Irrigacao Metodos Sistemas e Aplicacoes - Guia Completo UNICAMP

IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES ROBERTO TESTEZLAF Faculdade de Engenharia Agrícola UNICAMP 2017 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES ROBERTO TESTEZLAF FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS CAMPINAS FEVEREIRO 2017 ii SUMÁRIO Ficha Catalográfica Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Área de Engenharia e Arquitetura Elaborada por Equipe Participante Coordenação do Projeto Roberto Testezlaf Faculdade de Engenharia Agrícola Grupo de Pesquisa Tecnologia de Irrigação e Meio Ambiente bobfeagriunicampbr wwwfeagriunicampbrirrigacao Revisão de Vernáculo Editoração Eletrônica Fotos da Capa João Alberto Antunes NETAFIM do Brasil A reprodução não autorizada desta publicação no todo ou em parte constitui violação do Copyright Lei n 96101998 O conteúdo desta obra é de única e exclusiva responsabilidade dos autores SUMÁRIO PREFÁCIO i CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL 3 IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA 4 MÉTODOS E SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO 11 IRRIGAÇÃO NO BRASIL 18 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS 24 IRRIGAÇÃO POR SUPERFÍCIE 25 Sistemas de irrigação por inundação 28 Sistemas de irrigação por sulcos 34 IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO 43 Sistemas de irrigação por aspersão com linhas laterais 56 Sistemas de irrigação por aspersão com linhas laterais mecanizadas 60 Sistemas de irrigação por aspersão com aspersor canhão 75 IRRIGAÇÃO LOCALIZADA 82 Sistema de irrigação localizada por gotejamento 95 Sistema de irrigação localizada por microaspersão 105 Sistema de irrigação localizada por borbulhamento 110 Sistema de irrigação localizada por exsudação 111 IRRIGAÇÃO DE SUBSUPERFÍCIE 113 Sistema de subsuperfície por gotejamento subterrâneo 117 Sistema de subsuperfície por elevação do lençol freático 122 Sistemas de subirrigação em ambiente protegido 126 Sistemas hidropônicos 132 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO 135 IRRIGAÇÃO EM AMBIENTES PROTEGIDOS 136 IRRIGAÇÃO PARA PAISAGISMO 149 IRRIGAÇÃO QUALIDADE PLANEJAMENTO E IMPACTOS 158 IRRIGAÇÃO FATORES DE QUALIDADE 159 Introdução 159 Planejamento da irrigação 160 Projeto de sistemas de irrigação 161 Instalação e montagem do sistema de irrigação 163 4 SUMÁRIO Operação do sistema de irrigação 164 Manejo racional dos sistemas de irrigação 168 PLANEJAMENTO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO 170 Introdução 170 Identificação de objetivos e impactos do projeto 171 Levantamento e caracterização da propriedade 172 Préseleção de sistemas de irrigação 173 Comparação técnicoeconômica dos sistemas préescolhidos 175 Seleção do sistema de irrigação 175 IMPACTOS DO USO DAS TÉCNICAS DE IRRIGAÇÃO 177 Introdução 177 Causas e efeitos 177 Impactos gerados pela irrigação 179 Salinidade e irrigação 186 Legislação ambiental e irrigação 187 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 190 AUTORES 208 i IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES PREFÁCIO A vontade de apresentar os conceitos sobre métodos e sistemas de irrigação de forma simples e didática foi a principal motivação que encontrei para escrever esse livro Busquei redigir um texto que atendesse o público em geral composto por alunos de graduação de cursos de ciências agrárias profissionais liberais técnicos agricultores e principalmente por pessoas que tenham dentro de si o prazer incontrolável pelo conhecimento Pode ser que em alguns momentos sejamos técnicos demais e a nossa linguagem não consiga atingir a todos mas fica a vocês leitores a possibilidade de me contatar e sanar possíveis problemas de entendimento que surgirem e dessa forma corrigir erros e permitir o aperfeiçoamento do texto Apesar do número elevado de Cursos de Agronomia Engenharia Agrícola Engenharia Civil e Escolas Técnicas Agrícolas no Brasil os principais interessados em textos voltados para as técnicas de irrigação não são muitos os livros relacionados com esse tema que estão publicados em português Acredito que uma das razões por esse baixo número de publicações seja a não obrigatoriedade que o estudo desta ciência teve por muito tempo nas escolas agrárias brasileiras e ao pequeno número de profissionais especializados que o Brasil produziu por muito tempo Entretanto os programas federais de fomento à irrigação desenvolvidos na década de 80 do século XX auxiliaram a alavancar esta área de forma significativa Adicionalmente a visão de que a irrigação será sempre a tábua de salvação do semiárido brasileiro possibilitou a sua divulgação com maior intensidade pelos meios de comunicação consolidando a sua importância dentro do cenário da ciência e da tecnologia nacional Buscando oferecer uma divisão lógica e coerente dividiuse esse livro em quatro módulos distintos O Módulo I apresenta a definição de irrigação com seus benefícios a descrição dos métodos e sistemas de irrigação e seus componentes buscando enfatizar a sua importância para o agronegócio brasileiro e analisar a situação atual do uso dessa técnica no Brasil comparandoa com outros países No Módulo II o mais longo deles são caracterizados os métodos e sistemas de irrigação mais empregados atualmente introduzindo um pequeno histórico de desenvolvimento da técnica seus princípios de operação e as vantagens e limitações do uso Nesse módulo é introduzida e discutida a inclusão da irrigação de subsuperfície dentro de uma nova classificação dos métodos de irrigação O Módulo III mostra detalhes de aplicações de sistemas de irrigação em dois sistemas de produção distintos em ambientes protegidos e em paisagismo mostrando as adequações da técnica para esses empregos e fornecendo detalhes da operação dos equipamentos e informações básicas sobre projetos No módulo IV foram enfatizadas as condições básicas que caracterizam uma irrigação de qualidade mostrando os procedimentos de planejamento do uso da técnica e abordando os cuidados que se devem tomar para minimizar o impacto da irrigação no uso dos recursos naturais hídricos e solos Este livro teve participação de coautores em alguns capítulos Deixo aqui o meu agradecimento ao Prof Dr Edson Eiji Matsura da FEAGRIUNICAMP ao Prof Dr Fábio Ponciano de Deus da Universidade Federal de Lavras do Dr Rhuanito Soranz Ferrarezi da Universidade da Florida e do Prof Dr João Luiz Cardoso professor aposentado da FEAGRIUNICAMP Outro agradecimento é para o Sr João Alberto Antunes das Empresas Gotejar e Irrigabras que autorizou a utilização de sua coletânea de fotografias essenciais para o entendimento dos assuntos abordados no texto ii PREFÁCIO Buscouse nesse livro falar imparcialmente sobre irrigação mostrando os lados positivos e negativos e procurando deixar a mensagem que toda a tecnologia desenvolvida pelo homem deve sempre ser utilizada para reduzir a miséria da condição humana melhorando a qualidade de vida de todos no presente e no futuro De nada adianta retirar da terra o máximo que ela nos pode oferecer hoje com aplicação intensiva da tecnologia se amanhã nada restará para os nossos descendentes Boa leitura e uma excelente viagem pelas estradas da irrigação Roberto Testezlaf 3 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Roberto Testezlaf Edson Eiji Matsura e João Luiz Cardoso Esse módulo introdutório tem o objetivo de definir conceitos e princípios relacionados com a irrigação e enfatizar a sua importância para o agronegócio brasileiro fornecendo informações e dados que introduzam o leitor no mundo dos métodos e sistemas de irrigação e de seus componentes permitindo uma análise da situação atual do uso dessa técnica no Brasil pela exposição das políticas e ações governamentais até então adotadas para o desenvolvimento desse setor agrícola Módulo I 4 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA DEFINIÇÃO Existem várias definições para o termo irrigação fornecidas por diferentes autores ao longo da história da ciência agrícola Para efeitos práticos e de fácil entendimento a irrigação será definida aqui como as técnicas formas ou meios utilizados para aplicar água artificialmente às plantas procurando satisfazer suas necessidades e visando a produção ideal para o seu usuário Esta definição engloba todas as formas de irrigar uma planta desde aquela realizada com uma simples mangueira de jardim até o equipamento de irrigação mais sofisticado É claro que para leitores mais exigentes será preciso enfatizar que para satisfazer as necessidades das plantas e obter a sua produção ideal é necessário enxergar a irrigação como uma ciência e não simplesmente como um equipamento E como ciência a aplicação de água mediante o uso da irrigação deve ser realizada de maneira correta evitandose desperdícios ou perdas e otimizando os possíveis impactos positivos e negativos do uso da técnica Como um exemplo de uma irrigação mal realizada podese citar a ocasião que pela primeira vez despejamos o conteúdo de um copo de água em um pequeno vaso de flores A água assim aplicada infiltrase rapidamente sem ser absorvida pelo substrato ou solo passando direto pelo seu interior e molhando o local onde o vaso foi colocado Essa irrigação mal realizada pode ser analisada dentro de duas visões A primeira é que a quantidade de água aplicada foi excessiva ultrapassando a capacidade do vaso em armazenála e que poderíamos ter colocado uma menor quantidade de água mais vezes com maior frequência ao invés de tentar colocar uma quantidade maior de uma só vez E a segunda é que a forma de aplicação foi incorreta pois geralmente a melhor forma de irrigar as flores cultivadas em vasos com substrato é colocando o vaso dentro de um recipiente com água permitindo a sua absorção lentamente e não aplicando diretamente sobre a superfície do vaso Estes são dois erros muito comuns na irrigação moderna o manejo de água incorreto e a escolha do método inadequado de aplicação de água O uso da irrigação pode ser observado em praticamente todos os lugares A forma mais fácil de visualizálo é no campo mas às vezes ele está camuflado dentro de shoppings ou comércios Mesmo não sendo tão evidente a irrigação faz parte de nossa vida mais do que podemos imaginar As flores que compramos para presentear alguém ou para decorar algum ambiente foram com certeza irrigadas dentro de estufas ou ambientes protegidos O arroz alimento nosso de cada dia vem na sua maioria de lavouras irrigadas As nossas saladas praticamente não existiriam se não houvesse irrigação Portanto mesmo sabendo pouco sobre as técnicas de irrigação é possível afirmar que a nossa vida depende delas O USO DA IRRIGAÇÃO Um fato comprovado sobre a irrigação é que desde a préhistória o homem vem desviando cursos dágua para irrigar suas plantações Foi o uso desta técnica que possibilitou o estabelecimento humano em zonas áridas e semiáridas tornando esses locais permanentemente habitados Desde cedo o homem entendeu que ele não só precisava de água para viver mas que as plantas ficavam mais verdes e produziam mais com a sua presença As mais antigas civilizações que se desenvolveram ao longo dos rios Nilo Egito Tigre e Eufrates Mesopotâmia Amarelo ou Huang China e Hindus Índia fizeram uso intensivo das técnicas de irrigação para garantir as suas sobrevivências Mesmo nas 5 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Américas foram encontradas evidências de campos irrigados no Peru Vale do Zaña datados de 5400 anos atrás Uma técnica assim tão antiga e tão importante deveria ser sempre estudada e avaliada como instrumento essencial para viabilizar o desenvolvimento socioeconômico e cultural de regiões desfavorecidas onde a produção agrícola é afetada pela escassez de chuvas e pela falta da disponibilidade hídrica ou para incrementar a lucratividade de regiões agrícolas tradicionais A irrigação é uma tecnologia imprescindível no processo de aumento da produção de bens agrícolas sendo a sua adoção dependente da disponibilidade hídrica de cada região Em regiões desérticas e áridas onde a precipitação anual é inferior a 250 mm ou seja muito baixa ou nenhuma a irrigação é obrigatória pois nenhum tipo de cultura pode se desenvolver sem receber água É o caso de países no Golfo Pérsico na África Subsaariana e de algumas regiões do México Chile e Argentina e outras zonas desérticas do globo terrestre A irrigação também tem caráter obrigatório em regiões semiáridas caracterizadas por precipitações entre 250500 mm anuais onde algumas culturas podem se desenvolver sem a necessidade de irrigação porém com alto risco de quebra de safra É o caso de grande parte do Nordeste brasileiro que se encontra nessas condições climáticas Já em áreas que recebem mais de 600 mm de chuvas anuais a irrigação pode ser necessária em alguns períodos do ano de forma a complementar ao regime pluviométrico da região para atender as necessidades hídricas das culturas Nessas regiões a distribuição espacial e temporal das chuvas afeta a decisão de se usar a irrigação Apesar dos altos índices pluviométricos essas regiões apresentam épocas bem definidas onde a quantidade de chuva não é suficiente para atender as demandas das culturas Este é o caso da maioria dos Estados do CentroOeste e Sudoeste do Brasil A Figura 1 exemplifica a situação pluviométrica mensal média de três cidades brasileiras Campinas SP Goiânia GO e Petrolina PE pertencentes a três diferentes regiões geopolíticas Figura 1 Dados pluviométricos mensais médios dos municípios de Campinas SP Goiânia GO e Petrolina PE Na Figura 1 é possível observar o comportamento pluviométrico distinto dos três municípios A cidade de Campinas SP com uma precipitação média anual de aproximadamente 1400 mm apresenta uma diferença de aproximadamente 200 mm entre o mês mais chuvoso janeiro e o mais seco julho A cidade de Goiânia GO com uma precipitação média anual em torno de 1580 mm um pouco maior que Campinas se caracteriza por um verão com maiores precipitações e um período maio a agosto com poucas chuvas Por outro lado a cidade de Petrolina PE com uma precipitação média anual 6 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES de 570 mm característica de climas semiáridos se distingue por exibir um período com baixas precipitações mais longo maio a outubro que as outras duas cidades Essa comparação entre municípios de distantes regiões permite refletir como a implantação da irrigação pode assumir diferentes finalidades para a produção agrícola e também para o agricultor IMPORTÂNCIA DA IRRIGAÇÃO Vários são os benefícios gerados quando os agricultores passam a utilizar a técnica da irrigação no sistema produtivo os quais determinam a importância da sua adoção na agricultura Serão analisados nesse tópico os principais benefícios que mostram claramente como essa tecnologia pode se tornar uma parceira fiel do crescimento do agronegócio brasileiro Garantia de produção com relação às necessidades hídricas e redução dos riscos de quebra de safra por seca Quando se utilizam as técnicas de irrigação para suprir as demandas ou necessidades hídricas das plantas mesmo que falte chuva o risco de quebra de safra é minimizado com maior garantia de produção A redução dos riscos de quebra de safras é um fator atrativo essencial para investimentos tanto em áreas já ocupadas por unidades produtivas como em áreas agrícolas com baixa taxa de ocupação de terras Desta forma a irrigação pode se tornar um elemento ampliador da disponibilidade de produtos e facilitador de capitalização na agropecuária A irrigação quando utilizada de forma complementar a chuva principalmente nas regiões onde o total de precipitação permite o desenvolvimento e a produção das culturas proporciona melhor aproveitamento dos recursos hídricos aumentando a eficiência do uso da água aplicada pela chuva A complementação da demanda hídrica da cultura pela irrigação nos momentos mais requeridos proporciona o aproveitamento da água da chuva de modo a resultar em produção efetiva Caso contrário a presença da precipitação pluviométrica durante quase todo o ciclo da planta não seria uma garantia de ocorrência da produção final da forma desejada se faltasse água em momentos críticos do ciclo vegetativo Um bom exemplo dessa visão é o que vem acontecendo nos últimos anos com o milho safrinha modalidade distinta da safra normal quando o milho é cultivado em condições climáticas não favoráveis plantio de janeiro a março principalmente pela menor disponibilidade hídrica e térmica durante o ciclo produtivo Essa prática vem se desenvolvendo como uma alternativa econômica importante nos estados do Sudoeste brasileiro contribuindo de maneira expressiva na produção total de milho No entanto é considerada ainda uma cultura de risco alternandose safras com boas produções e outras com perdas quase totais sendo bastante incerto o nível de produtividade a ser obtido pelo produtor A Figura 2 apresenta as áreas plantadas e as respectivas produções para o milho safrinha no período de 2001 a 2008 para o Estado de São Paulo Observando os dados apresentados na Figura 2 fica evidente que apesar da baixa variação da área plantada durante os anos analisados as produções de alguns anos 2002 2006 e 2007 foram significativamente afetadas pelas condições climáticas dos referidos anos estiagem e geada evidenciando a importância da irrigação na diminuição de riscos e prejuízos podendo incrementar a produção nesta modalidade de cultura que tem crescido nos últimos anos 7 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Figura 2 Variação da produção do milho safrinha no Estado de São Paulo Fonte CONAB 2010 Importante salientar que quando se tem a irrigação não se pode esquecer que outras práticas de cultivo devem ser corretamente dimensionadas e utilizadas porque não basta ter água se faltar fertilizantes tratos fitossanitários conservação do solo etc Aumento de produtividade das culturas A presença constante da água nas raízes das plantas fornecida pela irrigação deixa o solo em uma umidade ótima de desenvolvimento não permitindo a ocorrência do estresse hídrico na cultura proporcionando o aumento de produtividade de forma significativa A irrigação realizada no momento correto e com a aplicação da quantidade certa de água permite a obtenção de índices de produtividade acima das médias das culturas que são cultivadas na condição de sequeiro ou seja quando esta cresce somente com a água da chuva Exemplos de produtividades de algumas culturas brasileiras na condição de cultivo irrigado comparadas com a produtividade média brasileira IBGE 2006 estão mostrados na Figura 3 Figura 3 Produtividades médias brasileiras comparadas com produtividades médias de culturas irrigadas Fontes diversas Como se pode avaliar pelos dados apresentados na Figura 3 o fornecimento de água pela irrigação no momento certo aliado com técnicas de cultivo adequadas à cultura irrigada sempre irá proporcionar um aumento da produtividade Mas é importante salientar mais uma vez que o incremento de produtividade depende também de outras condições e que somente a utilização da irrigação não é garantia de se atingir aumentos significativos de produção O incremento de produtividade e a participação da irrigação na produção de alimentos são exemplificados com dados da Organização das Nações Unidas para 8 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Alimentação e Agricultura FAO 2000 que mostra que apenas 16 da área mundial cultivada é irrigada mas sendo responsável por 25 da produção de alimentos Para o Brasil estudos da ANA 2004 mostraram que cultivos irrigados produziram 16 de nossa safra de alimentos e 35 do valor de produção apesar da pequena percentagem de área irrigada em nossas terras em comparação com a área plantada Além de ser um fator de incremento nos volumes de produtos agrícolas em geral devese lembrar de que numerosas culturas de ciclo curto como tomate alface e outras hortaliças particularmente exigentes em água são viabilizadas somente com o uso da irrigação Melhoria na qualidade do produto final Outra comprovação científica a favor da irrigação é que algumas espécies de plantas sob o regime controlado de irrigação e de fertilizantes apresentam melhoria de qualidade no produto final É o caso principalmente de frutas e legumes cujas qualidades desejáveis para o consumo como tamanho e teor de açúcar podem ser conduzidas pela irrigação No caso do tomate consumido in natura por exemplo a aplicação correta de água pela irrigação é capaz de controlar o aparecimento de rachaduras e proporcionar um aumento do tamanho do fruto PASCUAL et al 2000 PUIUPOL et al 1996 A cultura do melão também apresenta resultados significativos na qualidade com o aumento do teor de sólidos solúveis responsável pela concentração de açúcar presente no produto e por incrementar a quantidade de frutos comercializáveis dentro da lavoura pela obtenção de frutos de maiores dimensões SOUSA et al 1999 FERNANDES TESTEZLAF 2002 Outra cultura que comprovadamente a irrigação influencia na produtividade peso médio e diâmetro dos frutos é o maracujazeiroamarelo CARVALHO et al 2000 Aumento no número de safras agrícolas e colheita na entressafra A presença controlada de água na produção agrícola mediante o uso da irrigação permite ao agricultor acostumado tradicionalmente a colher uma safra por ano época das chuvas a ampliar o número de safras passando a plantar em diferentes épocas ou estações e tendo a possibilidade de colheitas na entressafra Este tipo de cultivo pode melhorar a lucratividade da produção pela remuneração extra que se obtém colocando o produto no mercado no momento de baixa oferta e alta remuneração Uma análise de mercado da cultura do chuchu no Estado do Paraná em 2007 Figura 4 mostra a relação entre a disponibilidade do volume t do produto para venda e o preço de mercado praticado Figura 4 Variação anual 2007 do volume de vendas e do preço comercializado da cultura do do chuchu no Estado do Paraná 9 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Fica evidente na Figura 4 a lei da oferta e procura onde no momento que a quantidade do produto aumenta no mercado existe a redução de seu preço março a maio desestimulando o produtor do seu cultivo Dessa forma a possibilidade de se produzir na entressafra ou seja a partir do mês de junho não só remunera melhor o produtor como também auxilia na distribuição da oferta ao mercado consumidor Criação e aumento na oferta de emprego Alguns estudos desenvolvidos no país comprovam o impacto positivo da irrigação na modernização da agricultura e a sua contribuição efetiva ao desenvolvimento regional Um exemplo é a avaliação da contribuição socioeconômica decorrente da implantação de um projeto de irrigação financiado pelo Projeto São José para as condições da comunidade Recreio no município de Iguatu no Ceará KHAN et al 2001 Os resultados evidenciaram que o projeto de irrigação promoveu substancial contribuição para melhoria na qualidade de vida da população da comunidade cearense dessa região gerando novos empregos e melhoria da renda Além dos empregos diretos que o uso da técnica possibilita na condição de ser uma prática adicional a ser utilizada no processo produtivo a irrigação tem o potencial de criar empregos indiretos seja na indústria de processamento agropecuário ou nos setores de insumos agrícolas A capacidade de geração de emprego da agricultura irrigada pode ser avaliada por diferentes estudos cujos valores apresentam variações em função da cultura período e local analisado Segundo estimativas de REBOUÇAS et al 1999 a irrigação era responsável por pelo menos 15 milhão de empregos diretos e 3 milhões de empregos indiretos Devido à baixa utilização da irrigação na agricultura brasileira como será mostrado posteriormente essas estatísticas mostra um potencial significativo de crescimento A Figura 5 apresenta os resultados de quatro estudos apresentados por FRANÇA 2001 que estimou o emprego gerado pela agricultura irrigada no semiárido brasileiro Figura 5 Empregos gerados pela agricultura irrigada na região do semiárido autores diversos Esses estudos mostraram que um hectare irrigado na região semiárida gera de 08 a 12 empregos diretos e 10 a 12 indiretos de forma consistente e estável contra 022 empregos diretos na agricultura de sequeiro FRANÇA 2001b Assim esta capacidade de gerar emprego por parte da agricultura irrigada contribui para a diminuição do êxodo rural desordenado do Nordeste 075 04 114 05 186 075 2 09 2 0 1 2 3 4 5 6 Estudo 1 Estudo 2 Estudo 3 Estudo 4 Empregos gerados Direto Indireto Total 10 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES A confirmação do potencial da irrigação em alavancar economias regionais onde ela está inserida é evidente em alguns casos conhecidos no Brasil como as cidades Petrolina PE Juazeiro BA Barreiras BA Chapada do Apodi RN e Araguari MG Redução de mecanização Alguns sistemas de irrigação como a irrigação por gotejamento e o pivô central permitem que algumas práticas agrícolas sejam realizadas através da água da irrigação É o caso da aplicação de agroquímicos e fertilizantes comumente denominada de quimigação Estudos comparativos de custo do uso da quimigação em pivô central e sistemas convencionais mostram que essa técnica tornase mais econômica quando usada duas ou mais vezes por ano sendo que a redução de custo geralmente aumenta com o número de aplicações anuais dependendo da combinação dos produtos químicos aplicados THREADGILL 1985 O uso do sistema de irrigação para a operacionalização de outras práticas agrícolas pode oferecer tanto o impacto econômico positivo pela diminuição dos gastos de mãode obra e equipamentos como pela melhoria do impacto ambiental com a redução do tráfico de veículos e de pessoas dentro da cultura e a aplicação mais eficiente de agroquímicos reduzindo perdas ou contaminação do solo e da água Outras oportunidades econômicas Outro benefício indireto que pode ser gerado pela implantação da irrigação nas propriedades agrícolas é a utilização da infraestrutura dos sistemas em atividades de lazer e esporte com retorno financeiro extra para o produtor Um exemplo é a exploração de barragens ou represas Figura 6 canais de irrigação com gerenciamento adequado para usos múltiplos como pesca cultivo de peixes turismo recreação e lazer práticas de esporte e constituir assim em fonte adicional de renda para o agricultor Figura 6 Exemplo de barragem construída para uso em irrigação com possibilidade de multiuso 11 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL MÉTODOS E SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO MÉTODOS E SISTEMAS Antes de iniciar esse tópico é preciso explicar uma dúvida que se criou cotidianamente com o uso das palavras método e sistema dentro da área de irrigação Para esclarecer o significado dessas palavras é necessário buscar o auxílio do dicionário e segundo FERREIRA 2010 Método S m do Latim methodu ou do Grego méthodos Maneira de agir ou fazer as coisas modo ordenado de proceder Sistema S m do Latim systema ou do Grego sýstema Disposição das partes ou dos elementos de um todo coordenados entre si e que funcionam como estrutura organizada e que concorrem para um resultado Portanto a palavra método está relacionada com a forma de se fazer as coisas ou proceder dentro de um processo Aplicando esse conceito em irrigação é possível diferenciar quatro formas ou modos de se aplicar água à cultura e assim definir quatro métodos principais de irrigação ou seja Aspersão a água é aplicada sobre a folhagem da cultura e acima do solo na forma de chuva Superfície quando se utiliza a superfície do solo de forma parcial ou total para a aplicação da água por ação da gravidade como a enxurrada Localizada a aplicação da água é realizada em uma área limitada da superfície do solo preferencialmente dentro da área sombreada pela copa das plantas Subsuperfície ou subterrânea a água é aplicada abaixo da superfície do solo dentro do volume explorado pelas raízes das plantas A Figura 7 apresenta ilustrações dos quatro métodos de irrigação visando exemplificar as diferenças entre essas formas de aplicação de água Aspersão Superfície Localizada Subsuperfície Figura 7 Ilustrações dos quatro métodos de irrigação Para que a água seja aplicada às plantas pelos quatro diferentes métodos atendendo as suas necessidades é preciso fazer uso de diferentes sistemas de irrigação que são definidos como o conjunto de equipamentos acessórios formas de operação e manejo e que de forma organizada realizará o ato de irrigar as culturas A Tabela 1 relaciona de forma didática os quatro métodos de irrigação com os seus principais sistemas de operação Adicionalmente no Módulo II desse documento serão descritos e detalhados outros tipos de sistemas dentro de cada classificação de métodos 12 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Tabela 1 Métodos de irrigação e exemplos de seus principais sistemas Métodos Sistemas Superfície Sulcos Inundação Aspersão Convencional Mecanizada Pivô e Carretel Localizada Gotejamento Microaspersão Subsuperfície Gotejamento Subterrâneo Elevação do Lençol Freático Mesas de subirrigação Sistemas de irrigação por superfície Os sistemas de irrigação por superfície recebem também o nome de irrigação por gravidade uma vez que a água é aplicada diretamente sobre a superfície do solo e pelo efeito da gravidade se movimenta e infiltra no solo Os sistemas de irrigação por superfície podem ser classificados como Sistemas de irrigação por sulcos a água é aplicada pela inundação parcial na área a ser irrigada acompanhando as linhas da cultura escoando e se infiltrando por sulcos construídos na superfície do solo Sistemas de irrigação por inundação a água é aplicada sobre a área plantada e limitada por diques acumulando na superfície do solo e se infiltrando como se verifica na cultura do arroz A Figura 8 ilustra os sistemas de irrigação por sulcos e por inundação pertencentes ao método de irrigação por superfície enfatizando a diferença entre os sistemas Figura 8 Sistema de irrigação por superfície sulcos esquerda e inundação direita Sistemas de irrigação por aspersão Nestes sistemas a água é distribuída na forma de gotas sobre a cultura e superfície do solo imitando o efeito da chuva A formação das gotas é obtida pela passagem da água pressurizada através de orifícios existentes em dispositivos mecânicos chamados aspersores ou sprays Os sistemas de irrigação por aspersão podem ser divididos basicamente em dois tipos Sistemas convencionais são aqueles que utilizam os componentes convencionais de aspersão motobombas tubulações e aspersores e que podem 13 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL ser movimentados manualmente pelo campo móveis cobrindo em cada posição um setor da área irrigada ou permanecer parados fixos na mesma posição ao longo do período de produção e cobrindo toda a área irrigada ou setores específicos Sistemas mecanizados são sistemas onde os aspersores ou sprays são montados em estruturas metálicas que se movem ao longo da área para efetuar a irrigação Estes sistemas podem se movimentar com o auxílio de um trator ou de sistemas automatizados com movimentos linear ou circular com a operação elétrica ou com a utilização da pressão existente na tubulação Enquadramse no sistema mecanizado o pivô central um dos mais conhecidos no Brasil e o carretel enrolador Os sistemas de irrigação por aspersão convencional e mecanizada estão exemplificados na Figura 9 Figura 9 Sistemas de irrigação por aspersão sistema convencional com movimentação manual esquerda sistema por pivô central centro e a carretel enrolador direita Sistemas de irrigação localizada Na irrigação localizada a água é aplicada sobre o solo em uma área restrita preferencialmente debaixo da área sombreada pela copa da cultura ou perto do caule buscando umedecer somente o volume de solo explorado pelo sistema radicular da planta Esses sistemas utilizam pequenas vazões quando comparados a outros sistemas de irrigação devido o emprego de emissores com diâmetros de saída reduzidos submetidos a baixas pressões Em função do tipo de emissor utilizado os sistemas de irrigação localizada podem ser classificados em Sistema por gotejamento a água é aplicada no solo na forma de gotas com baixa vazão através de pequenos emissores denominados gotejadores Sistemas de microaspersão estes sistemas utilizam microaspersores ou sprays que aplicam a água na forma de jatos ou aerosol preferencialmente na área sombreada pela copa da planta Esses sistemas possuem vazões e áreas de aplicação maiores que o gotejamento A Figura 10 apresenta os dois tipos de sistemas de irrigação localizada onde se observa a diferença na área e no local de aplicação de água dos sistemas abaixo da copa das árvores 14 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 10 Sistemas de irrigação localizada gotejamento esquerda e microaspersão direita Sistemas de subsuperfície Na irrigação de subsuperfície a aplicação de água é realizada abaixo da superfície do solo diretamente nas raízes das culturas aproveitando a ocorrência do fenômeno de ascensão capilar onde a água se eleva ao longo do perfil do solo por diferença de potencial total Este tipo de aplicação é atingido com a utilização dos seguintes sistemas Gotejamento Subterrâneo ou subsuperficial Neste caso as linhas de gotejamento são enterradas no solo às profundidades que permitam que a água aplicada atinja o volume explorado pelas raízes Figura 11 Elevação do lençol freático Esse sistema é empregado em áreas onde existe a ocorrência de camadas de impedimento subsuperficiais que permite saturar o perfil do solo e controlar a profundidade do nível do lençol freático deixandoo próximo às raízes das plantas Esta condição é típica de locais com problemas de encharcamento A elevação do nível freático pode ser atingida mediante o uso de estruturas de drenagem ou de linhas de irrigação enterradas Figura 11 Sistemas de subirrigação em ambientes protegidos Além dos sistemas de campo existem os sistemas utilizados em ambiente protegido que utilizam