BR102019014170A2 - sistema de ajuste e controle remoto com regulador de pressão para sistemas de irrigação - Google Patents

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Abstract

Refere-se o presente documento de patente a sistema de ajuste e controle remoto com regulador de pressão para sistemas de irrigação com o objetivo de regular a pressão da água na saída, e consequentemente a vazão, sendo vital para a garantia da uniformidade/quantidade de água aplicada. No sistema de ajuste e controle remoto da pressão para sistemas de irrigação é informado para a Placa eletrônica de controle qual a pressão desejada na saída do regulador de pressão descrito neste documento, esta lê a pressão atual do sistema de ajuste e controle através do sensor de pressão eletrônico e caso a pressão esteja abaixo da desejada é acionada a válvula solenoide para aumento da pressão, que utiliza a pressão gerada por um gerador de pressão em um fluido qualquer, e caso a pressão esteja acima, esta pressão é diminuída.

Description

SISTEMA DE AJUSTE E CONTROLE REMOTO COM REGULADOR DE PRESSÃO PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO
[001] Refere-se o presente documento de patente a sistema de ajuste e controle remoto com regulador de pressão para sistemas de irrigação com o objetivo de regular a pressão da água na saída, e consequentemente a vazão, sendo vital para a garantia da uniformidade/quantidade de água aplicada.
[002] A crescente demanda mundial por alimentos exige que cada vez mais tenhamos um acréscimo na quantidade e na qualidade dos alimentos. A água é um dos principais itens neste sistema, tanto em importância quanto em custo, direto e indireto, além do fato de que a água é um elemento finito e por isso deve ser utilizada com consciência e eficiência. Dosar com precisão a quantidade de água na cultura interfere diretamente no ciclo vegetativo, incidência de pragas, e por consequência na produtividade/qualidade do alimento produzido; e também na qualidade do solo que será reutilizado para as próximas culturas.
[003] No início do ciclo vegetativo a planta necessita pouca água, com a utilização de um regulador de pressão variável, a vazão é reduzida o que aumenta a eficiência do sistema de irrigação, diminui a precipitação instantânea e melhora o percentual de absorção da água pelo solo e pela planta. Em uma situação de estiagem e/ou ciclo vegetativo de frutificação, onde a demanda de água é alta este sistema pode priorizar o aumento de pressão nos bocais/orifícios e consequentemente aumentar o volume de água entregue em menos tempo.
[004] Foram desenvolvidas diversas soluções visando o fornecimento mais preciso de agua, para melhorar o custo e consumo das diversas culturas. O documento CN207340902, por exemplo, revela um equipamento de irrigação com controle de irrigação de gerenciamento remoto.
[005] Algumas soluções em documentos de patente, como o pedido de patente CN204579365 e o documento CN104604649, revelam soluções com sistemas de controlados eletronicamente de baixo custo para culturas de grande extensão.
[006] O sistema atual de mais baixo custo, comumente utilizado para garantir a dosagem de água na irrigação agrícola é de mais baixa tecnologia, e por isso, muito mais mecânico do que eletrônico. O fato das culturas muitas vezes gerarem um produto com baixo valor comercial, dificulta o investimento em tecnologias complexas, e opta-se pelos sistemas mais simples. De modo geral, um sistema largamente conhecido é composto por dois componentes principais: regulador de pressão e bocal/orifício para saída de água. Quando se deseja variar a quantidade de água aplicada pelo sistema de irrigação existem apenas três parâmetros variáveis: diâmetro do bocal/orifício, pressão aplicada e tempo de irrigação. Diâmetro e pressão são mudanças físicas no sistema que demandam tempo e recurso para serem feitas, restando hoje apenas o tempo de irrigação como alternativa viável de manejo.
[007] Tais reguladores são construídos para trabalhar com pressão fixa, que é calibrada individualmente no momento de sua fabricação. O princípio de funcionamento se baseia na força exercida por uma mola, sobre um diafragma, ligado ao êmbolo, em contra esforço da pressão de saída da água sobre o diafragma.
[008] Esses equipamentos possuem diversos problemas relacionado principalmente à sua fabricação, como por exemplo a mola, devido à forma construtiva, ao material utilizado, ao número de espiras e a repetitividade no processo construtivo, que interferem no desempenho final do regulador de pressão. Além disso, a mola precisa ser especifica na fabricação de cada regulador para gerar uma pressão específica. Além disso, há a necessidade de calibração individual por regulador e colocação de anéis de calço da mola, para garantir a precisão no ajuste da força aplicada pela mola.
[009] Há ainda, problemas relacionados ao uso do equipamento, relacionados, por exemplo, à qualidade da mola, que interfere na histerese e consequentemente, na variação da pressão de saída em função da variação da pressão de entrada do regulador. A faixa de vazão destes equipamento é muito restrita, pois a vazão do regulador depende da pressão de entrada e da posição do embolo, mudanças da posição do embolo mudam a compressão da mola, mudando a força no diafragma, e por consequência a pressão de saída.
[010] É de conhecimento ainda, que a mola é um item que sofre estresse e envelhecimento, com isso muda suas características e por consequência altera a pressão de trabalho do regulador no de correr de sua vida, para resolver isto os fabricantes informam a vida útil em horas de uso de seus reguladores recomendando a troca após este período, recomendação quase sempre desprezada pelo usuário causando falhas na irrigação e/ou desperdício de recursos naturais.
[011] A presente invenção é uma solução técnica para criar sistemas de irrigação com vazão variável e ajuste remoto, de forma simples e com baixo custo de implantação, com base na variação da pressão da água nos bocais/orifícios. A possibilidade de variar a pressão e por consequência a vazão em um sistema de irrigação possibilita o controle das perdas de carga na tubulação. Mudar a vazão e consequentemente a velocidade da água, é ter na mão a possibilidade de ajuste no rendimento do sistema de irrigação em função da demanda da água. A presente invenção revela um sistema associado à um dispositivo regulador para alteração da vazão na irrigação de forma remota, instantânea e de baixo custo de implantação, com base na variação da pressão da água na saída do regulador.
