BR102016006012A2 - Matrix irrigation unit - Google Patents

Abstract

unidade de irrigação matricial. novo dispositivo que compõe um sistema de irrigação de cultivo de plantas em geral. onde o dispositivo consiste em uma unidade sistêmica de irrigação de solos, a qual permite que as forças motrizes físico-químicas naturais das partículas minerais do solo que interagem com a água promovam o fluxo hídrico visando à produção vegetal. a unidade de irrigação é capaz de potencializar a utilização dos três principais tipos de energia livre e desconcentrada existentes nos solo: o potencial osmótico, matricial e hídrico atmosférico, visando atender a demanda por água das plantas cultivadas. sua instalação, realizada em covas especificas, é localizada e disposta em linhas nas camadas inferiores dos solos de cultivo, permitindo que o potencial hídrico ali acumulado tenha o potencial gravitacional anulado, de tal forma que, as forças motrizes naturais sejam capazes de promover o fluxo hídrico no sentido ascendente e lateral no solo, de forma lenta e continua, mantendo-o na capacidade de campo permanentemente.

Description

“UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL” [001] Trata o presente relatório da descrição detalhada acompanhada de figuras ilustrativas de um novo dispositivo que compõe um sistema de irrigação de cultivo de plantas em geral. Onde o dispositivo consiste em uma unidade sistêmica de irrigação de solos, a qual permite que as forças motrizes físico-químicas naturais das partículas minerais do solo que interagem com a água promovam o fluxo hídrico visando à produção vegetal. A unidade de irrigação é capaz de potencializar a utilização dos três principais tipos de energia livre e desconcentrada existentes nos solo: o potencial osmótico, matricial e hídrico atmosférico, visando atender a demanda por água das plantas cultivadas. Sua instalação, realizada em covas especificas, é localizada e disposta em linhas nas camadas inferiores dos solos de cultivo, permitindo que o potencial hídrico ali acumulado tenha o potencial gravitacional anulado, de tal forma que, as forças motrizes naturais sejam capazes de promover o fluxo hídrico no sentido ascendente e lateral no solo, de forma lenta e continua, mantendo-o na capacidade de campo permanentemente.

Campo da invenção [002] A Unidade de Irrigação Matricial, que compõe o sistema de irrigação, aqui proposta, possibilita o surgimento de novas linhas de pesquisas científicas e de inovação, visando o desenvolvimento de sistemas de cultivo de plantas, nas mais diversas aplicações como: Jardinagem e paisagismo; Cultivo de plantas ornamentais de interior; Irrigação de áreas verdes, gramados e forrações; Agricultura urbana; Agricultura e pecuária; Silvicultura; Recuperação de áreas degradadas e restauração ecológica; e a Geração de novos conhecimentos e Tecnologias no campo das Ciências Naturais e Agrárias.

[003] Com exceção do reservatório usado para irrigação em vasos de plantas ornamentais, todos os demais sistemas conhecidos de irrigação estão baseados no uso de pressão positiva, seja ela gravitacional ou pressurizada por moto-bombas ou outros sistemas eletromecânicos. O sistema de irrigação como reservatório usa pressão também positiva, mas se diferencia dos demais por usar o fenômeno de difusão de fluidos em ambientes sólidos, ao contrario dos demais que sempre colocam a água sob pressão ou fluxo gravitacional.

Problemas do Estado da Técnica.

[004] Um dos maiores problemas dos sistemas irrigação majoritariamente utilizados se refere à forma como é colocada a água no solo. Os sistemas de irrigação que simulam as precipitações pluviométricas provocam a lixiviação de nutrientes do solo, ocasionando a perda de fertilidade o que potencializa a acidificação dos solos já promovida pelas precipitações pluviométricas naturais; provocam a desestruturação dos grumos do solo o que ocasiona uma menor penetração das águas pluviais, reduzindo desta forma o reabastecimento do lençol freático e o aumento das vulnerabilidades diante dos eventos extremos de seca ou de chuvas torrenciais.

[005] Os sistemas atuais de irrigação são onerosos e só podem ser utilizados em ambientes de elevada disponibilidade hídrica e de forma intensiva, não atendendo, assim, um pressuposto básico da segurança alimentar e ambiental que se refere ao aumento da produção e da produtividade de forma ecologicamente sustentável, além disso, possuem uma demanda elevada de mão-de-obra e energia, provocando desta forma, o aumento da fragilidade de muitos produtores rurais que acabam sendo onerados em energia, consertos ou em aquisições de componentes de reposição e de serviços creditícios.

[006] Os sistemas de irrigação atuais não permitem que a irrigação tenha o status estratégico na cadeia produtiva, pois não usa sua potencialidade em plenitude, em função do paradigma reducionista que confere à irrigação uma coisa de segundo plano e muitas vezes colocada como ameaça à segurança hídrica em relação à demanda das populações urbanas.

[007] Por fim, os sistemas atuais são inadequados para o uso em áreas de relevo ondulado ou acidentado, o que condiciona os produtores rurais ao uso intermitente do solo em função do estresse hídrico, criando assim uma vasta área de terras e pastagens degradadas, cujos efeitos principais são: a redução da capacidade de armazenamento das águas pluviais dos solos; o assoreamento dos leitos dos mananciais hídricos em virtude da erosão, que compromete a recarga hídrica dos lençóis freáticos; e, por consequência, a perenidade das nascentes e a disponibilidade de água para as populações humanas e a dessedentação de animais.

