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Construção de viveiros para piscicultura comercial – Parte V

Construção de viveiros para piscicultura comercial – Parte V
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Conforme abordado nos artigos anteriores, entre os aspectos considerados relevantes e que merecem atenção na construção de viveiros para piscicultura comercial, estão a demanda hídrica de projetos e os aspectos construtivos dos viveiros, tais como tipo de solo, porte, layout, manejo e os dispositivos hidráulicos inerentes a cada projeto. Neste último artigo da série, iremos abortar os aspectos hidráulicos na construção de empreendimentos, considerando que os componentes hidráulicos devem, obrigatoriamente, permitir o abastecimento e o controle simples e eficiente da entrada e saída, bem como do nível de água em cada viveiro e a sua respectiva drenagem de modo eficaz. Fazem parte dos componentes hidráulicos de empreendimentos os sistemas de abastecimento e de drenagem, como canais, tubos e conexões, comportas, caixas de distribuição, filtros, bombas, poço de visitas, ressaltos hidráulicos e divisores de vazão.

 

Componentes hidráulicos

Por teoria, dispositivos hidráulicos são estruturas que usam princípios hidráulicos para controlar o fluxo de água. A determinação dos componentes hidráulicos em empreendimentos aquícolas depende de alguns fatores a citar:

  • Das características da propriedade:

Conforme visto no primeiro artigo desta série, a demanda hídrica de um empreendimento aquícola será dada pela quantidade de água necessária para o funcionamento pleno da unidade produtiva, independente do porte ou finalidade. Uma vez atendida a demanda hídrica em um projeto, no planejamento das estruturas hidráulicas o profissional deve estar atento para que no mínimo, os dispositivos hidráulicos como canais de abastecimento por exemplo, levem a quantidade de água requerida para atender todo o empreendimento, independe qual seja o porte dele. De nada adianta o profissional ter como disponibilidade de água um imenso rio ou manancial, se o canal construído não leva a água necessária para atender a demanda hídrica do empreendimento.

 

  • Captação de água:

Suprida a quantidade de água, a captação influenciará nos dispositivos adotados no empreendimento, considerando que, usualmente, são adotados em projetos de piscicultura o abastecimento por derivação (gravidade), abastecimento por bombeamento ou misto (derivação e bombeamento).

Na tomada de água por derivação, o sentido de captação deve ser observado. Como a água deriva direto do rio para as estruturas hidráulicas, o sentido do canal de abastecimento deve ser contrário ao fluxo do manancial. Isto evita com que ocorra assoreamento acelerado do canal pela redução da velocidade de entrada da água e previne resíduos oriundos da correnteza. Além da captação, se faz necessária a construção de obras acessórias como filtros ou caixas de passagem, pois permitem o controle da entrada de água, possibilitando a interrupção da captação em caso de chuvas torrenciais, resíduos oriundos de ações antrópicas, entrada de peixes indesejáveis ou rejeitos como folhas, galhos etc.

Na tomada de água por bombeamento ou mista, o profissional deve estar atento a perda de carga da tubulação devido à altura manométrica, o comprimento da linha e o número de conexões, pois reduzirá a vazão da bomba a ser utilizada. De maneira geral, em sistemas de bombeamento quando necessitam ser distribuídos a vários viveiros ao mesmo tempo, são utilizados canais ou tanques reservatórios em uma cota (altura) mais elevada e a distribuição de água aos viveiros se dá por gravidade.

 

 

  • Porte da piscicultura e manejo:

Algumas cooperativas e entrepostos de pescado por planejamento, padronização de manejo ou por controle da qualidade de água, usualmente adotam renovação de água nos viveiros entre 2-15% ao dia, dependendo da empresa ou do porte do empreendimento. Viveiros destinados ao cultivo intensivo de peixes devem atender as demandas específicas com tamanho, manejo e padronização demandados pelas unidades de processamento de pescado, que por sua vez, não sendo atendidas, podem inviabilizar a comercialização ou o sistema de integração comumente proposto pelas cooperativas. Neste sentido, a renovação de água como observância aos critérios requeridos afeta primeiramente a Demanda Hídrica em um projeto, visto a alteração na renovação de água nos viveiros e, posteriormente, no planejamento dos canais de abastecimento e de drenagem pelo aumento do volume de água circulante.

 

  • Layout:

Conforme abordado no artigo anterior, no processo de construção de viveiros primeiramente se avaliam os projetos pela topografia e de forma secundária, mas não menos importante, pelas rotinas de alimentação e operacionalização para se confeccionar o layout, tamanho e formato dos viveiros, estradas, estruturas de abastecimento e de drenagem.

Na hipótese de um empreendimento com lâmina de água definida, topografia plana ou suavemente ondulada, onde o profissional necessita projetar as estruturas de drenagem e de abastecimento, a lógica pela movimentação e volume de terra a ser trabalhado é de centralizar a linha de despesca e aumentar o número ou quantidade de canais de abastecimento conforme expresso na Figura 1.

