6 – Piuliță olandeză. 7 – Sârmă-punte. 8 – Cleme de legătură pentru un senzor de ploaie. 9 – Racord furtun. 10 – Compartiment de baterii. 11. Adaptor G1" pe G3/4". 12. Element de cuplare

În fig. 3.2. este prezentat afișajul calculatorului pentru automatizarea irigațiilor FloraBest împreună cu semnificația fiecărui simbol.

Fig. 3.2. Afișajul calculatorului pentru automatizarea irigațiilor FloraBest (www.lidl-service.com)

Sub formă tabelară (tabelul 3.1.) este prezentat în cele ce urmează semnificația simbolurilor de pe calculator.

Tabelul 3.1.

3.2. Modul de Operare sau Programare

Programarea acestui calculator este relativ simplă și poate fi realizată ușor dacă se respectă pașii de programare.

Astfel că prin apăsarea tastei M (3) se activează modul de programare. Se pot realiza setările consecutiv sau se pot comuta diferitele posibilități de setare doar prin apăsarea repetată a tastei M (3) și anume:

Oră sistem (ora exactă/ziua)

Apă menajeră în %

Ora următoarei irigări

Durata irigării

Intervalul de irigare

Standby (modul de programare s-a încheiat și programul de irigare este activ).

Dacă după cca 1 minut nu se introduce nicio valoare, aparatul revine automat în modul Standby, valorile deja programate sunt memorate iar prin apăsarea tastei ON/OFF (5), modul de programare poate fi încheiat în orice moment. Și în acest caz valorile deja programate sunt deasemenea memorate.

Programarea aparatului

Pasul 1. Pentru setarea orei (A). Se apasă o dată tasta M (3). Afișajul orei precum și simbolul pentru ceas încep să clipească.

Pentru setarea minutelor se repetă același pas. Cu butonul rotativ (2) se setează valoarea dorită și se apasă tasta (4). Afișajul minutelor precum și simbolul pentru ceas încep să clipeseacă de această dată.

Pasul 2. Setarea datei respectiv a zilei se face cu același buton rotativ (2). Se setează valoarea dorită și se apasă tasta (4) iar simbolul pentru ceas și un triunghi clipesc în fața datei respectiv a zilei setate.

Pasul 3. Pentru setarea udării trebuie să setăm ziua cu același buton rotativ (2) după care se apasă tasta (4) iar simbolul % și valoarea actuală setată pentru apa menajeră clipesc.

Trebuie reținut următorul aspect și anume că setarea pentru apa menajeră influențează durata irigării astfel:

0%: irigare dezactivată.

<100%: reducerea duratei de irigare cu valoare setată

=100%: durata de irigare la fel de mare ca cea setată

>100%: prelungirea duratei de irigare cu valoarea setată.

Pasul 4. Pentru setarea următoarei irigări se apasă de mai multe ori tasta M (3), până când simbolul % și afișajul Next Watering (următoarea irigare) și afișajul orei clipesc. Cu butonul rotativ (2) se setează valoarea dorită și se apasă tasta (4).

Se repetă acest pas și pentru setarea minutelor.

Pasul 5. Setarea duratei irigării. Cu butonul rotativ (2) se setează valoarea dorită și se apasă tasta (4). Afișajul Run Time (durata irigării) precum și afișajul orei clipesc.

Același pas este parcurs și pentru setarea minutelor.

Pasul 6. Setarea frecvenței irigării. Această setare se realizează identic ca și în pasul anteriror. În acest caz afișajul pentru setarea frecvenței irigării va clipi.

Trebuie reținut următorul aspect și anume că setarea pentru frecvența de irigație este stabilită la 8h/12h/24h (odată la 8/12/24 de ore), respectiv 2nd/3rd/5th/7th (în fiecare a 2./3./5./7. zi).

În cazul în care se dorește o udare instantanee se selectează consecutiv zilele cu butonul rotativ (2) și se setează prin apăsarea repetată a tastei (4) are loc o irigare (apare simbolul ) sau nu.

Programarea se finalizează prin apăsarea tasta M (3). Modul de programare este încheiat, iar programul de irigare este activ.

Pentru oprirea irigării imediată se apasă tasta ON/OFF (5).

Setarea orei de vară se realizează în timp ce aparatul se află în modul Standby, se apasă tasta (4) timp de minim 2 secunde. Pe Display apare Summer și setarea va fi dată înainte cu o oră. Pentru a dezactiva ora de vară se apasă din nou tasta (4) timp de 2 secunde.

Senzorul de ploaie. Înainte de fiecare irigare este solicitat semnalul de la senzorul de ploaie apare astfel mesajul:

LOW: irigarea se execută conform programului.

HIGH: irigarea nu este executată. Simbolul pentru senzorul de ploaie F clipește timp de un minut.

Când senzorul de ploaie nu funcționează sau nu există la clemele de legătură 8 este băgată o sârmă punte 7. Aceasta trebuie să fie întotdeauna montată atunci când nu este conectat un senzor de ploaie, întrucât altminteri irigarea programată nu se efectuează.