Objetivos da Invenção [008] Assim, a questão motivadora para solução dos problemas do Estado da Técnica reside no fato de que os ecossistemas e agrossistemas tropicais e equatoriais se desenvolveram sob elevada precipitações pluviométricas e de temperatura, o que permitiu o desenvolvimento de uma biodiversidade de elevadíssima complexidade e sustentabilidade.

[009] Nossos solos, de zona úmida, se desenvolveram na sombra paralelamente ao estabelecimento da complexa biodiversidade, fato este que culminou na criação de mecanismos naturais de resistência e de resiliência as forças destrutivas do intemperismo, tendo a força motriz da gravidade como principal fator de degradação e de decomposição do meio físico ao longo da história natural. Assim, o ambiente se equilibrou num dinamismo onde as forças destrutivas eram contrabalanceadas pelas forças construtivas originadas da sinergia da interação dos meios físico e biológico, ou seja, da vida, numa relação 1:1.

[010] Ao surgir a força antrópica como força destrutiva sob os ambientes naturais, especificamente nos processos de desflorestamentos e instalação dos agrossistemas, o equilíbrio dinâmico existente fora alterado, acarretando a hegemonia das forças destrutivas sob as forças construtivas. Assim, numa relação 2:1, nossa natureza vem sendo dilapidada e cada vez mais nossos ecossistemas vem perdendo a capacidade de manter a vida e logicamente a sobrevivência da espécie humana. Tal situação ficou ofuscada especialmente durante a segunda metade do século XX até os dias atuais, em virtude do pacote tecnológico usado na agropecuária, o qual permitiu artificializar o ambiente ideal para o desenvolvimento das culturas agrícolas, utilizando-se de fontes concentradas de fertilizantes, corretivos de solos, mecanização e irrigação, fato este que fez com que o homem e suas intervenções negativas sob a sustentabilidade ecológica fosse negligenciada, em virtude dos elevados rendimentos econômicos auferidos no seio de um ambiente em processo de intensa degradação e de perturbações ecológicas.

[011] Assim, com o advento das crises ecológica, hídrica, climática e econômica, tornou-se urgente a busca de alternativas tecnológicas visando reverter os efeitos negativos da lógica da degradação, de forma a estabelecer no manejo do ambiente a ação de outra força construtiva, a fim de estabelecer um novo equilíbrio, agora numa correlação de forças no mínimo 2:2.

[012] Diante desse objetivo estratégico, se deduz que no atual estado da arte no que tange a forças motrizes, resta observar as energias livres que estão ofuscadas pelas fontes de maior concentração e intensidade, tais como a da água dos minerais primários e secundários e do ar.

[013] Não obstante a aparente insignificância do potencial energético para lógica de mercado, estas forças são responsáveis pelo surgimento e manutenção da vida no planeta. Neste sentido, conclui-se que ao utilizar de forma inteligente essas forças atuantes, elas terão condições de hidratar o ambiente de forma que possamos neutralizar as forças degradadoras, oriundas da eliminação das florestas tropicais, artificializando assim não mais as chuvas e sim a função da serrapilheira florestal numa lógica estritamente agronômica, o que possibilitará o restabelecimento do equilíbrio ecológico em agrossistemas e correlatos.

[014] Para tanto, foi necessário engenhar a Unidade de Irrigação Matricial, objeto da presente patente, para que este mecanismo possa manter os solos na plena capacidade de campo, ou seja, com teor de umidade permanentemente nos níveis ideais. Esta condição permite o uso extensivo da pratica de cultivo mínimo, ou seja, o cultivo de uma forração vegetal de forma permanente, podendo ser de mono ou policultivos, capaz de simular diversas funções ecológicas da floresta, com especial atenção para a interceptação das gotas de água das precipitações pluviométricas; a fixação de nitrogênio atmosférico; a auto-produção de matéria orgânica por unidade de espaço; os estabelecimentos de diversos nichos ecológicos e a produção de biomassa para destinação econômica.

