Automatizarea sistemelor de irigaţii

Automatizarea sistemelor de irigaţii se realizează prin echiparea acestora cu automate care preiau parţial sau total unele activităţi prestate de personalul de exploatare, cum sunt funcţiile de măsurare, memorie, decizie, comandă şi control.

Sistemele complet automatizate, după cum arată I. Pleşă şi S. Câmpeanu, denumite şi sisteme automate de irigaţie (SAI), asigură atât distribuirea automată a apei pe reţeaua de canale şi conducte sub presiune, cât şi declanşarea şi oprirea udărilor. Sistemele de irigaţii parţial automatizate poartă denumirea de sistem de irigaţie automatizat (SIA). Sistemele automate de irigaţie asigură declanşarea udărilor în momentul când umiditatea solului a ajuns la plafonul minim, stabilit cu anticipaţie, şi oprirea, când s-a apropiat de capacitatea de apă în câmp. Un astfel de sistem presupune echiparea întregii suprafeţe irigate cu instalaţii permanente de udare şi deci investiţii foarte ridicate, consumuri mari de materiale şi unele amenajări speciale. În funcţie de modul de pornire şi oprire a udărilor, sistemele se clasifică în sisteme automate cu circuit deschis, când aplicarea udărilor se face după un program prestabilit şi sisteme automate cu circuit închis, când aplicarea udărilor se face în funcţie de indicii hidrofizici care caracterizează starea de umiditate a solului. Sistemele automate de irigaţie necesitând investiţii mari se justifică numai pentru culturile intensive, în special în plantaţiile de vii şi pomi, când irigarea se foloseşte şi pentru combaterea îngheţurilor târzii, deoarece combaterea îngheţului necesită udarea în acelaşi timp a întregii suprafeţe, deci echipamente permanente de udare pe întreaga suprafaţă. SAI se utilizează cu precădere la udarea prin picurare; datorită faptului că aceste amenajări ocupă suprafeţe mai mici, se irigă culturi intensive, iar conductele de udare permit, de regulă, aplicarea udării simultan pe întreaga suprafaţă. Amenajarea de sisteme de irigaţie în suprafaţă de ordinul zecilor de mii şi chiar a sutelor de mii de hectare, cu reţele de canale de zeci şi sute de kilometric, cu numeroase staţii de pompare şi construcţii hidrotehnice, fără automatizarea distribuirii apei face aproape imposibilă repartizarea apei în funcţie de necesităţile de consum, fără a se înregistra pierderi mari de apă, consum mare de energie şi fără a dispune de un personal numeros de exploatare. Prin introducerea automatizării se realizează economie de forţă de muncă în timpul exploatării, reducerea personalului de exploatare de 5-10 ori, funcţionarea la capacitate maximă de transport a reţelei de canale, sporirea siguranţei de funcţionare a constructiilor şi instalaţiilor din reţea, evitarea pierderilor de apă şi deci economie de apă de 15-20% şi implicit de energie, înlăturarea pagubelor produse prin avarii etc. Se asigură, de asemenea, sporirea producţiei culturilor agricole prin distribuirea apei în funcţie de necesităţile fiziologice ale acestora, contribuindu-se în final la ridicarea eficienţei irigaţiei. În cadrul SIA se poate automatiza conducerea apei de la prize până la hidranţi sau numai a staţiilor de pompare, în special al SPP (staţiile de punere sub presiune). SAI, în funcţie de tipul de automatizare, se clasifică în: sisteme de irigaţie cu automatizări locale; sisteme de irigaţie dispecerizate, prevăzute cu un centru dispecer echipat cu un calculator de proces, care primeşte informaţiile din sistem, le prelucrează şi apoi, pe baza unor algoritmi, transmite comenzi de reglare a deschiderii stăvilarelor şi de pornire sau oprire a agregatelor de pompare; sisteme de irigaţie automatizate mixt, cu acţionări locale şi un centru-dispecer.

Automatizarea staţiilor de pompare

Automatizarea staţiilor de pompare de bază şi de repompare se realizează pe bază de niveluri eşalonate. În vederea automatizării staţiilor de pompare, în bazinul de refulare al acestora se instalează pentru fiecare agregat de pompare câte o pereche de traductoare de nivel, unul corespunzător nivelului de pornire (H min.) şi celălalt nivelului de oprire (H max.). Traductoarele sunt dispozitive care transformă o mărime de o anumită natură fizică într-o mărime de altă natură fizică, care transformă variaţiile de nivel sau de presiune în unităţi ale intensităţii curentului electric sau fac să circule curent electric prin circuitul respectiv. Când nivelul apei în bazinul de refulare scade şi ajunge la H min., pompa respectivă intră în funcţiune, iar când nivelul se reface, ajungând la H max., pompa se opreşte automat. În cazul staţiilor de pompare prevăzute cu mai multe agregate de pompare, reglarea se poate face pe bază de ecart fix de variaţie a nivelului apei şi temporizare. În acest caz, comenzile de pornire şi oprire se dau simultan pentru toate pompele, dar intră în funcţiune numai prima pompă, celelalte pompe intrând în funcţiune după un interval de timp At, dacă nivelul apei nu s-a modificat suficient şi nu s-a anulat comanda. Automatizarea SPP-urilor se face prin reglare manometrică simplă, pe bază de presiuni eşalonate, prin reglarea manometrică cu temporizare, prin reglarea debitmetrică şi prin reglarea combinată manometrică şi debitmetrică.

