WO2017156612A1 - Unidade de irrigação matricial - Google Patents

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WO2017156612A1
WO2017156612A1 PCT/BR2017/050061 BR2017050061W WO2017156612A1 WO 2017156612 A1 WO2017156612 A1 WO 2017156612A1 BR 2017050061 W BR2017050061 W BR 2017050061W WO 2017156612 A1 WO2017156612 A1 WO 2017156612A1
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WO
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cylinder
water
irrigation
ground
matrix
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PCT/BR2017/050061
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English (en)
French (fr)
Inventor
Cledson DE SOUSA FELIPPE
Original Assignee
De Sousa Felippe Cledson
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Publication date
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/06—Watering arrangements making use of perforated pipe-lines located in the soil
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering

Definitions

  • the device consists of a systemic soil irrigation unit, which allows the natural physicochemical driving forces of soil-interacting mineral particles to promote water flow for crop production.
  • the irrigation unit is able to enhance the use of the three main types of free and deconcentrated energy in the soil: the osmotic, matrix and atmospheric water potential, aiming to meet the demand for water from cultivated plants.
  • Its installation, performed in specific pits, is located and arranged in lines in the lower layers of cultivation soils, allowing the accumulated water potential to have the gravitational potential annulled, so that the natural driving forces are able to promote the flow. up and sideways water in the soil, slowly and continuously, keeping it in the field capacity permanently.
  • the Matrix Irrigation Unit which makes up the irrigation system proposed here, enables the emergence of new lines of scientific research and innovation, aiming at the development of plant cultivation systems, in the most diverse applications such as: Gardening and landscaping; Cultivation of indoor ornamental plants; Irrigation of green areas, lawns and fodder; Urban agriculture; Agriculture and Livestock; Forestry; Recovery of degraded areas and ecological restoration; and the generation of new knowledge and technologies in the field of natural and agrarian sciences.
  • This type of irrigation has its motive force based on the motor pump system or gravitational water. Both situations lead water through channels and furrows to the rhizosphere of the cultivated plants. It is an irrigation system of high consumption of water and energy, which has been gradually replaced by the most efficient systems such as sprinkler and drip.
  • This system is the most used in some states of Brazil, mainly in family farming, and can be divided into two categories: the artisanal system and the pressurized system.
  • the artisanal system is mainly used in rugged agricultural regions, as it allows the use of gravitational water potentials through the use of butterfly-type hoses and sprinklers.
  • the pressurized system is driven by electric or mechanical diesel energy, capable of pressurizing the water in pipes leading to the sprinklers, which have specific characteristics according to the system sizing.
  • This system is the closest to rain imitation, which also characterizes it as high water and energy consumption.
  • This system also aims to mimic the rain and is characterized by having a certain autonomy for its movement, high consumption of water and energy, and less need for labor in its operation.
  • Irrigation systems have evolved to micro sprinkler from the use of PVC-type polymers and polyethylenes as well as metal alloys that allowed the manufacture of small sprinklers, also using the driving force of gravitational or pressurized water. system with motorized bomb. Such a system is characterized by reduced size of system components, low water and energy consumption, and less cost to purchase.
  • This system has peculiar attributes that differentiate it from the various sprinkler systems.
  • the system also uses water pressurized by motor pumps or gravitational flow, filtered water, piped and later by special hoses, in which the drippers are installed, devices with a diameter of about 0.5 cm, which allow the outlet. water droplets at points within the radius of the root system of cultivated plants.
  • This system is characterized by its economy, low water consumption, energy and precision. Water reservoir for irrigation of potted plants.