Estado da técnica [015] Existem diversas tecnologias disponíveis para viabilizar o cultivo de plantas utilizando-se da pratica de irrigação, as quais possuem em comum o paradigma de se tentar imitar a ação das precipitações pluviométricas. Dentre tais, enumeramos os seguintes tipos: s Sistema de Irrigação por sulco [016] Este tipo de irrigação tem sua força motriz baseada no sistema moto-bomba ou em água gravitacional. Ambas as situações conduzem a água através de canais e sulcos até a rizosfera das plantas cultivadas. Trata-se de um sistema de irrigação de alto consumo de água e energia, o qual vem sendo paulatinamente substituído pelos sistemas mais eficientes tais como os de aspersão e gotejamento. S Irrigação por inundação [017] É uma pratica de irrigação que possui sua força motriz apoiado no sistema moto-bomba ou em água gravitacional, a qual, em geral, utiliza-se de canais para inundar uma área de cultivo durante o ciclo da cultura. Esta pratica utiliza-se de enormes quantidades de água e mão-de-obra intensiva. s Sistema de irrigação por aspersão [018] Este sistema é o mais utilizado em alguns estados do Brasil, principalmente na agricultura familiar, podendo ser dividido em duas categorias: o sistema artesanal e o pressurizado. O sistema artesanal é utilizado principalmente em regiões agrícolas com relevo acidentado, em virtude de permitir a utilização dos potenciais de água gravitacional, através o uso de mangueiras e aspersores do tipo borboleta. Por outro lado, o sistema pressurizado tem como força motriz a energia elétrica ou mecânica a diesel, capaz de pressurizar a água em tubulações que a conduz até aspersores, os quais possuem características específicas conforme o dimensionamento do sistema. Este sistema é o mais próximo da imitação da chuva, o que o caracteriza também como de alto consumo de água e energia. ν' Sistema de irrigação por aspersão - Auto propelido [019] É um sistema do tipo aspersão que utiliza apenas um aspersor tipo canhão hidráulico acoplado a um sistema móvel de autopropulsão, que percorre um determinado trecho aspergindo água conforme o dimensionamento técnico. Este sistema também visa imitar a chuva e se caracteriza por possuir uma certa autonomia para seu deslocamento, alto consumo de água e energia, e menor necessidade de uso de mão-de-obra em sua operação. ν' Sistema de irrigação por micro aspersão [020] Os sistemas de irrigação evoluíram para o de micro aspersão a partir da utilização de polímeros tipo PVC e polietilenos e também por ligas metálicas que permitiram a fabricação de aspersores de pequena dimensão, utilizando-se também a força motriz de água gravitacional ou pressurizada através de sistema com moto-bomba. Tal sistema se caracteriza pela diminuição do tamanho dos componentes do sistema, baixo consumo de água e energia, e menos custos para sua aquisição. ν' Sistema de irrigação por nebulização [021] Trata-se de um sistema pressurizado cujo aspersor produz micro gotas de água, aparentando névoa, sendo utilizado preferencialmente em casas de vegetação ou cultivos em estufa plastificada. É um sistema de alta economia de água, adequado para sistemas intensivos e superintensivos de cultivos. •S Sistema de Irrigação por aspersão - Pivô Central [022] Trata-se de um sistema também pressurizado por moto-bomba de alta potência utilizado para irrigação de grandes áreas. Consiste em uma linha de aspersores montada sobre armações metálicas com rodas (torres), tendo uma extremidade fixa em uma estrutura (pivô) e a outra se movendo continuamente em torno do pivô durante a aplicação da água. Caracteriza-se por apresentar alto consumo de água e energia, e por simular as chuvas numa área de elevadas dimensões. S Sistema de irrigação por gotejamento [023] Este sistema possui atributos peculiares que o diferencia dos diversos sistemas de aspersão. O sistema utiliza também água pressurizada por moto-bombas ou água por fluxo gravitacional, filtrada, e conduzida por tubulações e posteriormente por mangueiras especiais, nas quais são instalados os gotejadores, dispositivos de diâmetro em torno de 0,5 cm, que permitem a saída de gotas de água em pontos localizados dentro do raio do sistema radicular das plantas cultivadas. Este sistema se caracteriza por sua economicidade, baixo consumo de água, energia e precisão. ν' Reservatório de água para irrigação de plantas em vasos [024] Trata-se de recipientes acoplados lateralmente destinados a acumular água e permitir sua difusão para o solo dos vasos de plantas. Este sistema é de certa forma popularmente usado especialmente quando se utilizam recipientes de vidro tipo litro ou garrafão cheio de água colocados próximos ao pé da planta com o bico virado para baixo, permitindo assim, a água ficar retida pelo fato das partículas do solo fechar a vazão e permitir apenas o fluxo por difusão. Caracteriza-se por sua inviabilidade de uso na agricultura por ter seu reabastecimento feito manualmente e ser projetado exclusivamente para uso em vasos, com duração do fornecimento de água limitado há poucos dias e inadequado para uso extensivo em cultivos agrícolas.

[025] Alem dos sistemas acima descritos existem alguns documentos de patente que descrevem inovações para sistemas e dispositivos de irrigação destinados para diversas aplicações de cultivo de plantas, porém nenhum desses sistemas ou dispositivos possui a configuração e funcionamento conforme descritos nesta patente. Dentre esses documentos podem-se destacar os seguintes: [026] O documento de patente PI 0520235-3, SISTEMA PARA FORNECER IRRIGAÇÃO DE SUB-SUPERFÍCIE PARA PLANTAS EM CRESCIMENTO, ÁRVORES E TERRENOS, TUBO PARA IRRIGAÇÃO DE SUB-SUPERFÍCIE, MÉTODO PARA DESCARREGAR O SISTEMA, SISTEMA DE IRRIGAÇÃO DE SUB-SUPERFÍCIE, E, MÉTODO PARA IRRIGAÇÃO DE SUB-SUPERFÍCIE, descreve um sistema para fornecer irrigação de sub-superfície para plantas em crescimento, arvores e terrenos, tubo para irrigação de sub-superfície, método para descarregar o sistema, sistema de irrigação de sub-superfície, e, método para irrigação de sub-superfície. Na irrigação de sub-superficie de colheitas, usando injetores para fornecer micro-bolhas de gases úteis de aperfeiçoamento do despacho de uma corrente mais uniforme com menos variação no conteúdo de gás e menos tendência a que as partículas finas se depositem, reduzindo, desse modo, a necessidade de descarregar o sistema com desperdício de água subordinado;

[027] O documento de patente PI 102012032097-5, SISTEMA DE IRRIGAÇÃO AUTOMÁTICA DE MUDAS DE PLANTAS, descreve um sistema de irrigação automática de mudas de plantas é descrito por duas ou mais câmeras de vídeo que capturam imagens da topografia do terreno, sendo que essas imagens são processadas por um algoritmo de forma a descartar as camadas de cores que diferem das variáveis pré- estabelecidas e formando um perfil de uma planta, depois de formado esse perfil o mecanismo centraliza a planta sob o sistema de dispensação e envia um pulso elétrico a uma válvula de modo que seu acionamento dispense o líquido sobre a mesma;

