Aqu @teach: Conexões, movimento da água e aeração
Encanamento
Os tubos de PVC são mais comumente usados para encanamento. Eles estão disponíveis em muitos tamanhos padrão, são econômicos, fáceis de cortar e adaptar a uma ampla gama de adaptadores e conectores, e também geralmente duram muito tempo. Podem também ser utilizados outros materiais, mas devem ser seguros tanto para os peixes como para as plantas, como para a produção de alimentos. Alguns conselhos gerais sobre tubos:
os tubos têm de ser “apenas para a direita” — se os tubos são muito pequenos, haverá um problema com vazamentos, e se eles são muito grandes os sólidos não serão eliminados porque a pressão da água será muito baixa
os tubos flexíveis devem ser evitados, a fim de reduzir os riscos de fluxo de água e biofouling. Biofouling ou incrustação biológica é o acúmulo de microrganismos, plantas, algas ou animais em superfícies úmidas (< https://en.wikipedia.org/wiki/Biofouling >).
as conexões entre os diferentes componentes do sistema devem ser tão curtas e tão diretas quanto possível. Isso permite um movimento mais suave da água. Cada curva ou loop representa um obstáculo para um fluxo suave de água.
Fluxo de água e bombas
Uma vez que os componentes aquapônicos são conectados e cheios com água, a água deve manter um nível constante e igual em todos os componentes. No entanto, uma vez que deve circular, a água deve ser movida por gravidade ou bombeamento. O projeto de sistemas hidráulicos segue o exemplo em Capítulo 2. Após desenhar um diagrama de fluxo de processo, na fase de projeto detalhada cada tubo deve ser dimensionado, o diâmetro escolhido dependendo do fluxo volumétrico e da velocidade de fluxo (calculado anteriormente), e definido pelo comprimento, acessórios e cotovelos/curvas. As perdas por fricção precisam então ser calculadas. Estas perdas de atrito têm de ser compensadas pela diferença de pressão da água entre as diferentes alturas do nível da água. O bombeamento só deve ser feito em um ponto de todo o fluxo de recirculação (com duas bombas disacopladas em paralelo) para garantir condições de fluxo estáveis.
A bomba é um componente extremamente importante do sistema aquapônico, pois garante uma circulação de água confiável em todo o sistema. A água precisa ser recirculada para fornecer aos microrganismos e plantas os nutrientes necessários e para fornecer aos peixes um ambiente livre de componentes nocivos. Uma bomba inadequada ou não confiável pode levar a um suprimento insuficiente ou excessivo de nutrientes, o que pode prejudicar as bactérias, peixes e plantas. A falta de recirculação, ou recirculação que é muito rápida ou muito lenta, afetará rapidamente toda a vida no sistema aquapônico.
Existe uma vasta gama de bombas no mercado, mas podem ser divididas em duas categorias principais: bombas submersíveis ou bombas em linha (centrífugas). As bombas submersíveis são imersas na água do tanque, o que ajuda a mantê-las frescas. Eles geralmente são menos eficientes do que as bombas em linha e são mais adequados para sistemas menores. As bombas em linha ou centrífugas são bombas arrefecidas a ar e estão localizadas fora do tanque. Eles podem ter motores de maior potência capazes de bombear grandes quantidades de água.
Ao dimensionar a bomba para o sistema aquapônico, o caudal deve ser determinado primeiro — ou seja, quanta água a bomba pode se mover durante um determinado período de tempo. Geralmente é medido em litros por minuto ou litros por hora. A bomba deve poder recircular todo o volume de água no sistema. Isso pode variar de 3 vezes por hora em sistemas muito intensivos a apenas algumas vezes por dia em sistemas extensivos. Não há regra de ouro. A única maneira de calcular a taxa de recirculação de água necessária é fazer um cálculo adequado do caudal mássico (ver Exercício 7). Geralmente, é melhor comprar uma bomba mais poderosa, pois permitirá ajustes de fluxo. No entanto, essas bombas são caras.
Para dimensionar a bomba também é importante calcular a altura da cabeça calculando todas as perdas de cabeça descritas no Exercício 7. Esta perda de cabeça deve ser compensada pela diferença de nível de água, que será igual à altura dos dois níveis de água que a bomba tem para levantar a água no meio. Normalmente, o tanque de peixes e cama de crescimento será em diferentes níveis. Quanto maior a distância ou maior a cabeça, mais energia é necessária para bombear a água. Qualquer coisa que possa ser feito para minimizar a cabeça tornará todo o sistema mais eficiente.
A etapa final para determinar o tamanho correto da bomba é combinar a taxa de vazão e a altura da cabeça. Geralmente, a maioria das bombas vem com um gráfico que combina vazão e altura da cabeça. Caso contrário, geralmente o caudal máximo (Qmax) e a altura máxima de bombeamento (Hmax) são indicados. Se você não tem nenhum diagrama de bomba, você deve assumir que a bomba tem sua eficiência de bombeamento ideal em torno de Hmax/2, que normalmente em torno de Qmax/2.