  • Patent document PI 0520235-3 SYSTEM FOR PROVIDING SUB-SURFACE IRRIGATION FOR GROWING PLANTS, TREES AND LANDS, SUB-SURFACE IRRIGATION PIPE, METHOD FOR UNLOADING THE SUB-SURFACE SYSTEM, SUB-SURFACE SYSTEM , E, SURFACE IRRIGATION METHOD, describes a system for providing subsurface irrigation for growing plants, trees and land, subsurface irrigation pipe, method for discharging the system, subsurface irrigation system. surface, and method for subsurface irrigation. In crop sub-surface irrigation, using injectors to provide useful micro-bubbles for improving the dispatch of a more uniform stream with less variation in gas content and less tendency for fine particles to settle, thereby reducing , the need to discharge the system with subordinate water waste;
  • Patent document PI 102012032097-5 AUTOMATIC PLANT CHANGE IRRIGATION SYSTEM, describes an automatic plant seedling irrigation system is described by two or more video cameras that capture terrain topography images, whereby These images are processed by an algorithm in order to discard the color layers that differ from the pre-established variables and forming a profile of a plant, after forming this profile the mechanism centers the plant under the dispensing system and sends an electric pulse. a valve so that its actuation dispenses the liquid on it;
  • Patent document PI 0504094-9, MINGING 10 DRIP IRRIGATION SYSTEM USING CLOSED WATER RESERVOIRS, PLACED ON THE FIELD NEXT TO PLANTS, EACH ONE CAN IRRIGATE ONE OR MORE PLANTS; RESERVOIRS THESE NAMES MORINGA 10, WHICH ARE FEED WITH WATER FILTERED FROM A SOURCE THROUGH A HOSE NETWORK, describes a drip irrigation system that uses closed water reservoirs, placed in the field next to the plants, each of which can irrigate one or more plants, so-called moringa 10 reservoirs; which are fed with filtered water from any source through a network of hoses.
  • the present invention deals with a reservoir called moringa 10 (fig. 2) which in turn creates ideal operating conditions for a drip irrigation system having the same name moringa 10 (fig. 1) and which in this act has its patent application together with that of the moringa reservoir 10, and the system has the following operation; the moringa 10 (fig. 2) are placed in the field next to the plants fig. 1 (9) and fed with filtered water from any source through a network of hoses. As each moringa 10 (fig. 2) fills with water, its float closes and locks, making it easier to fill the next jingles and turning the filling into automatic sequential operation thanks to the float timing mechanism fig 2 (7) of time fig.
  • the plants fig. 1 (9) can be irrigated through the drippers fig. 1 (1 1) standing by their side, providing them with precious water;
  • Patent document PI 0902718-1 SENSING AND WIRELESS IRRIGATION CONTROL SYSTEM, describes a wireless sensing and control irrigation control system, particularly of a system intended for application in outdoor areas. irrigated in agriculture, sports lawns, green areas and others, standing out for incorporating the joining of two systems in one; that is, the first is the use of a wireless but two-way communication system; while the second is the use of field sensor information to interact in irrigation programming without the need for human intervention; Basically, it consists of an integrated irrigation monitoring and control system, consisting of two-way radio communication means (1), field sensors (2) that send information to a data center (3); being whereas this plant (3) stores said data and provides a communication interface with a computer (4) through supervisory and management software (dedicated software) in order to provide intelligent irrigation control, irrigating the amount and timing correct according to the actual demand of the plants;
  • Patent document PI 1000207-3 CHANNEL IRRIGATION SYSTEM WITH PLASTIC FILM APPLIED ON RAIN WATER OR CULTIVATION FLOWS PRECIPITATED BY IRRIGATION SYSTEMS SIMULATING RAIN AND SYSTEMS Irrigation system, by channel with plastic film applied to crop furrows to capture rainwater or water precipitated by rainfall simulating irrigation systems and installation methods.
  • the present invention relates to an innovative plastic film irrigation system applied to crop lines to capture rainwater or water sprayed by rain simulating irrigation systems, characterized in that it comprises a plastic film installed in the valley between the ridges which, previously, they poured a large amount of dirt onto the bonded sides, forming a film mount back into the slots that allow the generation of a convex dome or channel to collect rain or spray water and transport to the best films for the next round of grooves directly.
  • plastic film attached to the root system of cultivated plants, as it is installed manually or mechanically, where the ends of the plastic film are buried or embedded in the sides and fixing slots, being buried at the end of this film to be sure of field; plastic film covering the entire valleys and some of the furrow where the plants are cultivated at the rear of the furrow;
  • Patent document PI 102013004523-3 HOSE-FREE SUSPENDED IRRIGATION, describes a form of suspended hose-free irrigation. It performs its tasks automatically with the aid of motor (8), control box (7) and buoys (6.1). This project was developed for irrigation of seedlings, plants and seeds. It has the function of releasing the water coming from the box. main water (6), water with fertilizer and insecticide to be thrown into the ground.