[028] O documento de patente PI 0504094-9, MORINGA 10: SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR GOTEJAMENTO QUE UTILIZA RESERVATÓRIOS DE ÁGUA FECHADOS, COLOCADOS NO CAMPO AO LADO DAS PLANTAS, CADA UM PODENDO IRRIGAR UMA OU MAIS PLANTAS; RESERVATÓRIOS ESTES DENOMINADOS MORINGA 10, QUE SÃO ALIMENTADOS COM A ÁGUA FILTRADA VINDA DE UMA FONTE QUALQUER ATRAVÉS DE UMA REDE DE MANGUEIRAS, descreve um sistema de irrigação por gotejamento que utiliza reservatórios de água fechados, colocados no campo ao lado das plantas, cada um podendo irrigar uma ou mais plantas, reservatórios estes denominados moringa 10; que são alimentados com a água filtrada vinda de uma fonte qualquer através de uma rede de mangueiras. A presente invenção trata de um reservatório denominado moringa 10 (fig. 2) que por sua vez, cria condições ideais de funcionamento de um sistema de irrigação por gotejamento que tem o mesmo nome moringa 10 (fig. 1) e que neste ato tem sua patente requerida juntamente com a do reservatório moringa 10, e o sistema tem o seguinte funcionamento; as moringa 10 (fig. 2) são colocadas no campo ao lado das plantas fig. 1 (9) e alimentadas com a água filtrada vinda de uma fonte qualquer através de uma rede de mangueiras. À medida que cada moringa 10 (fig. 2) se enche de água, sua bóia se fecha e trava, facilitando o enchimento das próximas moringas e transformando o enchimento numa operação seqüencial automática, graças ao mecanismo de tempo fig 2 (7) da bóia de tempo fig. 2 (11), que mantém as que vem se enchendo travadas, mesmo gotejando, até que todas as demais estejam completamente cheias, e assim com todas as moringa 10 (fig. 2) cheias, com a mesma quantia de água, as plantas fig. 1 (9) podem ser irrigadas através dos gotejadores fig. 1 (11) que ficam ao seu lado fornecendo-lhes a preciosa água;

[029] O documento de patente PI 0902718-1, SISTEMA DE CONTROLE DE IRRIGAÇÃO POR SENSORIAMENTO E COMANDO SEM FIO, descreve um sistema de controle de irrigação por sensoriamentos e comando sem fio (wireless), particularmente de um sistema destinado ao aplicativo em áreas irrigadas em agricultura, gramados esportivos, áreas verdes e outros, destacando-se por incorporar a junção de dois sistemas em um só; ou seja, o primeiro é o uso de um sistema de comunicação sem fio (wireless), porém de duas vias; ao passo que o segundo é o uso de informações dos sensores de campo para interagir na programação de irrigação sem a necessidade de uma intervenção humana; basicamente, consiste de um sistema integrado para monitoramento e controle de irrigação, formado por meios de comunicação via rádio de duas vias (1), sensores de campo (2) que remetem a informação a uma central de registro de dados (3); sendo que essa central (3) armazena os mencionados dados e prevê uma interface de comunicação com um computador (4) através de um software de supervisão e gerenciamento (software dedicado), de maneira a oferecer um controle inteligente da irrigação, irrigando na quantidade e momento corretos, segundo a real demanda das plantas;

[030] O documento de patente PI 1000207-3, SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR CANAL COM PELÍCULA PLÁSTICA APLICADA NOS SULCOS DE CULTIVOS PARA CAPTAR ÁGUA DA CHUVA OU ÁGUA PRECIPITADA PELOS SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO QUE SIMULAM CHUVAS E MÉTODOS DE INSTALAÇÃO, descreve um sistema de irrigação por canal com película plástica aplicada nos sulcos de cultivos para captar água da chuva ou água precipitada pelos sistemas de irrigação que simulam chuvas e métodos de instalação. A presente invenção se refere a um inovador sistema de irrigação com filme plástico aplicado em linhas de cultivos para captar água da chuva ou água pulverizada por sistemas de irrigação que simulam chuva, caracterizado por que compreende uma película plástica instalada no vale entre os sulcos que, anteriormente, derramavam uma quantidade de terra nas laterais ligadas, formando um monte de apoio do filme nas ranhuras que permitem a geração de uma cúpula ou canal convexo para coletar água de chuva ou pulverizadas e transporte para os melhores filmes para a próxima volta de sulcos diretamente ligados ao sistema radicular das plantas cultivadas, como é instalado manualmente ou mecanicamente, onde as extremidades da película de plástico são enterrados ou encaixados nas laterais e ranhuras de fixação, sendo enterrado ao final desse filme para ter certeza de campo; película plástica que cobre a totalidade dos vales e de algumas do sulco, onde as plantas em cultivo na parte traseira do sulco;

[031] O documento de patente PI 102013004523-3, IRRIGAÇÃO SUSPENSA SEM MANGUEIRA, descreve uma forma de irrigação suspensa sem mangueira. Realiza seu afazeres automaticamente com auxílio de motor (8), caixa de controle (7) e bóias (6.1), esse projeto foi desenvolvido para irrigações de mudas, plantas e sementes, o mesmo tem como função liberar a água que vêm da caixa d água principal (6), a água com fertilizante e inseticida para ser lançados ao solo. Essas substâncias misturadas com a água têm o objetivo de ir de encontro ao solo através das calhas presente no projeto, esse sistema de irrigação conta com apoio de calhas em diversos níveis de altura para ajudar o fluído a percorrer para a parte mais baixa e acarretando se na distribuição da água em toda a calha, esse trilho (2) trabalho anexado aos postes (1), o poste é caracterizado como base de sustentação de todo o trilho (2) o mesmo tem outras sustentações de apoio onde a primeira delas é a estrutura metálica (4) do trilho (2), cabo de aço (4.1) responsável pela sustentação do mono trilho de cada lado e a calha (a.1), (a.2) e (a.3) de acordo com a posição que se encontrar o trilho (2), nessa mesma parte de sustentação para segurança do sistema em um todo, este é composto por suporte (4.2), estrutura do trilho e a viga (4.3) para auxilio nos comandos realizados pela caixa de controle (7) do projeto. A caixa d água (6) principal fica localizada no ponto mais elevado do terreno alimentado pela gravidade da água, essa caixa é controlada por bóias (6.1) a mesma tem como função manter o nível correto da água nas calhas, e em cada seção localizada na parte mais baixa do terreno, pois a primeira se encher e logo para que a 2o seção proceda da mesma forma consequentemente a segunda até a última;