do princípio de aplicação de água diretamente nas raízes das culturas Como exemplo se tem a mesas capilares Figura 11 calhas de hidroponia etc Figura 11 Tipos de sistemas de subirrigação irrigação subsuperficial por elevação do lençol freático na cultura da batata esquerda e gotejamento subsuperficial na cultura de café centro e mesa de capilaridade em plantas ornamentais direita PARTES CONSTITUINTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Os sistemas de irrigação podem na sua maioria ser constituídos por seis componentes ou unidades com funções distintas Unidade de bombeamento ou de elevação da água Unidade de condução ou transporte de água Unidade de tratamento da água 15 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Unidade de controle ou automação Unidade de aplicação ou distribuição de água Unidade de drenagem ou reuso da água É importante salientar que nem todo sistema de irrigação precisa ser projetado com a presença de todas essas unidades sendo que as condições locais e a viabilidade do projeto determinarão a necessidade ou não de se ter cada um componentes Unidade de bombeamento ou de elevação da água A partir de uma fonte de água que pode ser de origem superficial rio lagoa barragens etc ou subterrânea poços é necessária a utilização de bombas de recalque para elevar a água da fonte até a área a ser irrigada A unidade de bombeamento tem a função de fornecer a pressão requerida para que a água possa se movimentar da fonte até a área de produção e também em sistemas pressurizados fornecer a pressão suficiente para que a mesma seja aplicada pelos aspersores sprays e emissores Figura 12 Figura 12 Exemplos de estações de bombeamento utilizadas em sistemas de irrigação Unidade de condução ou transporte de água Para levar a água da fonte até a área cultivada é preciso contar com as unidades de condução ou transporte de água As distâncias entre as fontes de água e os locais a serem irrigados precisam ser vencidos por canais ou sistemas de tubulações Figura 13 O dimensionamento dessas unidades precisa atender os requisitos econômicos e técnicos permitindo que a vazão necessária para a operação do sistema esteja disponível na parcela a ser irrigada Figura 13 Exemplos de unidades de distribuição de água em sistemas de irrigação tubos metálicos a esquerda tubos plásticos centro e canais de concreto a direita Unidade de tratamento da água Sistemas de irrigação que possuem emissores com saídas de pequeno diâmetro geralmente na faixa de milímetros requerem que a água esteja isenta de partículas suspensas que possam obstruir parcialmente ou entupir totalmente esses elementos necessitando assim da presença de unidades de tratamento ou de filtragem da água Estas unidades são constituídas principalmente de filtros de areia de tela ou disco A Figura 14 exemplifica o uso 16 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES desses filtros que além de proteger os emissores possuem a função de reduzir os danos causados por sedimentos nas tubulações e acessórios dos sistemas Figura 14 Exemplos de unidades de tratamento de água em sistemas de irrigação A necessidade de utilização de unidades de tratamento de água tente a aumentar nos próximos anos devido ao aumento da escassez e da baixa qualidade das águas disponíveis aos agricultores principalmente em bacias com maior presença de aglomerados urbanos de atividades industriais intensivas ou com muita atividade agrícola Unidade de controle ou automação Com a evolução dos sistemas de irrigação e com a necessidade cada vez maior de se economizar os recursos hídricos e reduzir a mão de obra utilizados nessa prática vêm se intensificando nos últimos anos o emprego de sistemas de automação e controle Figura 15 Figura 15 Exemplo de unidades de automação e controle a esquerda caixa de controle de pivô central no centro conjunto de válvulas volumétricas e a direita sistema de controle de válvulas hidráulicas Além da função de determinar o momento de se iniciar a irrigação e de controlar a quantidade de água aplicada esses sistemas permitem a automação de práticas agrícolas como a aplicação de diferentes produtos químicos via água de irrigação como por exemplo fertilizantes fertirrigação Unidade de aplicação ou distribuição de água Finalmente depois da água captada transportada tratada e controlada entram em ação os equipamentos de aplicação e distribuição de água na cultura Esses equipamentos devem se caracterizar por aplicar a água eficientemente sem perdas excessivas e de forma uniforme sobre o cultivo não permitindo áreas irrigadas deficientemente ou com excesso de água Enquadrase nessas unidades equipamentos como aspersores sprays gotejadores microaspersores tubos sifões etc Figura 16 Unidade de reuso ou drenagem A unidade de drenagem ou reuso da água de irrigação tem objetivo de captar o volume de água excedente não utilizado pela cultura direcionandoa para o descarte na propriedade ou para sistemas de tratamento que permitam a sua reutilização no próprio sistema de produção A utilização de sistemas de drenagem associado ao emprego da 17 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL irrigação é mais frequente em propriedades que fazem uso de sistemas de irrigação por superfície onde o volume escoado superficialmente ou percolado é elevado quando comparado com outros sistemas de irrigação Figura 17 Spray Tubos sifões Gotejador Aspersor Figura 16 Exemplos de equipamentos de distribuição de água na irrigação Figura 17 Detalhe de sistema de drenagem associado à irrigação por sulcos na cultura da banana Outro setor de produção agrícola que começa a utilizar com mais intensidade sistemas de reuso é a produção de mudas e flores em ambientes protegidos A Figura 18 mostra um sistema de coleta de água de chuvas que será misturada com a água descartada da irrigação sendo posteriormente tratada e retornada ao sistema de produção Figura 18 Sistema de coleta e de reuso de água em ambientes protegidos A escassez de recursos hídricos que já é característica de algumas bacias hidrográficas brasileiras vai requer a exploração de novas fontes hídricas ou a utilização eficiente dos recursos disponíveis na propriedade tornando os sistemas de reuso uma alternativa para permitir o uso racional dos recursos hídricos envolvidos no processo de produção agrícola A identificação das partes que constituem um sistema de irrigação permite avaliar o grau de conhecimento e experiência que deve ter o projetista responsável por planejar e dimensionar cada uma dessas unidades para produzir um sistema que opere corretamente aplicando o volume de água demandado pela cultura no momento que ela necessite 18 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES IRRIGAÇÃO NO BRASIL SITUAÇÃO ATUAL O Brasil possui uma superfície territorial de 851 milhões de hectares e segundo o IBGE 2015 o país utilizava com agricultura em 2006 cerca de 3336 milhões de hectares sendo 606 milhões ocupados com lavouras 160 milhões com pastagens e 100 milhões de matas e florestas Segundo a CONAB 2015 o país produziu na safra 20132014 aproximadamente 1936 milhões de toneladas de grão evidenciando o lugar de expressão que ocupa o Brasil entre os países produtores Apesar de não se dispor de uma estatística atualizada sobre a área irrigada nacional fontes como relatório de conjuntura dos recursos hídricos no Brasil lançado pela AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS ANA 2009 mostrava que o país tinha cerca de 46 milhões de hectares irrigados em 2009 Por outro lado a CSEIABIMAQ 2015 estimou que em 2014 esse número chegasse a 52 milhões de hectares o que corresponderia a 86 da área agrícola explorada com lavouras no país de 2006 A Figura 19 apresenta uma comparação entre a área irrigada estimada em 2014 com as áreas ocupadas no Brasil em 2006 Figura 19 Dados de utilização das terras do Brasil em 2006 comparadas com a área irrigada em 2014 Apesar da baixa participação da irrigação na área total cultivada no Brasil segundo BERNARDES 1998 as explorações agrícolas conduzidas em áreas irrigadas são responsáveis por 16 do volume de produção agrícola nacional representando 35 do valor total da produção agrícola brasileira A Figura 20 mostra a contribuição de cada região geoeconômica brasileira na área total irrigada nacional com a participação de cada sistema de irrigação utilizando dados fornecidos por CHRISTOFIDIS 2001 Pela Figura 20 é possível observar que a região Sul contribui com a maior área irrigada enquanto a região Norte apresenta a menor área entre as regiões Esta situação é explicada pelas características de produção dos estados constituintes dessas regiões e pela característica climática de cada uma Enquanto a agricultura do sul do país principalmente os estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul caracterizase pela orizicultura irrigada cultivo do arroz os estados do Norte se encontram nas condições de clima equatorial sendo a área praticamente coberta pela Floresta Amazônica Adicionalmente é possível verificar que a região Sul é a que mais se utiliza dos sistemas de irrigação por superfície neste caso a irrigação por inundação característica de regiões produtoras de arroz e na região Sudeste predomina o uso da irrigação por aspersão convencional e de pivô central sendo o Nordeste brasileiro o que mais contribui com áreas irrigadas pelo sistema de irrigação localizada 19 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Figura 20 Participação das regiões brasileiras na área total irrigada do país Segundo REBOUÇAS et al 1999 a agricultura irrigada brasileira apresenta a seguinte distribuição percentual quanto aos métodos de irrigação utilizados superfície 51 inundação 33 e sulcos 18 aspersão 41 convencional 20 e mecanizada 21 e irrigação localizada 8 Esses números mostram que a presença da irrigação por superfície ainda prevalece sobre sistemas mais tecnificados em nosso país SITUAÇÃO MUNDIAL Estimase que no princípio do século XX a área total irrigada mundial estava em torno de 40 milhões de hectares Em 1950 esse valor se elevou para 160 milhões de hectares e segundo a FAO 2015 a área irrigada mundial em 2006 era de 301 milhões de hectares Deste total a Índia irriga em torno de 56 milhões a China aproximadamente 54 milhões os Estados Unidos 22 milhões o Paquistão 18 milhões contribuindo esses quatro países com mais de 50 da área irrigada mundial A Figura 19 apresenta uma comparação gráfica entre a área irrigada brasileira em milhões de hectares com a área irrigada de países com ou sem participação significativa no cenário agrícola mundial A Figura 19 mostra que comparativamente tanto a países com maior ou menor extensão territorial o Brasil não apresenta uma área irrigada destacada contribuindo somente com 19 da área mundial irrigada apesar de ser o quinto maior país com área territorial Figura 21 Comparação da área irrigada brasileira milhões ha com diversos países do mundo Segundo o WORLDWATCH INSTITUTE 1996 a área irrigada representaria 17 da área mundial cultivada e seria responsável por 40 da produção mundial de alimentos Por esses números é possível visualizar o papel que a irrigação ocupa mundialmente na 20 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES manutenção e no crescimento da produção agrícola se tornando assim uma tecnologia imprescindível para garantir a segurança alimentar mundial A fim de tornar possível uma comparação no contexto internacional acerca da importância das áreas irrigadas CARDOSO 2001 efetuaram uma análise comparativa utilizando países do Continente Americano Foram relacionados os dados referentes às médias dos anos 1997 1998 e 1999 de terras irrigadas com os de áreas de terras aráveis mais as áreas de culturas permanentes provenientes dos anuários estatísticos da FAO A Figura 22 apresenta os dados comparativos para os países pertencentes ao Continente Americano sendo que valores dos índices abaixo ou acima de 100 cem indicam respectivamente usos menos intensivos ou mais intensivos da técnica de irrigação comparativamente ao conjunto de países do mundo tomado como referência de base 100 Figura 22 Representação dos índices das áreas irrigadas para o caso das áreas de terras aráveis mais as áreas com culturas permanentes nos países do Continente Americano Os países do continente americano com mais elevadas participações de áreas irrigadas são o Chile 784 e Suriname 761 Na outra extremidade estão os países em que a irrigação ocorre em pequena escala como por exemplo o Canadá 16 Trinidad Tobago 25 Paraguai 29 e o Brasil 44 Evidentemente os índices de áreas irrigadas confirmam os aspectos apresentados pois considerando o conjunto de 27 países americanos o Brasil com índice de 24 se posiciona em ordem decrescente como o vigésimo segundo superando apenas Honduras Nicarágua Paraguai Trinidad Tobago e Canadá As comparações apresentadas demonstram que a área irrigada brasileira é bem inferior ao potencial irrigável e muito baixa quando comparada com países dotados até de níveis bem menos elevados de desenvolvimento agrícola POTENCIAL BRASILEIRO DE ÁREAS IRRIGADAS Estudos desenvolvidos pelo Programa Nacional de Irrigação PRONI 1989 indicaram que dentre todos os países do mundo o Brasil detinha o segundo potencial de áreas irrigadas com 55 milhões de hectares sendo 30 milhões de terras baixas de várzeas e 25 milhões de terras altas Estudo realizado pelo IICA 2015 estimou que o país possuía uma área adicional irrigável de cerca de 75 milhões de hectares que foi subdividido em 29 em terras de alta aptidão 34 em média aptidão e 37 em baixa aptidão Mesmo dentro de uma visão mais conservadora o Brasil possui condições pedológicas hídricas e topográficas para 21 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL atingir índices de utilização da agricultura irrigada idênticos ou maiores que muitos países que hoje fazem uso intensivo dessa técnica A atual situação socioeconômica brasileira não permite prescindir de uma tecnologia que reconhecidamente proporcionou a outros países a possibilidade de atingir altos níveis de desenvolvimento agrícola A viabilização da produção de alimentos com redução de riscos gerando empregos e aumento de renda para o setor rural faz da irrigação uma técnica que deveria ter a sua utilização fomentada de forma racional em várias regiões brasileiras Estudos realizados indicam que a aplicação dos métodos de irrigação como meio de aumento de produtividade poderia satisfazer o déficit de produtos agrícolas a um custo mais baixo que alternativas disponíveis para suprir estas demandas como expansão da área de sequeiro e importação de alimentos Dentro deste contexto BERNARDES 1998 afirma que a exploração agrícola em condições irrigadas pode ainda proporcionar os seguintes benefícios com relação aos problemas regionais brasileiros Utilização de áreas que apresentam riscos de produção CerradosCentroOeste Transformação de áreaproblema em área especial com produção competitiva SemiáridoNordeste Aumento da renda e do emprego no campo com fixação da população rural SemiáridoNordeste Contenção da expansão agrícola para áreas com ocupação ambientalmente críticas AmazôniaNorte Contudo em áreas sujeitas à secas recorrentes e prolongadas com recursos hídricos limitados como algumas regiões semiáridas do Brasil a irrigação pode não ser a resposta para melhorar as condições locais de produção de alimentos e fornecer garantias totais contra a seca As secas prolongadas podem limitar a utilização de fontes de água tornando a agricultura irrigada tão vulnerável quanto à agricultura de sequeiro Geralmente os custos associados ao desenvolvimento da agricultura irrigada nessas áreas só se justificam na exploração de produtos de alta rentabilidade com mercado limitado beneficiando poucas pessoas Portanto o desenvolvimento da agricultura irrigada nessas áreas pode não ser a alternativa ideal para o combate da seca e portanto para aumentar a produção e minimizar a pobreza rural POLÍTICAS E AÇÕES GOVERNAMENTAIS De forma geral as ações provenientes de políticas agrícolas em favor da irrigação sobretudo voltadas ao desenvolvimento regional proporcionaram benefícios às comunidades envolvidas e viabilizaram tomadas de consciência relacionadas à viabilidade de uso da técnica É preciso deixar registrado que o crescimento da agricultura irrigada no Brasil esteve sempre associado à implantação de programas especiais por parte dos governos federais e estaduais Estes programas foram quase sempre estabelecidos em épocas especificas e portanto com forte conotação conjuntural e atendendo demandas regionais bem definidas Na Tabela 2 está apresentada uma listagem cronológica das principais leis e programas que foram estabelecidos com o objetivo de proporcionar o desenvolvimento da agricultura irrigada brasileira De acordo com BERNARDES 1998 a ação governamental pode ser dividida em dois períodos distintos O primeiro que vai até o final dos anos sessenta do século XX caracterizado por ações no âmbito do governo federal e orientado para questões setoriais relacionadas à cultura do arroz no Rio Grande do Sul combate à seca e pobreza no 22 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Nordeste e o segundo período que se iniciou no final dos anos sessenta e que permitiu a inserção da iniciativa privada nas questões de irrigação e drenagem Tabela 2 Legislações e Programas governamentais relacionados ao desenvolvimento da agricultura irrigada brasileira Ano Ações 1909 Criação da Inspetoria de Obras Contra as Secas IOCS transformado no Departamento Nacional de Obras Contra as Secas DNOCS em 1945 1934 Aprovação do Código de Águas Decreto Federal no 24643 de 100734 1940 Criação do Instituto Rio Grandense do Arroz IRGA 1948 Criação da Comissão do Vale do São Francisco transformada na Coord De Desenvolvimento do Vale do São Francisco CODEVASF em 1974 1968 Criação do Grupo Executivo de Irrigação para o Desenvolvimento Agrícola GEIDA no Ministério do Interior 1969 Criação do Programa Nacional de Irrigação 1981 Criação do Programa Nacional para Aproveitamento Racional de Várzeas Irrigáveis PROVÁRZEAS 1982 Instituído o Programa de Financiamento de Equipamentos de Irrigação PROFIR 1986 Criado o Programa Nacional de Irrigação PRONI e o Programa de Irrigação do Nordeste PROINE 1988 Promulgada a Constituição da República Federativa do Brasil que trata em alguns artigos sobre uso dos recursos hídricos e da irrigação 1992 Realização da Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento no Rio de Janeiro com assinatura da Carta de Princípios ECO92 1997 Promulgada a Lei Federal no 9433 de 080197 que estabelece a Política Nacional de Recursos Hídricos e o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos 2000 Aprovada a Lei Federal Nº 9984 de 170700 que cria a Agência Nacional de Água ANA entidade federal responsável pela implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e de coordenação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos 2001 Aprovada a Resolução CONAMA 284 de 300801 que dispões sobre o licenciamento ambiental de empreendimentos de irrigação 2003 Aprovado o Decreto nº 4613 de 110303 que regulamenta o Conselho Nacional de Recursos Hídricos 2005 Entra em tramitação no Congresso Brasileiro o Projeto de Lei nº 63812005 que propõe a Política Nacional de Irrigação 2008 Foi criado o Fórum Permanente de Desenvolvimento da Agricultura Irrigada pela Portaria nº 1869 de 51208 pelo Ministro de Estado da Integração Nacional 2013 Aprovada Lei Federal Nº 12787 de 11012013 que institui a Política Nacional de Irrigação a ser executada em todo o território nacional A análise da Tabela 2 mostra que diversos programas governamentais de desenvolvimento da agricultura irrigada ocorreram no país nos últimos trinta anos Segundo OLIVEIRA COELHO 2000 no início da década de 80 criaramse o Programa Nacional de 23 CONCEITOS IMPORTÂNCIA E A IRRIGAÇÃO NO BRASIL Várzeas Irrigáveis Provárzeas e o Programa de Financiamento a Equipamentos de Irrigação Profir que resultaram num incremento de um milhão de hectares às áreas irrigadas do Brasil entre 1986 e 1988 A partir daí até 1995 foram incorporados 263 mil hectares irrigados ao processo produtivo incentivados pelo Programa Nacional de Irrigação No Plano Agrícola e Pecuário 20152016 Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2015 dentre os programas de incentivo à agropecuária foi mantido o Programa de Incentivo à Irrigação Moderinfra para o qual foram destinados recursos para financiar o desenvolvimento da agropecuária irrigada sustentável econômica e ambientalmente Neste momento quando a questão ambiental se evidencia e a escassez de recursos hídricos se torna uma realidade no país o aparecimento de leis e regulamentações passa a constituir uma ameaça e dificuldade que podem desestimular o agricultor a investir na técnica com naturais entraves ao desenvolvimento agrícola no Brasil Pela importância que a irrigação representa para a segurança alimentar é preciso encontrar um equilíbrio entre a necessidade de se preservar os recursos naturais e a participação da irrigação no agronegócio 24 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Nesse módulo serão caracterizados os métodos de irrigação e os sistemas mais conhecidos e empregados atualmente com um pequeno histórico de desenvolvimento da técnica seus princípios de operação e as vantagens e limitações do uso Essa parte do livro tem o objetivo de permitir ao leitor um aprofundamento do seu conhecimento sobre os sistemas de irrigação suas particularidades e mostrando suas aplicabilidades em diferentes métodos de cultivo Módulo II 25 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS IRRIGAÇÃO POR SUPERFÍCIE Roberto Testezlaf INTRODUÇÃO Possivelmente o método mais antigo de irrigação do mundo é a irrigação por superfície também conhecida como irrigação por gravidade pois os agricultores deixam a água escoar sobre o solo cobrindoo total ou parcialmente utilizando a ação da gravidade e possibilitando a infiltração durante essa movimentação e após o seu represamento Com certeza depois que o homem aprendeu a cultivar campos com sementes ele aprendeu que era preciso umedecer o solo de forma a viabilizar o cultivo principalmente em regiões com escassez de chuvas Alguns autores consideram que a irrigação por superfície surgiu após os povos antigos visualizarem os efeitos positivos da inundação de planícies ao longo dos rios originando assim um método rústico que não necessitava de muitos detalhes técnicos a não ser o controle de canais que transportavam a água e irrigavam as plantações em suas margens As primeiras civilizações já praticavam a irrigação por superfície desviando a água de rios para áreas adjacentes inundáveis através de barragens ou canais de distribuição Evidências mostram que a irrigação por superfície já era utilizada na Mesopotâmia e no Egito por volta do sexto milênio AC No Egito antigo os faraós da 12ª dinastia utilizavam lagos como reservatórios de armazenamento dos excedentes de água gerados pelas inundações anuais do rio Nilo para uso durante a estação seca No continente americano o registro mais antigo de irrigação foi encontrado por arqueólogos no Vale Zaña Peru que dataram restos de canais de irrigação do terceiro e quarto milênios AC DILLEHAY et al 2005 A irrigação por superfície é atualmente utilizada intensamente em todo o mundo especialmente em países e áreas menos desenvolvidas onde a produção de arroz é a principal atividade agrícola com Índia China Paquistão e Japão Figura 23 Mesmo nos Estados Unidos a irrigação por superfície ocupa o segundo lugar entre os sistemas de irrigação utilizados pelos agricultores devido a pouca tecnologia empregada e os baixos custos de investimento e operacional De acordo com o Censo de Irrigação USDA 2008 em 2008 aproximadamente 89 milhões de hectares eram irrigados por superfície 387 do total comparados com 125 milhões irrigados por aspersão 543 No Brasil a situação é bem parecida pois de acordo com REBOUÇAS et al 1999 a irrigação por superfície representava 51 da área irrigada no Brasil mostrando participação significativa na produção agrícola nacional e a necessidade de se desenvolver políticas públicas específicas para atender esse setor da agricultura irrigada Figura 23 Irrigação por superfície na cultura do arroz 26 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS Sob a definição de irrigação por superfície estão incluídos os sistemas de irrigação que distribuem a água diretamente sobre a superfície do solo a partir de uma extremidade da área ocupada pela cultura e cobrindoa de forma gradual Como existem diferentes formas de classificação desses sistemas na literatura técnica um mesmo sistema pode ser referenciado por diferentes nomes Apesar da irrigação por superfície incluir uma diversidade de sistemas optarseá por classificálos de uma forma geral em sistemas de irrigação por inundação e sistemas de irrigação por sulcos Sistemas de irrigação por inundação a água é aplicada sobre toda a área de cultivo e se acumula na superfície do solo Figura 24 Nesse caso além da água se infiltrar durante a sua movimentação na área ela pode permanecer acumulada ou represada na superfície de forma permanente no caso da cultura do arroz ou de forma temporária no caso de culturas não tolerantes à saturação de suas raízes Sistemas de irrigação por sulcos a água é aplicada pela inundação parcial da área a ser irrigada escoando por sulcos ou pequenos canais construídos na superfície do solo e que acompanham as linhas da cultura Figura 24 Nesse caso a água se infiltra durante a sua movimentação e também durante o tempo em que permanecer acumulada na superfície do solo após atingir o final do sulco O melhor exemplo de cultura que utiliza esse sistema no Brasil principalmente no estado de São Paulo é a do tomate de mesa Entretanto culturas anuais e permanentes podem também ser irrigadas por esse sistema Figura 24 Sistemas de irrigação por superfície inundação esquerda e sulcos direita Apesar das inovações tecnológicas que a irrigação ganhou nas últimas décadas os sistemas de irrigação por superfície apresentam ainda a maior percentagem de área irrigada no mundo e no Brasil Este fato se justifica pelas características que esses sistemas apresentam com relação aos outros sistemas pressurizados A simplicidade operacional permite que parte dos agricultores que tenha um mínimo de conhecimento opere e mantenha satisfatoriamente os sistemas O custo inicial elevado na irrigação por superfície está associado ao preparo e ao nivelamento do solo mas se a topografia não for ondulada a necessidade de investimento inicial é baixa O requerimento de energia necessária para operação desse sistema está relacionado geralmente a diferença de elevação entre a fonte de água e o local de aplicação na cultura Além disso toda aplicação de água não consume energia devido aos sistemas não serem pressurizados pressão maior que a atmosfera e 27 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS utilizarem para isso efeito da gravidade Portanto esses sistemas se caracterizam por possuírem o potencial para baixos consumos de energia A operação desses sistemas não é afetada pela qualidade de água possibilitando o aproveitamento de água com baixa qualidade física química ou biológica Diferentemente do método por aspersão esses sistemas podem ser operados na presença de vento sem problemas Quando bem projetados e operados esses sistemas tem potencialidade para apresentar valores de eficiências de aplicação de água superiores a 60 Não interferem com os tratos fitossanitários da cultura principalmente os realizados na área foliar da planta Adaptabilidade a várias culturas principalmente o arroz a cultura de maior importância para a subsistência humana Entretanto apresentam algumas limitações importantes O projeto e as práticas de manejo desses sistemas são mais complexos para serem definidas e implantadas do que outros sistemas principalmente porque os desempenhos são afetados pelas variações espaciais e temporais das propriedades do solo O projeto adequado desses sistemas requer ensaios de campo para obtenção dos parâmetros de dimensionamento Como utiliza a superfície do solo na condução e distribuição de água requer áreas planas ou niveladas por sistematização ou nivelamento superficial Os custos de sistematização podem ser altos limitando assim o seu uso para áreas que tenham pouca declividade Necessitam de reavaliações de campo para manter boas eficiências de aplicação A utilização desses sistemas não é recomendada para solos extremamente permeáveis ou que apresentam altas velocidades de infiltração Quando operados com baixas eficiências de aplicação esses sistemas requerem alta demanda de água podendo impactar outros tipos de usuários Esses sistemas tendem a requerer mais mãodeobra do que outros sistemas apesar de não se necessitar de pessoal altamente especializado Entretanto para se atingir boas eficiências é preciso que o agricultor tenha noções básicas de manejo da irrigação Dentro de uma visão atual de utilização da irrigação para outras práticas agrícolas esses sistemas não proporcionam facilidades para aplicação de agroquímicos e fertilizantes via água de irrigação É importante enfatizar que a irrigação por superfície não é o método de irrigação mais eficiente mas é financeiramente o mais econômico e com baixo requerimento de tecnologia para ser operado Esse método apresenta menores perdas de água por evaporação quando comparado com a aspersão entretanto perdem mais água por escoamento superficial e por percolação profunda água que ultrapassa a camada explorada pelas raízes da cultura Aliada a essas limitações a utilização desse método por agricultores tende a se reduzir devido à falta de uma maior divulgação dos sistemas por técnicos principalmente por falta de conhecimento e pelas críticas que recebem pelos problemas ambientais que podem se originar devido ao manejo incorreto 28 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR INUNDAÇÃO Roberto Testezlaf INTRODUÇÃO A irrigação por inundação como o próprio nome informa é a aplicação de água em uma cultura de forma a alagar a área de cultivo exigindo a sua adequação em bacias ou tabuleiros principalmente na cultura do arroz em regiões onde preponderam pequenas propriedades Figura 25 Figura 25 Irrigação de arroz em bacias ou tabuleiros O tabuleiro ou bacia é construído a partir de uma área nivelada em todas as direções onde são levantados nos seus limites diques ou taipas paralelos ou em nível de forma a armazenar a água no seu interior criando uma área inundada e impedindo que ocorram perdas por escoamento superficial De acordo com BARRIGOSSI et al 2004 arroz irrigado era responsável por aproximadamente 60 da produção brasileira sendo que existia naquele ano cerca de 14 milhões de hectares irrigados por inundação Dentre os impactos ambientais que podem decorrer da rizicultura irrigada esses autores salientaram a redução da quantidade e qualidade da água devido a processos de assoreamento eutrofização e uso de agrotóxicos Associado a essa questão os empreendimentos que utilizam a irrigação por inundação são na maioria das vezes desenvolvidos nas proximidades de áreas de preservação permanente apresentando assim potencial para causar algum tipo de degradação e exigindo dessa forma licenciamento ambiental dos órgãos competentes para iniciar a sua atividade OPERAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA A partir da fonte de água disponível na propriedade é preciso bombeála até a parte mais alta do terreno possibilitando que toda a distribuição da água na área irrigada seja realizada por meio da gravidade Geralmente a água é liberada a partir de um canal situado na parte mais elevada do campo utilizando estruturas hidráulicas como comportas de alvenaria ou madeira ou ainda utilizando sifões ou tubulações A lâmina de água move por gravidade para a parte mais baixa conduzida pelos diques Normalmente os tabuleiros se intercomunicam permitindo que o que estiver na parte mais alta alimente os demais na parte mais baixa As bacias ou tabuleiros recebem uma lâmina de água que fica retida no seu interior e disponível para infiltração No manejo com lâmina intermitente essas lâminas de irrigação ficam acumuladas até serem infiltradas ou drenadas No caso de irrigação com lâmina 29 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS contínua como no caso da cultura do arroz a lâmina dágua é mantida nos tabuleiros por meio da aplicação de uma vazão pequena e continua Figura 26 Lâmina contínua Lâmina intermitente Figura 26 Exemplo da irrigação por inundação com lâmina contínua direita e intermitente Existem poucas culturas e solos que não são recomendados para serem utilizados com a irrigação em tabuleiros mas a condição mais indicada são os solos com baixa capacidade de infiltração e culturas com raízes profundas com pequeno espaçamento entre plantas Este sistema não deve ser usado em solos arenosos e com culturas sensíveis à saturação do solo na zona radicular ou em solos que formem crosta na superfície a não ser se os tabuleiros sejam sulcados e se o cultivo seja realizado em canteiros A irrigação por inundação é o método mais recomendado para proporcionar a lixiviação de solos afetados por sais não sendo necessário dimensionar a aplicação de lâminas adicionais para ocorrer escoamento superficial ou drenagem como em outros sistemas de irrigação Entretanto é preciso incluir no projeto do sistema estruturas de drenagem ou coleta da área Figura 27 em função principalmente das chuvas ou de um possível erro no manejo da lâmina de irrigação Figura 27 Exemplo de canal de drenagem utilizado em sistemas de irrigação por superfície O uso da irrigação por tabuleiros apresenta algumas vantagens para os agricultores com Pouca perda de água por escoamento superficial Possui baixa demanda de mãodeobra O manejo de irrigação é simples de ser operacionalizado no campo Sistemas bem projetados e manejados tem o potencial para fornecer eficiências de irrigação adequadas e com poucas perdas