  • this irrigation system has support of rails at various height levels to help the fluid to travel to the lower part and resulting in the distribution of water throughout the gutter, this rail (2) work attached to the posts (1), the post is characterized as the support base of the entire rail (2) it has other support supports where the first one is the metal structure (4) of the rail (2), wire rope (4.1) responsible by supporting the single rail on each side and the rail (a.1), (a.2) and (a.3) according to the position of the rail (2) in that same supporting part for system as a whole, it is composed of support (4.2), rail structure and beam (4.3) to assist in the commands made by the project control box (7).
  • wire rope (4.1) responsible by supporting the single rail on each side and the rail (a.1), (a.2) and (a.3) according to the position of the rail (2) in that same supporting part for system as a whole, it is composed of support (4.2), rail structure and beam (4.3) to assist in the commands made by the project control box (7).
  • the main water box (6) is located at the highest point of the ground fed by gravity of water, this box is controlled by floats (6.1) it has the function of maintaining the correct level of water in the gutters, and in each section located in the lower part of the ground, for the first one fills up and then for the 2nd Q section to proceed in the same way consequently the second to the last;
  • Patent document PI 9404822-3 UDERGROUND IRRIGATOR, refers to a new subsoil irrigator, which has the main purpose of applying water to the root zone of plants, with maximum economy for both temporary crops as perennials.
  • the water inlet sprinkler (1) is preferably made of plastic and has a tapered bundle (2) of also small plastic wires, loop (3) or fins (4) which being inserted into the pipe will create a swirling at this point. , favoring the passage of water, which tends to run down the body (5) of rectangular section, which is under the ground. This way, the water, in small quantity, will irrigate the desired root system.
  • the pickup (6) has for water intake, a head (7) with at least two holes (8) and an internal channel, while the pickup (9) has only one hole (10), and the flow control is given. simply rotating the body, which by changing the angle of attack, will allow water flow control to be most convenient for cultivation.
  • the system also has an underground water outlet protector (1 1), which allows constant movement of the dripper, which has an appropriate format to fit the main pipe;
  • Patent document PI 9805157-1, PERIODIC AND CONTINUOUS SELF-DRIVEN SELF IRRIGATION SYSTEM where the present invention is comprised of a vessel itself divided into two compartments as (a and b) being (a) for plants and (b) to introduce water (6) the infiltration conductor (c) inserted into the hole (1) of the partition (5) until it reaches the bottom of the compartment (b).
  • the infiltration conductor (c) By introducing water (6) into the housing (b) through the periodic hole (7) which is located at the upper edge thereof, that by introducing water into the housing (b) the infiltration conductor (c) will be submerged and thus provide periodic irrigation. .
  • the periodic hole (7) is closed by a movable blade to prevent insect entry which will prevent the proliferation of dengue mosquito larvae and mosquitoes.
  • a kit has been developed which consists of a box (10) with record and tubing (8) and float (9) with a device ( 1 1) for drainage in case of rain and a connection (15) of 4 (four) outlets in the outlet box (10) for water distribution (6) in the kit piping.
  • the kit tubes (12) are cut to a length of 95 cm and are spliced by a "t" (13) and knee (14) to connect the last infiltration conductors (c).
  • the "t" connections (13) and the knees (14) are for connecting the pipes and connecting the infiltration conductors (c) giving about 1 (one) cm of space between them.
  • the irrigation kit has two purposes: 1 Q ) to irrigate and 2 Q ) to drain.
  • Figure 1 longitudinal section diagram of the Matrix Irrigation Unit, object of the present patent, highlighting all its functional components, in an example of installation.
  • Matrix Irrigation Unit device object of the present invention, where the configuration and dimensions may vary in the form appropriate for each model. desired for each application, describing one of the constructive possibilities that lead to the realization of the object described and the way it works.
