panorama - da - aquicultura - construção - de - viveiros - parte - 3

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Panorama da AQÜICULTURA, setembro/outubro, 2005 Panorama da AQÜICULTURA, setembro/outubro, 2005

Panorama da AQÜICULTURA, setembro/outubro, 2005

Parte As estruturas hidráulicas

Por: Eduardo Akifumi Ono, M. Sc. onoedu@aol.com João Campos, M. Sc. joaocampos@mareterra.ind.com Fernando Kubitza, Ph.D. fernando@acquaimagem.com.br

Construção de viveiros e de estruturas hidráulicas para o cultivo de peixes

Esta seqüência de artigos vem sendo publicada desde a edição 72 (julho/agosto-02) e se estenderá até a edição 75 (janeiro/fevereiro-03), com o objetivo de esclarecer o leitor quanto as principais questões referentes ao planejamento de um empreendimento de cultivo. Aqui são apresentadas as possibilidades de implantação de um projeto de baixo custo, focando a redução das despesas operacionais e de manutenção das suas instalações, através do uso de estruturas duráveis que facilitam a realização das atividades de rotina. Na Parte 1, foram abordadas questões relativas a seleção da área apropriada ao empreendimento, fontes de água, demanda hídrica e propriedades dos solos. Na Parte 2, foram discutidos o dimensionamento, o estudo da distribuição e a construção dos viveiros. A seguir, os aspectos mais relevantes das estruturas hidráulicas para piscicultura, e que constituem as redes de abastecimento e drenagem.

Estas estruturas devem permitir um controle simples e eficiente da entrada e saída, bem como do nível de água em cada viveiro. Por adicionar considerável custo à implantação do projeto, as estruturas hidráulicas devem ser corretamente dimensionadas, e o seu design e concepção devem ser bem planejados de modo a facilitar as operações de rotina, como a manutenção de filtros, a distribuição de água, a drenagem dos viveiros e a colheita dos peixes. Assim, o design e as dimensões das estruturas hidráulicas devem ser adaptados às necessidades de cada empreendimento.

Sistemas de abastecimento

Nas pisciculturas o suprimento e a distribuição de água são feitos por gravidade, por bombeamento, ou combinando essas duas possibilidades.

Abastecimento por gravidade - usado em locais onde a fonte de água, geralmente uma represa, uma nascente ou um canal, por exemplo, está numa cota ou nível acima da cota da água dos viveiros. A distribuição da água aos viveiros é feita através de canais abertos ou por tubulação.

Abastecimento por bombeamento - empregado quando a fonte de água está numa cota ou nível abaixo da cota ou nível da água dos viveiros. Esse sistema de abastecimento é muito comum quando se utiliza água de poços, de rios ou de represas com nível abaixo do nível da água nos viveiros. A distribuição da água é feita por tubulação pressurizada pela bomba até a entrada dos viveiros.

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Sistemas mistos - nesses sistemas são combinados o bombeamento da água da fonte principal (rios, represas, poços, canais, etc, locada a uma cota abaixo da cota dos viveiros) para um reservatório, açude ou canal elevado com cota acima da cota da água nos viveiros. Daí em diante a distribuição da água para os viveiros é feita por gravidade, usando canais ou tubulações. Também são comuns os casos em que o abastecimento é feito por gravidade, porém conta-se com a opção de bombear água a partir de outras fontes durante os períodos de estiagem.

O ideal é contar com abastecimento e distribuição de água por gravidade, reduzindo o custo operacional (por não demandar energia elétrica ou combustível) e o risco de falhas no sistema com a quebra de bombas ou falta de energia. No entanto, o abastecimento por gravidade nem sempre é possível.

Os componentes dos sistemas de abastecimento

Além dos canais, tubos e conexões, a rede de abastecimento conta com diversas estruturas auxiliares. Comportas e caixas de distribuição são utilizadas para o controle da vazão e para direcionar a água quando se usam canais. Registros, válvulas e conexões são necessários quando a rede de abastecimento consiste de tubulações. Filtros são utilizados para prevenir a entrada de detritos e peixes indesejáveis nas tubulações ou canais de abastecimento e, posteriormente, nos viveiros. As bombas e os seus painéis de acionamento também compõem os sistemas de abastecimento. A escolha dos componentes depende, dentre muitos fatores, das características da propriedade e da fonte de água; do porte da piscicultura e do volume de água demandado; do design e do regime operacional dos viveiros; e dos custos de implantação das estruturas.