Utilização em solos com baixa capacidade de infiltração A manutenção da lâmina de água possibilita o controle de ervas daninhas Permite o aproveitamento das águas da chuva 30 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Além das restrições com relação culturas e solos adequados a irrigação por tabuleiros apresenta outras limitações que dificultam o seu uso pelos agricultores A implantação do sistema requer a sistematização da área para atingir altas eficiências e uniformidades Figura 28 Figura 28 Agricultor nivelando um tabuleiro para o plantio de arroz A presença de canais diques e taipas limitam o trânsito das máquinas e implementos Tabuleiros com pequenas dimensões dificultam a mecanização e exige trabalhos manuais Os diques devem ser altos e com manutenção adequada ocupando junto com o sistema de distribuição de água canais e estruturas hidráulicas áreas significativas de plantio Figura 29 Figura 29 Exemplo da altura de diques e da área ocupada por canais Para se atingir níveis altos de eficiência é preciso utilizar altas vazões por unidade de largura sem causar erosão Pela presença da lâmina de água ocorre um aumento na incidência de insetos O sistema não é adaptável a solos com alta capacidade de infiltração Tipos de tabuleiros Os tabuleiros são geralmente retangulares mas existem todos os tipos de configurações com formatos regulares ou irregulares Eles podem conter sulcos ou corrugações no seu interior ou possuir outras modificações no relevo como canteiros para poder beneficiar diferentes culturas que são exploradas nesses sistemas Os dois tipos mais comuns de tabuleiros são os tabuleiros retos e os tabuleiros em contorno típico de regiões declivosas e produtoras de arroz Tabuleiros retos ou retangulares são construídos em áreas planas limitadas por diques ou taipas retilíneas Figura 30 Geralmente possuem pequenas dimensões exigindo terrenos uniformemente sistematizados com pequena declividade Podem ser utilizados em solos com velocidade de infiltração acentuada que necessitam um enchimento rápido dos compartimentos para 31 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS atingir boa uniformidade de aplicação Os tabuleiros de dimensões maiores devem ser empregados em solos de permeabilidade mais baixa e adaptados a culturas tolerantes a saturação do solo O manejo dos tabuleiros retangulares pode ser realizado com alimentação individual dos tabuleiros ou com alimentação coletiva onde a água passa de um tabuleiro para outro Figura 31 Figura 30 Formados de tabuleiros em contorno esquerda e retos direita Tabuleiros em Contorno diques em nível São formados por um sistema de diques seguindo a curva de nível e diques retilíneos em direção transversal às curvas de nível para dividir a área no tamanho apropriado geralmente maior que os tabuleiros retangulares Figura 30 Esse tipo de sistema exige menor movimentação de terra na sistematização do terreno pois normalmente requer somente a retirada de algumas saliências e depressões mais pronunciadas Figura 31 Tipos de alimentação de tabuleiros individual com canal esquerda e coletiva direita Existem dois tipos de tabuleiros em contorno Diques paralelos entre si ou seja o espaçamento entre diques é constante exigindo assim um terreno bem sistematizado Diques que acompanham a curva de nível ou seja o espaçamento entre diques varia ao longo do tabuleiro em função da declividade Esse tipo é muito usado na cultura do arroz CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS Os principais fatores de projeto que podem afetar a uniformidade da irrigação por inundação são Vazão adequada de projeto Lâmina de água de irrigação correta Tamanho dos tabuleiros Sistematização da área 32 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Taxa de infiltração uniforme Vazão de projeto A vazão deve ser suficiente para encher rapidamente os tabuleiros proporcionando boa uniformidade na lâmina de irrigação evitando uma diferença significativa nas lâminas de água infiltrada no inicio e no final do tabuleiro A vazão de entrada e as características de infiltração do solo vão determinar a velocidade de avanço da água dentro do tabuleiro o seu tempo de preenchimento e o valor da vazão de reposição para manter a lâmina constante dentro do tabuleiro Outros fatores podem afetar a taxa de avanço como declividade da área rugosidade da superfície do solo geometria ou forma da seção transversal de escoamento Figura 32 Figura 32 Tabuleiros de arroz mostrando uniformidade de sistematização e de lâmina de água aplicada Tamanho dos tabuleiros O tamanho e forma dos diques ou taipas que irão formar os tabuleiros dependem da altura da lamina dágua que será mantida dentro dos tabuleiros da intensidade do vento da região os quais determinarão o tamanho das ondas da instabilidade do solo do seu assentamento e do tipo e intensidade do trafego sobre os diques A área do tabuleiro deve ser projetada em função do valor da vazão da declividade do terreno e capacidade de infiltração do solo Quanto mais impermeável for o subsolo maiores poderão ser os tabuleiros O tamanho dos tabuleiros podem variar de 1 m2 para hortaliças e pomares até áreas maiores que 5 ha usados na irrigação de arroz e outros tipos de cereais plantados em solos planos e argilosos Recomendase a utilização desse tipo de irrigação para terrenos planos ou levemente declivosos com declividades entre 01 a 2 Áreas com declividades abaixo deste limite podem tornar a drenagem longa e difícil e áreas com declividades acima pode determinar tabuleiros com dimensões pequenas que podem prejudicar os trabalhos culturais Construção dos tabuleiros e diques A área a ser irrigada deve ser sistematizada procurando compensar a movimentação de terra nos cortes e aterros e evitandose a exposição do subsolo infértil Esta sistematização pode ser realizada por máquinas em áreas maiores ou por meio de um pranchão com tração animal Figura 33 Em áreas com menor declividade um simples nivelamento com o tabuleiro coberto com uma lamina dágua pode ser suficiente 33 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 33 Agricultores utilizando tração animal para sistematização de tabuleiros para o plantio de arroz Os diques ou taipas podem ser classificados como permanentes ou temporários As principais características desses diques são Temporários construídos para durar somente uma safra ou ciclo da cultura e usados para culturas de ciclo curto não precisam apresentar acabamento final Permanentes são mais largos e mais bem acabados usados em pastagens arroz etc Para construir os diques podemse usar diferentes tipos de equipamentos como entaipadeiras arado de disco e arado de aiveca Os diques devem ter margem livre de 10 a 20 cm acima do nível dágua dos tabuleiros Na parte interna dos diques em contorno devese construir um sulco paralelo ao dique para facilitar a distribuição de água e a drenagem dos tabuleiros 34 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR SULCOS Roberto Testezlaf INTRODUÇÃO A irrigação por sulcos é o sistema de irrigação por superfície que aplica a água para as plantas através de pequenos canais ou sulcos paralelos às linhas de plantio por onde se movimenta ao longo do declive Figura 34 Figura 34 Detalhe do sistema de irrigação por sulcos Nesse sistema a água se infiltra no fundo e nas laterais do sulco perímetro molhado se movimentando vertical e horizontalmente no perfil do solo e proporcionando a umidade necessária para o desenvolvimento vegetal Esse tipo de aplicação não molha toda a superfície do solo molhando normalmente de 30 a 80 da superfície do solo dependendo do espaçamento entre sulcos e da cultura a ser irrigada reduzindo as perdas por evaporação e a formação de crostas superficiais em alguns solos A irrigação por sulcos possibilita ao irrigante manejar as irrigações a fim de atingir boas eficiências permitindo adequála às mudanças que ocorrem no campo durante a safra SCALOPPI 2003 relaciona algumas vantagens da irrigação por sulcos em relação aos demais processos de irrigação que merecem ser salientadas Há pouca interferência para com os tratamentos fitossanitários desenvolvidos na parte aérea das plantas No processo de aplicação da água não é necessária mão de obra especializada Quando comparado aos principais sistemas pressurizados revelam um baixo custo anual Pode ser realizada sem bombeamento possibilitando a utilização em regiões desprovidas de fornecimento de energia Menor interferência da qualidade física e biológica da água sendo uma característica interessante com relação às águas superficiais utilizadas na irrigação nas condições brasileiras Pode ser utilizado praticamente em todas as culturas Entretanto algumas limitações que a irrigação por sulcos apresenta dificulta a sua utilização pelos agricultores como Possibilidade de ocorrência perdas de água por escoamento superficial em sulcos abertos no final e onde não há o seu reaproveitamento Aumento no potencial de erosão da área Dificuldade do tráfego de equipamentos e tratores sobre os sulcos Aumento do custo inicial devido à construção dos sulcos 35 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Dificuldades em se automatizar o sistema principalmente com relação a aplicar a mesma vazão em cada sulco Acúmulo de sais entre sulcos quando mal manejado em regiões propícias à salinização É importante salientar que a principal limitação da utilização da irrigação por sulcos é atualmente a imagem ambiental negativa que o sistema adquiriu por desperdiçar excessivamente recursos hídricos devido às baixas eficiências apresentadas o que vem determinando autuações de órgãos ambientais governamentais na lacração de motobombas de agricultores em bacias com usos conflitantes da água OPERAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA Um sistema de irrigação por sulcos é composto geralmente pelas seguintes partes bombeamento transporte distribuição e drenagem Devido à possibilidade de gerar perdas por escoamento é necessário que o projeto inclua unidades de coleta para retirada dessas águas da área de produção Um exemplo de operação de um sistema de irrigação por sulcos pode ser fornecido pela cultura do tomate de mesa que geralmente utiliza esse sistema no Brasil principalmente no estado de São Paulo As Figuras 34 35 e 36 mostram como tradicionalmente os tomaticultores operam a irrigação por sulcos nessa cultura A partir de uma fonte a água é bombeada por um sistema motobomba para um canal primário localizado na parte mais alta da propriedade Figura 35 Esses produtores empregam preferencialmente motores a diesel pois a cultura possui um caráter itinerante ou seja não são cultivadas na mesma área consecutivamente devido a problemas fitossanitários que surgem com a repetição do cultivo na mesma área Motobomba diesel Canal primário Figura 35 Unidade de bombeamento e de distribuição de água na cultura de tomateiro de mesa A partir do canal primário ou superior Figura 35 a água é direcionada por gravidade para canais secundários em declive Figura 36 e aplicada nos sulcos utilizando um anteparo chamado de bandeira pelos agricultores Figura 37 Canal secundário em declive Sulco irrigado Figura 36 Unidade de distribuição de água em sulcos na cultura do tomateiro 36 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Após o operador admitir a água no sulco ele espera que ela chegue ao seu final e move o anteparo para o próximo sulco A forma como a irrigação é conduzida nessa cultura na qual a vazão total bombeada é dividida pelos talhões da cultura em canais de solo nu e então distribuída aos sulcos na maioria das vezes sem adotar critérios que garantam o manejo adequado da irrigação determinam uma condição de uso excessivo de água Esse desempenho é comprovado por CAMPOS TESTEZLAF 2009 que encontraram uma eficiência de aplicação de 32 para um produtor tomate da região de Estiva Gerbi SP Figura 37 Exemplo do uso de anteparos bandeiras na irrigação por sulcos na cultura de tomateiro TIPOS DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR SULCOS Os tipos mais comuns de sistemas de irrigação por sulcos que existem no Brasil permite classificálos com relação à declividade que possuem em nível ou em declive e com a forma de disposição no terreno retos ou em contorno A Figura 38 apresenta exemplos dos tipos de sulcos mais comuns Retos em declive Retos em nível Contorno em declive Figura 38 Exemplos de tipos d sulcos utilizados na agricultura irrigada Existe ainda outro tipo de irrigação por sulcos denominada de corrugação Nesse caso a água se movimenta sobre a superfície do solo através de pequenos sulcos construídos na direção de maior declividade do terreno Esse tipo de irrigação se adapta melhor em culturas que não exijam capinas e que tenham alta densidade de plantio tais como pastagens forrageiras etc Pode ser utilizada também em culturas cultivadas em linhas contínuas tais como arroz trigo e plantadas em nível A Figura 39 apresenta a aplicação de sistemas de corrugação na cultura do feijão Sistemas de distribuição de água em sulcos Os principais tipos de unidades de distribuição de água na irrigação por sulcos que permitem ao agricultor o controle da vazão aplicada são canais com sifão canais com saídas laterais canais com desvio manual e tubos janelados 37 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 39 Exemplo de irrigação por corrugação na cultura do feijão Canais com sifões Neste método de aplicação canais de terra ou revestidos podem ser utilizados para aplicar a água em sulcos ou em áreas a serem inundadas através de tubos sifões instalados no lado dos canais Figura 40 A água dentro do canal deve ser elevada até uma altura suficiente para criar uma carga hidráulica acima do bocal de entrada do sifão que determinará a sua vazão Esta elevação pode ser conseguida pela instalação de comportas ou barragens de madeira ou outro material Figura 40 Exemplo da utilização de sifão na aplicação de água na irrigação por sulcos Os tubos sifões são geralmente feitos de tubos comerciais de alumínio ou de material termoplástico PE por serem leves portáteis e duráveis Eles podem trabalhar com a sua saída livre ou afogada Quando eles trabalham com a saída livre a carga hidráulica é igual à diferença de elevação entre a saída do sifão e o nível da água dentro do canal Quando eles trabalham afogados a carga hidráulica é igual à diferença de nível entre as superfícies da água dentro e fora do canal Como os tubos sifões precisam trabalhar completamente cheios de água eles devem ser escorvados para que possam operar Isto é feito submergindo o tubo na água deixandoo encher completamente e cobrindo uma das saídas com a mão e então abaixando o mesmo vagarosamente no lado do canal sem deixar que a ponta que está submergida saia da água Figura 40 Quando em uma seção do canal operamse vários sifões podem ocorrer variações significativas da altura da água dentro do canal Figura 41 o que pode afetar seriamente as vazões de saída dos sifões Portanto a eficiência de irrigação depende da experiência e habilidade do irrigante em manejar a irrigação utilizando tubos sifões 38 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 41 Canal operando com vários sifões em seção do canal controlada por comporta Canais com saídas laterais Neste tipo de aplicação tubos curtos de aço ou de alumínio são instalados na lateral de canais de alvenaria ou de cimento para aplicar água em sulcos Figura 42 Neste caso a água dentro do canal também deve ser elevada até uma altura suficiente para criar uma carga hidráulica acima da entrada do tubo o que determinará a sua vazão Esta elevação pode ser conseguida pela instalação de comportas manuais ou automáticas Figura 42 Sistema de irrigação por sulcos utilizando canal de concreto com saídas laterais em operação Canais com desvio manual Esse é o sistema utilizado por tomaticultores onde a água é aplicada em um canal principal que serve vários canais secundários que distribuem água para os sulcos Para desviar a água desses canais secundários para os sulcos os irrigantes utilizam de uma montagem rústica denominada bandeira Na prática a bandeira é construída a partir de um pedaço de madeira onde é fixada uma lona plástica normalmente um saco plástico de adubo ou de agroquímico e amarrada um pedaço de corda para ser puxado morro abaixo Essa movimentação permite que a água que escoa no canal secundário seja desviada para o sulco por um tempo suficiente para chegar ao final do sulco Figura 37 Apesar de extremamente prático e de baixo custo esse sistema não permite nenhum controle sobre a vazão a ser aplicada em cada sulco fazendo com que vazões excessivas sejam aplicadas em cada irrigação Figura 43 Tubos janelados Tubos janelados são tubos de alumínio PVC ou de outro material que possuem orifícios igualmente espaçados ao longo do seu comprimento que servem para aplicar a água em sulcos de irrigação Figura 44 Estes orifícios podem ter externamente janelas que com a sua abertura ou fechamento permitem o controle da vazão ou qualquer outro dispositivo que possibilite variar a vazão aplicada ao sulco Figura 45 39 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 43 Aplicação de água manual em sulcos com vazão excessiva Os tubos janelados podem ser conectados a tubulações de distribuição de água enterradas e que através de tubos de subida dão acessos às válvulas hidrantes que podem ter saídas simples ou duplas para dar acesso aos dois lados do campo Apesar do uso de tubos janelados serem extremamente populares nos Estados Unidos em função do incremento de eficiência que se obtêm com estes sistemas o seu uso no Brasil é relativamente baixo não despertando interesses comerciais para a sua produção no país Figura 44 Tubos janelados operando em irrigação por inundação USDA 2000 Figura 45 Esquema de um tubo janelado CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS Topografia Os sistemas de irrigação por sulcos exigem topografia adequada com declive suave e as condições superficiais do terreno uniformes Caso contrário vai requerer sistematização do terreno A declividade na direção da irrigação para onde a água escoa pode variar de 0 até 2 em condições adequadas de vazão e solo Na direção perpendicular ao escoamento de água o declive pode atingir até 10 desde que sejam asseguradas medidas que reduzam os riscos de erosão A Figura 46 mostra uma alternativa de impermeabilização de sulcos secundários quando eles possuem declividade excessiva de forma a evitar a erosão e o carreamento de sedimentos 40 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Geralmente a declividade do sulco segue a declividade média do terreno podendo variar de 02 a 3 mas recomendase não exceder a 2 para se evitar problemas potenciais de erosão Figura 46 Exemplo de sistema com impermeabilização do canal secundário para evitar erosão Tipo de solo Não se recomenda o uso desse sistema em solos com alta capacidade de infiltração por exemplo solos arenosos pois pode levar a elevadas perdas de água por percolação além de potencializar o aparecimento de erosão Por outro lado a aplicação em solos excessivamente impermeáveis por exemplo solos muito argilosos o problema pode ser as perdas excessivas de água por escoamento superficial Vazão de projeto A vazão aplicada por sulco é um dos parâmetros mais importantes para se atingir uma irrigação eficiente devendo o seu valor ser a máxima possível de forma a não causar erosão As vazões individuais para cada sulco pode variar geralmente de 02 a 2 L s1 Como a velocidade de infiltração do solo decresce exponencialmente com o tempo em função da sua saturação o ideal seria ter um sistema que permitisse a utilização de vazões decrescentes durante a irrigação para se evitar perdas excessivas Existem duas técnicas utilizadas para aumentar a eficiência de aplicação de água nesses sistemas Vazões reduzidas é uma das formas de minimizar o escoamento superficial e aumentar a eficiência de aplicação de água O método das vazõe reduzidas consiste em diminuir a vazão de entrada de água para os sulcos depois que a água atinjir um determinado comprimento ou o seu final O objetivo básico do corte da vazão é reduzir o escoamento superficial da área igualando o valor da vazão de entrada no sulco com a capacidade de infiltração média do solo Essa redução pode ser facilmente atingida na irrigação que utiliza mais de um sifão por sulco na aplicação de água Assim que a água chegar no final do sulco retirase um determinado número de sifões diminuindo a vazão de entrada Fluxo intermitente a água é aplicada ao sulco de irrigação de forma intermitente em ciclos ou seja a água é aplicada por um determinado período de tempo e depois desligada repetindo os ciclos em um número de vezes suficiente para irrigar todo o comprimento do sulco Normalmente para a realização desse tipo de aplicação utilizase válvulas no ponto intermediário do campo de forma a alternar os ciclos de irrigação entre duas metades do campo Figura 47 41 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 47 Dois tipos de válvulas automáticas utilizadas em fluxo intermitente Fonte MALHEUR 2010 Espaçamento de Sulcos A velocidade de infiltração afeta o processo de entrada de água no perfil do solo e consequentemente o desempenho da irrigação nesse tipo de sistema Através das características de infiltração e dos parâmetros relacionados ao movimento de água no seu perfil principalmente a condutividade hidráulica é possível determinar o perfil de umedecimento dos sulcos que se diferencia em função da textura e da estrutura do solo irrigado A seção molhada no perfil de solos mais permeáveis apresenta forma mais alongada e com tendência a ter a movimentação vertical maior que a horizontal enquanto que solos menos permeáveis apresentam uma tendência de movimentação lateral ou horizontal maior Por essa razão como regra geral os sulcos podem se mais espaçados em solos argilosos que nos solos arenosos O espaçamento entre sulcos dependerá além do perfil de umedecimento do solo da cultura a ser irrigada e do tipo de equipamento que será utilizado nos tratos culturais O espaçamento entre sulcos deverá ser escolhido de forma a assegurar o movimento lateral de água entre sulcos adjacentes umedecendo toda a zona radicular da cultura e evitando o umedecimento das áreas abaixo dela perdas O espaçamento entre sulcos pode variar entre 030 a 180 m com a média ao redor de 10 m Comprimento do sulco Além da vazão a definição do comprimento do sulco é fator essencial para o sucesso desse sistema de irrigação A determinação do seu valor mais eficiente para a área a ser irrigada deve ser realizada mediante ensaios de campo onde deverão ser avaliados diferentes declividades vazões e comprimentos de sulco Um erro no cálculo desse parâmetro pode levar a efeitos indesejáveis para o agricultor No caso do seu valor ser superestimado isso pode acarretar Aumento nas perdas por percolação de água no inicio do sulco Diminuição significativa na uniformidade de distribuição de água no sulco Mas se o seu valor for subestimado isso pode levar a Aumento na quantidade de mãodeobra Aumento nos custos de irrigação Incremento nas perdas de área de cultivos em função da presença de canais e obras de infraestrutura Dificuldades na mecanização da área 42 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Os principais fatores que devem ser considerados na determinação do comprimento do sulco são Tipo do solo Quanto mais arenoso ou permeável for o solo mais curto deve ser o sulco e quanto mais argiloso ou impermeável for o solo mais longo poderá ser o sulco Declividade Para um dado valor de vazão o comprimento do sulco pode aumentar à medida que a declividade aumenta declividades suaves entre 02 a 05 até o limite de 05 a partir do qual o comprimento deve diminuir devido ao aumento da velocidade de escoamento devendo nesse caso reduzir o valor da vazão para se evitar a erosão Cultura Plantas com sistema radicular profundo cultivadas em solos argilosos que apresentam maior capacidade de retenção de água permitem utilizar sulcos mais longos do que plantas com sistema radicular raso cultivados em solos arenosos com menor capacidade de retenção de água Pois como no início do sulco a lâmina aplicada é maior sulcos de maior comprimento em solos arenosos determinam aumento nas perdas por percolação quando comparados com solos argilosos 43 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Roberto Testezlaf INTRODUÇÃO Aspersão é o método de irrigação que melhor simula a chuva ou seja a água é aplicada sobre as plantas e a superfície do solo na forma de gotas A água é bombeada a partir de uma fonte rios lagos açudes poços subterrâneos etc e distribuída por uma rede de tubulações e aspergida pulverizada no ar na forma de pequenas gotas A formação de gotas é obtida pela passagem da água sob pressão por orifícios presentes em tubulações ou em dispositivos mecânicos chamados aspersores ou sprays Segundo HÜBENER 1996 a Inglaterra berço da revolução industrial foi também pioneira no desenvolvimento da irrigação por aspersão Equipamentos originalmente desenvolvidos por volta do ano de 1800 para extinção de incêndios teriam sido utilizados na irrigação de jardins e de áreas produtoras de hortaliças ao redor de grandes cidades Segundo esse autor com o objetivo de reduzir o trabalho requerido pela irrigação engenheiros britânicos teriam desenvolvido a primeira linha lateral portátil ou móvel e o primeiro aspersor rotativo até 1875 A Figura 48 apresenta o esquema de um aspersor de jardim datado de 1894 segundo Irrigation Association 2010 Figura 48 Desenho de um aspersor de jardim vendido em 1894 Fonte IRRIGATION MUSEUM 2010a Nos Estados Unidos a popularização do uso da irrigação por aspersão começou no início do século XX com o surgimento de aspersores rotativos A Figura 49 apresenta os modelos iniciais de um aspersor rotativo patenteado pela empresa Rainbird na terceira década do século XX que atua até hoje no mercado da irrigação Figura 49 Detalhes de dois estágios de desenvolvimento do primeiro aspersor rotativo fabricado pela empresa Rainbird em 1935 Fonte IRRIGATION MUSEUM 2010b No princípio de sua aplicação os aspersores tinham uso restrito à irrigação de jardins e gramados mas com o tempo passaram a ser utilizados em pomares e nas plantações em geral O desenvolvimento do transporte de água por tubulações fabricadas com materiais metálicos como ferro aço alumínio e finalmente em materiais plásticos como PVC policloreto de vinila e PE polietileno estimulou a utilização da aspersão em todos os tipos 44 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES de cultivos e por agricultores com diferentes capacidades de investimento Outro fator que incentivou o desenvolvimento da prática da irrigação por aspersão foi a necessidade de irrigar áreas que por diferentes motivos não era possíveis de serem irrigadas por inundação ou sulcos como por exemplo terrenos localizados em um nível mais elevado do que as fontes de água encostas muito inclinadas e áreas muito onduladas O processo de surgimento de empresas fabricantes de equipamentos de irrigação por aspersão no Brasil teve início em 1950 quando governo federal incentivou a importação de sistemas de irrigação por aspersão isentandoos do pagamento de imposto de importação e oferecendo taxas cambiais especialmente favoráveis Cinco anos depois em 1955 algumas empresas iniciaram a fabricação de componentes para irrigação especialmente tubos e acoplamentos de alumínio e aspersores metálicos bem como foram importados equipamentos para a produção de tubos de aço leve com engates rápidos destinados exclusivamente à irrigação Segundo REBOUÇAS et al 1999 o Brasil tem em torno de 21 da sua área irrigada utilizando aspersão mecanizada e 20 por aspersão convencional sendo o segundo método de irrigação mais empregado por agricultores brasileiros Entretanto essa participação tende a aumentar pois tem prevalecido nos últimos anos a opção do agricultor pelos sistemas mais tecnificados e mais eficientes SISTEMAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS As condições de cultivo e as necessidades da agricultura exigiram com o passar do tempo o desenvolvimento de diferentes sistemas de irrigação por aspersão como por exemplo sistemas portáteis e semiportáteis para transporte manual ou mecanizado sistemas fixos estacionários ou permanentes com aplicação por cima ou por baixo da folhagem operando com diferentes níveis de pressão e vazão Assim existe no mercado uma variedade de sistemas de irrigação por aspersão que podem ser adaptados às mais diversas situações de operação e funcionamento Didaticamente é possível classificar os sistemas de irrigação em dois tipos aqueles que operam a partir de uma tubulação com aspersores instalados ao longo do seu comprimento também denominada linha lateral e sistemas que operam a partir do funcionamento de somente um aspersor que opere a alta pressão e vazão Baseado nesta proposta de divisão é possível separar os tipos de sistemas de aspersão na seguinte forma Sistemas constituídos por linhas laterais tubulações com aspersores Fixo ou permanente Móvel com movimento manual Móvel com movimento contínuo mecanizado o Pivô Central o Linear o Lateral rolante Sistemas constituídos por um aspersor canhão Fixo ou estacionário o Montagem direta Móvel com movimento autopropelido o Carretel enrolador tracionado por mangueiras o Autopropelido tracionado por cabos de aço 45 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Os principais tipos de sistemas serão descritos e caracterizados posteriormente entretanto para uma melhor compreensão dessa classificação a Figura 50 apresenta exemplos de sistemas por aspersão constituídos de linhas laterais com movimentos diferenciados enquanto a Figura 51 mostra os sistemas que operam com canhão fixo e em movimento Figura 50 Exemplos de sistemas por aspersão com linha lateral fixas esquerda móveis manualmente centro e mecanizadas por pivô central direita Figura 51 Exemplos de sistemas de irrigação por aspersão que operam com aspersor tipo canhão estacionário esquerda ou em movimento tracionado por cabos de aço centro e pela própria mangueira direita A mobilidade presente em equipamentos de alguns sistemas por aspersão proporciona ao agricultor o seu uso em diferentes cultivos em uma mesma propriedade pela possibilidade de transportálo para outras áreas Essa característica é especialmente importante em condições de irrigação suplementar quando o número de aplicações de água durante o ciclo da cultura é menor comparado à irrigação obrigatória As características operacionais dos sistemas de irrigação por aspersão proporcionam vantagens importantes com relação aos sistemas por superfície cujo conhecimento é essencial na escolha e na implantação do sistema assim como na utilização racional do sistema de irrigação escolhido A sua implantação não requer a sistematização do terreno proporcionando economia nos custos de instalações e a utilização em áreas com topografia ondulada Figura 52 Figura 52 Exemplo da utilização de pivô central em terrenos com topografia ondulada 46 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Não requer a construção de canais de distribuição diques ou sulcos permitindo melhor aproveitamento do terreno e reduzindo a perda de área com infraestrutura e de água por condução em solo nu Adequados para a maioria das culturas e solos pois permite o controle da precipitação dos aspersores e do grau de pulverização do jato adaptandoa a capacidade de infiltração característica de cada solo ou à fase de desenvolvimento da cultura Flexibilidade e mobilidade do sistema na aplicação de diferentes valores de lâminas de irrigação devido à disponibilidade de aspersores com diferentes vazões e possibilidade de modificar suas disposições no campo Com o projeto e manejo adequados pode reduzir os riscos de erosão causada pela aplicação excessiva de água como ocorre nos casos de irrigação por superfície Como a água é geralmente transportada por tubulações apresenta menores perdas por evaporação e por infiltração quando comparados aos sistemas de irrigação por superfície Possui boa uniformidade de distribuição de água no terreno o que aumenta a eficiência de aplicação Permite a utilização dos sistemas para outras finalidades o Controle do microclima protegendo a cultura contra geadas e também através de resfriamento evaporativo em dias mais quentes o Aplicação de agroquímicos via água permitindo tratamentos fitossanitários e também a prática da fertirrigação Por outro lado esses sistemas apresentam limitações que devem ser avaliados com critério quando for realizado o planejamento do seu uso A uniformidade de distribuição e a eficiência de aplicação da água são afetadas significativamente pela presença de ventos com velocidade acima de 4 m s1 Figura 53 Figura 53 Exemplo da ação do vento esquerda pivô central e direita o jato de um aspersor canhão Ocorrência de perdas de água por evaporação quando os sistemas são operados em condições de altas temperaturas ambientes e baixa umidade relativa Custo inicial de investimento é superior aos sistemas de superfície por serem mais tecnificados e com maior demanda de equipamentos e acessórios Custo de operacional mais elevado em função de trabalhar em pressões e vazões mais altas que os sistemas por superfície Requer maiores cuidados de manutenção devido aos equipamentos utilizados 47 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Não se recomenda o seu uso em culturas sensíveis ao molhamento total da planta principalmente por problemas fitossanitários veiculados hidricamente ou por desprendimento de flores ou danos a qualidade do fruto Culturas altas podem obstruir o jato de água e reduzir a uniformidade de aplicação da irrigação A energia cinética de gotas maiores produzidas podem provocar selamento da superfície do solo principalmente pelo uso de aspersores de grande alcance com insuficiente pulverização pressão inadequada trabalhando em solos argilosos A durabilidade e funcionalidade dos equipamentos podem ser afetadas