 

Isto se deve, porque é mais “econômico” implantar maior quantidade de canais de abastecimento que, em geral, possuem 50cm a 1m de profundidade, do que canais de drenagem que possuem de 2,5m a 4,5m de profundidade dependendo do projeto. Estruturas de drenagem devem respeitar a topografia do empreendimento, onde a cota (altura) de despesca deve ser menor que o fundo do viveiro em pelo menos 50cm.

Desta forma, na hipótese de um terreno plano em que seria indiferente o lado em que se implantaria a drenagem, quanto menor a quantidade de drenagem, teoricamente, menor será o custo de implantação. Evidentemente que o profissional deverá avaliar os custos de movimentação de terra, aquisição e mão de obra para implantação das linhas de abastecimento e drenagem para aferir qual será a melhor proposta de layout antes da implantação do projeto.

 

Noções de Hidráulica

Por definição, Vazão (Q) ou descarga, é o volume de determinado fluido, neste caso a água, que passa por uma determinada seção de um conduto livre ou forçado, por uma unidade de tempo. Em outras palavras, vazão é a quantidade de água que passa através de uma tubulação em um determinado tempo.

A vazão necessária de um empreendimento aquícola é defina pela Demanda Hídrica estimada para ele, e definirá as estruturas de abastecimento a serem utilizadas para seu correto escoamento até os viveiros e, posteriormente, o porte das estruturas de drenagem a serem utilizadas. A vazão é dada pela Equação da Continuidade (Equação 1):

 

Componentes do abastecimento

São estruturas componentes do abastecimento canais, tubos, conexões, divisores de vazão e filtros ou caixas de passagem. Na piscicultura comercial, usualmente o abastecimento é realizado por canais abertos ou por tubulações soterradas em virtude do baixo custo de implantação e da fácil manutenção. Independente da escolha utilizada para o abastecimento, canais ou tubulações, existem dois elementos que devem ser observados, a vazão requerida e a perda de carga ao longo do abastecimento.

Pela equação da continuidade, a vazão de um dispositivo hidráulico é dada pela área multiplicada pela velocidade média. A área pode ser obtida por geometria e a velocidade média determinada através de equações. Existem várias equações para o cálculo da velocidade média da água em um canal, entretanto, as de Chezy (1775), Manning (1891) e Strickler (1923), são as comumente adotadas, sendo Manning usualmente utilizado no Brasil.

De forma sucinta, estes pesquisadores avaliaram que a velocidade média da água em um canal dependerá da declividade do fundo, do raio hidráulico (razão da área molhada e o perímetro molhado) e do coeficiente de rugosidade das paredes (Tabelas 1). O coeficiente de rugosidade resulta do material em que o canal é edificado, que para este exemplo, utilizaremos o coeficiente estimado por Manning (n).

Desta forma, para o cálculo da velocidade (equação 2) temos que:

Substituindo a velocidade na equação da continuidade (Equação 1), temos a vazão em função da perda de carga em canais (Equação 3):

Supondo uma piscicultura comercial onde a demanda hídrica fosse estimada em 300m3/h ou 0,083m3/s, já considerando as perdas de água por evaporação, infiltração e a renovação de água, se no canal de abastecimento ou tubulação não passar essa quantidade de água, os viveiros planejados simplesmente não encherão. Podemos dimensionar um canal de abastecimento ou tubulação de duas formas: isolando-se a área e o raio hidráulico em função da vazão requerida ou por tentativa, estimando o tamanho de um canal e avaliando se a vazão encontrada é compatível com a necessidade do projeto.

No planejamento da unidade se optou em construir um canal de terra, sem vegetação (Figura 2, Tabela 1), no formato retangular, com as seguintes medidas: base de 50cm, altura da seção molhada de 25cm e com declividade de 1% (1m de desnível para cada 100m de comprimento). Neste caso, a pergunta que deve ser feita é, se a vazão da água que passará por esse canal planejado, atenderá de forma plena a demanda hídrica da piscicultura.

A Tabela 2, expressa a geometria das seções de canais comumente utilizados em piscicultura comercial em função dos componentes requeridos para o cálculo da vazão (Equação 3). As formas retangulares e trapezoidal geralmente são as mais utilizadas em virtude do formato da concha das escavadeiras hidráulicas ou retroescavadeiras.

         

A vazão do canal planejado pode ser calculada pela Equação 3, logo:

Q=0,125×30,303×0,125×0,1=0,0947m³/s

Portanto, a vazão que passa pelo canal planejado é de 0,0947m3/s ou 340,9m3/h e comporta de forma satisfatória a Demanda Hídrica requerida de 0,083m3/s ou 300,0m3/h no projeto. Caso o abastecimento seja optado por tubulações enterradas, o raciocínio será o mesmo, alternando apenas a forma geométrica e o coeficiente de rugosidade adotado.