O uso de canais no abastecimento

A construção de canais para a distribuição de água dentro da piscicultura foi muito comum quando os tubos de PVC eram pouco acessíveis. Os canais podem ser revestidos de alvenaria, lona plástica, placas de cimento pré-fabricadas, entre outros tipos de revestimento. Canaletas e tubos de cimento pré-fabricados também são muito utilizados na distribuição de água nas pisciculturas (Foto 1)

Foto 1 - Canal de abastecimento construído com canaletas de cimento do tipo “meia cana”.

Capacidade de escoamento nos canais

Os canais construídos com ou sem revestimento têm uma capacidade de escoamento que varia em função: a) da declividade, calculada pela diferença de nível do fundo do canal em relação ao seu comprimento, expresso em porcentagem; b) da área da seção transversal molhada, calculado usando a largura e a altura molhada do canal e a inclinação do talude (canais trapezoidais); c) do coeficiente de rugosidade, valor que indica a resistência da parede do canal ao escoamento de água. Por exemplo, canais revestidos em concreto ou lona plástica criam menor resistência à passagem da água, comparados aos canais revestidos com grama ou cascalho.

Alguns exemplos das vazões em canais trapezoidais revestidos em concreto com diferentes dimensões e declividades são apresentados nos Quadros 1 e 2. Canais com revestimento em concreto, lona plástica e outros materiais resistentes à erosão toleram elevadas velocidades de escoamento de água. Entretanto, para os canais de terra sem revestimento e para os canais gramados, é recomendado que a velocidade da água não ultrapasse 0,5 a 1,0m/s e 1,0 a 2,0m/s, respectivamente. A principal conseqüência desta restrição na velocidade da água é que os canais de terra ou gramados devem ter dimensões muito superiores aos canais revestidos em concreto ou lona plástica para escoar a mesma vazão de água. Estudos e cálculos mais detalhados devem ser realizados para o dimensionamento dos canais e, para isso, é recomendável consultar profissionais familiarizados com a hidráulica na piscicultura.

Tubulação de abastecimento

Diversos tipos de tubos são disponíveis, sendo os tubos de

PVC rígido ou de Polietileno de Alta Densidade os mais empregados nas piscigranjas devido à facilidade de aquisição, grande resistência à corrosão e o fácil manuseio, instalação e manutenção. Os tubos de PVC comuns têm baixa resistência mecânica e são sensíveis à ação dos raios ultravioletas. Assim, devem ser enterrados para a proteção contra o tráfego de veículos e dos raios solares. A escolha do material e das dimensões dos tubos do sistema de abastecimento deve ser compatível com o tamanho e as necessidades operacionais dos viveiros. Na seqüência são discutidos os principais parâmetros considerados no dimensionamento das tubulações.

Disponibilidade de água - A partir do estudo preliminar sobre a disponibilidade de água é possível determinar a máxima vazão que o sistema de abastecimento poderá atingir. Com base nesta informação e no conhecimento da demanda total de água para o enchimento dos viveiros e para reposição das perdas por evaporação, infiltração e

Panorama da AQÜICULTURA, setembro/outubro, 2005 drenagem durante a colheita dos peixes, é possível calcular a área total de viveiros que poderá ser abastecida com a água disponível.

O conceito de perda de carga - A vazão expressa o volume de água por unidade de tempo (por exemplo, litros por segundo - l/s ou metros cúbicos por hora - m3/h). Esta é aplicada tanto para canais abertos quanto para tubulações (pressurizadas ou não). A vazão é proporcional à velocidade da água dentro do canal ou do tubo. Tanto nos canais como nos tubos (pressurizados ou não) ocorre uma redução na velocidade da água e, portanto, na vazão. Essa redução é provocada pelo atrito da água com as paredes do canal ou do tubo, com as conexões, registros, válvulas e outras estruturas que impõem resistência à passagem da água. Esta redução na velocidade e, portanto, na vazão, é conhecida como “perda de carga”. Nas tubulações pressurizadas (quer pelo acionamento de bombas ou pela diferença de nível entre a captação e a descarga de água) a perda de carga é geralmente expressa em termos da redução na pressão original do sistema e é computada no cálculo da vazão final da adutora. Considerando, por exemplo, um tubo de PVC, quanto menor o diâmetro, maior o comprimento da linha de abastecimento e maior o número de conexões, registros e válvulas instaladas, maior será a resistência à passagem da água e, portanto, maior a perda de carga e a redução na vazão final no sistema. É muito importante que o conceito da perda de carga seja compreendido, pois este parâmetro é fundamental para o adequado dimensionamento do sistema de abastecimento, seja por gravidade ou por bombeamento.