  • the Matrix Irrigation Unit (UIM), object of the present patent, is a device to be used as an integral part of a matrix irrigation system, which is placed in the ground in a specific grave (C), It is essentially composed of three main functional components: an outer cylinder (1); an internal maintenance, support and fixing cylinder (2); and a control capsule (3).
  • the first functional component (1) refers to a cylinder larger than the other, base cylinder or main cylinder, which has one end closed, disposed at the bottom of the specific grave (C). The closed end will rest at the bottom of the well-dug pit for this purpose.
  • This cylinder has the function of accumulating water (H 2 O) at a height that allows it to be connected to the soil (S), using high hygroscopicity substrates placed inside the cylinder (SH), so that the substrate light up along the cylinder and continue along the pit to the surface. In this condition, the water will have its level control from the other components of the irrigation unit and will be downstream in relation to the soil that will be hydrated via matrix potential.
  • the cylinder also has the function of containing the force of gravity on the installed water potential, preventing its percolation to the lower soil and subsoil layers, avoiding nutrient leaching and unavailability for absorption by vegetation root systems.
  • the second component of the Matrix Irrigation Unit consists of another cylinder (2), or maintenance cylinder, with a smaller diameter, close to 1/3 of the diameter of the first cylinder, which will be introduced into the center of the first cylinder ( 1) and placed at the bottom of the closed end thereof.
  • This second cylinder lights up to the ground surface (S), which can be 10 or 20 centimeters deep or above the surface, allowing the system to be completely hidden or with apparent parts on the ground surface. It has the main function of allowing the maintenance of the system as a whole, and internally welcomes the control capsule (3), which performs the monitoring of water level and other adverse factors that will certainly appear.
  • the cylinder of The smaller diameter (2) has open ends to allow water to pass from the interior of the first cylinder into the lower end, as well as to engage the support and retention caps (3) at the lower end and its removal when required.
  • This maintenance cylinder has at its upper end a removable cover (10) which contains the conduction sound (5) of the water flow to the ground surface, and to the irrigation system supply secondary line connections ( OVER THERE).
  • the third component is a control cap (3) containing: a water flow control valve (4), and a Niple (9), a fitting (8), preferably from 5/8 'to 1 ⁇ 4 ', which connects the water conduction pipe (5) to the control valve (4); a float (6) indicating the water level of the two cylinders (1, 2), and a rudder (7).
  • a water level indicator float (6) of the two cylinders is limited at the bottom by a copper wire disposed transversely in the maintenance cylinder.
  • the capsule also has the rudder support function (7) which allows the transfer of water level movement through the buoy thrust (6) to the double-threaded Niple device (9) responsible for closing the control valve. flow rate.
  • the control capsule (3) is introduced through the top of the maintenance cylinder (2) and rests on the bottom of the first cylinder (1), thus allowing water leaving the valve (4) to spread on the first and second cylinder until it reaches the height that triggers the valve to close by moving the rudder (7).
  • the flow control valve (4) preferably a needle valve, has the function of closing or opening the water flow from the feeder duct according to the soil demand for water.
  • the valve should allow a continuous continuous flow rate on a ml / hr (milliliter per hour) scale which may change depending on the size of the irrigated ground and other variables.
  • the double threaded Niple (9) has the function of connecting the needle valve to the positive pressure water supply hose connector (5) of the matrix irrigation system.
  • the float (6) must have its free buoyancy within the capsule in order to perform its function properly.
  • the float shall be inserted into the capsule which shall have a transverse copper wire (11) to prevent the float from escaping at the time of introduction into the maintenance cylinder.
  • the rudder (7) has the function of transmitting the force of up or down movement of the float to the valve pin (4), closing or opening it, depending on the float position of the float.
  • each Matrix Irrigation Unit requires the opening of a pit preferably with a scooter, with dimensions adjusted to the unit to be installed on site.
  • Each unit is allocated according to specific spacing, preferably in rows and on flat ground following crop alignment.
  • the depth of the pit has as its parameter the water level, independent of the structure and dimensions of the cylinders and the material used in its making.