În cazul în care se pierde sârma-punte, se poate fabrica alta nouă, îndoind o sârmă obișnuită sau o simplă clamă de birou.

Programarea este salvată timp de 120 de secunde. Dacă înlocuirea bateriei durează mai mult timp, aparatul trebuie reprogramat.

Datele tehnice ale progamatorului sunt:

Dimensiuni: (Î x l x A) 140 x 87 x 123 mm

Greutate: cca 470 g

Durata programului: până la 7 zile

Presiunea de lucru: 34,5 – 827 kPa (0,34 – 8,27 bar)

Temperatura max. a apei: 40 °C

Alimentare cu energie: 2 baterii 1,5 V, tip AA

Flux: min. 28 l/min

Racord de apă: G3/4" (26,5mm) sau G1" (33,3 mm)

Tip protecție: IP X4

Durata irigării: 1 min – 958 min. (cu apă menajeră 200%)

Apă menajeră: 0 – 200 %

Intervale de irigare: 8/12/24 de ore/2/3/5/7 zile sau selectare individuală a zilelor

CAPITOLUL IV

REALIZAREA SISTEMULUI DE IRIGAȚIE

Pentru realizarea sistemului au fost necesari realizarea următorilor pași:

Realizarea rețelei de alimentare cu apă din PPR de 25 mm.

Lipirea elementelor de conexiune cu dispozitiv special.

Introducerea unor conexiuni pentru alimentarea cu energie auxiliară în programator.

Realizarea circuitului de alimentare cu energie cu panou solar

Conectarea programatorului la rețea

Montarea sistemului pe panou

Aceste aspecte sunt prezentate în imaginile de mai jos (fig. 4.1 – 4.9).

Fig. 4.1. Realizarea rețelei de alimentare cu apă a sistemului

Această parte de rețea este cea care ar trebui instalată în pământ până la nivelul aspersorului.

Fig. 4.2. Partea superioară a rețelei de alimentare cu apă

Această parte de rețea este cea care ar trebui conectată la rețeaua de alimentare cu apă fie de la rețeaua de apă al orașului fie de la hidrofor, pompă submersibilă.

În fig. 4.3.este prezentat programatorul pregătit pentru a se i se face modificarea propusă și anume introducerea unor mufe pentru conectarea circuitului de alimentare cu panou solar (fig. 4.4).

Fig. 4.3. Pregătirea programatorului pentru modificare

Fig. 4.4. Introducerea Mufelor de alimentare

În fig. 4.5, 4.6, 4.7 este prezentat circuitul auxiliar de alimentare cu panou solar [4]. Acesta a fost realizat cu ajutorul unui Kit Educațional – Energia Solară.

Fig. 4.5. Schema electronică a circuitului de alimentare cu energie solară (www.vellemanprojects.com)

Fig. 4.6. Schema de conexiuni a circuitului de alimentare cu energie solară pe breadboard (www.vellemanprojects.com)

1. panou solar; 2. Diodă LED; 3. Rezistor 4,7 kΩ; 4. Tranzistor BC 557; 5. Suport acumulatori

Fig. 4.7. Circuitul de încărcare acumulatori

În fig. 4.8, 4.9, este prezentat sistemul de irigație.

Fig. 4.8 Sistemul de irigație – detaliu

Fig. 4.9. Panoul de prezentare a sistemului de irigație

CONCLUZII

Sursele de apă folosite de sistemul de irigație, fiind de cele mai multe ori insuficiente, se impune o riguroasă evidență și limitare a pierderilor de apă.

La alegerea sistemului de irigație se ține seama de: tipul de cultură, necesarul de apă, tipul solului, sursa de energie, localizarea sursei de apă și disponibilitățile financiare (atât pentru achiziționare, cât și pentru funcționare și întreținere).

Automatizarea proceselor de irigare-udare au o strânsă legătură cu rețelele de irigare, acestea trebuie să fie capabile să furnizeze apă ori de câte ori este necesar.

Sistemul de irigație analizat poate fi ușor de realizat iar programarea controlerului este relativ simplă.

Costurile de realizare a modificărilor aduse controlerului sunt reduse.

BIBLIOGRAFIE

Blidaru V., Wehry A., Pricop Gh. – Amenaj[ri de irigații și drenaje, Editura Interprint București, 1997.

www.lidl-service.com/IAN 93784.pdf

www.inttech.ro/docs/ghid-proiectare-instalare.pdf

www.vellemanprojects.com – kit didactic.

Pleșa I., Florescu Gh., – Irigarea culturilor, Editura Ceres, București, 1976.

Ionescu Șișești V.I., – Consumul de apă și regimul de apă al culturilor, Editura Ceres, București, 1982.

Ionescu Șișești V.I., – Irigarea culturilor, Editura Ceres, București, 1986.

Cazacu E. și colab., – Irigații, Editura Ceres, București, 1989.

Domuța C. și colab., – Irigarea culturilor, Editura Universității din Oradea, 2000.

Domuța C. – Irigarea culturilor, Editura Universității din Oradea, 2005.

Domuța C. – Irigarea culturilor, Editura Universității din Oradea, 2009.