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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.