Nos Gráficos 1, 2 e 3 pode ser observado como a perda de carga ao longo de uma tubulação de abastecimento afeta a vazão. Foram calculadas as vazões de saída de tubos de PVC de diferentes diâmetros e comprimentos, considerando a fonte de água como sendo um reservatório com nível de água 5, 15 ou 25 metros acima do nível da entrada do viveiro.

Gráfico 1. Vazões de abastecimento em função do aumento no comprimento da linha de abastecimento para tubos de PVC de diferentes diâmetros, considerando um desnível de 5m entre a fonte de água e a entrada da tubulação nos viveiros.

Gráfico 2. Vazões de abastecimento em função do aumento no comprimento da linha de abastecimento para tubos de PVC de diferentes diâmetros, considerando um desnível de 15m entre a fonte de água e a entrada da tubulação nos viveiros.

Gráfico 3. Vazões de abastecimento em função do aumento no comprimento da linha de abastecimento para tubos de PVC de diferentes diâmetros, considerando um desnível de 25m entre a fonte de água e a entrada da tubulação nos viveiros.

A determinação do diâmetro mínimo da tubulação de abastecimento deve ser feita com base no tempo máximo desejado para o enchimento do viveiro. Também deve ser considerado se haverá a necessidade de abastecimento simultâneo de diferentes viveiros ou do uso de água nas caixas de manejo (até e simultaneamente ao enchimento de outros viveiros).

Por exemplo, supondo que em uma piscicultura com 24 viveiros de 800m2 (1.000m3), 7 viveiros de 4.000m2 (5.100m3) e 12 viveiros de 6.000m2 (8.000m3), a adutora principal terá cerca de 540m de comprimento e deverá ser capaz de encher até 1 viveiro de 8.000m3 e 1 viveiro de 5.100m3 simultaneamente em um tempo de enchimento não superior a 4 dias (96 horas). Desse modo, a vazão máxima na adutora principal será de (1 x 8.0 + 1 x 5.100)/96 = 136m3/h. Se ainda for necessário, ao mesmo tempo, operar uma caixa de manejo do viveiro maior (mais 60m3/hora, com uso de aeração) e encher dois viveiros menores em até dois dias (48 horas), a vazão adicional será de: (2 x 1.000m3 / 48h) + 60m3/h = 102m3/h. Assim, a adutora principal deverá prover uma vazão de 136 + 102 = 238m3/h, ou seja, próximo a quase 250m3/h. Nos Gráficos 1, 2 e 3 localizamos o ponto de encontro desta vazão com o comprimento da tubulação (cerca de 550m). Desta forma pode ser verificado que o diâmetro da tubulação da adutora principal poderá ser 300mm, 250mm ou 200mm para um desnível de 5m, 15m ou 25m entre a fonte de água e a entrada do viveiro, respectivamente.

Posicionamento das linhas e tubos de abastecimento

A disposição dos viveiros no terreno é determinante na locação da linha principal de abastecimento. Viveiros que possuem diques em comum podem compartilhar a mesma adutora ou canal de abastecimento, otimizando o uso da rede de distribuição. Se houver tráfego pesado sobre os diques, a profundidade mínima para enterrar a tubulação deve ser 50cm. Se os tubos forem de PVC, estes devem ser enterrados a pelo menos 80cm do topo do dique (Foto 2). Neste caso o tubo de abastecimento pode chegar “afogado” ao viveiro quando este está cheio (Figura 1), o que não causa grandes problemas ao manejo. No entanto, se o projetista preferir que o tubo chegue ao viveiro acima da linha de água, os tubos devem sair do dique com uma ligeira inclinação (Foto 3).

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Foto 2 - Instalação da tubulação de abastecimento sobre o dique principal ainda em construção. A tubulação foi posicionada na margem do dique, de forma a ficar fora do tráfego de veículos pesados sobre o dique. Observe a cruzeta na linha principal, da qual serão derivados os tubos de cada viveiro. (CODEVASF - EPI - Porto Real do Colégio, AL).