[012] No sistema de ajuste e controle remoto da pressão para sistemas de irrigação é informado para a Placa eletrônica de controle qual a pressão desejada na saída do regulador de pressão descrito neste documento, esta lê a pressão atual do sistema de ajuste e controle através do sensor de pressão eletrônico e caso a pressão esteja abaixo da desejada é acionada a válvula solenoide para aumento da pressão, que utiliza a pressão gerada por um gerador de pressão em um fluido, como por exemplo um compressor de ar, e caso a pressão esteja acima a pressão é diminuída.
[013] O regulador de pressão supracitado, possui disposição construtiva que resolve todos os inconvenientes do atual estado da técnica, e implementa uma nova forma de se pensar em irrigação, possibilitando a montagem de sistemas de irrigação de vazão variável de baixo custo de implantação, com base na variação da pressão da água nos bocais/orifícios. Além disso, o dispositivo pode funcionar de forma remota sem a necessidade de nenhuma intervenção física/mecânica no sistema instalado.
[014] O funcionamento do regulador de pressão baseia-se no no deslocamento do êmbolo que cria maior ou menor perda de carga no interior do regulador. O referido êmbolo está preso a um diafragma, que em uma de suas faces sofre o esforço causado pela pressão de saída da água, forçando o êmbolo a deslocar-se no sentido de restringir a entrada de água, diminuindo assim a pressão de saída. Na outra face do diafragma encontra-se a Câmara de controle de pressão que de acordo com a pressão em seu interior vai exercer uma força contrária, fazendo com que o êmbolo se desloque no sentido de liberar a entrada da água. Com o regulador em funcionamento o êmbolo é deslocado até encontrar uma posição em que a pressão de saída da água for igual a pressão na Câmara de controle de pressão.
[015] Desta forma, a presente invenção revela um sistema de irrigação que possibilita sua implantação de forma simples, barata, e principalmente inteligente, onde o objetivo principal é otimizar a utilização de recursos naturais como água e energia elétrica, por exemplo, possibilitando que o sistema aqui descrito possa ser implementado onde o método de controle de irrigação prioriza a redução de custo do litro de água aplicado na plantação. Além disso, permite a flexibilização do uso do sistema de irrigação, pois cria a possibilidade de manejo nas culturas, dá autonomia ao usuário para alterar o seu custo por litro de água irrigado, o que antes era uma característica imutável devido às características construtivas das tecnologias já existentes no mercado, com o sistema revelado neste documento, o custo pode ser alterado em tempo real. O sistema possibilita ainda a integração com softwares e ferramentas de gestão da plantação, para melhor resultado de custo/eficiência do sistema de irrigação.
[016] A descrição que segue e as figuras associadas, a título de exemplo, farão compreender o objeto do presente pedido.
[017] A Figura 1 representa esquema da disposição construtiva do regulador de pressão para sistemas de irrigação (4’).
[018] A Figura 2 representa esquema do sistema de ajuste e controle remoto da pressão.
[019] O sistema de ajuste e controle remoto da pressão para sistemas de irrigação compreende placa eletrônica de controle(9’) regulador de pressão(4’), sensor de pressão eletrônico(8), válvula solenoide para aumento da pressão(6’), gerador de pressão em um fluido, preferencialmente um compressor de ar(10’), válvula solenoide para diminuir a pressão(7’), tubos(5’), bocais/orifícios(2’).
[020] No sistema de ajuste e controle remoto da pressão para sistemas de irrigação é informado para a Placa eletrônica de controle(9) qual a pressão desejada nos bocais/orifícios(2). Esta lê a pressão atual do sistema de ajuste e controle através do sensor de pressão eletrônico(8). Caso a pressão esteja abaixo da desejada é acionada a válvula solenoide para aumento da pressão(6), que utiliza a pressão gerada pelo gerador de pressão em um fluido(10’). Caso a pressão esteja acima da desejada é acionada a válvula solenoide para diminuir a pressão(7). Esse processo gera uma pressão controlada nos tubos de pressão de referência(5) que por sua vez ajustam a pressão de saída da água nos reguladores de pressão pilotados(4), variando assim a vazão da água nos bocais/orifícios(2).
[021] Com base nas figuras, a disposição construtiva do regulador de pressão (4’) mecânico para sistemas de irrigação possui a capacidade de ajustar a pressão de saída da água remotamente, através de um sistema de pilotagem acionado por ar, água, óleo, ou qualquer outro fluido na forma liquida ou gasosa, como referência de pressão externa. Seu princípio funcional, apresentado na Figura 01, baseia-se no deslocamento do êmbolo(5) que cria maior ou menor perda de carga no interior do regulador.
[022] O regulador de pressão (4’) compreende um êmbolo (5) com uma protuberância ligada à uma das faces de um diafragma(4), de modo a permitir que o êmbolo(5), que está disposto perpendicularmente ao diafragma (4), desloque-se na direção da entrada de água, obstruindo-a. Na outra face do diafragma(4) está disposta a câmara de controle de pressão(3) preenchida com fluido, de modo à deslocar o que o êmbolo(5) na direção contrária à entrada da água.
[023] O funcionamento do regulador de pressão (4’) se dá a partir do êmbolo (5), que está preso perpendicularmente a um diafragma(4), de modo que o dito embolo (5) sofre o esforço em uma de suas faces, causado pela pressão de saída da água, forçando o êmbolo(5) a deslocar-se no sentido de restringir a entrada de água, diminuindo assim a pressão de saída. Do outro lado do diafragma(4), na sua outra face, encontra-se a Câmara de controle de pressão(3) que de acordo com a pressão em seu interior, regulada pela alimentação de fluido que vem do tubo piloto (7) ligado à câmara pelo orifício de conexão (6), vai exercer uma força contrária, fazendo com que o êmbolo(5) se desloque no sentido de liberar a entrada da água. Com o regulador em funcionamento o êmbolo(5) é deslocado até encontrar uma posição em que a pressão de saída da água for igual a pressão na Câmara de controle de pressão(3).
[024] Desta forma, o princípio funcional do dito regulador de pressão (4’), baseia-se no deslocamento do êmbolo(5) que cria maior ou menor perda de carga no interior do regulador. Variáveis construtivas do dito regulador de pressão (4’) podem existir, quando ao seu formato, o número de câmaras ou partes construtivas, porém, sem descaracterizar o conceito inventivo aqui revelado.