pela qualidade de água COMPONENTES DO SISTEMA Um sistema de irrigação por aspersão é composto geralmente pelas seguintes partes bombeamento tubulação e acessórios transporte e aspersores ou sprays distribuição Tradicionalmente no Brasil os sistemas de aspersão são projetados sem as unidades de tratamento da água apesar da baixa qualidade da água superficial aqui utilizada e também das unidades de automação e controle Esse procedimento pode levar a sérios comprometimentos da durabilidade dos equipamentos e a uma eficiência de aplicação não apropriada a esse tipo de irrigação A Figura 54 apresenta um esquema mostrando as principais partes de um sistema de irrigação por aspersão que serão discutidas a seguir Figura 54 Esquema com as principais partes de um sistema de irrigação por aspersão adaptado de JAIN 2010 Conjunto motobomba O conjunto motobomba formado por uma bomba centrífuga e um motor acionador é responsável pela captação da água pela sua sucção impulsionandoa sob pressão até os aspersores que devem atingir a pressão ideal de serviço para o seu funcionamento adequado A motobomba deve ser corretamente instalada atendendo os padrões exigidos de proteção e segurança Figura 55 As motobombas podem ser alimentadas por diferentes fontes de energia sendo as mais utilizadas energia elétrica e motores de combustão principalmente motor a diesel Figura 56 Como as fontes de águas mais utilizadas no Brasil são as superficiais rios lagos barragens etc as bombas centrífugas de eixo horizontal predominam em sistemas de irrigação por aspersão Essas bombas podem ser fixas ou estacionárias ou móveis montadas em carretas Figura 56 Os sistemas de bombeamento devem ser dimensionados atendendo uma combinação de rotação entre o motor e a bomba de forma a proporcionar a vazão e a pressão correta para o funcionamento eficiente do sistema de irrigação A escolha do sistema motobomba correto é de fundamental importância para o funcionamento de todo o sistema de aspersão devendo 48 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES ser adequada às condições de operação e proporcionar o menor custo operacional ao agricultor Figura 55 Casa de motobomba movida à energia elétrica em propriedade rural Figura 56 Exemplos de sistemas motobombas móvel a óleo diesel esquerda e fixa e elétrica direita Tubulações e acessórios São responsáveis pela condução da água desde a motobomba até os aspersores no campo Existem vários tipos de tubulações fabricadas de diversos materiais e podem ser classificadas de acordo com a sua finalidade TESTEZLAF e MATSURA 2015 As tubulações responsáveis pela condução da água do conjunto motobomba até o sistema de irrigação pode ser chamada de tubulações de recalque ou linha principal As tubulações que conduzem a água da linha principal até os aspersores são chamadas tubulações de distribuição ou linhas secundárias ou linhas laterais Figura 54 Os materiais mais utilizados na fabricação de tubulações Figura 57 em sistemas de aspersão são Metálicos aço zincado alumínio ferro fundido Plásticos PVC cloreto de polivinila e PE polietileno As tubulações metálicas de irrigação possuem comprimento padrão de 6 metros e o peso a pressão de serviço admissível e a espessura de suas paredes variam com o diâmetro e o material de que são constituídos Os acoplamentos utilizados nas tubulações devem além de dar facilidade na operação possibilitar alta flexibilidade no alinhamento da canalização permitindo um perfeito ajuste às condições topográficas e também possibilitando uma drenagem rápida da água contida em seu interior quando a bomba é desligada reduzindo a pressão e facilitando assim as mudanças de posição 49 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 57 Tipos de tubulações aço zincado com conexão franjeada esquerda e PVC com conexão rosqueada direita TESTEZLAF e MATSURA 2015 afirmam que o dimensionamento das tubulações em irrigação consiste escolher corretamente o material da tubulação e estimar o valor do diâmetro que otimize os valores de perdas de pressão e minimize os custos totais do empreendimento custos fixos mais custos variáveis A escolha do material vai depender da função que a tubulação tem dentro do sistema e da avaliação econômica do projeto Por exemplo nas adutoras de pivô central podese utilizar o ferro fundido o PVC e o aço zincado já nas linhas laterais de aspersão os materiais mais utilizados são o alumínio e o PVC mais comum pela leveza e facilidade de manuseio Aspersores Os aspersores podem ser considerados o principal componente do sistema de irrigação pois são responsáveis pela distribuição da água na superfície do terreno sob a forma de precipitação Durante a sua operação o jato de água passa pelo bocal e é lançado para o ar em alta velocidade fragmentandose em gotas devido ao atrito entre o ar e o fluxo de água precipitando na superfície do solo semelhante à chuva Figura 58 Figura 58 Detalhe da operação de um aspersor com dois bocais Fonte ANTUNES 2006 Na ausência de vento o tamanho das gotas e seus padrões de distribuição dependem do projeto do bocal e dos mecanismos de fragmentação associada ao fluxo à pressão de serviço do aspersor e a sua altura acima da superfície do solo Na presença de vento a sua velocidade e direção vão afetar os tamanhos de gotas e padrões de distribuição determinando a intensidade da ocorrência das perdas de água por deriva ou seja água que cai fora da área irrigada causando baixa uniformidade de distribuição e consequentemente baixa eficiência Um número variado de critérios pode ser utilizado para classificar um aspersor entre eles é possível citar tipo de movimentação do jato magnitude da pressão de serviço alcance 50 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES do jato tamanho de gotas ângulo de lançamento do jato de água etc A Tabela 3 apresenta os principais critérios de classificação de aspersores e suas principais características sendo os mais importantes discutidos em seguida Tabela 3 Classificação de aspersores de acordo com diferentes critérios Critério Classificação Características Movimento rotacional do jato Estacionário ou fixo Difusores ou sprays Rotativo Impacto reação e engrenagens Pressão de Serviço Muito baixa Ps 100 kPa Baixa 100 kPa Ps 200 kPa Média 200 kPa Ps 400 kPa Alta Ps 400 kPa Canhões Ângulo de inclinação do jato Normal Entre 25 e 35 Subcopa 7 Ângulo de cobertura do jato Circulo completo 360 Setorial Ângulos 360 Número de bocais Um bocal Múltiplos bocais 1 1 Local de instalação Superfície Enterrados Escamoteáveis popup Um dos principais critérios de classificação de aspersores é o mecanismo pelo qual o aspersor se movimenta e fragmenta o jato distribuindo sobre o solo Nesse caso o aspersor é classificado em dois tipos diferentes estacionário ou fixo e rotativos No aspersor estacionário ou fixo também conhecido como difusor ou spray o círculo molhado é formado sem o movimento de rotação do jato sendo a distribuição da água realizada com o jato defletindo em anteparos fixos A Figura 59 apresenta um exemplo de spray utilizado em pivô central onde é possível observar que o jato é fragmentado e distribuído pela sua deflexão ou espalhamento sobre um anteparo ou defletor ou placa espalhadora sem que haja movimento circular ou mecanismos de rotação do jato Figura 59 Exemplo de um spray utilizado em pivô central classificado como fixo ou estacionário No caso do aspersor rotativo a fragmentação do jato é realizada pelo seu movimento circular realizado por diferentes mecanismos e às vezes associado com a sua fragmentação em um anteparo Os principais mecanismos ou princípios do movimento de rotação utilizados em aspersores rotativos são reação impacto e engrenagens Movimento por reação ou impulsão nesse processo o movimento de rotação é originado a partir do impulso ou força criada entre dois ou mais jatos horizontais 51 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS criados por bocais direcionados em sentidos opostos instalados em um tubo também horizontal apoiados ao meio em um eixo vertical Figura 60 Figura 60 Exemplo de aspersores rotativos com princípio de rotação por reação utilizados na irrigação paisagística Uma nova geração de aspersores que utilizam o princípio da reação foi desenvolvida nas ultimas décadas Em 1980 a empresa americana Senninger apresentou um novo conceito de aspersor rotativo denominado wobbler que foi projetado com um sistema de anteparo excêntrico de ação rotativa que possui ranhuras na forma de espiral que cria o movimento de rotação quando o jato incide sobre ele e permite a formação de gotas de diferentes tamanhos ao longo de sua área de aplicação Figura 61 Figura 61 Detalhes do aspersor rotativo modelo Wobbler da marca Senninger destacando o sistema excêntrico de rotação do anteparo Fonte SENNINGER 2010 A empresa americana Nelson desenvolveu um aspersor chamado de rotator que além de rotacionar o anteparo de fragmentação das gotas pelo princípio da reação também possui um sistema de amortecimento de sua velocidade permitindo a formação de gotas com boa distribuição ao longo de sua área de aplicação Figura 62 Figura 62 Aspersor rotativo da Marca Nelson modelo rotator com princípio de movimentação por reação Fonte NELSON 2010 52 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Movimento por impacto A mecânica deste princípio de rotação baseiase na força resultante do choque entre o defletor do balancim ou braço do aspersor que oscila em um eixo vertical fixo com o jato dágua que sai do bocal principal Como o braço está conectado a uma mola presa ao corpo do aspersor criase um movimento de vaievem caracterizando o movimento rotativo Figura 63 Geralmente um aspersor rotativo por impacto é constituído por corpo do aspersor braço oscilante mola de impacto defletor mancal e bocal Esse mecanismo de rotação para aspersores ainda é o mais difundido na irrigação devido entre outros motivos às suas características de simplicidade durabilidade e facilidade de manutenção Figura 63 Detalhe de um aspersor rotativo por impacto com dois bocais e suas partes constituintes A Figura 64 mostra um aspersor rotativo que opera por impacto em operação no campo evidenciado a sua forma de aplicação de água e o seu mecanismo de rotação Figura 64 Detalhe de aspersores de impacto em operação no campo Fonte ANTUNES 2006 Movimento por engrenagens Nesse sistema a água passa por dentro de uma pequena turbina localizada no corpo do aspersor que movimenta um conjunto de engrenagens que por sua vez rotaciona a parte superior do equipamento onde está o bocal de aplicação de água Esses aspersores são utilizados em jardins e na irrigação de campos esportivos e requerem boa qualidade de água pois apresentam passagens internas de pequeno diâmetro no seu corpo 53 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 65 Exemplo de aspersores tipo escamoteável popup acionados por engrenagens Fonte RAINBIRD 2010 Outra forma de classificar os aspersores é utilizando o nível de pressão de serviço ótimo para o seu funcionamento A partir desse critério os aspersores podem ser classificados nos seguintes grupos Aspersores de pressão de serviço muito baixa trabalham com pressão de serviço inferiores a 100 kPa 1kgf cm2 ou 10mca e possuem baixo alcance de jato 6m São geralmente estacionários ou rotativos por reação e compreendem os tipos especiais de aspersores utilizados em cultivos em ambiente protegido pomares e jardins Figura 66 Atualmente existe a tendência da utilização de sprays de pressão muita baixa em pivô central Figura 66 Exemplo de aspersores de jardins que operam a pressões muito baixas Aspersores com pressão de serviço baixa trabalham com pressão de serviço entre 100 a 200 kPa 1 kgf cm2 e 2 kgf cm2 com raio de alcance do jato entre 6 e 12m São geralmente do tipo rotativo movidos por impacto e usados principalmente para irrigar pomares cultivo permanente ou para pequenas áreas de cultivo Aspersores com pressão de serviço média trabalham com pressão de serviço entre 200 a 400 kPa 2 kgf cm2 a 4 kgf cm2 com raio de alcance do jato entre 12 e 36 m Constituem os tipos mais usados nos projetos de irrigação por aspersão e se adaptam às características de quase todos os tipos de solo e cultura Figura 64 Aspersores com pressão de serviço alta ou canhão hidráulico esses aspersores operam com pressões superiores a 400 kPa 4 kgf cm2 mas com dois modelos de alcance do jato médio e de longo alcance Os aspersores canhões de médio alcance possuem um raio de alcance entre 30 e 60m trabalhando a pressões entre 400 kPa e 800 kPa 4 e 8 kgf cm2 e são usualmente utilizados para a irrigação de forragens pastagens cereais canadeaçúcar e pomares Figura 67 Os aspersores canhões de 54 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES longo alcance possuem um raio de alcance entre 40 e 80 m trabalhando a uma pressão de serviço entre 500 kPa e 1000 kPa 5 e 10 kgf cm2 sendo mais utilizados em sistemas autopropelidos ou de carretel enrolador Figura 67 Exemplo de um canhão de médio alcance em operação Fonte IRRIMAGRAN 2010 e FABRIMAR 2010 Quando a irrigação é empregada em jardins ou em campos esportivos é necessária a utilização de sprays escamoteáveis também denominados popup que somente se elevam acima da superfície do solo quando estão pressurizados e após o desligamento da motobomba voltam para o interior do solo não prejudicando a prática desportiva ou a paisagem da área Figura 68 Figura 68 Spray escamoteável em operação quando pressurizado Fonte HERNANDEZ 2010 É importante salientar que os aspersores também podem ser fabricados para fornecer diferentes ângulos de cobertura do jato A maioria dos aspersores está disponível para aplicar água no formato de um círculo completo ou com 360 de cobertura do jato Entretanto para a cobertura de áreas irregulares ou para cobrir extremidades das linhas laterais existem os aspersores setoriais que possuem dispositivos que permitem regular qualquer valor de ângulo circular e irrigar semicírculos ou setores do círculo Figura 69 Seleção do aspersor Na escolha do tipo de aspersor a ser utilizado no sistema de irrigação por aspersão devemse considerar alguns fatores como cultura a ser irrigada tipo de solo qualidade da água manejo da irrigação condições desejadas na aplicação da água pressão vazão horários mãodeobra cálculos econômicos entre outros Adicionalmente é preciso considerar as características do próprio aspersor como eficiência de aplicação coeficiente de uniformidade intervalo de pressão e vazão no qual trabalha distribuição da água em condições de vento etc 55 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 69 Exemplo de aspersor setorial utilizado no campo Fonte TRADEINDIA 2010 Na seleção dos aspersores devemse utilizar as tabelas fornecidas pelos fabricantes que devem apresentar as características e especificações de cada modelo de aspersor como por exemplo o diâmetro dos bocais mm a pressão de serviço mca diâmetro de alcance m vazão m3 h1 ou L h1 e a intensidade de aplicação ou precipitação mm h1 Os valores de precipitação fornecidos por essas tabelas são específicos para cada condição de operação do aspersor ou seja disposição dos aspersores no campo ou espaçamento adotado e valores de pressão e vazão selecionados Tabela 4 Tabela 4Tabela das características operacionais do aspersor modelo IS30 da marca Agropolo Fonte AGROPOLO 2010 Exemplificando o uso da Tabela 4 é possível afirmar que o aspersor modelo IS 30 possui dois bocais sendo fabricado com dois jogos de diâmetros de bocais 30 x 30 e 40x 30 mm operando no intervalo de pressão de serviço de 250 a 400 kPa 25 a 40 mca e fornecendo vazões na faixa de 1 a 19 m3 h1 com diâmetro de alcance do jato variando entre 27m e 32m O lado direito da Tabela 4 fornece os valores de precipitação ou intensidade de aplicação em mm h1 para diferentes espaçamentos entre aspersores e linhas Por exemplo o conjunto de bocais de 30 x 30 mm destaque em vermelho a uma pressão de 300 kPa 30 mca fornece uma vazão de 117 m3 h1 e tem uma precipitação de 54 mm h1 para um espaçamento entre aspersores de 12 m e entre linhas laterais de 18m A partir dos valores das características operacionais dos aspersores fornecidos pelos fabricantes é possível selecionar aquele que atende as condições da propriedade 56 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO COM LINHAS LATERAIS Nesse tipo de sistema de irrigação um determinado número de aspersores é instalado em tubulações metálicas geralmente alumínio ou aço zincado ou plásticas PVC ou PE com comprimento definido pelo manejo de irrigação adotado para a área O número de aspersores é estimado pela relação entre o comprimento da linha lateral e o espaçamento adotado entre aspersores Essas tubulações de distribuição podem operar fixas ou se movendo ao longo da área irrigada seja manual ou mecanicamente LINHAS LATERAIS FIXAS COM ASPERSORES No sistema fixo ou permanente de aspersão toda a área de cultivo é coberta por tubulações e aspersores permitindo a sua irrigação sem que haja a necessidade de mudanças de posição das tubulações A Figura 70 apresenta um exemplo de um sistema de aspersão permanente em operação no campo Figura 70 Sistema de irrigação por aspersão com linhas laterais fixas em operação Fonte ANTUNES 2006 Existem diferentes configurações para a instalação de tubulações nesse tipo de sistema Desde aquelas que apresentam todas as tubulações enterradas com os registros e hastes de aspersores aparecendo na superfície do terreno até outros onde todas as tubulações são superficiais Por fazer a cobertura de toda área de cultivo os sistemas permanentes de aspersão necessitam de investimento inicial maior quando comparado aos sistemas portáteis Esse investimento é parcialmente compensado pela redução da mãodeobra que seria empregada na sua movimentação Dessa forma o uso dos sistemas fixos é recomendado em regiões onde a mão de obra é escassa eou de custo elevado e principalmente em produções com alto valor agregado o que permitiria o aumento de investimento O cultivo que mais utiliza esse sistema atualmente é o de hortaliças em cinturões verdes de grandes cidades atividade realizada por pequenas propriedades com exploração familiar Figura 71 Figura 71 Exemplo do emprego da aspersão fixa na cultura da alface 57 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Apesar de existirem diferentes formas de manejo os sistemas permanentes são geralmente operados nas seguintes formas Aplicação de água simultaneamente em toda a área Operação por setores de irrigação dentro de uma sequência prédefinida A divisão da área para ser irrigada por setores permite reduzir os requerimentos de água do sistema reduzindo a vazão o diâmetro das tubulações e a potência instalada do sistema motobomba LINHAS LATERAIS FIXAS COM MANGUEIRAS PERFURADAS Um sistema de aplicação de água que tem encontrado aceitação entre agricultores principalmente da região Nordeste do Brasil e também por produtores de café é a fita de polietileno perfurada Esse sistema é constituído de tubos de polietileno linear de baixa densidade com diâmetro de 28 mm e espessura da parede da tubulação de 020 mm 200 micra que operam a pressão de serviço de 02 a 08 kgf cm2 SANTENO 2010 A água é aplicada por furos com diâmetros de 003 mm perfurados a laser com espaçamentos variando entre 015 e 105 m Figura 72 Figura 72 Cultura do café irrigada por mangueiras de paredes delgadas perfuradas Fonte SANTENO 2010 Esse sistema é utilizado em diferentes culturas como frutas hortaliças culturas perenes etc Segundo SANTENO 2010 essas tubulações perfuradas podem produzir para um espaçamento de furos de 015 m uma vazão de 78 L h1 m1 para uma pressão de 20 kPa 02 kgf cm2 ou de 204 L h1 m1 para uma pressão de 80 kPa 08 kgf cm2 Por funcionar a baixas vazões e pressões essas mangueiras tem o potencial para requerer baixas potências de bombeamento podendo operar por gravidade em casos favoráveis de topografia e de localização da fonte de água O alcance máximo lateral por furo é de 25 m a pressão de 08 kgf cm2 requerendo que o espaçamento entre linhas laterais seja criteriosamente definido de acordo com o espaçamento da cultura irrigada Como esse sistema aplica a água a alturas de jato de até 18 m está sujeito a perdas de água por deriva por ação de ventos assim como por evaporação das gotas de menor diâmetro SANTENO 2010 Apesar de operar a baixas vazões e pressões e apresentar uma área de aplicação inferior a aspersores de baixa pressão optouse por classificar o sistema de mangueiras perfuradas dentro do método de aspersão por aplicar a água sobre a planta e o solo e estar sujeito às perdas de água características da aspersão LINHAS LATERAIS MÓVEIS OU PORTÁTEIS No sistema portátil de aspersão também conhecido como sistema de aspersão convencional tanto a tubulação principal como as linhas laterais com os aspersores são transportados de local de funcionamento após cada irrigação Este método é hoje o mais 58 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES utilizado no Brasil devido ao baixo custo inicial porém requer maior quantidade de mãode obra no seu manejo quando comparado ao sistema fixo A Figura 73 exemplifica o ato de irrigar uma cultura utilizando o sistema de irrigação por aspersão convencional Figura 73 Vista de um sistema de irrigação por aspersão convencional com duas linhas em operação O esquema de movimentação das linhas laterais a partir de hidrantes instalados na linha principal nos sistemas portáteis é definido no projeto da área a ser irrigada e depende da sua geometria Essa movimentação pode ser realizada com uma ou mais linhas laterais operando simultaneamente e circulando na mesma direção ou em movimento alternado e rotativo sobre a linha principal Figura 74 Figura 74 Esquema de movimentação alternada e rotativa em um sistema móvel de aspersão Fonte NÚCLEO DE FRUTICULTURA 2016 A movimentação alternada e rotativa apresentada esquematicamente na Figura 74 pode trazer algumas vantagens como redução da vazão e pressão de projeto na motobomba diminuição do diâmetro das tubulações em relação aos sistemas de movimentação simultânea para uma mesma precipitação de água desejada Isto ocorre devido à redução do valor de vazão requerido nas diversas posições da lateral evitandose o dimensionamento das tubulações para maiores valores de pressão e vazão que ocorre no sistema de movimentação simultâneo principalmente quando as linhas laterais encontramse na extremidade da linha principal LINHAS LATERAIS COM ASPERSORES MÓVEIS OU DISTRIBUIÇÃO EM MALHA Um sistema que se popularizou na irrigação de pastagens principalmente em pequenas propriedades é o sistema de aspersão com distribuição na forma de malha Nesse 59 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS sistema as tubulações das linhas laterais de derivação e principal são fixas e enterradas com os aspersores operando individualmente e mudando de posição dentro da área a ser irrigada Além das tubulações serem enterradas o sistema exige a conexão entre duas linhas laterais adjacentes pela extremidade final utilizando uma tubulação e duas curvas formando um par de linhas laterais interligadas de onde vem a denominação de irrigação por malha Figura 75 Figura 75 Diagrama do sistema de irrigação com distribuição por malha Fonte Adaptado de DRUMOND FERNANDES 2001 Na Figura 75 é apresentado um esquema de operação do sistema em malha onde se observa que em cada malha ou par de laterais funciona apenas um aspersor cujo tubo de subida é fixado numa estaca Figura 76 Dessa forma a água vai chegar ao aspersor por tubulações distintas com cada uma transportando metade do valor da vazão do aspersor Como a vazão é reduzida as tubulações podem ter diâmetros menores diminuindo o custo do projeto para uma mesma área quando comparado com laterais móveis que necessita de mudança tanto dos aspersores quanto das linhas laterais Consequentemente ocorre uma redução significativa da mãodeobra requerida na operação do sistema Figura 76 Irrigação em malha em pastagem Fonte GPID 2016 O sistema de irrigação por aspersão com distribuição em malha possui algumas vantagens como baixo custo operacional pela redução do consumo de energia redução no investimento inicial por utilizar tubos de PVC de baixo diâmetro possibilidade para aplicação de fertirrigação facilidade de operação e manutenção e possibilitando a divisão da área em subáreas ou piquetes Apesar de esse sistema estar sendo utilizado principalmente com pastagens em pequenas propriedades ele tem o potencial para utilização em outras culturas como café e cana de açúcar 60 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO COM LINHAS LATERAIS MECANIZADAS PIVÔ CENTRAL A tecnologia de irrigação por aspersão começou a ter o seu maior impulso a partir da II Guerra Mundial com o desenvolvimento dos aspersores rotativos e da disponibilidade de tubos de alumínio razoavelmente mais baratos naquele momento Por volta de 1950 buscando uma solução para substituir todo trabalho braçal requerido nos sistemas de aspersão portáteis Frank Zybach inventou no Estado de Nebraska EUA o primeiro sistema de pivô central que foi patenteado em 1952 e com início da produção comercial em 1953 Figura 77 Originalmente o acionamento desse pivô era realizado por mecanismos de pistões movidos hidraulicamente Figura 77 Fotografia do primeiro pivô e detalhe da torre com funcionamento hidráulico O pivô central é basicamente uma linha lateral de aspersão montada sobre um sistema de treliças e mantida a uma determinada altura do solo por torres de sustentação equipadas com rodas que se movimentam ao redor de uma torre central ancorada O comprimento dessa linha lateral se transforma no raio de uma área circular irrigada pelo sistema Figura 78 Figura 78 Imagem aérea de propriedade agrícola com cultivo sob pivô central Fonte Valmont 2010 Os primeiros pivôs foram projetados para ajustarse ao terreno devido à capacidade da tubulação de fletir entre as torres Posteriormente o desenvolvimento de juntas flexíveis colocadas em cada torre permitiu ao sistema adequarse melhor às várias condições de terreno Os desenvolvimentos tecnológicos implantados no sistema de pivô central permitiram atingir a automação de todo o processo de irrigação com esse equipamento A rápida aceitação desse sistema pelo produtor se deve a vários fatores dentre os quais se podem citar a redução dos requerimentos de mão de obra para irrigar grandes áreas operação simples do equipamento possibilidade de aplicação de produtos químicos e fertilizantes via água de irrigação adaptabilidade de operação do equipamento em terrenos ondulados e declivosos até 20 e possibilidade técnica de se atingir altas eficiências e 61 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS uniformidade de distribuição de água Esses benefícios fazem do pivô central o sistema de irrigação automatizado mais utilizado na atualidade em todo o mundo Levantamento nacional realizado pela Agência Nacional de Águas ANA 2016 identificou em 2014 um número de 19892 pivôs centrais ocupando 1275 milhão de hectares De acordo com esse estudo houve um crescimento de 433 da área equipada por pivôs em relação aos dados apresentados no Censo Agropecuário de 2006 que levantou 893 mil hectares IBGE 2009 Entretanto segundo a ABIMAQCSEI 2015 apesar do crescimento anual contínuo o acréscimo anual de área irrigada por pivôs país vem diminuído a partir de 2013 sendo que de 2015 ocorreu uma redução de 235 em comparação a 2014 De acordo com o Censo de Irrigação dos EUA em 2008 USDA 2008 um total de 23 milhões de hectares era irrigado nesse país Desse total 125 milhões eram irrigados por aspersão 54 sendo que aproximadamente 104 milhões de hectares eram irrigados por pivô central constituindo 83 desse total Adicionalmente esse censo mostrou que da área irrigada por pivô central 513 utilizavam equipamentos operando com aspersores de baixas pressões menores que 140 kPa 425 com média pressão maiores que 140 kPa e menores que 410 kPa e 62 com alta pressão maiores que 420 kPa As estatísticas mostram a importância da aspersão como método de irrigação utilizado e confirma a contribuição significativa do sistema de pivô central orientado para a utilização de sistemas de baixa pressão pela questão econômica e energética Características e partes do pivô A Figura 79 mostra um esquema da vista lateral do pivô salientando as suas principais partes Para o entendimento de como o sistema funciona serão caracterizadas as seguintes partes torre central caixa de controle anel coletor tubulação de distribuição torres móveis conjunto motoredutor junta flexível lance final em balanço e canhão final Figura 79 Vista lateral esquemática de um pivô central salientando partes do equipamento Torre Central Fixa A torre central está localizada no centro da área circular irrigada e é onde toda estrutura móvel está ancorada Sua forma é piramidal de base quadrada sendo a sua estrutura construída normalmente de cantoneiras ou perfis em L de aço zincado Figura 80 Ela pode ser fixa na maioria das situações ou móvel quando o pivô for do tipo rebocável permitindo a movimentação de todo o equipamento dentro da propriedade A estrutura da torre central e sua ancoragem deve ser projetada de forma adequada pois ela é submetida a esforços consideráveis no momento em que a tubulação de distribuição executa o movimento circular juntamente com o bombeamento da água através da tubulação Portanto é necessário que a torre central seja instalada sobre uma base de concreto armado tendo geralmente uma área da base de aproximadamente 30 x 30 m e o volume do bloco de 90 m3 No caso de pivôs rebocáveis a torre central possui rodas para viabilizar a sua movimentação devendo mesmo assim apresentar um sistema de ancoragem que tolere os esforços que atuam sobre a sua estrutura 62 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 80 Modelo de torre central de um pivô central Fonte Lindsay 2010 Caixa de Controle É a caixa onde está localizado o comando central elétrico do sistema Está montada na torre central sendo construído em armário à prova de variações climáticas Por meio dos controles elétricos mecânicos ou eletrônicos aí dispostos o agricultor pode controlar o avanço e retrocesso do pivô o tempo necessário para completar uma volta injeção de fertilizantes e a operação do sistema motobomba Figura 81 Figura 81 Modelo de caixa de controle instalada na torre central de um pivô A caixa ou painel de controle contem chave geral que permite ligar e desligar a conexão elétrica a chave de partida que possibilita ligar o pivô para frente ou em reversão voltímetro horímetro registra o tempo de uso do equipamento o relê percentual que regula a velocidade do sistema em valores percentuais da máxima velocidade do equipamento e quando existir o monitoramento da aplicação de fertilizantes ou agroquímicos Anel Coletor Como o cabo de alimentação da energia sai da torre central para alimentar as torres móveis é preciso ter um sistema que permita a transferência dessa energia elétrica sem que o cabo enrole ao longo da tubulação devido a sua movimentação circular O anel coletor tem essa função existindo basicamente dois sistemas distintos de anéis coletores um onde o cabo elétrico de alimentação é conectado diretamente no anel e passa externamente à tubulação do pivô sem interferir no fluxo de água e outro onde o cabo passa internamente à tubulação indo se conectar ao anel internamente Figura 82 63 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 82 Dois modelos de anel coletor utilizados em pivô cabo externo à tubulação esquerda e interno direita Fonte LINDSAY 2010 e VALMONT 2010 Tubulação de Distribuição A tubulação de distribuição ou linha lateral onde aspersores ou sprays são instalados é constituída geralmente por tubos de aço zincado com 6 metros de comprimento e diâmetros variando geralmente entre 100 e 250 mm 4 e 10 sendo os mais usados os diâmetros de 168 e 200 mm 6⅝ e 8 Os vãos entre torres são formados por um número específico de tubos sendo que quanto mais plano for o terreno maior é o número de tubulações que podem ser utilizadas Assim em terrenos com até 5 de declividade podem ser utilizados vãos com até 9 tubos enquanto terrenos mais declivosos na ordem de 15 a 20 exigem vãos com até 6 tubos determinando assim o comprimento do vão entre torres Figura 83 Detalhe da tubulação de aço zincado com conexões franjeadas A tubulação de distribuição se mantém suspensa por meio de um sistema de torres móveis e suportadas por treliças e tirantes Geralmente a altura livre sob a estrutura é igual a 270 m para culturas normais ou 370 m para culturas de porte elevado por ex cana de açúcar Os sprays são instalados na tubulação de distribuição por meio de pendurais que são tubos de metal ou mangueiras plásticas espaçados geralmente de distâncias múltiplas de 20 metros Torres Móveis unidades propulsoras As torres móveis sustentam todo o conjunto de tubulações de distribuição com os sprays Elas estão distanciadas entre 25 m e 70 m em média 39 m ao longo da linha lateral dependendo do número de tubos que constituem o vão São equipadas com pneus tipo trator de banda de rodagem larga motorredutor caixa de controle da torre sistema de cardã e redutores de roda Figura 84 64 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 84 Exemplo de torre móvel de pivô central com destaque para as suas partes constituintes e o sistema de movimentação das rodas Conjunto motorredutor A movimentação de cada torre é realizada pelo acionamento elétrico de um motorredutor com engrenagens para serviço pesado acionado por motor elétrico blindado com potências de ½ ¾ 1 ou 1 ½ CV alimentados geralmente com voltagem de 480 V O torque é transmitido dos motorredutores aos redutores de rosca sem fim das rodas por eixos cardãs Figura 85 Figura 85 Detalhe do conjunto de motorredução da torre móvel esquerda com detalhes da transmissão de movimento por eixo cardã para o redutor de roda direita Junta articulada ou flexível A união entre dois lances de torres é feita por juntas flexíveis articuladas de borracha que deve permitir