[032] O documento de patente PI 9404822-3, IRRIGADOR PARA SUBSOLO, refere-se a presente patente a um novo irrigador para subsolo, que tem a finalidade principal de aplicar água na zona radicular das plantas, com a máxima economia, tanto para cultivos temporários como perenes. O irrigador (1) de tomada de água é preferentemente fabricado em plástico e possui um feixe (2) cônico de pequenos fios também de plástico, espira (3) ou aletas (4), que sendo inseridas na tubulação irão criar um turbilhonamento nesse ponto, favorecendo a passagem de água, que tende a escorrer pelo corpo (5) de seção retangular, que fica sob a terra. Desta forma, a água, em pequena quantidade, irá irrigar o sistema radicular desejado. O captador (6) possui para tomada de água, uma cabeça (7) com pelo menos dois orifícios (8) e um canal interno, já o captador (9) possui apenas um orifício (10), e o controle do fluxo se dá simplesmente pelo giro do corpo, que alterando o ângulo de ataque, irá permitir um controle de vazão de água, da forma que for mais conveniente para o cultivar. O sistema dispõe ainda de um protetor (11) de saída de água no subsolo, que permite o constante movimento do gotejador, o qual possui formato adequado ao encaixe na tubulação principal;

[033] O documento de patente PI 9805157-1, SISTEMA DE AUTO IRRIGAÇÃO PERIÓDICA E CONTÍNUA POR CONDUTOR DE INFILTRAÇÃO, onde a presente invenção é constituída por um vaso propriamente dito divididos em dois compartimentos como (a e b) sendo (a) para plantas e (b) para introduzir água (6) o condutor de infiltração (c) introduzido no orifício (1) da divisória (5) até atingir o fundo do compartimento (b). Ao introduzir água (6) no compartimento (b) pelo orifício periódico (7) que fica situado na borda superior do mesmo, que ao introduzir água no compartimento (b) o condutor de infiltração (c) ficará submerso e assim proporcionará a irrigação periódica. O orifício periódico (7) é fechado por uma lâmina móvel para evitar entrada de insetos que impedirá a proliferação de larvas de pernilongos e mosquitos da dengue. Para irrigação contínua que pode ser usado em áreas planas e niveladas como jardineiras, jardins, campos de futebol foi desenvolvido um kit que é constituído por uma caixa (10) dotada de registro e tubulação (8) e bóia (9) com um dispositivo (11) para drenagem em caso de período de chuvas e uma conexão (15) de 4 (quatro) saídas na saída caixa (10) para distribuição de água (6) na tubulação do kit. Os tubos (12) do kit são cortados com o cumprimento de 95 cm e são emendados por um "t" (13) e joelho (14) para conectar os últimos condutores de infiltração (c). As conexões "t" (13) e os joelhos (14) são para ligar os tubos e conectar os condutores de infiltração (c) dando um espaço de um para o outro de cerca de 1 (um) cm. O kit de irrigação tem duas finalidades: 1o) de irrigar e 2o) de drenar.

Descrição das Figuras.

[034] A seguir faz-se referência à Figura que acompanham este relatório descritivo, para melhor entendimento e ilustração do mesmo, onde se vê: Figura 1 mostra um esquema em corte longitudinal da UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, objeto da presente patente, destacando todos seus componentes funcionais, em um exemplo de instalação.

Descrição da invenção [035] Em seguida descreve-se uma forma preferencial não restritiva de realização do dispositivo de Unidade de Irrigação Matricial, objeto da presente patente, onde a configuração e dimensões podem variar na forma adequada para cada modelo desejado a cada aplicação, descrevendo uma das possibilidades construtivas que levam a concretizar o objeto descrito e a forma como o mesmo funciona.

[036] A UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL (UIM), objeto da presente patente, trata-se de um dispositivo para ser utilizado como parte integrante de um sistema matricial de irrigação, o qual é colocado no solo em uma cova específica (C), o mesmo é essencialmente composto por três componentes funcionais principais: um cilindro externo (1); um cilindro interno de manutenção, suporte e fixação (2); e uma cápsula de controle (3).

[037] O primeiro componente funcional (1) se refere a um cilindro de diâmetro superior aos demais, cilindro base ou cilindro principal, o qual possui uma das extremidades fechada, disposta na parte inferior da cova especifica (C). A extremidade fechada assentará no fundo da cova devidamente aberta para este fim.