Exemplo de design: Se você tiver que recircular 10 m3/h por 2 m, então primeiro decida se deseja usar uma ou duas bombas. Se você quiser usar duas bombas em paralelo, cada bomba tem que bombear 5 m3/h por 2 m, incluindo perdas de atrito no tubo de bombeamento. Então você precisa de duas bombas, cada uma com Hmax = 4 m e Qmax = 10 m3.
O custo da energia usada para operar a bomba é uma parte importante da estrutura de custos para executar um sistema aquapônico. Portanto, é importante conhecer o consumo elétrico da bomba que você planeja comprar, o que significa saber o número de watts que a bomba usa. A bomba ideal realizará o trabalho enquanto utiliza a menor quantidade de energia possível. Ao comprar uma bomba não se esqueça de comprar também uma bomba de reserva no caso de a primeira quebrar, ou operar o sistema com duas bombas em paralelo (altamente recomendado) e ter uma bomba de reserva.
Regulação do fluxo de água e do nível de água
A velocidade de fluxo alvo nos tubos é de cerca de 0,7-1 m/s. Se estiver abaixo de 0,7 m/s, existe o risco de deposição de lodo, enquanto acima de 1 m/s há uma perda desnecessária de energia por atrito. A taxa de fluxo de água no sistema pode ser ajustada instalando:
uma bomba onde o fluxo pode ser regulado
uma válvula reguladora
um temporizador elétrico conectado à bomba
um regulador de flutuação de nível de água com ou sem sensor de nível de água
Em sistemas aquapônicos, especialmente em sistemas de leitos de cultivo de mídia, um sifão de sino é amplamente utilizado para o fluxo de água e regulação do nível. Os sifões de sino permitem que a água do leito seja drenada automaticamente para o aquário e a bomba, em seguida, leva água do aquário para o leito de cultivo. Além da regulação automática da água que economiza muito tempo e esforço, os sifões de sino têm vários outros benefícios quando usados com sistemas aquapônicos:
mais aeração para as raízes das plantas
movimento constante e consistente da água
o processo é automático
garante a máxima eficiência
simples e confiável
Existem outras formas simples de regular o nível da água utilizando anteparas, tubos suspensos ou sifões de alça (Castelo 2018).
Problemas com o movimento da água
Se a água não estiver circulando ou o caudal for reduzido, pode haver várias razões; por exemplo:
a bomba não está funcionando
as hélices da bomba são abrasadas/danificadas pela areia/meio de crescimento
não há água suficiente no sistema
bolhas de ar interromperam o fluxo de água
os tubos estão entupidos
há peixes mortos nos canos.
Perdas de água e reservas de água
Alguma água será inevitavelmente perdida do sistema devido à evapotranspiração. Os principais problemas são as perdas de água devido a vazamentos (que são causados pelo entupimento) ou avarias da bomba. É preciso estar ciente de que cada furo, cada vedação, cada conexão de tubulação e cada dano mecânico é um perigo potencial que pode causar um vazamento. No entanto, se a tubulação for projetada corretamente e devidamente selada/colada, isso não deve ser um problema. É imperativo testar o fluxo de água ao iniciar o sistema para garantir que não haja vazamentos.
Considere também o que acontecerá se a bomba parar de funcionar ou se houver uma queda de energia. Onde a água fluirá? O projeto adequado dos sistemas inclui um volume tampão no nível mais baixo do sistema (geralmente o cárter da bomba) para armazenar toda a água transbordando dos pontos mais altos do sistema. Se devidamente concebidos, os tanques de peixes perderão entre 5-10 cm de profundidade de água que pode ser armazenada pelo volume sobressalente do reservatório da bomba e do biofiltro. Esta é a razão pela qual o biofiltro e o cárter da bomba geralmente parecem bastante vazios em um sistema projetado corretamente. É preciso instalar alarmes apropriados e, melhor ainda, métodos para ligar automaticamente as bombas de backup, conectadas a um gerador elétrico. A água perdida deve ser completada todos os dias (1,5% durante a operação normal, falhas não incluídas). Por conseguinte, é necessário um reservatório de volume adequado ou uma ligação muito fiável a outra fonte de água.
*Copyright © Parceiros do Projeto Aqu @teach. Aqu @teach é uma Parceria Estratégica Erasmus+ no Ensino Superior (2017-2020) liderada pela Universidade de Greenwich, em colaboração com a Universidade de Zurique de Ciências Aplicadas (Suíça), a Universidade Técnica de Madrid (Espanha), a Universidade de Liubliana e o Centro Biotécnico Naklo (Eslovénia) . *