movimentos em qualquer direção e evitar a transmissão de esforços às torres subsequentes evitando que elas possam tombar num movimento de reação no caso de algum problema de desalinhamento do equipamento Figura 86 Figura 86 Vista da junta flexível entre dois lances de um pivô 65 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Na conexão entre as tubulações das torres móveis existe também um sistema de segurança do tipo pino bola Figura 86 que permite a movimentação da estrutura em todas as direções assim como o movimento rotacional sem nenhum esforço sobre as tubulações assegurando maior vida útil às tubulações garantindo maior durabilidade e flexibilidade Lance Final em balanço Após a última torre a tubulação do pivô é prolongada utilizando um lance em balanço que é sustentado por cabos de aço conectados a ultima torre O objetivo desse lance adicional é aumentar a área irrigada Figura 87 Figura 87 Lance final do pivô em balanço com canhão final Canhão Final Com o objetivo de incrementar a área irrigada no anel externo do pivô é possível instalar no final do lance em balanço um canhão hidráulico com dispositivo setorial Figura 88 Para pivôs que utilizam baixa pressão é necessário empregar uma bomba booster normalmente instalada na ultima torre para pressurizar o canhão final Figura 88 Detalhe de um canhão final no lance em balanço do pivô Conjunto de Aplicação de Água Os primeiros pivôs centrais foram projetados para operar com aspersores rotativos de impacto para a aplicação de água que eram instalados na parte superior da tubulação Figura 89 Esse tipo de pivô apresentava duas limitações na sua operação Operavam a pressões superiores a 200 kPa 2 kgf cm2 determinando a necessidade de se ter pressões elevadas na torre central 500 kPa ou 5 kgf cm2 acarretando em um sistema de bombeamento com alta potência e elevado custo operacional A altura de instalação dos aspersores aumentava as perdas por deriva pelo vento reduzindo a eficiência e a uniformidade de distribuição 66 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 89 Pivô central operando com aspersores rotativos de impacto instalados na parte de cima da tubulação principal A alternativa encontrada para resolver esses dois problemas foi o desenvolvimento de novos tipos de emissores de forma a operar com menores pressões de serviço alterar o local de sua instalação e trazêlos mais perto da cultura Dessa forma se iniciou a utilização de sprays fixos com reguladores de pressão instalados no prolongamento de tubulações plásticas ou de metal denominadas pendural que tem a forma de cabo de guardachuva e permitiu a aplicação de água mais próxima da cultura Figura 90 Figura 90 Pivô central com sprays instalados em pendurais plásticos acima da cultura A Figura 91 mostra um esquema da evolução que ocorreu tanto no tipo de emissor quando do seu local de operação em pivôs centrais Figura 91 Esquema comparativo dos tipos de emissores utilizados em pivôs e os correspondentes locais de instalação A partir do lado esquerdo da Figura 91 começando com o aspersor de impacto instalado na parte superior da tubulação até o lado direito com os sprays tipo LEPA Low Energy Precision Application desenvolvido pela empresa americana SENNINGER 2010 instalados próximo ao solo Esse esquema evidencia como essas mudanças tecnológicas contribuíram para a redução dos tipos de perdas de água que podem ocorrer em cada tipo de 67 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS emissor e posição de operação Conforme o tipo de emissor era modificado operando a pressões mais baixas e a sua posição ficando mais próxima do solo as perdas de água foram reduzidas aumentando a eficiência de aplicação do sistema e reduzindo o seu consumo de energia A Figura 92 exemplifica a utilização dos sprays tipo LEPA Low Energy Precision Application em três pivôs com configurações do conjunto de aplicação de água próximo do solo Figura 92 Três tipos de pivô operando a baixas pressões e com aplicação próxima do solo Operação do Sistema A Figura 93 apresenta um esquema da instalação de um sistema de pivô central em campo com as suas partes constituintes O funcionamento do pivô está condicionado a existência de uma fonte de água com disponibilidade suficiente para atender a demanda do sistema e uma fonte de alimentação elétrica pois a movimentação das torres é realizada por acionamento elétrico de motorredutores Figura 93 Esquema da instalação de um pivô central em campo A propulsão do pivô central é elétrica operando a uma tensão especial de 480 V ou 440 V trifásico 60 Hz o que torna sempre necessário a aquisição de um transformador Toda alimentação do pivô é feita por cabos elétricos devidamente projetados e enterrados a partir do transformador até a torre central A velocidade de rotação de cada torre e do avanço da linha de distribuição é determinada pela velocidade da torre externa que é regulada na caixa central de controle pelo relê percentual percentímetro Os valores percentuais do percentímetro indicam a relação de tempo ligado e desligado do motor da última torre Por exemplo um valor de 50 no relê percentual indica que a última torre se movimentará por um período de tempo 30 segundos por exemplo cujo valor depende do fabricante e ficará parada pelo mesmo espaço de tempo Ao iniciar o seu movimento a ultima torre provoca um desalinhamento com relação à penúltima torre que vai estar desligada Quando o ângulo de desalinhamento entre essas torres ultrapassar um determinado valor em geral 6 a penúltima torre iniciará o seu 68 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES movimento Dessa forma o movimento da última torre desencadeará uma reação de avanço a partir do anel externo do pivô progredindo para o centro A velocidade e o perfeito alinhamento das demais torres são comandados pelas caixas de controles individuais de cada torre que possuem micro interruptores de alta sensibilidade Figura 94 Se o sistema de alinhamento falhar e alguma unidade desalinhar excessivamente um dispositivo de segurança é acionado e o sistema para automaticamente Figura 94 Vista da caixa de controle das torres móveis e dos micro interruptores Em função de sua operação circular a área irrigada pelo pivô aumenta do centro para a sua extremidade sendo necessário que a vazão aumente proporcionalmente para que a lâmina média aplicada seja uniforme em toda a área Dessa forma a vazão dos emissores deve aumentar proporcionalmente para incrementar a precipitação ou intensidade de aplicação para as posições cada vez mais externa do anel circular Assim a água deve ser aplicada ao solo a uma baixa precipitação perto do pivô centro tornandose progressivamente alta quando caminhamos para a extremidade externa Para atender essa condição de variação de precipitação é possível trabalhar com três variações de arranjos de aspersores e espaçamentos ao longo da lateral para uniformizar a distribuição da água Sistema com espaçamento constante entre aspersores Os aspersores são espaçados de modo uniforme ao longo da lateral aumentando gradativamente os diâmetros dos bocais em direção à extremidade externa do pivô Sistema com espaçamento variado Os sprays normalmente de baixa ou média pressão são instalados com redução progressiva do espaçamento entre eles a partir do ponto central do pivô para a extremidade externa Sistema combinado Os sprays geralmente de baixa pressão são espaçados uniformemente ou não ao longo da tubulação com aumento gradativo dos diâmetros dos bocais O fato dos sistemas de pivô central requerer o maior volume de água no fim da linha lateral vai resultar em elevada perda de carga ao longo da tubulação resultando em variações significativas de pressão em cada ponto de instalação do emissor Essa condição exige que se considere no projeto a instalação de reguladores de pressão em cada emissor Figura 95 de forma a garantir pressão constante de operação independente de sua posição ao longo da linha e da variação de pressão causada pela topografia irregular quando isso acontecer 69 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 95 Exemplo de emprego de reguladores de pressão em emissores de pivô central O sistema de irrigação por pivô central apresenta vantagens e limitações em relação ao sistema de aspersão convencional Estas vantagens eliminam muitas dificuldades mecânicas e problemas operacionais associados a outros tipos de equipamentos autopropelidos As principais vantagens são A condução de água é simplificada pelo uso de um ponto estacionário único de entrada da água na área de projeto A orientação e alinhamento do sistema são controlados pelo ponto central do pivô O sistema tem potencial para fornecer elevados valores de uniformidade de aplicação Após completar uma irrigação o sistema estará posicionado para o início de uma nova irrigação O manejo da irrigação é facilitado pela possibilidade de controlar a lâmina dágua aplicada Possibilita a aplicação de fertilizantes e outros produtos químicos na água de irrigação Sua flexibilidade de operação auxilia no desenvolvimento de esquemas de uso da rede elétrica evitando horários de pico Possibilidade de aplicação da lâmina dágua na intensidade de aplicação desejada o que representa uma grande vantagem quando se irriga solos arenosos ou mesmo argilosos Baixa demanda de mãodeobra na operação do sistema Há no entanto certas limitações no seu uso dos quais se pode citar Como o sistema cobre áreas circulares deixa sempre vértices ou cantos entre os pivôs sem cobertura Considerandose o ponto do pivô de uma área quadrada de 648 ha somente 503 ha poderão ser irrigados Isto representa 20 de área não irrigada a não ser que se instalem equipamentos especiais os quais aumentam consideravelmente o custo e a complexidade do sistema A intensidade de aplicação de água na extremidade da lateral pode atingir valores superiores a 200 mm h1 dependendo da configuração dos aspersores Para reduzir ou eliminar problemas de escoamento superficial associados a estas altas taxas de aplicação de água é possível utilizar irrigações mais frequentes com menores lâminas Assim pode ser necessário operar o sistema em mais de uma revolução por dia o que pode não ser ideal para a cultura ou para o uso eficiente da água e energia 70 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Pode existir grande diferença de nível entre as posições do fim da lateral à medida que o sistema se movimenta resultando em elevada variação na vazão devido à topografia do terreno Custo elevado de implantação quando comparado a outros sistemas de irrigação por aspersão Pivô Rebocável Para aumentar a utilização dos equipamentos de pivô central reduzindo o custo por hectare irrigado para o produtor foram desenvolvidos pivôs que podem ser movimentados entre campos adjacentes de cultivo utilizando tratores e que foram denominados pivôs rebocáveis Figura 96 Figura 96 Detalhe de um pivô rebocável sendo transportado entre áreas irrigadas Fonte FOCKINK 2010 O pivô rebocável pode ser extremamente útil dentro de um programa anual de rotação de culturas onde a sua movimentação irá acontecer uma ou duas vezes por ano e sendo adequados para aplicação de lâminas suplementares de irrigação Dessa forma devem ser projetados para atender a maior área irrigada requerendo que a sua capacidade operacional seja ampliada para atender essa condição e compensar o tempo gasto na movimentação do equipamento de uma área para outra quando não é possível irrigar Uma das limitações desse tipo de equipamento é que durante os períodos de pico da demanda de água da cultura o manejo pode requerer circulação diária do equipamento em solos de textura leves para culturas com raiz superficial dificultando o atendimento das demandas de água das culturas e podendo levar ao stress hídrico Este movimento frequente do equipamento pode significar também um tempo relevante sem irrigação o que pode aumentar os custos de mão de obra e reduzir a capacidade de sistema em cobrir todas as áreas irrigadas Para que os pivôs possam ser transportados é preciso permitir a movimentação da torre central e das torres móveis Dessa forma a torre central é construída sobre rodas duas três ou quatro possuindo um sistema pivotante que permite girar e colocar as rodas no sentido do deslocamento Figura 97 71 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 97 Modelos pivôs rebocáveis com torres centrais de quatro e duas rodas Fonte VALMONT 2010 72 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS LINEARES Outro sistema mecanizado de irrigação onde a linha de distribuição de água é montada sobre torres móveis similar aos equipamentos de pivô é o sistema linear de aspersão que se desloca transversalmente sobre a cultura É constituído por uma linha lateral montada a partir de uma torre de controle localizada em uma das extremidades da área com duas ou quatro rodas Figura 98 Figura 98 Detalhe de um sistema linear de irrigação com duas esquerda e quatro rodas direita abastecidos por mangueiras Por se deslocar em linha reta este equipamento é recomendado para áreas retangulares ou quadradas quase planas permitindo um melhor aproveitamento da área Para que opere em linha reta o sistema é controlado por sistemas de alinhamento das torres móveis idênticos aos pivôs cujos vãos estão espaçados em média de 58m Seu deslocamento é alinhado por meio de um sulco de balizamento no solo ou por um cabo de aço presente na extremidade da área da cultura que serve de orientação para as rodas da torre de controle Figura 99 Figura 99 Detalhes da movimentação transversal do sistema linear com sistema de alinhamento Na tubulação de distribuição estão instalados aspersores ou sprays obedecendo ao espaçamento compatível para fornecer uma precipitação uniforme ao longo da linha A alimentação elétrica do sistema pode ser fornecida por rede elétrica convencional ou por meio de grupo gerador Os sistemas lineares se deslocam para frente e para trás na mesma faixa com a alimentação de água podendo ser realizada de duas formas utilizando um canal aberto posicionado na direção de deslocamento do sistema com o bombeamento feito na própria torre ou conectando a lateral por mangueiras a uma linha de recalque pressurizada Figura 100 73 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 100 Sistemas lineares de irrigação por aspersão abastecidos por canal esquerda e mangueiras direita Assim como o pivô central é possível ter sistemas lineares rebocáveis que permite irrigar várias áreas com um único equipamento Outra opção são os sistemas pivotantes que facilita as manobras de canto possibilitado à irrigação de áreas em formato L VALMONT 2016 SISTEMA LATERAL ROLANTE Outro sistema com movimento linear e com movimentação mecânica é a lateral rolante onde a tubulação de distribuição linhas laterais opera como o eixo de rodas metálicas com diâmetros variando de 120 a 240m Figura 101 Figura 101 Detalhe da utilização do sistema de lateral rolante A movimentação da linha quando a irrigação está desligada é realizada por um carro propulsor posicionado no centro ou na lateral da linha que desloca todo o equipamento por meio de engrenagens e corrente acionadas por um motor a combustão interna geralmente a gasolina com menos de 10 CV Figura 102 Detalhe do carro propulsor do sistema de lateral rolante 74 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES A alimentação de água na lateral rolante é realizada pela conexão de uma das suas extremidades a mangueiras acopladas a hidrantes instalados a uma linha de recalque pressurizada permitindo a sua movimentação em múltiplos do comprimento desta mangueira A operação desse tipo de equipamento consiste em irrigar uma posição no campo pelo tempo necessário para a aplicação da lâmina requerida pela cultura desligar o bombeamento drenar a tubulação e mover toda a linha para a próxima posição a ser irrigada Pela baixa altura do equipamento recomendase a sua utilização para culturas de porte baixo como forrageiras e algumas culturas anuais Apesar de ser um sistema relativamente antigo ele sempre foi pouco utilizado no Brasil diferentemente de outros países que utilizam como opção para irrigação de pastagens e culturas de porte baixo Nos EUA esse sistema é utilizado em 61 da área irrigada por aspersão significando em torno de 760 mil hectares irrigados USDA 2008 Na Figura 103 é apresentado um exemplo do sistema de lateral rolante em funcionamento no campo com detalhe do tipo de conexão do aspersor com a tubulação para possibilitar que independe da posição de parada da tubulação ele permanecerá sempre de pé Figura 103 Sistema de lateral rolante operando em campo e detalhe da conexão do aspersor 75 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO COM ASPERSOR CANHÃO AUTOPROPELIDO Dentre os equipamentos de irrigação que surgiram a partir da segunda metade do século XX destacase o sistema autopropelido que foi desenvolvido para cobrir áreas onde a irrigação por aspersão convencional possuía limitações operacionais pelos requerimentos de mão de obra e a irrigação por pivô central se tornava antieconômica devido ao tamanho da área a ser irrigada Esse sistema de irrigação se caracteriza por apresentar um único aspersor do tipo canhão montado sobre um veículo suporte que se desloca ao longo do terreno por ação hidráulica enquanto distribui a água de irrigação Figura 104 Figura 104 Exemplo de um autopropelido em operação O conceito de se projetar equipamentos de irrigação por aspersão autopropelidos é antigo sendo que as primeiras instalações deste tipo foram produzidas na Alemanha em 1932 e na Itália em 1936 Em alguns países da Europa França Itália Portugal este sistema é muito utilizado devido ao tamanho das áreas irrigadas e as facilidades operacionais encontradas no seu manejo obrigando os fabricantes a uma constante atualização do equipamento Nos EUA esse sistema irriga em torno de 280 mil hectares representando 23 da área irrigada por aspersão USDA 2008 Introduzido no Brasil por volta de 1976 e 1977 o uso deste equipamento vem se reduzindo ao longo dos anos principalmente pelo seu elevado custo operacional quando comparado com outros sistemas de irrigação por aspersão Operação e características do sistema A movimentação ao longo da área do veículo com o aspersor canhão é realizada por um sistema de recolhimento tambor ou carretel acionado por um sistema de engrenagens ou caixa de transmissão conectadas por correias ou engrenagens a uma turbina movida pela passagem da água pressurizada da irrigação Figura 105 Figura 105 Detalhes do sistema de acionamento de um autopropelido 76 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Deste modo a forma de deslocamento do carro com canhão permite classificar o autopropelido em dois tipos com movimentação a cabo de aço e com mangueira descritas a seguir Movimentação a cabo de aço nesse caso o aspersor montado no carro com quatro rodas de pneu se movimenta pelo recolhimento de um cabo de aço ligado ao tambor ou carretel que é acionado pela turbina O cabo de aço deve ser previamente esticado e ancorado na extremidade oposta da faixa do terreno a ser irrigada A turbina é alimentada por uma mangueira com comprimento que pode variar de 100 a 200m conectada a hidrantes da linha de recalque instalada no meio da faixa irrigada A Figura 106 apresenta um esquema de funcionamento do autopropelido acionado com cabo de aço Figura 106 Esquema de operação do autopropelido com movimentação a cabo de aço O carro com o canhão é posicionado no início do carreador e o cabo de aço esticado na outra extremidade da faixa a ser molhada sendo ambas as operações realizadas com o uso de um trator Figura 107 A mangueira é desenrolada e conectada a um hidrante situado no meio da faixa Com a motobomba em funcionamento abrese o registro no hidrante permitindo que a turbina seja ativada e o movimento iniciado Com a finalização da irrigação no final do carreador o sistema deve ser mudado para a próxima posição de irrigação Figura 107 Detalhe de um sistema autopropelido acionado por cabo de aço Fonte ASBRASIL 198 A área irrigada por faixa desse sistema é determinada pelo comprimento do cabo de aço que é geralmente de 400 metros e limitada pelo dobro do comprimento da mangueira 77 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Movimentação com mangueira Também conhecido por carretel enrolador esse sistema apresenta o deslocamento do aspersor pelo enrolamento da própria mangueira alimentadora de água do equipamento cujo comprimento é geralmente de 200 metros determinando que o comprimento total da área irrigada por faixa seja geralmente de 400 metros devido a operação de o equipamento acontecer dos dois lados do hidrante Da mesma forma que o sistema anterior o recolhimento da mangueira que produz a movimentação do aspersor é gerado pela passagem da água de irrigação por uma turbina Figura 108 Figura 108 Sistema de carretel enrolador operando em campo Fonte BATTISTELA 199 Na operação desse sistema o carretel fica estacionado junto ao hidrante na posição central da faixa a ser irrigada e vai enrolando o comprimento total da mangueira puxando o canhão fixado no suporte a partir da extremidade da faixa Figura 108 Para irrigar o outro lado da faixa ou carreador quando houver é preciso girar a base do carretel na direção oposta e com a ajuda de um trator levar o aspersor canhão com sua base de duas rodas trenós patins ou outro sistema do gênero até a outra extremidade da faixa ficando a mangueira desenrolada Figura 109 Figura 109 Detalhe das duas extremidades de uma faixa irrigada pelo carretel enrolador Normalmente devido ao principio de funcionamento e suas características esse sistema se adapta a diversos tamanhos de áreas mesmo com certo declive Alguns inconvenientes podem ser observados como a menor durabilidade da tubulação de alimentação de água normalmente de polietileno PE em consequência do seu arrastamento sobre o terreno e ao tracionamento por ocasião do deslocamento do canhão O autopropelido possui boa flexibilidade de utilização podendo irrigar áreas pequenas médias ou grandes e ser usado praticamente todas as culturas e empregado para irrigar várias áreas com apenas um equipamento É normalmente recomendado para culturas 78 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES anuais como o feijão milho soja canadeaçúcar etc em pomares e cafezais e em pastagens É desejável que terreno seja o mais plano possível mas é possível a sua utilização em terrenos com alguma declividade Esses sistemas se adaptam a diversos tipos de solo pois é possível de serem projetados para intensidades de precipitações compatíveis com diferentes capacidades de infiltração Permitem a irrigação noturna em virtude do seu funcionamento automático e apesar de ter sua aplicação afetada pelo vento a variação da uniformidade de distribuição de água pode ser compensada uma vez que o equipamento opera com movimento contínuo do aspersor sobre o terreno Por outro lado esses sistemas apresentam algumas desvantagens como o elevado consumo de energia e a potência requerida quando comparado aos sistemas convencionais devido a Requerer altas pressões de serviço para operar o aspersor canhão Perdas de pressão causada pela turbina que viabiliza o deslocamento do mesmo Perdas de pressão ocasionadas pelo comprimento da mangueira Componentes do sistema Em geral o autopropelido é composto pelas seguintes partes um aspersor tipo canhão o suporte ou base do aspersor a mangueira sistema de movimentação turbina e carretel enrolador tubulação de recalque e acessórios e conjunto motobomba Serão descritos a seguir os elementos que diferenciam esse sistema dos demais Aspersor canhão Os sistemas autopropelidos utilizam um aspersor de impacto de grande porte com um ou mais bocais onde suas dimensões variam conforme o tamanho da área ou ainda do modelo do equipamento Normalmente os bocais utilizados são do tipo cone propiciando longo alcance ao jato de irrigação A Figura 110 ilustra a operação de um canhão utilizado nesses equipamentos Figura 110 Aspersor canhão instalado em um sistema de carretel enrolador Recomendase a utilização de um aspersor canhão setorial em autopropelidos o que vai permite a aplicação de água rotação em setores menores que o círculo possibilitando que a sua movimentação seja realizada em uma faixa de solo que não foi irrigada e assim evitar variações na velocidade de deslocamento pela patinação das rodas Suporte ou base do canhão O aspersor canhão é fixado sobre uma estrutura metálica Figura 111 que pode ser montada sobre rodas metálicas ou com pneus onde o espaçamento entre as rodas é variável e depende do espaçamento entre linhas de culturas ou do carreador da cultura 79 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 111 Exemplos de base metálicas utilizadas em autopropelidos Mangueira É um dos elementos importantes desse sistema de irrigação e suas dimensões estão associadas ao tamanho do equipamento O diâmetro de mangueiras utilizadas varia de 100 a 150 mm onde seu comprimento pode chegar até 320 metros O material utilizado nestas mangueiras depende do tipo do acionamento do equipamento Quando os equipamentos são tracionados com cabo de aço as mangueiras são normalmente de borracha e quando a mangueira traciona o suporte são de polietileno de média ou alta densidade o que ocorre com o carretel enrolador Figura 112 Estas mangueiras devem possuir resistência a tração e ao atrito ou abrasão pois são usadas esticadas sobre o terreno Figura 112 Exemplo de mangueira de polietileno de alta densidade utilizada em autopropelidos Sistema de movimentação O conjunto de movimentação de um autopropelido apresenta três partes principais a turbina responsável por transformar a energia hidráulica em energia mecânica o carretel que enrolará o cabo de aço ou a mangueira e a caixa de transmissão que permite a mudança da velocidade de avanço do aspersor canhão A Figura 113 apresenta detalhes de um sistema de movimentação automatizado de um carretel enrolador com destaque para a turbina e a caixa de transmissão 80 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 113 Detalhes de um sistema de movimentação automatização de carretel enrolador Fonte BAUER 2010 O carretel é o suporte onde se enrola a mangueira para puxar o suporte com o aspersor em direção ao sistema propulsor e mudar o sistema de posição A Figura 114 mostra o carretel utilizado em sistemas autopropelidos movimentados por mangueiras Figura 114 Exemplo de carretel utilizado em sistemas autopropelidos com movimentação por mangueiras MONTAGEM DIRETA A montagem direta é um sistema de irrigação composto por um canhão hidráulico uma bomba centrífuga e uma unidade de sucção por mangote especialmente montados sobre um chassi de quatro rodas e que opera estacionado ao lado do reservatório ou canal de água Figura 115 Após a aplicação da lâmina requerida o sistema deve ser tracionado por um trator para mudar de posição da irrigação Figura 115 Detalhe da utilização de um sistema de montagem direta na cultura do milho Outra forma de operar a montagem direta é acoplar o canhão em mangueiras ou tubos metálicos com diâmetros de 150 mm 6 e até 300 metros de comprimento abastecidas por bombas centrífugas movidas a motor de combustão interna Figura 116 81 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 116 Exemplo das duas formas de operação de sistemas de montagem direta A montagem direta é um sistema que pode ser utilizado na irrigação de culturas anuais em áreas extensivas mas a sua principal aplicação no Brasil é a aplicação de vinhaça em áreas de cultivo de canadeaçúcar e pastagem próximas a usinas de açúcar e álcool O sistema de montagem direta apresenta alguns benefícios aos seus usuários Investimento inicial relativamente baixo se as condições da propriedade permitirem que toda a área irrigada seja suprida por um bombeamento e tubulação de recalque única Utilização de pouca mãodeobra para a operação do sistema O sistema pode irrigar uma área próxima de 10 ha por posição de aspersão devido ao alcance do canhão hidráulico Entretanto apresenta algumas limitações como Pode apresentar baixa uniformidade de distribuição de água nas posições mais distantes do conjunto motobomba devido à variação da pressão de serviço principalmente em áreas com declividades maiores que 5 onde pode ocorrer ganho ou perda de pressão conforme a posição do canhão Devido a altura de operação o jato de aspersores canhões é facilmente afetado pela presença do vento podendo determinar perdas significativas por deriva Perda de área de plantio no caso de uso de canais com pequenos espaçamentos Consumo maior de energia do sistema comparado a outros sistemas de aspersão pois opera com alta pressão e vazão 82 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES IRRIGAÇÃO LOCALIZADA Roberto Testezlaf e Fábio Ponciano de Deus INTRODUÇÃO Esse método de irrigação se baseia no princípio da distribuição localizada da água ou seja diferentemente dos outros métodos de irrigação a água é aplicada próxima à região radicular das plantas permitindo o seu melhor aproveitamento A irrigação localizada se caracteriza pela aplicação de pequenos volumes de água com alta frequência A Figura 117 mostra a cultura da maçã irrigada por um tipo de sistema de irrigação localizada gotejamento evidenciando que somente uma fração da superfície do solo é molhada Figura 117 Aplicação da irrigação por gotejamento na cultura da maçã Fonte ANTUNES 2006 As primeiras formas de irrigação localizada podem ser encontradas nos tempos mais antigos onde potes ou jarros de barro eram enterrados no solo ao lado das plantas e depois preenchidos com água permitindo que a água vazasse gradualmente para fora e umedecesse a zona das raízes da vegetação nas proximidades IRRIGATION DIRECT 2016 A primeira referência de experiências com irrigação localizada ocorreu na Alemanha em 1860 onde tubos de argila eram utilizados como sistemas de irrigação e drenagem Nos Estados Unidos por volta de 1913 experimentouse irrigar com tubos perfurados enterrados mas concluiu que o sistema tinha um custo elevado Também foram observadas experiências com tubos com pequenas aberturas no Reino Unido por volta de 1940 A irrigação localizada é uma tecnologia que vem sendo adotada principalmente pela possibilidade de atingir uma maior eficiência no uso da água ou seja aumento da produtividade e da qualidade do produto associado à redução no consumo da água devido à diminuição das perdas Este tipo de irrigação apresenta potencial em situações onde A água é cara e escassa Os solos são salinos pedregosos ou de topografia acidentada Áreas que produzem culturas com alto valor comercial Agricultores que possuem adequado conhecimento técnico Atualmente nos Estados Unidos 15 milhões de hectares são irrigados por sistemas localizados representando 66 do total de área irrigada USDA 2008 Parte do crescimento do uso da irrigação localizada nesse país se deve principalmente ao incremento no uso de estufas e casas de vegetação Nos últimos anos outros aumentos também foram observados na Austrália Israel México e África do Sul De acordo com REBOUÇAS et al 1999 a irrigação localizada é responsável no Brasil por aproximadamente 8 da área total irrigada sendo o método de irrigação menos empregado por agricultores brasileiros Entretanto segundo ABIMAQCSEI 2015 a área 83 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS irrigada por esses sistemas vem crescendo em média 36 mil ha por ano tendo contribuído com um acréscimo de 38 da área irrigada em 2007 Os números tem mostrado que a participação da irrigação localizada tende a aumentar especialmente pelo aumento da variabilidade temporal e espacial da disponibilidade dos recursos hídricos nos últimos anos As principais culturas que empregam esse método de irrigação são as frutíferas em geral como citros manga melão uva abacate morango as flores e plantas ornamentais e também as olerícolas A sua utilização também se faz presente em projetos paisagísticos de jardins e residências SISTEMAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS Pela relevância econômica e pela participação na área irrigada pelo método podese dividir a irrigação localizada nos seguintes sistemas Irrigação por gotejamento compreende os sistemas onde a aplicação da água e de produtos químicos é realizada na forma de gotas por uma fonte pontual denominado gotejador Figura 118 Esses emissores operam com pressões que variam entre 50 a 200 kPa e vazões na ordem de 05 a 12 L h1 Irrigação por microaspersão Esse sistema se caracteriza pela aplicação da água e de produtos químicos numa fração do volume de solo explorado pelas raízes das plantas de forma circular ou em faixa contínua realizada por microaspersores que são aspersores de pequenas dimensões Figura 118 Nesse sistema as pressões variam geralmente de 100 a 300 kPa e as vazões de 30 a 200 L h1 Figura 118 Sistemas de irrigação localizada gotejamento esquerda e microaspersão direita Além dos sistemas acima citados é possível enquadrar dois outros tipos de sistemas em função de suas características de aplicação localizada da água para as plantas o sistema de irrigação por borbulhamento bubbler e o sistema de exsudação Esses sistemas serão descritos e caracterizados em tópicos específicos nesse módulo Os sistemas de irrigação localizada quando corretamente projetados e bem manejados apresentam vantagens sobre os outros sistemas de irrigação como por exemplo Permite um melhor aproveitamento dos recursos hídricos pois irriga apenas a área ao redor da planta diminuindo assim a evaporação direta da água do solo para a atmosfera e as perdas por escoamento superficial Figura 119 84 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 119 Uso do gotejamento mostrando a aplicação localizada da água O manejo adequado da água nesses sistemas possibilita baixas perdas por percolação profunda e no uso de microaspersão há reduzida perda por deriva Não interfere na execução dos tratos culturais capinas por exemplo pois permite o movimento de máquinas e implementos nas entrelinhas da cultura Propicia