  • each Matrix Irrigation Unit must consider the need to use coarse sand (AG), with particle size above 3.0 mm in diameter, to be deposited on the inside of the first cylinder, with a maximum thickness of 1 cm to protect and facilitate the flow of water from inside the maintenance cylinder to the first cylinder.
  • a geotextile mat (M) of at least 3.0 mm thick is placed under the coarse sand to prevent the finer particles from coming into contact with the coarse sand and above it incorporating high-grade material.
  • SH hygroscopicity
  • Matrix Irrigation Units are connected via a 1 ⁇ 4 inch duct or hose to the secondary supply line of the system, which may be hose of the same gauge or larger depending on the dimensions of the area to be irrigated.
  • the secondary line is connected to the primary line that receives water from the reservoir, which in turn is upstream of the irrigation area, which can be supplied by any water catchment and discharge system and having any driving source to do this work.
  • the fully functioning matrix irrigation system is composed of at least one water reservoir, primary and secondary water distribution pipes and the set of Matrix Irrigation Units.
  • a Matrix Irrigation Unit it is necessary to have a cylindrical wall-reinforced container that can be of any stainless or PVC material, having one end closed, which sits at the bottom of the previously opened pit in the ground.
  • the diameter of this cylinder is proportional to the receipt of the maintenance cylinder, safeguarding at least the ratio 3: 1 or 4: 1 in relation to the maintenance cylinder whose dimension is at least 1: 1 in relation to the diameter and its height.
  • the Maintenance Cylinder is designed to be placed inside the first cylinder with open ends. It can be made of any stainless or PVC material, and is at least 10 cm in diameter, enough to pass the hand of a maintenance operator.
  • the height of this cylinder is designed as a function of surface vegetation management, considering the depth of the water level and the terrain surface.
  • the Capsule is a cylinder made of any stainless material, with the upper end closed, 75 mm in diameter, which should have a hole of 12 mm in diameter in the lid 20 mm away from its edge. This is where the flow control valve will be fixed.
  • the horizontal level of the valve locking pin in the closed mode shall be reference to the rudder attachment, which shall be made by the attachment of a 2 mm diameter stainless steel pin, connecting the two ends of the 1 ⁇ 4 arc. capsule cylinder circumference length. This pin will pass inside the rudder duct to ensure its attachment and vertical movement.
  • the Valve to be used is a vertically closed needle type. Being placed at a distance of 2.0 cm from the rim of the capsule cap using a connector where the valve male is threaded which must have thread M12, step 1, 25, or other gauge depending on the male valve. .
  • the Connector is designed and manufactured exclusively for this purpose, using stainless steel or nylon 6 with a total diameter of 5/8 in and a thickness of 1/8 in, which makes it possible to thread both externally and internally. Having 16 mm total length with external thread type BSB G20 with length 14 mm Internally. At the end without the external thread, where the female thread M12 threading with step 1,25 is made, which receives the needle valve male.
  • the rudder follows the edge of the capsule cylinder about 75 mm in diameter, where the vertically operating rudder capable of transmitting buoy thrust to the valve pin is coupled.
  • This device is made exclusively for this purpose and has a diameter of 65 mm, following the circular shape of the valve cylinder.
  • the rudder receives two cuts parallel and perpendicular to its support base from a radius of 3.0 mm from its edge.
  • the rudder support base also receives a longitudinal cut whose center is 3.0 mm from the projection of the circumference edge of the workpiece, to allow a perfect curvature of approximately 360 Q , thus becoming a duct with a diameter of 2 mm. , 2 mm, sufficient to pass the 2.0 mm diameter pin, which in turn is fixed to the cylindrical body of the capsule.
  • the rudder receives a 1.0 mm thick hole in the middle of the uncut arc, centered in relation to the projection of the circumference of the workpiece. This hole receives a tensioner that is attached to the capsule cap to prevent the rudder from lowering vertically beyond the ideal opening angle of the valve.
  • the supply hose used is a 1 ⁇ 4 in hose made of flexible polyethylene, with a 5/8 x 1 ⁇ 4 in adapter, capable of conducting water from the secondary pipeline to the valve connector. flow control.
  • the use of the matrix irrigation system may be suitable in both polyculture and monocultural systems, which allows comparative advantages over the state of the art.