[038] Este cilindro tem a função de acumular água (H20) numa altura que permite a conexão desta como o solo (S), utilizando-se de substratos de alto nível de higroscopicidade colocados dentro do cilindro (SH), de forma que o substrato acenda ao longo do cilindro e continue ao longo da cova até a superfície. Nesta condição, a água terá seu controle de nível a partir dos demais componentes da unidade de irrigação e ficará à jusante em relação ao solo que será hidratado via potencial matricial. O cilindro também tem a função de conter a força da gravidade sobre o potencial hídrico instalado, evitando sua percolação para as camadas inferiores do solo e subsolo, evitando a lixiviação de nutrientes e sua indisponibilização para absorção pelos sistemas radiculares da vegetação.

[039] O segundo componente da Unidade de Irrigação Matricial é composto por outro cilindro (2), ou cilindro de manutenção, com diâmetro inferior, próximo a 1/3 do diâmetro do primeiro cilindro, o qual será introduzindo no centro do primeiro cilindro (1) e colocado no fundo da extremidade fechada do mesmo. Este segundo cilindro acende até a superfície do solo (S), podendo este ficar a 10 ou 20 centímetros de profundidade ou acima da superfície, o que possibilita o sistema ficar completamente escondido ou com partes aparentes na superfície do solo. Possui a função principal de permitir a manutenção do sistema como um todo, e acolhe internamente a cápsula de controle (3), que realiza o monitoramento do nível da água e demais fatores adversos ao sistema que certamente vão aparecer. Para isso, o cilindro de diâmetro menor (2) tem as extremidades abertas, de forma a permitir a passagem da água do seu interior para interior do primeiro cilindro pela extremidade inferior, bem como permitir o acoplamento da cápsula de suporte e fixação (3), na extremidade inferior e sua remoção quando necessária. Este cilindro de manutenção possui na extremidade superior uma tampa removível (10) que contem a sadia do duto de condução hídrica (5) do fluxo da água para a superfície do terreno, e para as conexões da linha secundaria de abastecimento do sistema de irrigação (LA).

[040] O terceiro componente é uma cápsula de controle (3) que contem: uma válvula de controle de vazão de água (4), e um Niple (9), uma conexão (8), preferencialmente de 5/8’ para Va, que liga o duto de condução hídrica (5) à válvula de controle (4); uma bóia (6) indicadora do nível da água dos dois cilindros (1,2), e um leme (7). Onde a bóia indicadora do nível da água (6) dos dois cilindros está limitada na parte inferior por um fio de cobre disposto transversalmente no cilindro de manutenção. A cápsula também tem a função de dar sustentação ao leme (7) que permite transferir o movimento do nível da água, através do empuxo da bóia (6), para o dispositivo Niple de dupla rosca (9) responsável pelo fechamento da válvula de controle de vazão. A cápsula de controle (3) é introduzida pela parte superior do cilindro de manutenção (2) e se apóia no fundo do primeiro cilindro (1), permitindo assim, que a água ao sair da válvula (4) se espalhe no primeiro e segundo cilindro até atingir a altura que acione o fechamento da válvula através da movimentação do leme (7).

[041] A válvula de controle de vazão (4), preferencialmente uma válvula de agulha, tem como função fechar ou abrir a vazão de água do duto alimentador conforme a demanda do solo por água. Quando atingido o grau de estabilidade geral, a válvula deverá permitir uma vazão permanente continua numa escala de ml/h (mililitro por hora), a qual poderá ser alterada conforme a dimensão do terreno irrigado e de outras variáveis.

[042] O Niple de dupla rosca (9) tem função de conectar a válvula de agulha ao conector da mangueira (5) alimentadora de água sob pressão positiva do sistema de irrigação matricial.

[043] A bóia (6) deve ter sua flutuabilidade livre no interior da cápsula a fim de exercer sua função adequadamente. A bóia deverá ser introduzida no interior da cápsula a qual deverá possuir um fio de cobre transversal (11) a fim de evitar o escape da boia no momento da introdução no cilindro de manutenção.

[044] O leme (7) tem a função de transmitir a força do movimento ascendente ou descendente da bóia para o pino da válvula (4), fechando-a ou abrindo-a, conforme a posição de flutuação da boia.

[045] A instalação de cada Unidade de Irrigação Matricial requer a abertura de uma cova de preferência com motocoveadora, com dimensões ajustadas de acordo com a unidade a ser instalada no local. Cada unidade é alocada conforme espaçamento específico, de preferência em linhas e, em terrenos planos, seguindo o alinhamento da cultura. A profundidade da cova tem como parâmetro o nível da água, independente da estrutura e dimensões dos cilindros e do material utilizado em sua confecção.

[046] A instalação de cada Unidade de Irrigação Matricial deve considerar a necessidade de utilização de areia grossa (AG), com granulometría acima de 3,0 mm de diâmetro, a ser depositada na parte interna do primeiro cilindro, numa espessura de no máximo 1 cm, de forma a proteger e facilitar o fluxo de água do interior do cilindro de manutenção para o primeiro cilindro. Posteriormente é colocada uma manta geotêxtil (M), de no mínimo de 3,0 mm de espessura sob a areia grossa a fim de evitar que as partículas mais finas entrem em contato com a areia grossa e, acima desta, se incorpora material de elevada higroscopicidade (SH), podendo ser mistura de hidrogel com solo ou húmus puro ou misturado com os dois anteriores, de forma que se tampe toda o primeiro cilindro e cova com este material até a superfície, deixando o cilindro de manutenção livre, o qual recebe um tampão para que possa ser soterrado ou mesmo exposto ao ar livre, sem permitir que o material particulado possa penetrar em seu interior e chegar até a cápsula ou até a linha D’água.