aumento da produtividade melhorando a qualidade do produto devido ao fato da umidade permanecer razoavelmente constante próxima à capacidade de campo e da distribuição ao longo da linha de cultivo ser mais uniforme Reduz o perigo de salinidade para as plantas pois devido à maior frequência na aplicação da água desse método maior umidade do solo os sais são mantidos em maior diluição na água do solo nos limites do bulbo molhado permitindo até o uso de água com salinidade média Possibilita a prática da quimigação ou seja aplicação de produtos químicos fertilizantes inseticidas fungicidas via água de irrigação o que acarreta em redução na mãodeobra e na quantidade de insumos utilizados devido ao aumento da eficiência de aplicação desses produtos Facilita o controle fitossanitário pois não molha a parte aérea das plantas o que permite que os defensivos não sejam lavados ao mesmo tempo em que facilita o controle de plantas daninhas pois desestimula seu crescimento reduzindo o uso de mãodeobra e defensivos químicos Pelo fato de operar a baixas pressões e vazões e curtos períodos de operação reduz o requerimento de energia A possibilidade da automação desses sistemas localizados que são instalados de forma permanente no campo propicia a economia de mãodeobra Adaptase relativamente a diferentes tipos de solos e topografia Entretanto esses sistemas possuem limitações que dificultam a sua utilização por agricultores tais como Apresenta elevado investimento inicial quando comparado a outros sistemas Devido ao pequeno diâmetro dos emissores pode apresentar problemas de entupimento causado principalmente por partículas de areia fertilizantes algas bactérias óxido de ferro e precipitados químicos tornandose necessário a manutenção periódica e o tratamento da água de irrigação Figura 120 85 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 120 Detalhe de gotejadores e tubulações com sedimentos e óxido de ferro Pode ocorrer acúmulo de sais na superfície do solo bem como no perímetro do bulbo molhado podendo trazer prejuízos às plantas tais como limitação no desenvolvimento do sistema radicular Se projetado inadequadamente a uniformidade de distribuição dos emissores pode ser afetada em áreas excessivamente declivosas onde os emissores podem apresentar variações de vazão acima do recomendado em norma de projeto Exige manejo rigoroso no caso de ser empregado em solos com baixa capacidade de infiltração insuficiente para absorver a água aplicada pelos emissores Como um pequeno volume do solo é umedecido e explorado pela planta limitando o crescimento radicular e a busca por água e fertilizantes em profundidades afastadas da zona úmida poderá ocorrer prejuízos na produção em casos de interrupção da irrigação As operações de capina nas linhas de cultivo podem ser dificultadas pela presença das tubulações na superfície do solo As linhas de polietileno podem ser danificadas por roedores Figura 121 e formigas Figura 121 Exemplo de tubulação de polietileno atacada por roedor Fonte THOMPSON 2014 A operação e manutenção do sistema devem ser realizadas por mão de obra especializada e treinada Como parte dos equipamentos dos sistemas de controle e automação são importados existe a dependência por assistência técnica e reposição de peças de outros países COMPONENTES DO SISTEMA A Figura 122 apresenta um esquema de um sistema de irrigação localizada nesse caso por gotejamento em operação no campo É possível visualizar que esse sistema de irrigação é composto pela estação de bombeamento cabeçal de controle sistema de distribuição de água composto por linhas principais de derivação e laterais emissores válvulas e outros dispositivos Os componentes desse sistema serão discutidos a seguir 86 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 122 Esquema de um sistema de irrigação localizada em operação no campo Fonte JAIN 2010 Cabeçal de Controle Como a uniformidade de distribuição de água das linhas laterais depende da pressão de entrada nessas tubulações e da qualidade de água utilizada os sistemas de irrigação localizada requerem a existência de uma unidade central de controle e tratamento da água Dessa forma é preciso que a linha de recalque passe pelo cabeçal de controle definido como uma estrutura composta por acessórios e dispositivos que vão viabilizar o controle da irrigação a melhoria na qualidade da água filtragem o uso da quimigação ou fertirrigação e a regulagem e balanceamento da pressão e vazão a ser distribuída dos setores irrigados O cabeçal situase após a motobomba ou seja no início da linha principal sendo constituído das seguintes partes medidores de vazão filtros de areia e tela ou disco injetor de fertilizantes válvula de controle de pressão registros e manômetros A Figura 123 mostra tanto o esquema de montagem de um cabeçal de controle como um cabeçal montado em uma propriedade rural Figura 123 Esquema de cabeçal de controle para irrigação localizada esquerda e exemplo de um cabeçal montado em propriedade rural direita Fonte ANTUNES 2016 Medidores de vazão São utilizados para permitir o controle do volume de água aplicado nos setores de irrigação facilitando a automação do sistema apesar de elevarem o custo do sistema de irrigação Em regiões onde a água não é fator limitante e não há problemas com disponibilidade de mãodeobra a automação do sistema pode ser dispensada sendo possível 87 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS retirar os medidores de vazão do cabeçal de controle Nesse caso utilizando somente registro manômetro e a informação de vazão média dos emissores podese fazer um controle da lâmina de água aplicada por irrigação Figura 124 Detalhe de uma válvula volumétrica instalada na tubulação de um cabeçal de controle Sistemas de Filtragem O objetivo do uso de sistemas de filtragem na irrigação localizada é remover partículas sólidas em suspensão presentes na água de irrigação buscando impedir o entupimento dos emissores que possuem diâmetros de saída de água com dimensões reduzidas 05 a 15 mm O funcionamento de um sistema de irrigação com emissores entupidos determina baixa uniformidade na distribuição da água ao longo da linha lateral ampliando os problemas de manutenção com aumento no custo de operação e reduzindo as possibilidades de se alcançar os resultados esperados com a irrigação Segundo MESQUITA 2010 a filtração consiste na remoção de partículas sólidas suspensas substâncias coloidais e de microrganismos presentes na água de irrigação O processo de filtragem se dá pela passagem forçada da água contra um meio filtrante que pode ser de fibras naturais sintéticas não tecidas metálicas ou por um meio poroso Essa ação pode ser realizada por diferentes tipos de filtros destacando na irrigação os seguintes filtros de areia filtros de discos ou tela os quais são usados individualmente ou em conjunto de forma a se obter uma melhor eficiência na remoção das impurezas Os filtros de areia são equipamentos que utilizam uma camada de meio filtrante para remover partículas orgânicas e inorgânicas presentes na água para irrigação Esses filtros utilizam como elemento filtrante uma ou mais camadas de materiais granulares principalmente areia eou pedregulho Figura 125 Este filtro é responsável pela remoção de partículas grosseiras em suspensão algas e viscosidades bacterianas matéria orgânica microrganismos e partículas coloidais TESTEZLAF et al 2014 Figura 125 Esquema das partes internas de filtros de areia esquerda e detalhe de um conjunto de filtros de areia instalado em campo direita 88 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Ao entrar em contato com o meio filtrante as partículas em suspensão são removidas da água de irrigação Devido à retenção das partículas no meio filtrante os filtros de areia sujam com o passar do tempo causando aumento na perda de pressão e provável redução da eficiência de remoção Nesse sentido é necessário proceder a limpeza ou retrolavagem do equipamento para retirar todas as impurezas retidas e retornar o equipamento às condições iniciais de perda de pressão e eficiência de remoção Essa limpeza que é realizada mediante a mudança na direção de fluxo a partir da tubulação de saída normalmente fluxo no sentido ascendente é denominada de retrolavagem Os filtros de tela são recipientes fechados com formato cilíndrico com uma tela interna por onde a água passa e é filtrada Figura 126 São muito eficientes na retenção de partículas sólidas porém obstruem facilmente por águas com matéria orgânica em sua constituição São responsáveis pela eliminação de impurezas que ultrapassam o filtro de areia inclusive a areia do próprio filtro de areia bem como partículas insolúveis advindas de fertilizantes Figura 126 Filtros de tela com diferentes aberturas de malha mesh Outro filtro com utilização significativa na irrigação localizada é o filtro de disco cujo elemento filtrante consiste no empilhamento de discos plásticos ranhurados colocados juntos em uma estrutura Os discos possuem ranhuras em ambos os lados e as suas dimensões definem o tamanho da partícula que será retida Figura 127 Figura 127 Instalação de filtros de disco com manômetros e detalhe do elemento filtrante Os filtros de disco e de tela contam com versões automatizadas que visam realizar a limpeza ou retrolavagem dos elementos filtrantes automaticamente e assim reduzir a mão deobra necessária para essa tarefa bem como aumentar a eficácia do procedimento A Figura 128 apresenta as versões de equipamentos automatizados instalados em propriedades agrícolas 89 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 128 Exemplos de filtros automatizados tela esquerda e disco direita Para um melhor tratamento da água de irrigação o sistema de filtragem deve ser composto de pelo menos dois tipos de filtros com os filtros de tela ou de disco localizados após o filtro de areia Em algumas situações onde o curso dágua apresenta alta concentração de sólidos em suspensão recomendase realizar uma préfiltragem da água de modo a evitar a obstrução frequente do meio filtrante dos filtros utilizados Dentre os métodos mais comuns destacam se a decantação ou sedimentação pela redução da velocidade da água bacias ou tanques de sedimentação telas de malha grossa na entrada da água no conjunto motobomba Figura 129 e o uso de hidrociclones Figura 129 Sistema de préfiltragem tela esquerda e bacias de sedimentação com barreiras de pedra direita Os hidrociclones são equipamentos que usam a ação centrífuga resultante da passagem da água no seu interior e o diferencial de massa específica para remover partículas presentes na água de irrigação Figura 130 Figura 130 Exemplo de um equipamento de hidrociclone e do esquema da sua operação de separação Fonte TESISAT DUNYASI 2016 90 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Apesar de ser largamente utilizado na indústria de processos envolvendo procedimentos de separação sólidolíquido o hidrociclone é um equipamento pouco utilizado na agricultura irrigada brasileira mas que deveria ser mais empregado em nossas condições onde águas superficiais com alta concentração de sólidos em suspensão é a principal fonte para irrigação A análise dos parâmetros físicos químicos e biológicos da água de irrigação é fundamental para planejar o tratamento mais adequado mantendo as impurezas dentro dos limites aceitáveis para os sistemas de irrigação localizada Sistema de injeção de produtos químicos quimigação Esses equipamentos permitem a injeção de agroquímicos na água conduzida ao sistema de irrigação O seu emprego temse generalizado principalmente com o desenvolvimento de novas tecnologias de irrigação que permitiram a expansão do número de produtos aplicáveis pela água de irrigação como por exemplo fertilizantes fertirrigação herbicidas herbigação fungicidas fungigação inseticidas insetigação nematicidas nematigação ácidos cloro reguladores de crescimento e agentes de controle biológico Figura 131 Sistema de fertirrigação por bomba centrífuga com corpo de inox Sistemas de controle de pressão e vazão e de segurança Como os sistemas de irrigação localizada operam com baixas pressões e vazões é necessário o uso de válvulas reguladoras de pressão e vazão em vários pontos do sistema para se ter controle das condições operacionais e da quantidade de água que escoa no sistema Figura 132 Tais reguladores podem ser instalados no cabeçal de controle na entrada das linhas secundárias nas laterais e até nos emissores Figura 132 Sistema de controle de pressão e de operação instalados em cavaletes de setores do sistema de irrigação localizada Fonte ANTUNES 2006 91 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Além das válvulas reguladoras de pressão e vazão recomendase a instalação de válvulas ventosas nos pontos altos das tubulações nas mudanças de declividade e ao término dos trechos horizontais Isso permite a entrada de ar na tubulação quando ocorre redução de pressão em pontos altos da tubulação ou durante o seu esvaziamento evitando o seu amassamento da tubulação Adicionalmente possibilita a saída do ar que tenha permanecido na tubulação ou entrado nas adutoras por gravidade ou nas tubulações de recalque Figura 133 Figura 133 Detalhe da instalação de uma ventosa em tubulações de irrigação localizada Fonte ANTUNES 2006 TESTEZLAF e MATSURA 2015 detalham os tipos de válvulas empregadas em sistemas de irrigação apresentando os princípios de operação e recomendações de instalação desses dispositivos Tubulações Linha principal É a tubulação que conduz a água da motobomba até as linhas de derivação Geralmente utilizamse na linha principal tubos de polietileno de PVC rígido ou flexível Figura 134 e de aço galvanizado Ela pode ser instalada na superfície do solo ou ser enterrada para facilitar as operações com máquinas agrícolas na área Figura 134 Figura 134 Detalhe da instalação da linha principal enterrada com tubulação de PVC Fonte ANTUNES 2006 Linhas de derivação São as tubulações que conduzem a água da linha principal até as linhas laterais O material que compõem as linhas de derivação são geralmente tubos de polietileno flexível quando instalados sobre a superfície do solo ou tubos de PVC rígido quando enterrados É comum a instalação de válvulas de controle de pressão no início das linhas de derivação para controlar vazão do sistema Figura 135 92 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 135 Detalhe da conexão entre a linha secundária ou ramal e as linhas laterais Fonte ANTUNES 2006 Linhas laterais Denominase de linhas laterais ou de distribuição as tubulações onde são instalados os emissores que no caso da irrigação localizada são os gotejadores e microaspersores Geralmente utilizamse nas linhas laterais tubulações de polietileno PE de baixa densidade Essas linhas podem ser enterradas colocadas na superfície do solo ou suspensas no caso específico de algumas culturas para facilitar o seu manejo As tubulações de polietileno utilizadas como linhas laterais devem ser tratadas contra os efeitos da radiação ultravioleta evitando tornálas quebradiças no decorrer do tempo Figura 136 Figura 136 Exemplo de linhas laterais dispostas sobre o solo esquerda e suspensas no caso da cultura da uva direita Fonte ANTUNES 2006 Emissores Emissores são dispositivos instalados nas linhas laterais e projetados para aplicar água a baixas vazões na forma de gotas na irrigação por gotejamento ou na forma de jatos de pequeno alcance na irrigação por microaspersão Figura 137 Figura 137 Exemplo de gotejador esquerda e microaspersor direita As principais características de emissores considerados ideais são 93 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Apresentar baixa suscetibilidade ao entupimento ou possuir dispositivos que evitem esses problemas como operação em regime turbulento ou com sistema de limpeza interna ou projeto com seção de fluxo relativamente grande Possuir vazão constante e com baixa sensibilidade a variações de pressão e temperatura Oferecer baixa variabilidade de dimensões e características operacionais no processo de fabricação Possuir baixo custo e alta durabilidade vida útil elevada Manter constante a relação vazãopressão em função do tempo de uso Possuir alta resistência química para possibilitar a quimigação Possibilitar baixa perda de pressão no sistema de acoplamento com a linha lateral perda de carga localizada pela interferência interna do emissor na espessura da tubulação Na irrigação localizada existem basicamente dois tipos de emissores Gotejadores São emissores desenvolvidos para dissipar a pressão do interior das tubulações de modo que a água atinja a planta em forma de gotas com vazões dentro de certa faixa de uniformidade ao longo da linha lateral Figura 138 Figura 138 Detalhe de um gotejador operando em campo Em geral operam com vazões de 05 a 12 L h1 e pressões entre 50 e 200 kPa Para obtenção dessas reduzidas vazões a saída do gotejador possui diâmetro igualmente reduzido sujeitandoo portanto à possibilidade de entupimentos O processo de fabricação dos gotejadores deve ser bastante preciso pois pequenas variações nas dimensões de cada peça podem acarretar mudanças significativas de vazão Microaspersores ou sprays são pequenos mecanismos aplicadores de água ou aspersores de pequenas dimensões também chamados de microsprays que operam geralmente a pressões variando de 100 a 300 kPa e a vazões de 30 a 200 L h1 cobrindo áreas de aproximadamente 1 a 10 m2 Figura 139 Figura 139 Detalhe de um microaspersor em operação 94 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Por operar com valores de vazão superiores aos gotejadores esses emissores exigem sistemas de bombeamento com maior potência e consequentemente maior consumo de energia Seleção de emissores A seleção do emissor mais adequado para um projeto de irrigação deve levar em consideração alguns fatores que determinam a sua adequação para as condições apresentadas pela propriedade dentre eles é possível citar cultura a ser irrigada e demanda de água no seu ciclo tipo de solo disponibilidade de água quantidade e qualidade relevo da propriedade e condições de vento 95 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS SISTEMA DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA POR GOTEJAMENTO INTRODUÇÃO A irrigação por gotejamento se caracteriza por aplicar pequenos volumes de água na forma de gotas com alta frequência reduzido intervalo entre irrigações ou turno de rega nas áreas localizadas na zona radicular das plantas molhando uma fração da superfície do solo reduzindo as perdas e apresentando maiores valores de eficiência de aplicação quando comparada aos sistemas de aspersão e superfície Essa forma de aplicação de água determina uma distribuição de água no solo abaixo do ponto de aplicação na forma de um bulbo molhado onde somente uma pequena área saturada fica exposta na superfície do solo Figura 140 Figura 140 Distribuição da umidade no solo em sistemas localizados KELLER BLIESNER 1990 Somente após o aparecimento dos materiais plásticos depois da II Guerra Mundial que foi gerado os principais avanços na irrigação por gotejamento onde tubos capilares plásticos e outros tipos de emissores começaram a ser usados em estufas da Europa e dos Estados Unidos Em 1965 foi patenteado em Israel pelo Eng Simcha Blass o primeiro emissor de plástico onde a água passava por um tubo mais longo e com maior diâmetro substituindo emissores com pequenos orifícios até então utilizados que apresentavam sérios problemas de entupimento Figura 141 A redução da pressão no interior do emissor era obtida pelo atrito da passagem da água por uma passagem de maior comprimento e menor diâmetro e assim atingindo baixas vazões NETAFIM 2016 Figura 141 Fotografia do primeiro gotejador desenvolvido pelo Eng Sinch Blass em 1965 Fonte NETAFIM 2016 O sistema por gotejamento se difundiu rapidamente para a Austrália América do Norte e América do Sul No Brasil o gotejamento surgiu no início da década de 70 sendo que a sua aceitação aconteceu de forma lenta devido a pouca divulgação do método falta de 96 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES técnicos habilitados equipamentos importados assistência técnica e custos iniciais elevados CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA Um sistema de irrigação por gotejamento é composto geralmente pelas seguintes partes bombeamento tubulações e acessórios cabeçal de controle e os gotejadores ou linhas de gotejamento distribuição Obrigatoriamente é preciso que esses sistemas tenham no cabeçal de controle equipamentos para o tratamento da água de irrigação principalmente se for utilizada água superficial rios açudes lagoas etc Todo planejamento de um sistema por gotejamento requer a resposta de algumas questões permitindo a correta seleção dos equipamentos que atendam as necessidades da cultura explorada na propriedade As dúvidas mais importantes estão relacionadas ao custo do equipamento fonte de água qualidade e quantidade topografia da área nível de filtragem requerido manutenção necessária assistência técnica disponível dentre outros detalhes A principal etapa a ser realizada nesses projetos diz respeito à seleção do tipo de gotejador que será utilizado no sistema produtivo A aplicação de água na forma de gotejamento pode ser realizada desde forma rudimentar pela perfuração de tubos de polietileno PE ou pela inserção manual de tubos capilares com diâmetros reduzidos nessas tubulações até por alta tecnologia com tubos de emissão ou tubogotejadores com gotejadores integrados na parede interna das tubulações e que são inseridos espaçadamente durante o processo de fabricação Por serem os principais componentes da irrigação por gotejamento os gotejadores serão descritos e classificados a seguir GOTEJADORES TIPOS E CARACTERÍSTICAS Para se obter a aplicação em forma de gotas nos gotejadores é preciso que a pressão interna da tubulação onde ele está inserido seja toda dissipada até atingir a pressão atmosférica na sua saída Para alcançar essa perda de pressão no interior dos gotejadores com uma baixa vazão é preciso reduzir a seção transversal de fluxo variando de 03 a 10 mm o que determina aumento da suscetibilidade ao entupimento Como a vazão dos emissores em geral aumenta proporcionalmente ao aumento da área de saída a opção de aumentar a seção transversal de fluxo do emissor visando diminuir o problema de entupimento possui limitação referente à vazão exigindo o desenvolvimento de outras formas de dissipação de pressão Dessa forma novos processos para redução da pressão nos emissores apareceram tais como aumentar o comprimento de percurso do fluxo estabelecer percursos em labirintos com mudanças da direção do fluxo adaptar válvulas para controle de vazão dentre outros Como consequências desses desenvolvimentos surgiram diferentes tipos de gotejadores dentre os quais se podem citar os principais Microtubos ou tubos capilares Gotejador de longo percurso integrado Gotejador tipo orifício Tubos emissores Microtubos ou tubos capilares é o clássico gotejador de longo percurso também denominado comercialmente por espaguete ou capilar sendo o precursor da irrigação por gotejamento com ampla utilização na irrigação de vasos em estufas e em residências Consiste em um simples pedaço de tubo com reduzido diâmetro microtubo com diâmetros 97 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS internos variando de 05 a 15 mm que são inseridos diretamente na linha lateral Figura 142 A perda de pressão ao longo do microtubo é função direta do seu comprimento Como a vazão de qualquer emissor é diretamente proporcional à pressão disponível na tubulação nesse sentido para garantir certa uniformidade de aplicação dentro da linha lateral considerando o microtubo com mesmo diâmetro interno é preciso reduzir o seu comprimento ao longo da linha lateral Figura 142 Detalhe da utilização de um microtubo na irrigação da cultura do tomate Segundo ALVES et al 2012 os microtubos são indicados para locais onde existem diferenças significativas de pressão por desníveis de topografia devido a possibilidade de compensar a variação de pressão variando o comprimento do microtubo e consequentemente obter uma vazão uniforme ao longo da linha lateral Gotejadores com longo percurso integrado esses gotejadores baseiamse no mesmo princípio dos tradicionais microtubos porém com maior uniformidade e menor susceptibilidade a danos mecânicos O longo percurso do fluxo é concentrado em peças compactas sendo que a perda de pressão necessária para se obter o gotejamento ocorre ao longo de uma trajetória em espiral ou na forma de labirinto determinando escoamento em regime laminar A Figura 143 ilustra um gotejador tipo labirinto disponível no mercado Figura 143 Gotejador de longo percurso ou labirinto integrado Gotejador tipo orifício nesses gotejadores a perda de pressão é função do fluxo dágua através de pequenos orifícios Figura 144 Este tipo de gotejador requer para pequenas vazões orifícios com diâmetros muito reduzidos No emissor tipo orifício a água flui por uma única ou uma série de aberturas onde a pressão é dissipada resultando em um escoamento turbulento 98 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 144 Detalhes dos componentes internos de um gotejador tipo orifício Adaptado de TESSLER 1999 Tubos emissores ou tubo gotejadores são tubos contínuos incluindo tubos de paredes delgadas denominados fitas ou cintas que possuem perfurações ou dispositivos hidráulicos fundidos ou integrados na própria parede do tubo durante o processo de fabricação Apresentam como principal vantagem o baixo custo quando comparado aos outros tipos de emissores além da facilidade de transporte e instalação A principal desvantagem desse equipamento referese à sua menor vida útil Esses emissores proporcionam geralmente vazões inferiores a 4 L h1 Podem ser classificados de acordo com o número de seções de fluxo câmaras simples ou duplas e com relação ao tipo de sistema de controle de vazão orifício labirinto e capilar Os principais modelos de tubos emissores disponíveis no mercado são Tubo emissor de paredes delgadas com gotejador moldado fitas gotejadoras é basicamente uma mangueira de polietileno de paredes finas ou delgadas com os gotejadores ou emissores moldados na parede do tubo Figura 145 Essas tubulações estão disponíveis com espessuras de paredes de 120 a 400 micras e com espaçamentos variados entre gotejadores entre 10 e 60 cm São fornecidas em diferentes vazões com o intuito de atender as necessidades dos cultivos principalmente para as culturas cultivadas em linha e com safras únicas de longa duração como a cultura do tomateiro por exemplo Figura 145 Tubo de emissão com labirinto moldado na própria parede da tubulação Tubo emissor com gotejador integrado nesse caso o gotejador é fundido na superfície interna do tubo durante o processo de extrusão Figura 146 Geralmente esse tubo emprega gotejadores do tipo labirinto para reduzir a pressão interna da tubulação Comercialmente esse tubo emissor está disponível nas espessuras de parede de 200 a 1250 micras e distâncias entre emissores de 30 a 120 cm 99 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 146 Detalhes de tubos emissores com gotejador tipo labirinto integrado à tubulação Pela maior durabilidade esse tubo emissor é indicado para a irrigação de frutíferas ou para aplicações com linhas laterais mais longas Figura 147 Figura 147 Tubo emissor com gotejador tipo labirinto integrado instalado em campo Fonte ANTUNES 2006 Os gotejadores são fabricados com relação a sua capacidade de compensar ou não a variação de vazão causada pela variação de pressão ao longo da linha lateral tais como não compensados e autocompensados Emissores não compensados são aqueles que apresentam variação da vazão com a mudança da pressão de serviço Figura 148 Esses gotejadores são mais indicados em regiões com topografia plana onde a variação de pressão devido à diferença de elevação é menor Figura 148 Curva característica de um gotejador não compensado que relaciona a vazão em função da pressão 100 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Emissores autocompensados são gotejadores que possuem dispositivos internos capazes de equilibrar as variações de pressão mudando a seção de fluxo e fornecer praticamente a mesma vazão para um intervalo de pressão de operação denominado intervalo de compensação Figura 149 Figura 149 Detalhes das partes internas de um gotejador compensado mostrando a operação do mecanismo de compensação Adaptado de TESSLER 1999 Pela Figura 149 pode se verificar que o sistema de compensação desses gotejadores utiliza uma membrana de silicone que reduz a seção de fluxo no interior do gotejador com o aumento da pressão de operação garantindo a manutenção de uma vazão com reduzida variação A Figura 150 exemplifica a curva de vazão em função da pressão para um gotejador autocompensante comparando o seu desempenho na condição de novo e após cinco anos de uso RESENDE et al 2001 Figura 150 Curva de vazão versus pressão para um gotejador autocompensante nas condições de novo e com cinco anos de uso Fonte RESENDE et al 2001 Pela figura é possível observar que após o valor de 50 kPa de pressão para as duas condições de uso os gotejadores apresentaram baixa variação de vazão em função do aumento da pressão sendo que o gotejador usado mostrou um aumento do valor da vazão para essa condição Os gotejadores autocompensados operam para qualquer condição topográfica entretanto a sua aplicação é recomendada para regiões declivosas ou acidentadas Adicionalmente sua aplicação é exigida em projetos com maiores comprimentos de linha lateral desde que não ultrapassem os valores de pressão do intervalo de compensação 101 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Outra classificação dos gotejadores relacionase à forma como eles são conectados à tubulação da linha lateral sendo considerados três tipos básicos inserção externa online inserção interna integrated ou inserção interligada inline Inserção externa os gotejadores são instalados na parte externa da tubulação da linha lateral de irrigação Figura 151 Figura 151 Detalhe de um gotejador conectado a parte externa da tubulação externo Esse tipo de acoplamento permite definir o espaçamento entre emissores no momento da instalação que pode ser feito em distâncias iguais ou com os gotejadores agrupados dependendo das características da cultura ou tipo de distribuição espacial desejada Esse tipo de instalação deixa o gotejador mais vulnerável a danos e ao entupimento por contato com o solo sucção do solo no desligamento do sistema mas a sua troca é simples de ser executada Outro problema desses gotejadores é o efeito da interferência da sua inserção interna no fluxo de água no interior do tubo o que aumenta a perda de pressão perda de carga localizada devido à inserção do gotejador Inserção interna os emissores são instalados e integrados na parte interna da tubulação durante o processo de fabricação e espaçados em distâncias pré determinadas Figura 152 Figura 152 Detalhe de um gotejador conectado à parte interna da tubulação A sua posição no interior do tubo dificulta a sua troca no caso de entupimento necessitando o corte da tubulação Existe no mercado uma diversidade enorme de diâmetros de tubos espessuras de parede espaçamento e tipos de emissores internos para atender diferentes demandas desde pequenas áreas para agricultura familiar até grandes áreas de frutíferas De acordo com GOMES et al 2010 gotejadores instalados internamente e autocompensados produzem maior perda de pressão do que os gotejadores internos convencionais e embora garantam melhor uniformidade na distribuição de água podem aumentar o custo de aquisição e o custo do bombeamento 102 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Inserção interligada esse emissor é instalado durante o processo de fabricação entre dois trechos de tubos em uma lateral de irrigação e também espaçados em distâncias prédeterminadas Figura 153 A troca desses emissores é mais difícil e demanda mais mão de obra sendo que atualmente houve uma diminuição na produção desse tipo de emissores pela baixa aceitação dos produtores Figura 153 Detalhe de um gotejador instalado de forma interligado entre dois trechos de uma linha lateral Além dos gotejadores já especificados podese citar ainda a existência de gotejadores com dispositivos antidrenantes que tem a função de eliminar a drenagem de água no momento que o sistema de irrigação é desligado e reduzir o efeito de reenchimento da linha lateral quando o sistema é ligado novamente Figura 154 Esse dispositivo impossibilita a drenagem da água da tubulação pelos gotejadores localizados nas áreas mais baixas evitando o excesso de água aplicado nesses locais O dispositivo antidrenante pode estar integrado ao emissor ou disponibilizado separadamente válvula antidrenante sendo recomendado em instalações de ambiente protegido onde a irrigação é obrigatória e frequente Figura 154 Figura 154 Exemplo de gotejador antidrenante esquerda e de válvula antidrenante direita Outro desenvolvimento importante em gotejadores são os dispositivos antivácuo que tem o objetivo de evitar a sucção de impurezas para dentro da tubulação quando são criadas pressões negativas no seu interior principalmente pelo desligamento do sistema quando a motobomba está localizada em uma cota inferior ao sistema de irrigação CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS Os gotejadores são geralmente especificados tecnicamente pelo valor da sua vazão nominal Essa vazão está referenciada a uma determinada pressão denominada pressão de serviço Se a pressão variar o valor da vazão também modificará a não ser que os gotejadores sejam do tipo autocompensados Os gotejadores são fabricados 103 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS convencionalmente para operar em um intervalo de vazão entre 05 a 12 L h1 operando a pressões de serviço de 100 a 200 kPa apesar de existirem gotejadores que trabalham a baixas até 50 kPa e altas pressões até 300 kPa A seleção da vazão do