Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Rôzne

Moderné trendy zavlažovania u širokozáberových zavlažovačov smerujú k zvyšovaniu efektivity

04-09-2014
doc. Ing. Ján Jobbágy, PhD. | Jan.Jobbagy@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Technická fakulta, Katedra strojov a výrobných systémov

Spracované z dostupných zdrojov

Slovenské poľnohospodárstvo v posledných rokoch prechádza nemalými zmenami, ktoré sú hlavne spôsobené výkyvmi počasia. Biologický význam vody v rastlinnej výrobe a závažné, často katastrofické následky a škody vyvolané suchom vyžadujú, aby sa s vodou v prírode hospodárilo zámerne a obozretne v každom ohľade.

Nedostatok zrážok v období ich najvyššej potreby núti poľnohospodárov na jednej strane pestovať plodiny, ktoré nie sú až tak náročné na vodu a vystačia si s občasnými zrážkami a  nižšou zásobou podzemnej zásoby vody. Na strane druhej je to možnosť zabezpečenia závlahovej techniky, či už novej alebo repasovanej. Pre správnu a účelovú prevádzku závlahovej techniky sa vyžaduje zdroj vody, ktorý je vlastne aj nevyhnutnou podmienkou pre každý spôsob závlahy. Na závlahu je možné využiť povrchvé, podzemné a upravené odpadové vody. Rastliny prijímajú vodu väčšinou koreňovým systémom z fyziologicky účinného pôdneho profilu. Vzhľadom k sacím schopnostiam rastlín je pre ne významná len fyziologicky užitočná voda. Určuje sa maximálnou vodnou kapacitou a bodom vädnutia. Hydrolimity z hľadiska pútania vody v pôde vymedzujú oblasti prístupnosti vody plodinám a sú dané energetickými vzťahmi medzi pôdou, pôdnou vlahou a sacou silou koreňového systému plodín. V súbore činiteľov, určujúcich vzrast, vývoj a zberové výnosy poľnohospodárskych plodín (vyšľachtenie výkonných odrôd, agrotechnika, dostatok svetla a tepla, výživa rastlín, dostatok vody), je voda základným biologickým činiteľom, veľmi často najdôležitejším, čo platí menovite vtedy, ak je voda v minime, v nedostatku.

Modernizácia závlahovej techniky spočíva v riadení aplikácie závlahovej dávky prostredníctvom PC alebo tabletov. Uplatnenie nielen širokozáberových, ale aj pásových  zavlažovačov, umožňuje aplikovať nielen čistú vodu, ale aj aplikáciu živín a chemických látok na porast prostredníctvom fertigácie a chemizácie. V procese spracovania pôdy, aplikácie ochranných látok (chemikálii) a monitorovania úrody čím ďalej, tým viac využívame zásady presného poľnohospodárstva. V procese zavlažovania začína tento trend tiež nadobúdať svoju opodstatnenosť, kde si pestovateľ môže aplikovať vodu a chemikálie alebo živiny a to na základe podkladových máp živín resp. máp potreby ochrany plodín. Medzi novinky možno zaradiť aj vývoj koncovej časti pivotovej širokozáberovej závlahovej techniky. Pri aplikácii ďalekoprúdových postrekovačov môžeme zavlažiť zvyšných až 8,1 ha (v závislosti od typu postrekovača a nastavenia sektora rotácie). Tento koncový postrekovač je možné nastavovať, jeho zapnutie a vypnutie, v závislosti od uhla pootočenia voči východiskovému postaveniu zavlažovača. Spomínanú východiskovú polohu si označíme s hodnotou „0°“ a ostatné nastavenia prevedieme na elektronickej jednotke (palubný počítač) zavlažovača.  Preto možno povedať, a to hlavne z pohľadu efektívnosti vynaloženia zvyšných nákladov, že alternatíva zavedenie zavlažovania rohov mysleného štvorca, alebo prídavného rádiusu pivotového zavlažovača, je prínosná. V prípade ak je nedostatočný tlak na konci systému, môžeme aplikovať postrekovače, ktoré pracujú pri nižších prevádzkových tlakoch. Pre porovnanie vybraných produktov koncových ďalekoprúdových postrekovačov uvádzame tabuľku 1.