  • the Matrix Irrigation Unit object of the present patent, which describes an irrigation device that allows the water potential of a soil to have the gravitational potential annulled, so that the natural driving forces are able to promote the Slow and continuous upward and lateral water flow to the ground to maintain permanent field capacity and zero water stress, as described above, has a new and unique configuration that gives it great advantages over irrigation currently used and found on the market. These advantages include:
  • Matrix Irrigation System is the opposite of conventional sprinkler systems, because water is placed inside the soil and not on the surface or atmosphere through jets;
  • Matrix Irrigation System can be used in any type of relief

Landscapes

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Abstract

É descrita uma unidade de irrigação matricial, para ser instalada no solo, visando a manutenção da sua capacidade de campo, em uma cova específica (C), contendo três componentes principais: um cilindro externo (1), um cilindro interno de manutenção, suporte e fixação (2), e uma cápsula de controle (3). A extremidade fechada do cilindro base (1 ) é assentada no fundo da cova (C), com a função de acumular água numa altura que permita a conexão com o solo (S), utilizando substratos de alta higroscopicidade (SH); o segundo cilindro (2), com diâmetro inferior e contido dentro do cilindro (1 ) pode ficar levemente acima ou abaixo do nível do solo, permitindo sua manutenção e contendo a cápsula de controle (3), que contém uma bóia (6) que por sua vez aciona uma válvula (4) através de um leme (7), que abastece o sistema ao receber água por uma conexão de mangueira (5), protegido por uma tampa (10) removível.

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 sistémica 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 fenómeno 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. Obietivos 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 económicos auferidos no seio de um ambiente em processo de intensa degradação e de perturbações ecológicas.
[01 1 ] Assim, com o advento das crises ecológica, hídrica, climática e económica, 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 agronómica, 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 nitrogénio atmosférico; a auto-produção de matéria orgânica por unidade de espaço; os estabelecimentos de diversos nichos ecológicos e a produção de biomassa para destinação económica.
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Sistema de Irrigação por aspersão - Pivô Central.
[022] Trata-se de um sistema também pressurizado por moto-bomba de alta potencia 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.
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. 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 sequencial automática, graças ao mecanismo de tempo fig 2 (7) da bóia de tempo fig. 2 (1 1 ), 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 (1 1 ) 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 2Q seção proceda da mesma forma consequentemente a segunda até a última;
[040] 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) cónico 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 (1 1 ) de saída de água no subsolo, que permite o constante movimento do gotejador, o qual possui formato adequado ao encaixe na tubulação principal; [032] 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 (1 1 ) 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: 1 Q) de irrigar e 2Q) de drenar.
Descrição das Figuras.
[033] A seguir faz-se referência à Figura que acompanham este relatório descritivo, para melhor entendimento e ilustração do mesmo, onde se vê:
Figura 1 : 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.
[034] 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.
[035] 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).
[036] 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. Este cilindro tem a função de acumular água (H2O) 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.
[037] 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).
[038] 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 ¼', 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).
[039] 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.
[040] 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.
[041 ] 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 (1 1 ) a fim de evitar o escape da boia no momento da introdução no cilindro de manutenção.
[042] 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.
[043] 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.
[044] 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.
[045] As Unidades de Irrigação Matricial uma vez devidamente instaladas são conectadas através de um duto ou uma mangueira de ¼ 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
[046] 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.
[047] 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.
[048] 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 ¼ 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 ½ 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. [049] 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.
[050] 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.
[051 ] 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 360Q, 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.
[052] 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. 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.
[053] Por fim a Mangueira de abastecimento utilizada trata-se de uma mangueira de ¼ in, confeccionada em polietileno flexível, com adaptador de 5/8 x ¼ in, capaz de conduzir a água da linha de condução secundária até o conector da válvula de controle de vazão. [054] 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.
[055] 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;
1 1 . 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 nitrogénio no solo; comportamento da fauna e flora do solo, patogenicidade, estudos relacionados aos rendimentos económicos 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.
[056] 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.

Claims

REIVINDICAÇÕES
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).
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