Cabe ressaltar, que linhas de abastecimento soterradas e sujeitas ao tráfego de caminhões de despesca ou maquinários pesados, devem ser enterradas em pelo menos, 50cm de profundidade. Sugere-se para linhas que sejam soterradas, em se trabalhar com tubulação própria para irrigação (PN 60- 125) ou com tubos em polietileno de alta densidade (PEAD), pois possuem maior resistência ao desgaste e a carga pontual.

 

Componentes da drenagem

Entre as estruturas componentes da drenagem estão monges, caixas de ligação, vertedouros, poços de visita, canais ou tubulações de escoamento. De maneira geral, são dispositivos hidráulicos que tem a finalidade de controlar o nível da lâmina de água do viveiro, a renovação da massa líquida, auxiliar na despesca, garantir a manutenção das estruturas componentes e evitar fuga da biomassa.

Da mesma forma que o abastecimento, a drenagem deve atender a capacidade de escoamento de água que entra na unidade produtiva e, que permita a despesca dos viveiros de forma satisfatória independente do porte do empreendimento. Neste sentido, o monge é o principal dispositivo hidráulico de drenagem em uma unidade produtiva, juntamente com a tubulação de escoamento ligada a ele.

Os monges são largamente utilizados na piscicultura comercial, em sua maioria construídos de pré-moldado ou concreto armado e instalados a jusante do viveiro. Possuem duas câmaras (uma seca e outra molhada), separadas no centro por tampões móveis para o controle do nível da água no viveiro (Figura 3).

O dimensionamento do monge deve ser planejado de modo que consiga esvaziar o viveiro entre 4 a 6 horas, independentemente do seu tamanho. Para isso, a vazão Q da tubulação de drenagem ligada ao monge, pode ser calculada por meio do princípio de Bernoulli, tratando a saída do monge como bocal em um sistema hidráulico sujeito a carga.

Podemos utilizar a chamada equação do bocal/orifício (Equação 4), para dimensionar a drenagem em viveiros, onde o coeficiente de descarga C é uma constante adimensional para orifícios que variam de acordo com o tamanho, a forma e a quantidade de carga que o bocal está sujeito. Assim temos que:

Pesquisas realizadas pela Universidade de Iowa, EUA indicaram que o coeficiente de descarga pode ser dado em função da relação comprimento/diâmetro. Desta forma, podemos adotar de maneira geral para o escoamento dos monges na piscicultura os coeficientes de descarga para bueiros de concreto estipulados na Tabela 3, considerando o comprimento da tubulação e o diâmetro.

Conforme comentado, na “teoria”, quanto menor a linha de drenagem, menor também será o custo do empreendimento, observadas as devidas relações de corte e aterro, custo de tubulações, mão de obra etc. Projetos que optem em trabalhar com linhas de drenagem tubuladas, as mesmas devem ser dimensionadas de modo que consigam drenar simultaneamente dois ou mais viveiros, independente do porte de cada viveiro. Além disso, devem possuir declividade mínima de 1%, implantação de caixas de ligação e poço de visitas.

Caixas de ligação são construídas na junção ou união da linha de drenagem de dois monges, sendo edificadas em concreto, fazendo uso de sapatas/brocas para fixação. Devem ser instaladas cerca de 50cm abaixo da linha de drenagem para redução da velocidade da água na despesca, de 1,0 a 1,5m de altura, sendo fechadas por tampa de concreto armado e soterradas posteriormente (Figura 3).

Poços de visita são estruturas semelhantes as caixas de ligação, com a diferença de terem ligação ao talude, instaladas para manutenção da rede de drenagem soterrada, podendo ser alternadas entre uma caixa e outra de ligação (Figura 4).

Para as linhas de drenagem abertas, o dimensionamento deverá seguir o mesmo princípio adotado pelo abastecimento por canais, com a ressalva de comportar a despesca de dois ou mais viveiros simultaneamente. Os demais dispositivos hidráulicos como ressaltos, vertedouros e divisores de vazão poderão ser mencionados em um eventual artigo específico se houver demanda.

  

 

Considerações finais

 A proposta desta série de artigos foi nortear a construção de novos empreendimentos aquícolas na observância de critérios técnicos e observações realizadas em campo. A ideia foi de esclarecer possíveis dúvidas e ampliar o debate para a proposta de futuras pisciculturas comerciais com o foco na redução de custos de implantação e facilidades no manejo.

 

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Carlos Eduardo Zacarkim

Coordenador do Curso de Engenharia de Aquicultura

Universidade Federal do Paraná – UFPR/Setor Palotina

Palotina, PR

zacarkim1@gmail.com