Tabuľka 1: Vybrané parametre koncových ďalekoprúdových postrekovačov

Postrekovač
Zavlažená plocha, ha
Tlak,
x105 Pa
Prietok,
m3.h-1
Rádius,
m
Big Gun
8,1
1,7 – 5,5
9 - 36
30,5
SR 100Big Gun
6,1 – 8,1
3,5 - 8
10 - 70
24 – 37
P85A
3,2 – 6,1
1,4 – 4,1
4,5 - 28
13,7 – 22,9
R55A
2,4 – 3,2
1 - 2
6,2 – 16,3
12,2 – 14,9
PC3000
1,2 – 2,4
0,7 – 2,1
<4,5
3,0 – 10,7

V rámci celého krídla zavlažovača sú umiestnené rozstrekovače s regulátormi tlaku. Funkcia spomínaných regulátorov u pivotových širokozáberových zavlažovačov spočíva vo fixovaní rôznych vstupných tlakov na nastavený výstupný tlak, a to bez ohľadu na zmeny tlaku v systéme spôsobených hydraulickými podmienkami, stúpajúcimi zmenami, typom čerpadla a pod.. Z pomedzi výhod možno spomenúť uniformnú závlahovú dávku, riadený výkon rozstrekovačov (veľkosť kvapiek a dostrek) a v neposlednom rade flexibilita prevádzky systému.

Obr. 1 Koncový ďalekoprúdový postrekovač R55A a SR100 a regulátor tlaku pre rozstrekovače (Direction of travel – smer pohybu)

Obr. 1 Koncový ďalekoprúdový postrekovač R55A a SR100 a regulátor tlaku pre rozstrekovače (Direction of travel – smer pohybu)

Obr. 2: Typická infiltrácia v kombinácii závlahovou dávkou s pivotovým zavlažovačom<br /> (koniec systému (402 m) na 4,5 m<sup>3</sup>.h<sup>-1</sup>.ha<sup>-1</sup> a rýchlosťou pojazdu 1,4 m.min<sup>-1</sup>)

Obr. 2: Typická infiltrácia v kombinácii závlahovou dávkou s pivotovým zavlažovačom
(koniec systému (402 m) na 4,5 m3.h-1.ha-1 a rýchlosťou pojazdu 1,4 m.min-1)

Pre efektívne využitie závlahovej techniky, je treba poznať prevádzkovú charakteristiku rôznych rozstrekovačov alebo dýz. Na Slovensku sa nachádzajú rôzne pôdne druhy a každý z nich je charakteristický svojimi vlastnosťami ako hydrolimity, infiltračná schopnosť a pod..  Na základe týchto vlastností je treba prispôsobovať aj nasadenie a nastavenie jednotlivých aplikátorov - rozstrekovačov. Zvyšovaním jeho priemeru zavlažovania, redukujeme závlahovú dávku tak, aby jej hodnota nepresiahla infiltračnú schopnosť pôdy. To znamená, že aj výber konkrétneho typu rozstrekovača (napr. tabuľka 2) závisí od krivky infiltrácie pre daný druh pôdy (obr.2). Na základe týchto základných informácií je treba zadefinovať dva typy aplikačných dávok: priemerná a okamžitá. Priemerná aplikačná dávka je dávka vody aplikovaná ponad zavlažovanú plochu. Je to priemerná hodnota za predpokladu uniformity v rámci zavlažovanej plochy. Aplikačnú dávku zavlažovača zvyšujeme s vyšším prietokom vyžadovaným na vzdialenejších častiach od centrálnej veže (pivota). Z analýz rozdielnych vlastností aplikátorov vyplýva, že zvyšovaním priemeru zavlaženia jednou dýzou sa znižuje jej priemerná aplikačná dávka. Okamžitá aplikačná dávka je tiež dôležitým elementom, najmä pre pôdy bahnité a náchylné na zhutnenie. Táto dávka je špičkou intenzity aplikácie vody na bod. Okamžitá aplikačná dávka a kinetická energia kvapiek sú dôležité premenné v udržiavaní v dobrej sacej schopnosti pôdy počas sezóny. Pivotové zavlažovače, ktoré majú vysokú okamžitú aplikačnú dávku s vysokou rýchlosťou, veľkými kvapkami sú škodlivé pre niektoré druhy pôd (spôsobujú poškodenie povrchu a povrchových pórov). Okamžitá aplikačná dávka pre fixný typ dýzy môže byť viac ako desať násobok priemeru ak sa meria okamžitý tok vody idúci na pôdu.  Pre správnu infiltráciu vody do pôdy je treba udržať povrch pôdy otvorený. V takomto prípade je výhodnejšie používať širokozáberovú závlahovú techniku s rostrekovačmi.

