Cap.13 - Automatização
13.1 - Introdução
A automação de um sistema de rega é uma ferramenta essencial para aplicar a água na quantidade necessária e no momento certo para sustentar a produção agrícola e para alcançar altos níveis de eficiência na água, energia e produtos químicos por ela veiculados.
A automação dos sistemas de rega tem evoluído ao longo dos tempos, passando, nos primeiros tempos, pelo uso de controladores da rega – temporizadores – mecânicos e electromecânicos, e, hoje em dia recorrendo a sistemas, por vezes, complexos e baseados cada vez em sistemas computorizados que permitem o controlo racional, e cada vez mais preciso, da água, energia e agroquímicos, de acordo com as necessidades da cultura e de uma forma ambientalmente sustentável.
13.2 - Conceitos e objectivos
Automação é um sistema automático de controlo pelo qual os mecanismos verificam seu próprio funcionamento, efectuando medições e introduzindo correcções, sem a necessidade da interferência do homem, ou seja, é a aplicação de técnicas computadorizadas ou mecânicas para diminuir o uso de mão de obra em qualquer processo, neste caso, na rega, com a finalidade de torná-lo mais eficiente com menor consumo de energia, menor emissão de resíduos e melhores condições de segurança diminuir os custos e aumentar a velocidade do processo.
O termo automatização, que aparece muitas vezes como sinónimo de automação, poderá ser usado como uma estratégia de automação que comporta um uso extensivo de computadores com vista à integração não só das actividades físicas da do processo – rega - (como acontece com a automação), mas também das actividades de processamento da informação, articulando-as. (Wikipédia).
Neste livro usar-se-á apenas o termo automatização em tudo o que se referir à supressão total ou parcial da intervenção humana na execução de determinadas tarefas numa rede de rega.
O grau de automatização dependerá, em grande medida, dos objectivos do dono e/ou gestor da obra, do grau de rigor exigido na gestão e controlo do sistema de rega, da dimensão da área a regar, da qualificação profissional dos técnicos encarregados da gestão do sistema de rega, da existência de um serviço técnico que dê apoio à resolução dos problemas que surjam e, em suma, de um estudo técnico-económico adaptado às condições específicas de cada exploração agrícola, e finalmente, do orçamento disponível.
Por outro lado, o grau de automatização poderá ainda depender do tipo de rede de rega – rede de rega individual ou colectiva -, e como tal, do objectivo principal, já que:
- No caso da rega individual (ao nível de uma exploração agrícola) o objectivo principal poderá ser controlar a oportunidade e a dotação de rega em função de condicionantes climáticas, e/ou do solo, e/ou da planta, pelo que a automatização poderá ser assente num conjunto de sensores que fornecem informação, num programador, que “pensa” e toma decisões, e num conjunto de válvulas que, actuadas hidráulica ou electricamente, executa as operações.
- No caso da rega colectiva (ao nível de um perímetro de rega – conjunto de várias explorações agrícolas) o objectivo principal poderá ser execução, controlo e verificação de um conjunto de actuações relacionadas com a disponibilização e facturação da água ao nível de todo o sistema hidráulico, pelo que a automatização poderá ser assente num centro de controlo central e numa rede de unidades de campo que controlam remotamente cada um dos hidrantes dispersos.
Assim poder-se-ão definir três grandes níveis de automatização:
- 1ª Fase – nível zero
- Activação manual de equipamentos
- 2ª Fase - nível intermédio
- Activação remota de equipamentos (temporizadores)
- Motores de bombas
- Válvulas de sectores
- Activação remota de equipamentos (temporizadores)
- 3ª Fase – nível máximo
- Activação remota de equipamentos (microprocessadores)
- Motores de bombas
- Válvulas de sector
- Controlo exaustivo da água e fertilizantes
- Registo das operações e eventos
- Detecção de anomalias
- Envio de mensagens e interactividade com o sistema.
- Activação remota de equipamentos (microprocessadores)
A automatização depende dos automatismos que são dispositivos que executam, sem a intervenção humana, um conjunto de tarefas de um processo, para os quais estão programados.
Os automatismos poderão ser actuados de uma forma mecânica, eléctrica, electrónica, hidráulica, ou pneumática, dependendo do tipo de força usada para o seu funcionamento, e são, de uma forma geral, constituídos por:
- Fonte de energia - que disponibiliza energia aos diferentes constituintes do automatismo;
- Dispositivos de entrada – constituídos por sensores, interruptores, pulsadores, etc., que fornecem informação a um circuito de comando;
- Circuito de comando – que gere os dispositivos de potência (relés, contactores, transístores, etc.) de acordo com condições pré-estabelecidas e na sequência da informação dos dispositivos de entrada;
- Dispositivos de potência – cuja função é abrir, ou fechar a passagem de energia aos actuadores sobre os quais actuam (motores eléctricos, dispositivos pneumáticos, etc.);
- Dispositivos de sinalização – cuja função é sinalizar a parte activa do circuito que sinalizam e a possível detecção de eventuais anomalias no funcionamento do automatismo. Para esta sinalização utilizam normalmente díodos LED.