Claims (4)

  1. SISTEMA DE AJUSTE E CONTROLE REMOTO COM REGULADOR DE PRESSÃO PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO caracterizado por compreender placa eletrônica de controle(9’) regulador de pressão(4’), sensor de pressão eletrônico(8), válvula solenoide para aumento da pressão(6’), gerador de pressão em um fluido(10’), válvula solenoide para diminuir a pressão(7’), tubos(5’), bocais/orifícios(2’), disposto de modo que a placa eletrônica de controle(9) recebe a pressão desejada nos bocais/orifícios(2), recebe a pressão atual do sistema de ajuste e controle, enviada pelo sensor de pressão eletrônico(8), e aciona a válvula solenoide para aumento da pressão(6) ou a válvula solenoide para diminuir a pressão(7) por meio da pressão gerada pelo compressor de ar(4’).
  2. SISTEMA DE AJUSTE E CONTROLE REMOTO COM REGULADOR DE PRESSÃO PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO, conforme reivindicação 1, caracterizado pelo gerador de pressão em um fluido(10’) ser um compressor de ar.
  3. SISTEMA DE AJUSTE E CONTROLE REMOTO COM REGULADOR DE PRESSÃO PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO, conforme reivindicação 1, caracterizado pelo gerador de pressão em um fluido(10’) ser uma bomba hidráulica.
  4. REGULADOR DE PRESSÃO PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO compreendendo anéis de vedação (2), diafragma (4), orifício de conexão (6) e tubo piloto (7), caracterizado por compreender um êmbolo (5) com uma protuberância que por sua vez é fixada à uma das faces de um diafragma(4), e o dito êmbolo(5) está disposto perpendicularmente ao diafragma (4) e desloca-se na direção da entrada de água; e na outra face do diafragma(4) está disposta a câmara de controle de pressão(3) preenchida com fluido e a dita câmara de controle de pressão(3) recebe alimentação de fluido por um tubo piloto (7).
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