Reglarea manometrică automată a SPP-urilor se poate face cu hidrofor sau castel de apă.

Automatizarea cu rezervor cu nivel liber (castel de apă). Se cunoaşte că debitul consumat variază în timp, că reţeaua de conducte nu asigură înmagazinarea apei şi că apa este incompresibilă, de aceea între SPPuri şi reţeaua de conducte trebuie să se intercaleze un castel sau un rezervor închis cu pernă de aer - hidrofor. Automatizarea cu rezervor cu nivel liber constă în prevederea unui castel la o cotă care să asigure presiunea necesară în reţea, rezervor care este racordat direct la reţea. Soluţia este simplă, dar ajungându-se la înălţimi de 60-70 metri, costul este ridicat. Volumul rezervorului se calculează în funcţie de debitul de pompare al staţiei şi de numărul agregatelor. În castel se prevăd traductoare de nivel pentru fiecare agregat de pompare, unul prevăzut la nivelul maxim (H max.) şi altul la nivelul minim. (H min.). Modul de funcţionare - în timpul perioadei de repaus, rezervorul este plin cu apă până la H max. Prin punerea în funcţiune a unor aripi de ploaie, nivelul începe să coboare. Când se ajunge la H min. se pune în funcţiune pompa 1. Dacă debitul pompei este mai mare decât debitul consumat, nivelul se ridică din nou până la H max., când pompa se opreşte. Dacă debitul pompei este mai mic decât cel solicitat în sistem, nivelul coboară până la H min., când se pune automat în funcţiune şi agregatul 2.

Automatizarea cu hidrofor - se realizează cu ajutorul unui hidrofor montat la nivelul solului în derivaţie pe conducta de refulare. Sistemul este indicat pentru staţii de pompare mici şi mijlocii. Schema de reglaj se realizează pe bază de presiune, în care caz comenzile de pornire şi oprire a agregatelor sunt date de câte o pereche de presiuni diferenţiate. În partea superioară a hidroforului se află perna de aer. Cu timpul, aerul se dizolvă în apă şi de aceea trebuie să se dispună de un compresor care să completeze aerul pentru a menţine permanent presiunea necesară. Compresorul funcţionează automat, pornirile şi opririle fiind comandate de doi electrozi montaţi în hidrofor sau într-un cazan special. Pentru punerea şi scoaterea din funcţiune a agregatelor de pompare, se folosesc traductoare de presiune, care transformă presiunea în curent electric (presostat). Astfel, când pompa funcţionează, se introduce apă în hidrofor. Ca urmare, se comprimă aerul până se ajunge la presiunea maximă (Pd), presiunea minimă admisibilă, când se comandă anclasarea pompei. Traductorii trebuie să se situeze în zona de randament maxim a pompelor şi să existe diferenţe între  traductori pentru ca pompele să nu pornească simultan. Presostatele pot fi înlocuite cu manometre de contact.

Reglarea manometrică temporizată

Prin acest sistem, deşi se comandă punerea şi scoaterea din funcţiune a tuturor pompelor, porneşte una, celelalte pornesc pe rând la un interval stabilit numai dacă după intervalul respectiv de timp (At) nu se depăşeşte presiunea minimă. Scoaterea din funcţiune se face după acelaşi principiu.

Reglarea debitmetrică

Se realizează prin intermediul unui debitmetru instalat pe conducta de refulare, fiind prevăzut cu traductor de debit. Staţiile cu reglare debitmetrică sunt prevăzute cu o pompă cu debit mic, cu acţionare manometrică pentru a se asigura punerea sub presiune a reţelei şi menţinerea presiunii în perioada când nu se irigă, prin compensarea pierderilor de apă şi pentru a se asigura stabilitate în funcţionarea pompelor.

Reglarea combinată, pe bază de presiune şi debit

Presupune dotarea SPP-urilor cu hidrofor şi debitmetru şi respectiv traductoare de presiune şi debit. Semnalele (curenţii) de la cele două traductoare se însumează şi trec prin circuitele de excitaţie ale releelor fiecărei pompe. Agregatele se pornesc şi se opresc pe rând, în funcţie de intensitatea curentului. Reglarea combinată se poate realiza şi pe bază de presiuni eşalonate şi debite, în care caz traductorul de debit comandă pornirea sau oprirea pompelor, iar cel de presiune confirmă comanda.  Marile sisteme de irigaţii din România sunt parţial sau total automatizate, aducţiunile fiind de regulă automatizate, cu ajutorul regulatoarelor hidraulice automate, iar staţiile de pompare de punere sub presiune sunt automatizate pe bază de presiune, folosind regularizarea cu hidrofoare, pe bază de debite, prin debitmetre amplasate pe conducta de refulare şi pe reglare mixtă pe bază de presiuni eşalonate şi debite. Dintre sistemele de irigaţie automatizate din România amintim două dintre ele: Sadova-Corabia şi Olt-Călmăţui.

Victor VĂTĂMANU