Foto 3 - Observe a inclinação do tubo de abastecimento que chega ao viveiro. Note a cobertura vegetal na borda livre do dique e a presença de veículos pesados trafegando sobre o mesmo.

Figura 1. Corte longitudinal de um viveiro. Observe o tubo de abastecimento sobre a caixa de manejo, suprindo água limpa no momento da concentração dos peixes para depuração, classificação ou colheita. No abastecimento a água cai dentro da caixa de manejo, evitando erosão no viveiro. Os peixes podem ser estocados na caixa de manejo, mesmo com o viveiro no início do enchimento. A adutora principal e os tubos de abastecimento devem ficar soterrados a pelo menos 0,50m do topo do dique. A adutora pode ainda ser deslocada do centro do dique, ficando ainda mais protegida do tráfego. Note que o tubo de abastecimento pode chegar “afogado” ao viveiro. Caso isso não seja desejado, o tubo pode ser ligeiramente inclinado, ficando com a extremidade fora da água. Tubos pesados ou muito compridos podem necessitar um suporte para ficarem na posição correta.

Foto 4 - Viveiro em reforma com o tubo de abastecimento posicionado na caixa de manejo. Observe à direita da foto a escada de acesso à caixa de manejo e ao monge (CODEVASF - EPI - Porto Real do Colégio, AL).

Tradicionalmente, o tubo de abastecimento tem sido posicionado no lado oposto ao dreno dos viveiros, sob a premissa de obter uma melhor eficiência na troca de água e na oxigenação. Na primeira parte desta matéria vimos que, para a água de abastecimento prover significativa quantidade de oxigênio aos peixes estocados, são necessárias grandes renovações diárias de água, o que é impossível de ser praticado na maioria das pisciculturas. Assim, quando a renovação de água nos viveiros é baixa, a posição do tubo de abastecimento deve levar em consideração outros fatores, por exemplo, a necessidade de contar com água limpa nas áreas de concentração dos peixes na colheita (geralmente nas áreas mais profundas ou na caixa de manejo ou coleta dos peixes). A instalação do tubo de abastecimento na área mais funda do viveiro, próximo ao dreno (Figura 1 e Foto 4), traz muitas vantagens operacionais quando comparado ao posicionamento tradicional:

• Disponibiliza água limpa no momento em que os peixes estão concentrados nas caixas de manejo ou mesmo na parte mais funda do viveiro. Isso evita correrias durante a despesca e o risco dos peixes ficarem no lodo ou muito tempo expostos a uma água com baixo oxigênio, com temperatura elevada e carregada de partículas em suspensão;

• Possibilita a utilização das caixas de manejo em outras operações auxiliares do manejo, como a classificação e a depuração dos peixes antes do transporte ou da transferência dos mesmos para outros viveiros;

• Elimina a erosão no fundo do viveiro causada pela água durante seu percurso da parte rasa para a parte mais funda do viveiro, quer seja durante o abastecimento, quer seja durante a drenagem, na necessidade de prover água nova para manter os peixes em melhor condição;

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• Quando o abastecimento de água é feito sobre a caixa de manejo, não há erosão do talude do viveiro, nem tampouco no seu fundo durante o enchimento. Esse tipo de erosão sempre acaba ocorrendo, por mais que se tente proteger a área de entrada de água com rampas de concreto, pranchas de madeira ou com pilhas de pedras, artifícios comumente usados pelos piscicultores quando o abastecimento está posicionado na parte mais rasa do viveiro.

Mesmo que seja necessária uma rápida renovação parcial da água para a diluição de metabólitos como a amônia ou o nitrito, isso pode ser realizado de forma eficiente com o tubo de abastecimento posicionado próximo ao dreno. Primeiramente, deve ser feita a drenagem da quantidade de água desejada e, em seguida, a reposição com água nova.

Bombas d’água para piscicultura

As bombas d’água são concebidas e dimensionadas para condições específicas de uso. Desta forma a escolha do equipamento deve ser feita por um profissional experiente, com base nas informações sobre o “layout”, no levantamento planialtimétrico e nas necessidades operacionais do empreendimento. Freqüentemente os piscicultores recorrem aos fabricantes ou revendedores das bombas, que também podem auxiliar na escolha do modelo e tamanho mais adequado para cada situação.

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