Tabuľka 2: Prevádzkové parametre vybraných rozstrekovačov

Typ dýzy,
Séria 3000
Prevádzkový tlak, x105 Pa
Aplikačná dávka
Montáž
Priemer zavlažovania, m
A3000 Accelrator
0,41 – 1
stredná
B
9,1 – 14,0
D3000 Sprayhead
0,41 – 2,8
vysoká
A alebo B
4,9 – 12,2
N3000 Nutator
0,7 – 1
nízka - stredná
B – flexibilná hadica
13,4 – 15,9
R3000 Rotator
1 – 3,4
nízka
A alebo B
15,2 – 22,6
S3000 Spinner
0,7 – 1,4
nízka - stredná
B
12,8 – 16,5
T3000 Trashbuster
Záleží od výberu dýzy
nízka - vysoká
A alebo B
Záleží od výberu dýzy

A - dýza sa upevní na potrubie, B – dýza sa upevní na zvedenom pevnom potrubí

Rozstrekovače podľa možnosti pohybu pracovnej časti (rotora – stredová časť rozstrekovača) možno rozdeliť na nasledovné:

  • fixné (pevné) rozstrekovače – s pevným rotorom,
  • rotačné rozstrekovače – s pohybujúcim sa rotorom.

Rozdiel v činnosti medzi fixným a rotačným rozstrekovačom zobrazuje obr. 4.  Pri aplikácii fixného rozstrekovača je hodnota okamžitej aplikačnej dávky vyššia na určitých percentách plochy. Na ostatnej časti je táto hodnota nižšia. Na rozdiel od fixného, rotačný rozstrekovač vytvára otáčavý prúd vody, počas celej aplikácie vytvára nižšiu okamžitú aplikačnú dávku a rozdelenie vody je rovnomernejšie.

Uplatnenie vybraných typov rozstrekovačov:

A3000 Accelerator. Rozstrekovač maximalizuje výkon v stropnej aplikácii vody. Je navrhnutý ako hybrid rotačnej a odstredivej technológie. Urýchľovač zvyšuje otáčky prostredníctvom rozsahu trysky.

D3000 Sprayhead.  Rozstrekovač je fixnej konštrukcie, s možnosťou úprav, pretože počas sezóny dochádza k zmenám požiadaviek na závlahovú dávku. Rozstrekovač je vybavený rýchlo vymeniteľným spodným viečkom (tanierom). Je kompatibilný aj na systém LEPA.

Obr.3: Nové typy rozstrekovačov Séria 3000

Obr.3: Nové typy rozstrekovačov Séria 3000

Obr. 4: Rozdiel medzi fixnou a rotačnou dýzou

Obr. 4: Rozdiel medzi fixnou a rotačnou dýzou

N3000 Nutator. Charakteristickým znakom je kombinácia rotačného pohybu s plynulým vyoseným pohybom rotora, čím sa znižuje vplyv vetra. Väčšie, vetrom prenikajúce kvapky a nízke hodnoty uhla trajektórie sú základom pre maximálnu účinnosť.

R3000 Rotator. Charakteristickým znakom je najväčší využiteľný dostrek s rozstrekovačmi. Zavlažená plocha je široká - kruhová čo zodpovedá nižším priemerným aplikačným dávkam, nižšiemu času prevlaženia a redukovanému odtoku. Väčšie prekrytie susedných rozstrekovačov zlepšuje rovnomernosť.

S3000 Spinner.  Tento typ rozstrekovača využíva voľnú rotáciu (odstredivú silu) na výrobu jemnej závlahovej dávky – ako obľúbený dážď. Je určený pre citlivejšie plodiny a pôdy, pre nižšie okamžité aplikačné dávky a znižuje kinetickú energiu kvapiek čo pomáha udržiavať správnu štruktúru pôdy.

T3000 Trashbuster. Rozstrekovač bol vyvinutý pre aplikáciu odpadových vôd. Dizajnovo sa uberal k otvorenej konštrukcii pre ľahší prechod tuhých častí. Nasadenie prietokovej kompenzácie môže zjednodušiť údržbu.

Účinnosť zavlažovania ovplyvňujú faktory ako unášanie kvapiek vody vplyvom vetra, evaporácia, priamy styk pôdy s vodou a vnikanie vody do pôdy. Pre mechanizované zavlažovanie za efektívny prínos možno považovať zníženie vplyvu vetra a to nižšie položenými dýzami prostredníctvom fixných alebo flexibilných rúrok. Aplikácia rotačných resp. aj pevných dýz predlžuje čas vsakovania vody pôdou a znižuje aplikačnú dávku.