ÍNDICE
13 - AUTOMATIZAÇÃO
13.1 - Introdução
13.2 - Conceitos e objectivos
13.3 – Vantagens
13.4 - Princípios básicos
13.4.1 – Considerações gerais
13.4.2 - Componentes dos sistemas de controlo
13.4.2.1 - Introdução
13.4.2.2 - Sensores
13.4.2.3 - Actuadores
13.4.2.4 - Unidades de controlo
13.4.2.5 – Protecções e alarmes
13.5 – Automatização da rega
13.5.1 - Introdução
13.5.2 – Elementos do sistema de automatização
13.5.2.1 – Elementos de gestão
13.5.2.1.1 – Programadores
13.5.2.1.2 – Sistemas de controlo baseados em autómatos do tipo PID
13.5.2.1.3 – Sistemas de controlo baseados em autómato do tipo PLC
13.5.2.1.2 – Sistemas de controlo baseados em computador
13.5.2.2 – Elementos de comunicação
13.5.2.2.1 – Cabo
13.5.2.2.2 – Rádio
13.5.2.2.3 – Telefone móvel
13.5.2.2.4 – Misto
13.5.2.2 – Elementos de controlo, regulação e segurança
13.5.2.2.1 – Válvulas hidráulicas
13.5.2.2.2.1 - Introdução
13.5.2.2.2.2 – Regulação da velocidade de abertura e fecho da válvula hidráulica
13.5.2.2.2.3 – Principais tipos de válvulas hidráulicas
13.5.2.2.2 – Electroválvulas
13.5.2.2.2.1 – Considerações gerais
13.5.2.2.2.2 – Funções de regulação
13.5.2.2.2.2.1 – Princípio de regulação
13.5.2.2.2.2.2 - Válvula redutora de pressão
13.5.2.2.2.2.3 - Válvula sustentadora de pressão
13.5.2.2.2.2.4 - Válvula sustentadora/reguladora de pressão
13.5.2.2.2.2.4 - Válvula reguladora/limitadora de caudal
13.5.2.2.2.3 – Funções de protecção
13.5.2.2.2.3.1 - Introdução
13.5.2.2.2.3.2 – Válvulas de alívio rápido
13.5.2.2.2.3.3 – Válvula antecipadora de onda
13.5.2.2.2.3.4 – Válvula de controlo da bomba
13.5.2.2.2.3.5 – Válvula de excesso de caudal
13.5.2.2.2.4 – Funções de controlo
13.5.2.2.2.4.1 – Válvulas de controlo do nível de reservatórios
13.5.2.2.2.4.2 – Válvulas de controlo da altitude
13.5.3 - Automatização da rega por gravidade
10.5.3.1 - Considerações Gerais
10.5.3.2 - Sistemas de Distribuição
10.5.3.2.1 - Sistema de Distribuição em Tubagem
10.5.3.2.2 - Sistema de Distribuição em Canal
13.5.4 - Automatização de um sistema de rega por aspersão
13.5.4.1 – Sistemas fixos, semi-fixos ou totalmente móveis
13.5.4.2 – Sistemas de movimento contínuo – pivot/lateral móvel
13.5.5 – Automatização dos sistemas de rega localizada
13.5.5.1 - Introdução
13.5.5.2 - Automatização da lavagem dos filtros
13.5.5.2.1 – Considerações gerais
13.5.5.2.2 - Automatização do processo de limpeza
13.5.5.3 - Automatização da fertirrega
13.5.6 – Automatização da estação de bombagem
13.5.6.1 – Considerações gerais
13.5.6.2 – Estação de bombagem instalada num furo
13.5.6.3 – Estação de bombagem instalada num reservatório a elevar a uma altura constante
13.5.6.4 – Estação de bombagem que alimenta directamente a rede de rega em pressão
13.5.7 – Automatização integral do sistema de rega
13.6 - Telecontrolo
13.6.1 - Introdução
13.6.2 – Características de um sistema de telecontrolo
13.6.3 – Objectivos dos sistemas de telecontrolo em rega
13.6.4 - Níveis de Telecontrolo
13.6.5 – Funções básicas de um sistema de telecontrolo
13.6.6 – Configuração geral de um sistema de telecontrolo
13.6.7 – Pontos fracos de um sistema de telecontrolo
13.6.8 - Considerações finais
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