gotejador depende do tipo de solo que será irrigado da topografia e da cultura que será explorada Em geral solos arenosos ou terrenos declivosos ou culturas com raízes superficiais e instaladas em pequenos espaçamentos como hortaliças a seleção converge a um gotejador com baixa vazão instalandoos em menores espaçamentos Essa condição irá assegurar que pequenas quantidades de água serão aplicadas regularmente armazenando água adequadamente no perfil do solo e disponibilizando à cultura sem causar perdas significativas por percolação profunda ou escoamento superficial Em solos argilosos e planos com culturas de sistema radicular mais profundo a vazão do gotejador pode ser maior além da possibilidade de ser instalados com maiores espaçamentos Entretanto a seleção final deve ser uma combinação de fatores e vai requer uma consulta com profissionais habilitados e experientes sendo assegurado por testes de campo teste do bulbo molhado Um dos maiores problemas operacionais do sistema de irrigação por gotejamento é o tratamento inadequado da água de irrigação Isso determina diretamente a obstrução dos emissores o que aumenta o tempo de limpeza do sistema ou há a necessidade de substituição dos gotejadores adicionando custos de manutenção e de operação à irrigação O tipo tamanho e o número de filtros necessários para o adequado tratamento da água dependem da qualidade da água do curso dágua da vazão do sistema e da qualidade final requerida para a água de irrigação TESTEZLAF et al 2014 Mesmo com a utilização de sistemas de filtragem entupimentos dos emissores podem ocorrer devido a três causas básicas podendo estas atuar em conjunto 1 Entupimentos físicos causados por sólidos facilmente sedimentáveis tais como cascalho areia grossa sólidos em suspensão areia matéria orgânica partículas inorgânicas e sólidos dissolvidos silte e argila Além desses fatores é possível ocorrer esse tipo de obstrução por pequenos fragmentos de PVC ou polietileno originados de perfuração das tubulações durante a instalação ou reparos 2 Entupimentos químicos referemse a depósitos de cálcio magnésio ou ferro ou adubos mal dissolvidos no sistema de injeção 3 Entupimentos biológicos como lodo microbiano sulfobactérias algas plantas aquáticas protozoários crustáceos caracóis etc A Figura 155 apresenta exemplos de entupimentos ocorridos pelos processos físico químico e biológico respectivamente Figura 155 Tipos de entupimentos em irrigação localizada físico esquerda químico centro e biológico direita Existem no Brasil duas regiões geográficas que apresentam problemas distintos no processo de entupimento por fatores químicos Na região Sudeste é comum se encontrar águas superficiais que apresentam elevados teores de ferro total principalmente quando está presente na forma solúvel Fe2 podendo precipitar no interior das tubulações passando para a forma Fe3 quando oxidado e favorecendo o desenvolvimento de 104 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES ferrobactérias Na região Nordeste onde predomina o clima semiárido ocorre com frequência a precipitação química por íons presentes na água de irrigação especialmente carbonatos de cálcio ou magnésio O aerador de cascata ou cascata aeradora é o equipamento utilizado no tratamento físico de águas com óxido de ferro presente onde precipitando podese separálo antes da água entrar no sistema Adicionalmente podese tratar quimicamente a água pela injeção de cloro reduzindo o seu pH podendo manter o ferro em solução solúvel e possibilitando que a água passe por todo o sistema e saia pelos emissores sem precipitar e causar entupimentos Figura 156 Figura 156 Tratamentos para fatores químicos de entupimento aerador esquerda e bomba de pistão injetora de cloro direita No caso dos carbonatos recomendase também a cloração da água com o uso hipoclorito de sódio ou de cálcio mais comum para aumentar a acidez da água deixando os íons em solução evitando a sua precipitação no interior do sistema 105 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS SISTEMA DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA POR MICROASPERSÃO INTRODUÇÃO Diferentemente do gotejamento que aplica a água na forma de gotas diretamente sobre o solo na irrigação por microaspersão os emissores operam em pequenos jatos que são lançados ao ar percorrendo uma pequena distância antes de atingir o solo Figura 157 Figura 157 Microaspersor operando em campo com 14 pequenos jatos de aplicação Segundo REINDERS 2000 o conceito da microaspersão foi desenvolvido na África do Sul a partir de uma solução para o problema de poeira gerada em montes de rejeitos de mineração Esse autor afirma que aprimoramentos foram necessários para que esse método fosse utilizado na produção agrícola Atualmente nos Estados Unidos 570 mil hectares são irrigados por microaspersão representando 37 do total de área irrigada por irrigação localizada USDA 2008 No Brasil não se tem informações estatísticas que demonstre a participação desse sistema na área irrigada nacional contudo existem evidências vindas dos fabricantes que as áreas sob esse sistema vêm se expandindo de forma constante principalmente na irrigação de citros mangueiras bananeiras videiras e outras espécies de frutíferas CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA Os sistemas de irrigação por microaspersão apresentam os mesmos componentes do gotejamento com exceção do emissor utilizado O microaspersor apresenta vazões superiores aos gotejadores e molham áreas maiores do solo na forma circular A Figura 158 apresenta uma comparação entre o perfil molhado criado por um gotejador e um microaspersor em um solo homogêneo evidenciando a maior ação em área e volume do microaspersor Figura 158 Comparação entre o perfil molhado do gotejamento esquerda e da microaspersão direita em um solo homogêneo Fonte Adaptado de KELLER e BLIESNER 1990 106 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Nesse sistema de irrigação as dimensões do bulbo molhado dependem quase que exclusivamente do alcance do jato do perfil de distribuição da intensidade de aplicação ao longo do raio do emissor e do volume de água aplicado pela irrigação Portanto o padrão de umedecimento ou molhamento do solo é determinado pelo modelo de microaspersor utilizado Os emissores utilizados na microaspersão podem ser classificados em Microaspersor rotativo ou somente microaspersor quando o emissor possui um sistema rotativo de dispersão do jato parte móvel chamado popularmente de bailarina que auxilia a distribuição do jato na área de aplicação Figura 159 O movimento dos microaspersores é produzido principalmente pelo mecanismo de reação causado pela passagem da água no corpo da bailarina Figura 159 Detalhes de um microaspersor rotativo com o sistema de dispersão do jato Fonte ANTUNES 2006 Microaspersor estacionário ou spray ou microspray este emissor não possui parte móvel para dispersão do jato apresentando placa defletora lisa ou ranhurada responsável pelo espalhamento do jato na forma definida pelo tipo de placa utilizada Figura 160 Os sprays não possuem movimento de rotação mas funcionam de forma similar aos rotativos Apresentam a vantagem de permitir o uso em áreas com relevo irregular Figura 160 Exemplo de microaspersor estacionário ou spray operando em campo Fonte ANTUNES 2006 Comercialmente os modelos de microaspersores são especificados de acordo com a pressão de serviço vazão e características de aplicação de água tais como a intensidade de precipitação dimensão das gotas número de bocais e perfil de distribuição de água 107 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS A Figura 161 apresenta diferentes modelos de microaspersores rotativos onde os sistemas móveis de dispersão do jato estão destacados assim como as bailarinas com sistema antiinseto que fecham a saída de água após o sistema ser despressurizado evitando que a presença de insetos bloqueie ou entupam o emissor Outro modelo de microaspersor apresenta um defletor angular de 60 que impede a aplicação de água sobre o caule da árvore por exemplo Da mesma forma que os gotejadores os microaspersores podem ser fabricados com dispositivos de compensação de pressão como pode ser visto em um exemplo na mesma figura Figura 161 Exemplos de diferentes modelos de microaspersores Fonte Amanco 2010 A Figura 162 apresenta exemplo de um mesmo modelo de spray ou microaspersor estacionário com dois tipos de placa defletora que definirá o número de jatos de aplicação de água e o ângulo de cobertura O uso da placa defletora indicada à esquerda da figura determina a aplicação em círculo completo de 360 com 16 jatos enquanto a placa da direita tem uma aplicação em setor de 330 e 11 jatos Figura 162 Exemplo de dois modelos de sprays Fonte Amanco 2010 A escolha do microaspersor mais adequado depende principalmente das características da cultura espaçamento sistema radicular Recomendamse selecionar microaspersores que operam com baixas pressões por propiciar um menor consumo de energia CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS A Tabela 5 mostra comparativamente os intervalos médios de valores de vazão pressão de serviço e intensidade de aplicação de água para microaspersores rotativos e estacionários sprays Os valores apresentados são somente referenciais pois cada fabricante possui a sua linha de produtos com diferentes tipos de aplicações 108 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Tabela 5 Variação da pressão vazão e intensidade de precipitação para os tipos de microaspersores Tipos de Microaspersores Rotativos Estacionários Pressão de serviço kPa 100 300 100 250 Vazão L h1 21000 50700 Intensidade de aplicação de água mm h1 230 12100 Quanto à instalação em campo os microaspersores podem ser dispostos em pé Figura 163 ou operar invertidos para atender utilizações específicas Na posição em pé podem ser montados diretamente sobre o solo com o auxílio de suportes ou estacas de polietileno e conectados à linha lateral por meio de tubos capilares ou em tubos elevados Figura 163 Exemplos de microaspersores instalados na posição em pé Fonte ANTUNES 2006 A posição invertida de instalação tem o objetivo de atender necessidades especificas de produtores principalmente em cultivos conduzidos em ambiente protegido Nesse caso é importante salientar que as bailarinas escolhidas devem atender a especificação de operar nessa posição pois a escolha errada desse componente vai reduzir a uniformidade de distribuição de água A Figura 164 apresenta o uso de spray invertido na cultura do chuchu com detalhe de um spray com bailarina específica para operar nessa posição Figura 164 Spray operando na posição invertida na cultura do chuchu Como a intensidade de precipitação dos microaspersores diminui com o aumento da distância a partir do emissor é necessário dimensionar o sistema com a superposição das áreas molhadas mantendo assim uma distribuição uniforme da água Sendo assim geralmente recomendase um espaçamento entre os emissores em torno de 50 do seu raio de alcance permitindo que o jato do microaspersor sobreponha o raio dos microaspersores vizinhos 109 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS A microaspersão apresenta todas as vantagens atribuídas aos sistemas de irrigação localizada acrescentando a facilidade de visualização de distribuição dágua na superfície do solo Comparada ao sistema de gotejamento oferece menores riscos de entupimento pois apresentam emissores com maior diâmetro de saída de água Em contrapartida pode favorecer o aparecimento de doenças devido ao fato de permitir o molhamento parcial da parte aérea da planta caule por exemplo Este tipo de sistema pode apresentar perdas de água pela deriva do jato por ventos fortes assim como perdas por evaporação em locais de baixa umidade e altas temperaturas Normalmente a filtração exigida é mínima e requer manutenção menor que o sistema por gotejamento 110 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMA DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA POR BORBULHAMENTO Na irrigação por borbulhamento bubbler ou xerigation a água é aplicada localizadamente na superfície do solo na forma de uma fonte borbulhante a partir de um emissor comercial na forma de guardachuva ou escoando por um tubo de pequeno diâmetro em torno de 1 a 10 mm Figura 165 Figura 165 Exemplo da operação de dois tipos de emissores empregados em sistema de borbulhamento Fonte HUNTER 2016 e RAINBIRD 2016 Nos Estados Unidos esse sistema é aplicado principalmente na irrigação paisagística não tendo participação significativa na agricultura Segundo HILLS YITAYEW 2070 a sua não aceitação na área agrícola se deve a falta de interesse no desenvolvimento de um critério de projeto e pela não aceitação dos procedimentos de operação do sistema No Brasil o seu aproveitamento é praticamente inexistente Nesses sistemas geralmente a intensidade de aplicação é superior à velocidade de infiltração do solo requerendo a construção de pequenas bacias ou coroamento no pé da planta para armazenar e controlar a distribuição de água no solo Os emissores borbulhantes assemelhamse aos emissores de pequeno orifício usados em gotejamento mas com maiores vazões Os sistemas de borbulhamento podem ser planejados para operar a pressões baixas ou sobre a ação da gravidade 10 kPa quando a configuração do sistema permitir e também para pressões mais elevadas 150 kPa A vazão típica desses emissores varia entre 5 e 80 L h1 A maioria dos borbulhadores é comercializada com dispositivos para compensar a variação de pressão podendo ser equipados com uma ou múltiplas saídas Figura 166 Figura 166 Detalhe da operação de um borbulhador de múltiplas saídas Fonte RAINBIRD 2016 Esses sistemas podem ser utilizados em culturas perenes principalmente pomares devido à possibilidade de se utilizar linhas enterradas e bacias ao redor das plantas 111 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS SISTEMA DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA POR EXSUDAÇÃO A irrigação por exsudação é um sistema de irrigação localizada que utiliza uma tubulação porosa para exsudar ou transpirar a água pelos seus poros sendo distribuída de forma linear ao longo de seu comprimento e na totalidade da superfície do solo em contato com ela Figura 167 A água exsudada produz uma faixa umedecida de solo que é contínua ao longo das linhas de irrigação Figura 167 Fita geotêxtil utilizada na irrigação por exsudação Fonte PORITEX 2011 No mercado mundial existem diferentes tipos de materiais de fabricação de tubos porosos de borracha natural de polietileno e têxtil tecido com poliéster impregnado com resina O sistema mais comercializado é o tubo têxtil e segundo PASSERROTI 2000 este sistema pode apresentar as seguintes vantagens Economia de água e energia Permite a aplicação de adubos e produtos químicos Apresenta menor evaporação de água quando comparado a sistemas de inundação e aspersão Opera a baixas pressões 20 a 80 kPa São de fácil instalação manuseio e manutenção Possui boa durabilidade e quando enterrado apresenta maior vida útil Exige pouco espaço para armazenagem e transporte Aplicável para diferentes tipos de cultivo superfície coberta ou enterrada As raízes não afetam os tubos pois cessada a irrigação estes drenam completamente Não provoca compactação e erosão no terreno Entretanto esse sistema pode apresentar problemas de entupimento que tendem a se agravar pois como as partículas maiores de impurezas não atravessam os poros da tubulação as partículas menores que não conseguem ultrapassar essa camada agregamse às partículas maiores o que resulta em incrustações Esse fenômeno foi constatado por BATISTA 2001 que observou tanto em testes de laboratório como em campo uma diminuição na vazão contínua do tubo com o tempo de uso sendo este efeito mais pronunciado quando foi utilizada água não tratada Ocorre também o problema da falta de uniformidade de distribuição sendo que na região próxima ao início da linha a quantidade de água distribuída é maior que na região posterior principalmente em solos arenosos onde o efeito da distribuição da água pelo solo é menor Além disso as tubulações também podem sofrer danos causados por roedores e cupins 112 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES O sistema de irrigação por exsudação pode ser empregado em hortas produção de flores pastagens cultivos extensivos fruticultura viticultura jardinagem gramados viveiros de plantas estradas paisagismo A Figura 168 apresenta a aplicação de tubos têxteis de exsudação em campo e a Figura 169 mostra a sua aplicação na irrigação subterrânea na cultura do morango Figura 168 Exemplos da aplicação de tubos têxteis de exsudação na agricultura Fonte PORITEX 2010 Figura 169 Exemplo de aplicação do tubo têxtil de exsudação enterrado na cultura do morango Fonte PASSERROTI 2000 113 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS IRRIGAÇÃO DE SUBSUPERFÍCIE Roberto Testezlaf e Rhuanito Soranz Ferrarezi INTRODUÇÃO A irrigação de subsuperfície também chamada de irrigação subterrânea se caracteriza pela aplicação da água diretamente ou abaixo do sistema radicular das culturas O processo de capilaridade ou de ascensão capilar da água FERRAREZI et al 2015b nos solos ou substratos responsável pela sua elevação contra a ação da gravidade é o princípio básico de operação desse método que pode ser tanto aplicado em condições de campo como de cultivos protegidos Quando o cultivo é feito em campo essa aplicação dever ser realizada no volume de solo abaixo da superfície do solo controlando artificialmente o bulbo molhado ou zona de saturação e mantendoo a uma profundidade ideal para que a água suba até as raízes da cultura por capilaridade Figura 170 Figura 170 Exemplo de aplicação da irrigação por meio de gotejamento subterrâneo na cultura do tomate Fonte PETE MORTIMER 2016 Não existem áreas expressivas de culturas irrigadas por esse método no Brasil a sua aplicação está limitada ao gotejamento enterrado na cultura da cana de açúcar café e algumas culturas anuais Nos Estados Unidos em 2008 a irrigação subsuperficial contribuía com somente 340 mil hectares representando 15 da área irrigada total USDA 2008 sendo utilizada majoritariamente em áreas que possuem lençol freático elevado ou próximo da superfície do solo O emprego da irrigação de subsuperfície em cultivos realizados em estufas ou ambientes protegidos também chamada de subirrigação requer o controle da irrigação de forma a colocar as raízes ou o meio crescimento substrato em contato direto com a solução nutritiva A Figura 171 exemplifica o emprego da subirrigação em ambientes protegidos na produção de plantas ornamentais em mesas de subirrigação onde a solução nutritiva circula pelo equipamento e é absorvida pelo contato com as raízes da cultura que estão acondicionadas em bandejas Não existe um levantamento oficial da área irrigada pela irrigação de subsuperfície em ambientes protegidos no Brasil mas acreditase que a sua participação seja inexpressiva perante aos outros métodos Isso se deve ao fato de se tratar de uma tecnologia relativamente nova que ainda não está incluída nos censos ou levantamentos como método de irrigação e por ainda necessitar de mais desenvolvimentos tecnológicos relacionados especialmente a equipamentos manejo e de mais conhecimentos operacionais para gerar a confiança necessária para ser adotada por agricultores 114 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 171 Produção de plantas ornamentais em mesas de subirrigação na cidade de Colbert Estado da Georgia EUA SISTEMAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS No caso dos cultivos irrigados em campo por esse método o processo artificial de criação de um volume saturado no solo pode ser realizado de duas formas Gotejamento subterrâneo ou enterrado Nesse sistema a aplicação de água é realizada por gotejadores enterrados logo abaixo do sistema radicular próximos à região explorada pelas raízes sem que haja o molhamento da superfície Figura 172 Figura 172 Irrigação por gotejamento enterrado na cultura de café Fonte CAFEPOINT 2016 Elevação do lençol freático Esse princípio de operação é utilizado nos Estados Unidos principalmente em áreas cultivadas com batata e se baseia na aplicação de água na superfície do solo usando sulcos ou canais bem espaçados que irão contribuir com a saturação do perfil do solo elevando o lençol freático até a profundidade desejada Figura 173 Figura 173 Sistemas de irrigação subsuperficial na cultura da batata com o emprego de sulcos superficiais 115 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS A aplicação de água subsuperficial nos sistemas empregados no campo apresenta benefícios e limitações Dentre os benefícios podese citar Alta eficiência de aplicação de água com a redução das perdas de água e nutrientes devido a aplicações diretas na zona radicular Aplicação uniforme de água Baixos requerimentos de pressão e de potência Redução de prejuízos por vandalismo devido o sistema estar enterrado Potencial para ser automatizado Facilita a mecanização da cultura e o controle de plantas infestantes Entretanto o emprego desse método em campo pode apresentar limitações do tipo Custo inicial é elevado principalmente com o uso de gotejamento O perfil de molhamento da água não pode ser visualizado É suscetível a entupimento de emissores por intrusão de raízes Pode sofrer danos por roedores Necessita maior controle da irrigação como uso de hidrômetros válvulas de drenagem e antivácuo Uso criterioso do sistema de filtragem no caso de gotejamento Pode apresentar requerimentos complexos de manutenção como cloração injeção de ácidos lavagem da tubulação Dificuldade da visualização de problemas que necessitam de reparos e da realização de manutenção corretiva Quando se trata da aplicação da subirrigação em ambientes protegidos com destaque para o cultivo de mudas flores e plantas ornamentais o princípio de aplicação de água exige o contato da solução nutritiva água com adição de nutrientes com o substrato ou diretamente com as raízes das plantas cultivo sem solo Portanto nesse tipo de cultivo podese afirmar que existem dois tipos de sistemas Sistemas de subirrigação São sistemas utilizados em plantas cultivadas em recipientes bandejas tubetes ou vasos empregando meios de crescimento ou substratos Um exemplo são as mesas de subirrigação que tem bordas elevadas que no momento da aplicação de água são cheias até um determinado nível fazendo com que parte do substrato seja saturada e as plantas irrigadas por capilaridade A Figura 174 apresenta exemplos das mesas de subirrigação utilizadas por um produtor na cidade de Colbert no Estado da Geórgia EUA Figura 174 Exemplo de produção de flores cultivadas em mesas de subirrigação Sistemas hidropônicos são os sistemas de produção onde as plantas crescem em contato somente com a água ou solução nutritiva sem a utilização do solo Neste 116 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES caso todos os nutrientes necessários para o desenvolvimento das plantas são dissolvidos na água que vai circular pelo sistema e passar pelas raízes que serão responsáveis pela absorção dos nutrientes Esses sistemas serão descritos posteriormente nesse documento Figura 175 Figura 175 Produção de alface em calhas de hidroponia Fonte FRAGMAQ 2016 Quando utilizado na produção vegetal em ambiente protegido a subirrigação apresenta diversos benefícios em relação aos demais sistemas de irrigação Aumento da produção por área ROUPHAEL et al 2006 Controle efetivo de plantas daninhas WILEN et al 1999 Eliminação das perdas de água e nutrientes para o meio ambiente pois a água pode ser recirculada e os sais ficam no substrato de cultivo em função de ser um sistema fechado sem acúmulo nos solos e potencial contaminação de lençóis freáticos Fornecimento adequado dos nutrientes minerais LAVIOLA et al 2007 Menor tempo para produção de mudas e plantas e aumento na uniformidade de produção BARRETO 2011 Possibilidade de aplicação de defensivos agrícolas e de estimuladores de crescimento vegetal VAN IERSEL et al 2001 e ROUPHAEL et al 2006 Possibilidade de automação de sua operação Redução da disseminação de patógenos ROUPHAEL et al 2006 Redução da dispersão de contaminantes químicos MILLION et al 1999 Redução na quantidade de água aplicada JAMES VAN IERSEL 2001 Redução nos custos com mãodeobra demonstrando maior empregabilidade em culturas de maior valor econômico principalmente quando o custo de mãode obra é mais representativo UVA et al 2001 Por outro lado pode apresentar limitações quanto à sua utilização comercial dentre as quais é possível citar Alta concentração de sais nas camadas superiores do substrato em relação à porção inferior em contato com a água ROUPHAEL et al 2006 RICHARDS REED 2004 DOLE et al 1994 Alto custo inicial de implantação e manutenção UVA et al 1998 Aumento do risco de disseminação de fitopatógenos principalmente aqueles veiculados pela água de irrigação e fertirrigação VAN DER GAAG et al 2001 Falta de manejo hídrico e nutricional adequado em razão da utilização de substratos com características físicas diferenciadas CARON et al 2005 Utilização de estrutura de suporte o que dificulta reaproveitamento de estruturas já disponíveis nos ambientes de produção 117 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS SISTEMA DE SUBSUPERFÍCIE POR GOTEJAMENTO SUBTERRÂNEO INTRODUÇÃO Na irrigação por gotejamento subterrâneo a água é aplicada por emissores que estão enterrados e localizados diretamente ou abaixo da zona radicular Figura 176 Nesse tipo de sistema de irrigação a água é aplicada com maior frequência que nos outros métodos buscando repor diariamente a água perdida por evapotranspiração Figura 176 Emprego de um sistema de irrigação por gotejamento subterrâneo na cultura do milho Fonte EHMKE 2014 O movimento e a redistribuição de água no perfil do solo ocorrem basicamente pelo diferencial do potencial total onde os componentes mais significativos são o potencial matricial ou capilar que tem a mesma magnitude em todas as direções do perfil do solo e o potencial gravitacional que direcionada a água para baixo O princípio da irrigação de subsuperfície é que mediante a aplicação frequente de pequenos volumes de água o potencial matricial que é maior quanto mais seco estiver o solo prevaleça sobre o gravitacional fazendo assim que a água se movimente mais no sentido horizontal criando um bulbo molhado ou volume umedecido com dimensões suficientes para atingir a zona radicular da cultura Figura 177 Figura 177 Bulbo de umedecimento gerado por linha lateral de gotejamento enterrada Fonte KSTATE 2010 A irrigação por gotejamento subsuperficial incrementa a eficiência do uso da água pela redução ou remoção das perdas ou dos usos não benéficos da água como a evaporação escoamento superficial ou percolação profunda Consequentemente como aplica volumes de água próximos ao requerimento diário da cultura se torna mais eficiente e com menos consumo dos recursos hídricos do que os outros sistemas de irrigação Desta forma a irrigação subsuperficial proporciona maior produção com menor consumo de água Em função de aplicar a água abaixo da superfície do solo esse sistema apresenta algumas vantagens quando comparado a outros sistemas de irrigação 118 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Proteção dos tubos plásticos à deterioração da luz do sol e aos estragos causados pelos tratos culturais e da mecanização Figura 178 Redução de condições saturadas na superfície do solo Baixo potencial para causar escoamento superficial e erosão do solo Figura 178 Cultura da alface irrigada por gotejamento subsuperficial Comprovada economia de água do sistema Aplicação de água com alta uniformidade e eficiência quando o sistema é projetado e operado adequadamente Apresenta também a possibilidade de automação Limita o crescimento e germinação de ervas daninhas pela indisponibilidade hídrica na superfície do solo Requer menor potencia no bombeamento e consumo de energia por operar a baixas pressões e vazões Menor incidência de doenças devido à ausência de molhamento foliar da cultura Operações de tratos culturais podem ocorrer durante os eventos de irrigação Redução das limitações relacionadas ao clima como ventos fortes ou temperaturas extremas Apresenta também desvantagens como Alto custo inicial de investimento devido ao custo de instalação Impossibilidade de visualizar a operação do sistema dificultando a realização de reparos e manutenção Ocorrência de entupimentos do sistema por sucção de solo pelos emissores no desligamento do sistema devido à pressão negativa ou por pinçamento das linhas ou por intrusão radicular nos gotejadores devido ao crescimento das raízes próximo às tubulações Figura 179 Requer um tratamento mais complexo da qualidade de água quando comparado com gotejamento na superfície do solo Exige mais procedimentos de manutenção como injeção de ácidos cloração e lavagens das tubulações mais frequentes Sistema requer mais componentes hidráulicos válvula antivácuo válvula antidrenantes etc Pode apresentar desenvolvimento radicular restrito ao volume molhado Figura 179 119 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 179 Detalhe do perfil do solo e o crescimento radicular de uma videira com oito anos irrigada por gotejamento subsuperficial Fonte ISRAELAGRI 2016 O bulbo molhado pode apresentar dimensões reduzidas em solos arenosos e com perdas por percolação Pode gerar limitações na germinação das culturas A tecnologia do gotejamento subsuperficial está presente na agricultura desde os anos 60 do século XX Entretanto o seu maior desenvolvimento ocorreu nas últimas duas décadas graças ao desenvolvimento de pesquisas aplicadas para solucionar as suas limitações e proporcionar uma irrigação mais eficiente e sustentável Dessa forma o potencial de mercado desta tecnologia tem aumentado apesar da relação custobenefício apresentarse alta quando comparada a outros métodos sendo necessário minimizar estes custos tornando assim essa tecnologia mais prática e econômica COMPONENTES DO SISTEMA Um sistema de irrigação subsuperficial por gotejamento possui praticamente os mesmos componentes de um sistema de gotejamento convencional A Figura 180 apresenta um esquema da montagem de um sistema no campo onde é possível identificar o cabeçal de controle as linhas de distribuição e as linhas laterais enterradas Figura 180 Esquema da instalação de um sistema de gotejamento subsuperficial em campo Adaptado de CSU EXTENSION 2010 No projeto desses sistemas é preciso considerar um sistema de drenagem das linhas laterais de forma a permitir a retirada de resíduos que ficarem sedimentados nas linhas de irrigação Na Figura 181 é apresentado um cabeçal de controle típico de um sistema subsuperficial de gotejamento onde o sistema de filtragem deve ser adequadamente projetado 120 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 181 Instalações de um cabeçal de controle para irrigação por gotejamento subsuperficial em cana de açúcar Nesses sistemas é imprescindível o uso de ventosas de duplo efeito em todos os pontos altos ou de mudança de declividade das tubulações para prevenir sucção e entrada de solo ao drenar a tubulação especialmente em declives acentuados Como o solo saturado próximo aos gotejadores não permite na maioria das vezes a entrada de ar na lateral durante a drenagem desenvolvese assim pressões negativas dentro da tubulação que vai sugar partículas do solo via gotejador Essas partículas são acumuladas no tubo e tendem a sair pelos gotejadores das partes mais baixas podendo causar entupimento Outra possibilidade para minimizar esse problema é o uso de gotejadores especiais com sistemas antisucção como os mostrados na Figura 182 Figura 182 Exemplo de gotejadores com dispositivos antisucção CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS As tubulações dos sistemas de irrigação subsuperficial são enterradas com o auxilio de maquinário específico acoplado ao trator Figura 183 Figura 183 Detalhe de implemento utilizado para instalação de linhas laterais subsuperficiais A profundidade de instalação das tubulações pode variar de 15 a 60 cm dependendo da cultura e do solo Plantas com sistema radicular raso como hortaliças podem requer uma profundidade menor que 10 cm 121 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Solos mais arenosos possuem baixa ascensão capilar resultando em bulbos desuniformes e com pouca expansão horizontal e no sentido da superfície do solo Esse comportamento pode dificultar o processo de germinação das culturas necessitando profundidades de instalação mais rasas e com espaçamentos menores podendo necessitar às vezes da complementação da irrigação por aspersão nessa fase do ciclo Em solos mais argilosos a água ascende com maior facilidade e se distribui melhor horizontalmente permitindo que as linhas sejam instaladas mais profundamente e espaçadas Essa instalação mais profunda ajuda a prevenir o ataque de roedores e aumenta os benefícios das técnicas de plantio Figura 184 Figura 184 Detalhes da instalação das linhas secundárias e das laterais KIZER 2011 Para se atingir um teor de água uniforme ao longo de toda área irrigada pelas linhas enterradas é necessário que a profundidade de instalação dos gotejadores seja constante com a saída de água do gotejador voltada preferencialmente para a parte de cima da tubulação 122 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMA DE SUBSUPERFÍCIE POR ELEVAÇÃO DO LENÇOL FREÁTICO INTRODUÇÃO Nesse sistema de subirrigação o nível do lençol freático da área de cultivo é controlado a uma profundidade abaixo da zona radicular das culturas permitindo que a água ascenda para as raízes por capilaridade Essa técnica de irrigação é viável em áreas de produção agrícola com um lençol freático alto devido geralmente à presença de uma camada impermeável rasa Esses sistemas de subirrigação também podem operar como um sistema de drenagem em solos mal drenados A Figura 185 mostra uma área irrigada por esse sistema no Estado da Florida EUA