Processos de obstrução de gotejadores para irrigação por interações entre carbonato de cálcio e partículas sólidas

Resumo

A irrigação por gotejamento apresenta potencial para ser uma das melhores técnicas de irrigação em termos de eficiência no uso da água e de fertilizantes. Entretanto, a obstrução de emissores é considerada um dos maiores problemas em microirrigação, podendo impedir que os benefícios potenciais desses sistemas de irrigação sejam expressos. Processos de obstrução de emissores são influenciados principalmente pela qualidade da água de irrigação e pelas dimensões e geometria dos emissores. Esses problemas têm como origem a ação individual ou combinada de agentes de natureza física, química e biológica, encontrados na água de irrigação. Na maioria das vezes os problemas provêm de filtragem insuficiente, tratamento químico inadequado da água ou limpeza pouco frequente ou inapropriada das tubulações, mas nem sempre tais medidas preventivas são efetivas e por isso emissores menos sensíveis à obstrução são importantes na escolha dos equipamentos. Sistemas de filtragem constituem a principal medida preventiva contra problemas de obstrução por partículas sólidas, entretanto partículas pequenas que atravessam a filtragem podem formar aglomerados sob dadas condições físico-químicas e hidrodinâmicas, e consequentemente, ocasionar a obstrução de emissores. Referindo-se aos agentes causadores de obstrução química em sistemas de microirrigação, destacam-se os precipitados de carbonato de cálcio. Em águas com concentrações elevadas de cálcio, é comum a precipitação do carbonato de cálcio (CaCO3), que atua formando incrustações e agregados com potencial para a obstrução de emissores, válvulas, tubulações e outros dispositivos utilizados em sistemas de irrigação. Pouco se sabe sobre processos de obstrução no interior de labirintos de gotejadores, envolvendo interações entre partículas sólidas e precipitados de CaCO3. A compreensão desses processos é imprescindível para a proposta de soluções visando aumento da vida útil de sistemas de irrigação localizada. A presente proposta dá continuidade aos estudos abordados no Projeto FAPESP 2015/19630-0 e envolve a colaboração entre FEAGRI/UNICAMP, INCT-EI/ESALQ/USP e PReSTI/IRSTEA (França). Essa pesquisa contempla etapas em laboratório e em campo, sendo que os principais problemas a serem abordados envolvem a investigação e compreensão dos processos de obstrução causados por interações entre carbonato de cálcio e partículas de pequena granulometria, que atravessam os filtros normalmente utilizados em sistemas de irrigação por gotejamento; e ainda, a identificação de relações entre características geométricas e hidrodinâmicas de gotejadores no desempenho hidráulico, na resistência à obstrução e nos padrões de transporte e acúmulo de sedimentos no interior dos labirintos. Propõe-se avaliar modelos comerciais de gotejadores e protótipos de labirinto fabricados em material transparente, assim como confrontar resultados experimentais com simulações numéricas utilizando fluido-dinâmica computacional (CFD). Esse projeto também dá continuidade aos ensaios para avaliação de gotejadores comerciais seguindo a ISO/DTR 21540 (em desenvolvimento), sendo que essas atividades visam ampliar o banco de informações sobre o desempenho de emissores comerciais a fim de dar suporte ao estabelecimento do protocolo normatizado para avaliação do desempenho de emissores operados com águas contendo partículas sólidas em suspensão. As atividades do projeto estão organizadas em quatro frentes de trabalho: (1) Estudo dos processos de obstrução analisando gotejadores comerciais em laboratório e em campo; (2) Estudo dos processos de obstrução e simulações utilizando CFD para análise de protótipos de labirinto de gotejadores transparentes, em laboratório; (3) Ensaios de obstrução de gotejadores comerciais conforme ISO/DTR 21540, em laboratório; (4) Estudos de obstrução no campo experimental da FEAGRI e em fazenda comercial. (AU)