[047] As Unidades de Irrigação Matricial uma vez devidamente instaladas são conectadas através de um duto ou uma mangueira de 1Λ de polegada à linha secundária de abastecimento do sistema, podendo esta ser de mangueira da mesma bitola ou superior dependendo das dimensões da área a ser irrigada. A linha secundária esta conectada à linha primária que recebe água do reservatório, que por sua vez está à montante da área de irrigação, podendo esta ser abastecida por qualquer sistema de captação e recalque de água e tendo qualquer fonte motriz para realizar este trabalho.

Forma preferencial de realização da invenção [048] Assim, o sistema de irrigação matricial em pleno funcionamento é composto por pelo menos um reservatório de água, tubulações de distribuição primária e secundária de água e conjunto de as Unidades de Irrigação Matricial. Para confecção de uma Unidade de Irrigação Matricial é necessário dispor de um recipiente cilíndrico de parede reforçada podendo ser de qualquer material inoxidável ou PVC, tendo uma das extremidades fechadas, a qual se assenta no fundo da cova previamente aberta no terreno. O diâmetro desse cilindro é proporcional ao recebimento do cilindro de manutenção, resguardando no mínimo a relação 3:1 ou 4:1 em relação ao cilindro de manutenção cuja dimensão é de no mínimo de 1:1 em relação ao diâmetro e sua altura.

[049] O Cilindro de manutenção é projetado para ser colocado dentro do primeiro cilindro, de extremidades abertas. Sua confecção pode ser de qualquer material inoxidável ou PVC, e tem no mínimo 10 cm de diâmetro, suficiente para passar a mão de um operador de manutenção. A altura deste cilindro é projetada em função do manejo da vegetação da superfície, considerando a profundidade do nível da água e a superfície do terreno.

[050] A Cápsula trata-se de um cilindro confeccionado por qualquer material inox, com a extremidade superior fechada, de diâmetro de 75 mm, o qual deverá ter um orifício de 12 mm de diâmetro na tampa a 20 mm de distância de sua aresta, local este onde se fixará a válvula de controle de vazão. O nível horizontal do pino de fechamento da válvula no modo fechado deverá ser referência para fixação do leme, o qual deverá ser feito através da fixação de um pino inox de 2 mm de diâmetro no sentido horizontal, ligando as duas extremidades do arco de % de comprimento da circunferência do cilindro da cápsula. Este pino passará por dentro do duto do leme, de forma a garantir sua fixação e o movimento vertical. Na outra extremidade, esta aberta, receberá um pino de material inox no sentido horizontal, ligando as duas extremidades do arco de 1/2 de comprimento da circunferência do cilindro da cápsula, a fim de evitar que a bóia saia no ato de introdução da cápsula no cilindro de manutenção.

[051] A Válvula a ser utilizada é do tipo agulha com fechamento na vertical. Sendo colocada numa distância de 2,0 cm da borda da tampa da cápsula, utilizando-se para isso um conector, onde é roscado o macho da válvula que deve possuir rosca M12, passo 1,25, ou outra bitola conforme o macho da válvula.

[052] O Conector é projetado e fabricado exclusivamente para este fim, utilizando-se de tubo inoxidável ou nylon 6 com diâmetro total de 5/8 in e espessura de 1/8 in, o que possibilita fazer o rosqueamento tanto externamente como internamente. Tendo 16 mm de comprimento total com rosca externa tipo BSB G20 com comprimento de 14 mm Internamente. Na extremidade sem a rosca externa, onde é feito o rosqueamento com rosca tipo fêmea M12 com passo 1,25, o qual recebe o macho da válvula de agulha.

[053] O Leme acompanha a margem do cilindro da cápsula tendo cerca de 75 mm de diâmetro, onde é acoplado o leme, que tem operação no sentido vertical, capaz de transmitir o empuxo da bóia para o pino da válvula. Este dispositivo é confeccionado exclusivamente para este fim e tem um diâmetro de 65 mm, acompanhando o formato circular do cilindro da válvula. O Leme recebe dois cortes paralelos e perpendiculares à sua base de sustentação a partir de 3,0 mm de raio de sua borda. A base de sustentação do leme também recebe um corte longitudinal cujo centro está a 3,0 mm da projeção da borda da circunferência da peça, de forma a permitir uma perfeita curvatura de aproximadamente 360°, ficando desta forma como um duto com diâmetro de 2,2 mm, suficiente para passar o pino de 2,0 mm de diâmetro, que por sua vez está fixado ao corpo cilíndrico da cápsula.

[054] O leme recebe um furo de 1,0 mm de espessura no meio do arco que não recebeu corte, ficando centrado em relação à projeção da circunferência da peça.

[055] Este furo recebe um tensor que está preso na tampa da cápsula, de forma a evitar que o leme abaixe verticalmente, além do ângulo ideal de abertura da válvula.

[056] Por fim a Mangueira de abastecimento utilizada trata-se de uma mangueira de 1Λ in, confeccionada em polietileno flexível, com adaptador de 5/8 x 1Λ in, capaz de conduzir a água da linha de condução secundária até o conector da válvula de controle de vazão.

[057] Não obstante, cabe salientar que o uso do sistema de irrigação matricial poderá adequar-se tanto em sistemas de policultivos quanto em sistemas monoculturais, o que permite auferir vantagens comparativas em relação ao estado da técnica.

[058] Desta forma, a Unidade de Irrigação Matricial, objeto da presente patente, que descreve um dispositivo de irrigação que permite que o potencial hídrico de um solo tenha o potencial gravitacional anulado, de forma que as forças motrizes naturais sejam capazes de promover o fluxo hídrico no sentido ascendente e lateral no solo, de forma lenta e continua, a fim de manter a capacidade de campo permanente e estresse hídrico zero, conforme descrito acima, apresenta uma configuração nova e única que lhe configura grandes vantagens em relação aos elementos de irrigação atualmente utilizados e encontrados no mercado. Dentre essas vantagens podem-se citar: 1. O fato do Sistema de Irrigação Matricial ser inverso aos sistemas convencionais de aspersão, pois a água é colocada no interior do solo e não na superfície ou na atmosfera através de jatos; 2. O fato de o Sistema Matricial permitir que o solo fique situado permanentemente na capacidade de campo; 3. O fato de o Sistema Matricial ser fixo, imóvel, projetado para a recuperação de agrossistemas degradados, dentre outros num contexto de longo prazo; 4. O fato do Sistema de Irrigação Matricial poder ser utilizado em qualquer tipo de relevo; 5. O fato de permitir viabilizar irrigação em áreas distantes das fontes hídricas convencionais, utilizando-se de água oriunda diretamente das precipitações pluviométricas em diferentes cotas altimetrias; 6. O fato de possuir elevada eficiência de rega; 7. O fato de poder ser usado tanto na agricultura moderna quanto pela agricultura ecológica ou orgânica; 8. O fato de permitir o maior controle da água em virtude do uso de reservatório específico; 9. O fato de poder ser Ideal para uso em culturas permanentes especialmente em pastagens; 10. Enquanto o estado da técnica possui a lógica de irrigar a planta ou pequena faixa de terra; 11.0 fato de possuir um enorme potencial sinérgico principalmente em relação à reversão do processo de perda da fertilidade natural dos solos, permitindo que as plantas de cultivo mínimo promovam a contenção da erodibilidade dos solos e a erosividade das chuvas; poderá também melhorar substancialmente a eficiência do uso de fertilizantes concentrados; a recuperação da estrutura física, da fauna e flora dos solos e poderá potencializar o uso de outras tecnologias de ponta, tais como o uso de hidrogel, energia de fontes fotovoltaicas e de hidrofetilizantes; 12. O fato de, após a instalação da rede de unidades matriciais, poder reduzir a demanda de mão-de-obra nas propriedades rurais em serviços rotineiros e de não agregadores de valor; 13. O fato de estabelecer a lógica da gradação ambiental e de ganhos contínuos de produtividade em agrossistemas; 14. O fato de abrir um campo novo de pesquisas em ciências e tecnologia especialmente nas áreas da fitotecnia, manejo de pastagens; recuperação de áreas degradadas; comportamento dos minerais primários e secundários detentores de nutrientes; comportamento da acides do solo, acumulo de húmus e nitrogênio no solo; comportamento da fauna e flora do solo, patogenicidade, estudos relacionados aos rendimentos econômicos e desenvolvimento de maquinas e ferramentas para uso no processo produtivo; e 15. O fato de viabilizar o retorno do uso de antigas tecnologias que até então foram consideradas obsoletas, tais como roda pelton, roda d’água, moinhos de vento, carneiro hidráulico, dentre outras.

[059] Assim, pelas características de configuração e funcionamento, acima descritas, pode-se notar claramente que a UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, trata-se de um dispositivo novo para o Estado da Técnica o qual reveste-se de condições de inovação, atividade inventiva e industrialização inéditas, que o fazem merecer o Privilégio de Patente de Invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (5)

1 - UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, caracterizada por tratar-se de um dispositivo para ser utilizado como parte integrante de um sistema matricial de irrigação, o qual é colocado no solo em uma cova específica (C) localizada e disposta em linhas nas camadas inferiores dos solos de cultivo e conectada através de um duto à linha secundária de abastecimento do sistema; onde o dispositivo é essencialmente composto por três componentes funcionais principais: um cilindro externo (1); um cilindro interno de manutenção, suporte e fixação (2); e uma cápsula de controle (3).

2 - UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo cilindro externo (1) ser um cilindro de diâmetro superior aos demais, possuindo uma das extremidades fechada, disposta na parte inferior da cova especifica (C), e a outra extremidade aberta disposta à jusante em relação ao solo, contendo no seu interior de forma ascendente: areia grossa (AG), uma manta geotêxtil (M) e substratos de alto nível de higroscopicidade (SH) colocados dentro do cilindro até a superfície.

3 - UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo cilindro (2) ter diâmetro inferior ao cilindro (1) e as extremidades abertas, sendo introduzindo no centro do cilindro (1) e colocado no fundo da extremidade fechada do mesmo, ascendendo até a superfície do solo (S); o mesmo acolhe internamente uma cápsula de controle (3) e possui na extremidade superior uma tampa removível (10) que contem a sadia do duto de condução hídrica (5) do fluxo da água para a superfície do terreno, e para as conexões da linha secundaria de abastecimento do sistema de irrigação.

4 - UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela cápsula de controle (3) conter: uma válvula de controle de vazão de água (4), e um Niple (9), uma conexão (8), que liga o duto de condução hídrica (5) à válvula de controle (4); uma bóia (6) indicadora do nível da água dos dois cilindros (1,2), e um leme (7); a bóia está limitada na parte inferior por um fio de cobre (12) disposto transversalmente ao cilindro de manutenção.

5 - UNIDADE DE IRRIGAÇÃO MATRICIAL, de acordo com todas as reivindicações anteriores, caracterizada por ser um dispositivo componente de sistemas de irrigação matricial que contem as Unidades de Irrigação Matricial, onde o sistema está composto por pelo menos um reservatório de água, tubulações de distribuição primária e secundária de água (LA) e conjunto de Unidades de Irrigação Matricial (UIM).