que tem a dupla função de irrigar e drenar Nessa figura é possível visualizar o canal ou sulco que serve como controle do nível do lençol freático tanto para a situação de drenagem como de irrigação da área de cultivo Figura 185 Exemplo de sistema de subirrigação por elevação do lençol freático na cultura da batata no Estado da Florida EUA Fonte IFAS 2010 A operação desses sistemas acontece de duas formas distintas Nos períodos de seca ou com baixa precipitação quando não há água disponível nos canais é necessário bombear água para dentro do canal de controle que irá escoar por gravidade até encontrar a comporta de saída A água armazenada nesse canal irá infiltrar no perfil do solo elevando o nível do lençol freático da área de cultivo Figura 186 A manutenção do nível da água no canal de drenagem pela ação das comportas determina a elevação da água por capilaridade até uma profundidade considerada ideal para a cultura evitando a saturação do sistema radicular Figura 186 Ilustração esquemática da contribuição do canal de irrigação para o lençol freático Fonte Adaptação de ZOTARELLI et al 2013 Durante os períodos de maiores precipitações este sistema funciona como um sistema de drenagem retirando o excesso de água do campo por meio de canais com saída para um sistema drenagem principal ou canal aberto Figura 187 A utilização de uma comporta na saída do canal de drenagem permite regular a vazão de drenagem possibilitando que o sistema funcione como um sistema de drenagem controlado mantendo o nível freático a profundidade desejada 123 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 187 Ilustração esquemática da contribuição do canal de drenagem no rebaixamento do lençol durante a fase de drenagem da área Fonte Adaptação de ZOTARELLI et al 2013 A operação desse sistema ao longo do ciclo da cultura oscila normalmente entre a drenagem controlada e a subirrigação em função do regime pluviométrico da região Dessa forma o sistema exige um monitoramento intensivo para o seu funcionamento eficaz Como o nível freático deve ser estabelecido e mantido em uma baixa profundidade recomendase a utilização do sistema de subirrigação em terras relativamente planas geralmente em planícies e vales aluviais associados a sistemas de drenagem Figura 188 A propriedade agrícola necessita ter alta disponibilidade de água e o perfil do solo deve contar com a presença de camadas uniformes de solo impermeável ou de lençóis freáticos permanentemente rasos Figura 188 Exemplo do cultivo da batata irrigada por elevação do lençol freático em áreas planas Fonte ZOTARELLI et al 2013 Uma forma alternativa de controlar o nível do freático melhorando a uniformidade de distribuição ao longo da linha da cultura e reduzindo o tempo requerido para elevar o lençol freático é a utilização da irrigação por gotejamento enterrado ou subsuperficial Figura 189 Figura 189 Sistema de elevação do lençol freático por gotejamento enterrado na cultura da batata Fonte IFAS 2010 A água aplicada a altas intensidades pelas linhas de gotejamento enterradas se infiltra rapidamente atingindo e elevando o lençol freático um pouco acima do limite inferior da zona 124 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES radicular da cultura Figura 190 Esse tipo de aplicação gera um lençol freático temporariamente elevado que drena lentamente com o tempo Figura 190 Ilustração esquemática da operação da irrigação por gotejamento subsuperficial na elevação do lençol freático durante a irrigação da área Fonte Adaptação de ZOTARELLI et al 2013 O sistema de aplicação de água por gotejamento na subirrigação apresenta algumas vantagens no controle do lençol freático como a maior uniformidade de distribuição de água e requerimentos reduzidos de água para irrigação A uniformidade é maior porque a água é distribuída por tubulações laterais com vazões controladas pela operação hidráulica do sistema Adicionalmente existe uma redução na demanda de água devido a sua aplicação localizada diretamente nos canteiros sendo uma parte da água fornecida pelo lençol freático e também pela redução do escoamento superficial Esse sistema de irrigação subsuperficial é indicado no cultivo de plantas de elevado valor econômico que requer elevada umidade no solo assim como para algumas espécies hortícolas e frutíferas Os estudos recentes com esse método também tem enfatizado a irrigação de culturas anuais como milho algodão e culturas perenes como café e citros Apesar de esse sistema ser empregado nos Estados Unidos com certo sucesso principalmente na cultura da batata no estado da Florida o seu emprego no Brasil é praticamente desconhecido Entretanto a sua aplicação poderia ser realizada em áreas adequadas com relevo plano e que possuem lençol freático elevado ou próximo da superfície do solo CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETO Nesse tipo de sistema de irrigação o agricultor precisa tomar as seguintes decisões importantes com relação ao seu manejo O momento de atuar no sistema de controle para elevar ou baixar o nível da água A definição da profundidade que deve ser mantido o nível freático na área de cultivo e consequentemente como regular o sistema de controle da saída de água do sistema Momento de aplicar água no sistema para que não falte água para a cultura Essas decisões são diferentes para cada local e também para cada cultura explorada As variações no tipo de solo da capacidade de retenção de água do solo profundidade do sistema radicular profundidade dos drenos da profundidade e do tipo da estrutura de controle vão definir a quantidade de água a ser aplicada e a que será drenada pelo sistema A Figura 191 apresenta detalhes de sistemas de controle utilizados na subirrigação por elevação do lençol freático para garantir o volume aplicado e a profundidade de elevação do nível de saturação 125 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 191 Detalhes de sistemas de controle utilizados na subirrigação calha na entrada do sulco para controle da vazão esquerda e piezômetro para detectar a profundidade do nível do lençol freático direita No lado esquerdo da Figura 191 é mostrado o uso de uma calha tipo Parshall para monitoramento da vazão de entrada no canal ou sulco Do lado direito da figura é destacado o uso de um piezômetro constituído de um tubo perfurado de PVC instalado no perfil do solo e com uma régua graduada colada em uma boia colocada em seu interior que fica flutuando na superfície do poço para monitorar os níveis do lençol freático na área de cultivo Nesses sistemas o lençol freático pode ser controlado para se manter a uma profundidade constante ou variável atendendo as alterações da zona radicular com o crescimento da cultura As flutuações diurnas do lençol freático ocorrem como a queda do nível freático devido à evapotranspiração da cultura recuperandose a noite com a redução da demanda das plantas 126 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS DE SUBIRRIGAÇÃO EM AMBIENTE PROTEGIDO INTRODUÇÃO A subirrigação é o sistema de irrigação subsuperficial que aplica água na base dos recipientes de cultivo sejam eles vasos bandejas ou tubetes umedecendo o substrato pela ação da capilaridade Esse fenômeno proporciona a ascensão da água e dos nutrientes dissolvidos na solução nutritiva da base para o topo do recipiente FERRAREZI et al 2015a A Figura 192 exemplifica esquematicamente a operação de uma mesa de subirrigação Figura 192 Ilustração esquemática da operação de uma mesa de subirrigação utilizada em ambiente protegido A operação desse sistema de subirrigação requer o bombeamento da solução nutritiva de um tanque para o enchimento temporário de uma mesa de produção seguido de um rápido esvaziamento após o desligamento da bomba FERRAREZI et al 2015b A operação do sistema pode ser realizada por uma bomba de recalque acionado por um temporizador ou sensor de umidade FERRAREZI et al 2015a ou por gravidade utilizando um depósito instalado numa cota superior a bancada A solução nutritiva recalcada pela bomba para a mesa atinge o sistema radicular pela ação da ascensão capilar no substrato Uma vez desligado o bombeamento a solução nutritiva retorna por gravidade ao depósito esvaziando a mesa A subirrigação é uma alternativa tecnológica para maximizar o uso da água em ambientes protegidos operando como um circuito fechado de irrigação no qual ocorre recirculação da solução nutritiva eou da água ao longo dos ciclos de cultivo FERRAREZI et al 2014 Nesses ambientes a solução nutritiva descartada na irrigação é coletada misturada com os adubos para compor uma nova solução devidamente ajustada com os nutrientes necessários e recirculada sendo aplicada em irrigações subsequentes incrementando a eficiência de utilização de água e nutrientes e reduzindo a poluição ambiental causada pela lixiviação da solução nutritiva A subirrigação apresenta diversos benefícios em relação aos demais sistemas de irrigação utilizados na produção vegetal em ambiente protegido Aumento da produtividade das culturas ROUPHAEL et al 2006 Controle efetivo de plantas daninhas WILEN et al 1999 Eliminação das perdas de água e nutrientes para o meio ambiente pois a água pode ser recirculada e os sais ficam no substrato de cultivo em função de ser um sistema fechado sem acúmulo nos solos e potencial contaminação de lençóis freáticos Fornecimento adequado dos nutrientes minerais LAVIOLA et al 2007 Menor tempo para produção de mudas e plantas e aumento na uniformidade de produção BARRETO 2011 BARRETO et al 2015 127 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Possibilidade de aplicação de defensivos agrícolas e de estimuladores de crescimento vegetal VAN IERSEL et al 2001 e ROUPHAEL et al 2006 Possibilidade de controle do crescimento vegetal FERRAREZI et al 2015a e FERRAREZI et al 2015c Possibilidade de automação de sua operação FERRAREZI et al 2015 Redução da dispersão de contaminantes químicos no meio ambiente MILLION et al 1999 Redução na quantidade de água aplicada JAMES VAN IERSEL 2001 Redução nos custos com mãodeobra demonstrando maior empregabilidade em culturas de maior valor econômico principalmente quando o custo de mãode obra é mais representativo UVA et al 2001 Por outro lado pode apresentar limitações quanto à sua utilização comercial dentre as quais é possível citar Alta concentração de sais nas camadas superiores do substrato em relação à porção inferior em contato com a água ROUPHAEL et al 2006 RICHARDS REED 2004 DOLE et al 1994 Alto custo inicial de implantação e manutenção UVA et al 1998 Aumento do risco de disseminação de fitopatógenos principalmente aqueles veiculados pela água de irrigação e fertirrigação VAN DER GAAG et al 2001 Dificuldade de adequar o manejo hídrico e nutricional das culturas em razão das diferenças entre as características físicas dos substratos comerciais CARON et al 2005 Limitação do reaproveitamento da infraestrutura de produção disponível nas propriedades agrícolas devido requerimentos específicos desses sistemas Por aplicar a solução pela base dos recipientes a subirrigação não possibilita a lixiviação do substrato podendo gerar um aumento do valor de condutividade elétrica do meio e também do material drenado Os sais tendem a se acumular no substrato em particular no terço superior apical do recipiente como resultado do movimento ascendente de água realizado para absorção seletiva de nutrientes pelas raízes Todavia INCROCCI et al 2006 indicam que a alta salinidade na porção superior do substrato não causa estresse salino em plantas irrigadas por subirrigação porque suas raízes crescem mais na região basal do recipiente de cultivo onde os valores dos parâmetros determinados foram similares aos da irrigação por gotejamento Outra limitação do uso do princípio de capilaridade na produção agrícola intensiva é a falta de informações técnicas sobre a operação do manejo de irrigação RIBEIRO et al 2014 Existem poucos dados científicos que recomendem a altura do nível de saturação na bancada FERRAREZI et al 2016 assim como sobre o tempo de saturação ótimo para cada tipo de substrato FERRAREZI et al 2016 Como os substratos se caracterizam por alta porosidade e elevada aeração a frequência de irrigação tradicionalmente utilizada é a diária Entretanto com o crescimento vegetal e o aumento de demanda hídrica existe a necessidade de se adequar o turno de rega em cada estádio fenológico das culturas 128 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES CLASSIFICAÇÃO E TIPOS DE EQUIPAMENTOS Existem diferentes sistemas de subirrigação usados comercialmente e outros adaptados para objetivos específicos de produção A escolha dos equipamentos mais adequados deve se basear nas condições locais de produção no valor agregado da cultura explorada e nas condições de investimento do produtor FERRAREZI et al 2015b Os tipos de equipamentos utilizados na subirrigação podem variar desde estruturas simples e baratas baseado no uso de pequenas piscinas infantis adaptadas para produção de espécies florestais latifoliadas em grandes recipientes até sistemas préfabricados e automatizados para a produção de mudas de plantas ornamentais com alto rendimento de produção FERRAREZI et al 2015b classificam os sistemas de subirrigação em seis tipos básicos Mesas niveladas de encher e drenar EbbandFlow ou mesas de subirrigação Piso de inundação FloodandFloor Canais ou calhas rasas em desnível Trough Benches sistema de pavio Wick system Bandejas móveis Dutch trays e mantas capilares Capillary mat Além desses sistemas que permitem o desenvolvimento radicular em substratos é possível incluir ainda as calhas autocompensadas ou de pavio Cada um desses tipos de sistemas de subirrigação será descritos e caracterizados a seguir Mesas de subirrigação Nessas mesas as plantas são cultivadas em recipientes colocados sobre mesas fabricadas de plástico devidamente niveladas e apoiadas em pés ou cavaletes Figura 193 Figura 193 Sistema de mesas capilares de subirrigação em flores A água entra no sistema permanece por um determinado tempo na mesa e é drenada por gravidade ou com ajuda de bombas Esse sistema pode acomodar diferentes tamanhos de vasos proporcionando aos produtores flexibilidade e versatilidade para produzir espécies distintas e em tamanho variados de recipientes Piso de inundação Esse sistema utiliza um princípio de funcionamento semelhante ao sistema de mesas com a diferença que as plantas são colocadas no chão da estufa numa superfície de concreto nivelada sem espaços para corredores ou passagens de tal maneira que todos os espaços estão potencialmente disponíveis para a produção de plantas permitindo a produção de diversos tipos de culturas em períodos curtos Figura 194 129 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS Figura 194 Sistema de subirrigação por piso de inundação Entretanto as tarefas de produção nesse sistema são mais intensivas exigindo esforço físico maior devido a necessidade de agachamento para realização dos tratos culturais O investimento é menor do que o sistema de calhas e pequenos reparos e manutenção são exigidos Canais ou calhas em desnível Nesse caso as plantas cultivadas em vasos são colocadas em calhas inclinadas e encaixadas em orifícios fabricados na sua parte superior Figura 195 A água é fornecida na parte mais alta e escoa por gravidade para a parte mais baixa até uma tubulação ou depósito que a devolve para o tanque onde será recirculada Figura 195 Aplicação de calhas em desnível de subirrigação na produção de orquídeas Os cultivos em calhas com o emprego de vasos tubetes e outros recipientes vão necessitar do emprego de substratos para a sustentação do sistema radicular das plantas Figura 196 Os substratos mais utilizados nesses casos são compostos por casca de pinus e fibra de coco e outros substratos inertes como areia argila expandida pedras diversas cascalho areia brita vermiculita lã de rocha e outros Figura 196 Cultivo hidropônico realizado em vasos com substrato Fonte ECOEFICIENTES 2016 130 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Esse sistema é menos flexível para o espaçamento dos recipientes pois o formato e tamanho das calhas são prédeterminados pelo fabricante do equipamento Calhas autocompensadas ou de pavio são calhas plásticas de perfil trapezoidal que possuem um depósito intermediário na sua parte superior por onde a solução nutritiva entra em contato com uma manta não tecida colocada na parte interna da calha Figura 197 O substrato é colocado no interior da calha sobre a manta ou pavio que após ser saturada umedece o substrato por processo capilar e consequentemente as raízes da cultura FERRAREZI e TESTEZLAF 2016 Figura 197 Detalhe do sistema de calha com pavio manta vazia sem substrato mostrando a manta capilar na base da calha esquerda e com cultivo de rúcula em substrato inerte direita Como o reservatório com a solução é colocada em uma altura superior ao das calhas esse sistema não precisa de energia elétrica pois o depósito intermediário é reabastecido à medida que a cultura absorve a água disponível no substrato e o nível de solução no reservatório diminui Manta capilar Nesse sistema uma manta têxtil espessa tipo feltro é instalada sobre a superfície de uma bancada que é umedecida por tubos gotejadores instalados abaixo da manta ou por uma calha cheia de água alojada na sua extremidade A ação capilar mantém a manta umedecida e os vasos com plantas absorverão a água pelas perfurações presentes na sua base Figura 198 Uma desvantagem desse sistema pode ser a obstrução das mantas pela presença de algas Figura 198 Exemplo da aplicação de manta capilar no cultivo de plantas ornamentais Bandejas móveis são bandejas individualizadas mecanizáveis que permitem o cultivo em tubetes onde a bandeja pode servir como meio de crescimento e de transporte entre a estufa e áreas de trabalho Figura 199 Esse equipamento proporciona zero de percolação porém apresenta atualmente pequena utilização 131 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS O tamanho e quantidade de vasostubetes variam de acordo com a conformação da bandeja Esse modelo de equipamento foi utilizado no Brasil por SALVADOR 2010 e BARRETO 2011 em sistemas de irrigação por capilaridade usando bandejas de resina acrílica e PVC para produção de portaenxertos cítricos BARRETO et al 2015 Figura 199 Bandeja móvel para subirrigação UVA et al 1998 caracterizaram a utilização da subirrigação em 26 estados nos Estados Unidos por meio de uma pesquisa realizada em 50 estufas produtivas que utilizavam essa tecnologia comercialmente Verificouse que há predomínio da utilização do sistema de mesas de subirrigação independentemente do tamanho da área de produção Além disso houve predominância entre os métodos de monitoramento e controle que utilizavam uma combinação entre sistemas computadorizados e manuais Os equipamentos baseados no princípio de encher e drenar são os mais utilizados na maioria dos sistemas produtivos e na pesquisa científica realizada no exterior em razão da existência de empresas que comercializam equipamentos facilidade de instalação e possibilidade de automação Dessa forma o desenvolvimento de equipamentos desse tipo para aplicações em múltiplas culturas é uma necessidade para as condições brasileiras visando à utilização da subirrigação e o aproveitamento de seus benefícios pelos nossos produtores RIBEIRO et al 2016 CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETO Os sistemas de subirrigação podem ser utilizados na produção de mudas e também de plantas prontas para a comercialização como por exemplo espécies ornamentais folhosas e flores aromáticas medicinais florestais nativas e exóticas como eucalipto pinus e teka frutíferas como citros café e maracujá entre outras espécies FERRAREZI et al 2015b A incorporação do uso da subirrigação no Brasil ainda depende do desenvolvimento de estudos que proporcionem informações técnicas sobre diferentes cultivos e a disponibilização de equipamentos fabricados no país gerando assim oportunidades para produtores aumentar a qualidade de mudas e plantas de alto valor econômico e reduzir o impacto dos sistemas de produção sobre o meio ambiente 132 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES SISTEMAS HIDROPÔNICOS INTRODUÇÃO A hidroponia é considerada um sistema de produção utilizado em cultivos protegidos que não tem o solo como meio de sustentação nutricional e física para as plantas Toda água e nutrientes essenciais ao desenvolvimento vegetal são aplicados diretamente no sistema radicular das plantas na forma de uma solução nutritiva balanceada Figura 200 Figura 200 Detalhe de calha com produção hidropônica A Figura 201 mostra esquematicamente a operação de um sistema convencional de hidroponia onde as plantas são colocadas em canais bandejas ou recipientes por onde circula uma solução nutritiva bombeada de um reservatório Após a solução circular no recipiente ela retorna ao reservatório para ser novamente recirculada no sistema Nesse sistema a solução nutritiva percolada pode ser drenada e retornar ou não ao tanque de solução Figura 201 Esquema de operação de um sistema hidropônico Considerar a hidroponia como sistema de irrigação pode ser questionado pela inexistência de um meio de crescimento e de manutenção da umidade para a planta durante o seu crescimento Entretanto a solução nutritiva aplicada pelo sistema hidropônico é a única fonte de água e nutrientes para as plantas tornando o seu funcionamento obrigatório para a sobrevivência da cultura Portanto nesse documento os sistemas hidropônicos serão considerados como uma forma de aplicação de água direta às raízes procurando satisfazer as necessidades hídricas e nutricionais da planta com o objetivo de atingir a produção desejada classificandoos como sistemas de subirrigação Dessa forma serão aqui considerados como sistemas hidropônicos somente os cultivos realizados em raiz nua e os cultivos em substratos serão classificados como sistemas de subirrigação Diferenciando assim a presença ou não da ação da capilaridade no meio de crescimento 133 SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO TIPOS E PRINCÍPIOS CLASSIFICAÇÃO E TIPOS DE SISTEMAS Segundo FURLANI et al 1999 a hidroponia é utilizado geralmente para hortaliças frutíferas flores e outras culturas que têm sistema radicular e parte aérea mais desenvolvida Os sistemas hidropônicos também chamados de cultivo em solução raiz nua podem ser classificados genericamente nos seguintes tipos Sistema NFT Nutrient Film Technique ou Técnica do Fluxo Laminar de Nutrientes Este sistema é composto basicamente de um tanque de solução nutritiva de um sistema de bombeamento dos canais de cultivo e de um sistema de retorno ao tanque Figura 201 A solução nutritiva é bombeada aos canais e escoa por gravidade formando uma fina lâmina de solução que irriga as raízes Figura 202 Figura 202 Sistema NFT na produção de alface Fonte LEME 2016 Segundo FURLANI et al 1999 ocorreu nos últimos anos no Brasil um aumento de interesse pelo cultivo hidropônico predominando o sistema NFT Entretanto é grande o número de cultivos hidropônicos que não obtêm sucesso principalmente em função do desconhecimento dos aspectos nutricionais das culturas que requer formulação e manejo adequados das soluções nutritivas Sistema DFT Deep Film Technique ou de Leito Flutuante Floating Root System Neste tipo de sistema a solução nutritiva é colocada em uma mesa de cultivo com uma lâmina de 5 a 20 cm onde as plantas são fixadas em um tampa superior normalmente de isopor permitindo que suas raízes fiquem submersas nessa solução Figura 203 Figura 203 Detalhe de um sistema DFT na produção de hortaliças Fonte TUDOHIDROPONIA 2016 Como nesse tipo de sistema as raízes das plantas permanecem submersas na solução nutritiva por todo o período de cultivo é preciso garantir a oxigenação da solução tanto no depósito principal quanto na caixa de cultivo A manutenção do 134 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES nível adequado de oxigênio pode ser obtido pela instalação de um tubo venturi na linha de bombeamento da solução Sistema de Aeroponia Root Mist Technique Esse sistema aplica a solução nutritiva por meio de nebulizadores ou sprays criando uma névoa fina em uma câmera de crescimento onde as raízes estão suspensas Figura 204 As aplicações da solução são feitas frequentemente em intervalos curtos de tempo para manter as raízes sempre úmidas Como em todo sistema hidropônico a solução é bombeada controladamente a partir de um tanque sendo que o volume da solução não utilizado retorna ao tanque para ser recirculada Figura 204 Esquema de um sistema de aeroponia Fonte Adaptado de WONG 2016 Segundo FURLANI et al 1999 os sistemas hidropônicos apresentam uma série de vantagens no cultivo comercial de plantas Melhor controle do crescimento vegetativo da cultura Padronização da cultura e do ambiente radicular Redução no uso de água Eficiência do uso de fertilizantes Maior produção qualidade e precocidade Maior ergonomia no trabalho manual Maiores possibilidades de mecanização e automatização da cultura Entretanto esse tipo de cultivo apresenta algumas limitações como O maior custo inicial para instalação Exige equipamentos precisos e mais caros para aquisição instalação e manutenção Exige conhecimentos técnicos para formulação e manejo da solução Produção altamente suscetível a quedas de energia e falhas de bombeamento Maior facilidade de disseminação de patógenos pela solução nutritiva circulante CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETO Para o funcionamento adequado desses sistemas é preciso ter um controle rigoroso da qualidade da solução nutritiva garantindo que ela mantem as características durante a sua circulação pelo sistema Dessa forma periodicamente deve ser feito um monitoramento de pH e de concentração de nutrientes pela condutividade elétrica da solução para que as plantas se desenvolvam sem limitações nutricionais e sob as melhores condições possíveis 135 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Roberto Testezlaf Esse módulo apresenta duas aplicações de sistemas de irrigação uma em ambiente protegido e outra na área de paisagismo Pretendese mostrar as adequações da técnica e dos sistemas a essas condições específicas fornecendo detalhes do sistema de produção operação dos equipamentos e informações básicas sobre projetos e minimização de impactos Módulo III iiiiiIII 136 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES IRRIGAÇÃO EM AMBIENTES PROTEGIDOS INTRODUÇÃO A prática da agricultura em ambientes protegidos ou fechados se tornou uma alternativa de produção de fácil aceitação pelos agricultores por demonstrar principalmente viabilidade econômica garantia de colheita produtos de boa qualidade uso racional de pequenas áreas colocação do produto em mercados próximos entre outras vantagens Segundo HOSSOKAWA 1997 o emprego de ambientes fechados no setor agrícola brasileiro não é recente pois as primeiras instalações foram trazidas da Europa em fins do século XIX e início o século XX para fins de pesquisa Para o produtor brasileiro o seu emprego comercial iniciouse em meados de 1960 Ambientes fechados podem ser definidos como qualquer estrutura que proporciona o controle climático parcial ou total na produção de flores plantas hortaliças permitindo o cultivo durante o ano todo Estes ambientes podem ser classificados basicamente em dois tipos de sistemas O primeiro chamado de ambiente protegido engloba as instalações que somente restringem a entrada de luz solar como estufas túneis e coberturas com sombrite etc No segundo sistema definido como ambiente controlado as condições climáticas em seu interior temperatura umidade relativa etc são controladas por equipamentos automatizados e sensores oferecendo à planta condições ideais para desenvolvimento É o caso das casas de vegetação Figura 205 Figura 205 Detalhe da produção de flores em ambiente controlado Apesar da falta de estatísticas oficiais sobre o cultivo em ambiente protegido no Brasil é possível afirmar que houve um aumento das demandas comerciais do setor nas últimas décadas com crescimento significativo do uso dessa tecnologia principalmente na produção de hortaliças e flores MINAMI 1995 afirmou que esta prática atingia nesse ano uma área de 2000 ha em todo país havendo a expectativa que este número chegasse a 10000 ha no ano 2000 dos quais 6000 ha localizados no Estado de São Paulo O crescimento da indústria brasileira de estufas vem ocorrendo rapidamente com a introdução de técnicas simples de construção coberturas plásticas e com o aumento de demanda do mercado por flores folhagens legumes e hortaliças Várias razões determinaram a expansão do cultivo em ambiente protegido nos últimos anos como Aumento da produção da produtividade e da qualidade dos produtos agrícolas Possibilidade de automação das atividades visando padronização da produção e redução da mãodeobra 137 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Proteção das plantas contra os agentes meteorológicos chuva sol granizo permitindo a passagem da luz Possibilidade do controle do microclima do ambiente de produção Manejo da irrigação frequência quantidade de água aplicada sem interferência das chuvas com aplicação das técnicas de fertirrigação Redução de infestação e manejo fitossanitário pragas e doenças Maior eficiência de aplicação e uso de água e nutrientes visando economia de recursos e sustentabilidade ambiental RODRIGUES 2002 As plantas cultivadas no interior de ambientes fechados estão em condições ideais para um melhor desenvolvimento e maior produção e desta forma a aplicação de água e fertilizantes além de ter caráter obrigatório é fator determinante para que o produtor obtenha sucesso em seu empreendimento Portanto os sistemas de irrigação empregados nesses ambientes precisam ser duráveis e confiáveis exigindo a qualidade do seu projeto como também do manejo apropriado de irrigação O êxito na produção das plantas cultivadas em ambientes protegidos depende da qualidade das tecnologias empregadas e de suas operações desta forma a margem de lucro pode ser rapidamente perdida em situações de manejo realizadas incorretamente A mão de obra utilizada em sistemas de irrigação com operação manual e a mortandade de plantas por excesso ou falta de água podem se transformar em um custo elevado para o agricultor SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM AMBIENTES PROTEGIDOS O cultivo em ambientes fechados pode ser dividido em três categorias cultivos em substratos solos e em solução nutritiva hidropônicos na ausência de solos ou meio de crescimento Vários tipos de culturas podem ser explorados em ambientes controlados utilizando estes três tipos de cultivo como por exemplo produção anual de flores e folhagens paisagismo produção de hortaliças viveiros de mudas e outras mais Os cultivos realizados em substrato se caracterizam por requerer a utilização de recipientes como vasos bandejas sacolas plásticas tubetes É o caso da produção de flores como violeta begônia etc que podem ser dispostas em mesas ou sobre o solo com algum tipo de manta impermeabilizante Figura 206 e na produção de diferentes mudas como laranja café eucalipto etc Figura 206 Exemplos de cultivos em ambientes protegidos realizados em substratos crisântemo no solo esquerda e begônia em mesas direita Outro tipo de cultivo em ambiente protegido é aquele realizado em solos preferencialmente em canteiros como flores crisântemo rosas etc e hortaliças de pequeno porte como pepino tomate pimentão berinjela etc 138 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 207 Exemplos de cultivo em ambiente protegido realizado diretamente no solo melão esquerda e crisântemo direita No cultivo em solução nutritiva também conhecida como hidroponia as plantas se desenvolvem em meio aquoso que contém todos os nutrientes essenciais ao crescimento da cultura explorada Nesses sistemas o fornecimento da solução nutritiva pode ser realizada de forma contínua ou intermitente permitindo ou não o reaproveitamento da solução nutritiva com a sua recirculação Figura 208 Figura 208 Exemplos de cultivo em solução nutritiva em meio líquido esquerda e em cascalho direita Procurando atender a esta diversidade de cultivos os tipos de sistemas de irrigação utilizados em ambientes protegidos podem variar muito principalmente no que diz respeito ao sistema de distribuição de água pressão de operação eficiência de aplicação possibilidade de automação e fertirrigação requerimentos de manutenção e outras características SISTEMAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS Os sistemas de irrigação tradicionalmente utilizados em ambientes fechados são o gotejamento a microaspersão a aspersão fixa ou a manual Adicionalmente a subirrigação possui potencial significativo para ser empregado nessas condições Existem ainda cultivos de hortaliças como pimentão em que os produtores fazem uso da irrigação por sulcos fechados No processo de escolha do sistema de irrigação para utilização nesse tipo de ambiente devem ser considerados os requerimentos de água de cada cultura Se diferentes culturas forem rotacionadas dentro de um ambiente ou se múltiplas culturas forem exploradas simultaneamente o sistema de irrigação deve ser projetado para atender as necessidades hídricas de cada variedade ou mesmo atender as necessidades de uma cultura em diferentes estágios de desenvolvimento A seleção do método de irrigação depende portanto do tipo de cultivo da fonte de água quantidade e qualidade disponibilidade de capital e rentabilidade desejada Buscando 139 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO contribuir com o planejamento da escolha do sistema a ser utilizado serão caracterizados os principais de sistemas de irrigação utilizados nesse tipo de cultivo Sistemas por aspersão A forma mais simples e econômica de se irrigar uma cultura em ambiente fechado é utilizando aspersão manual com auxílio de mangueira A Figura 209 mostra a aplicação desse tipo de irrigação sendo realizada em dois diferentes cultivos na produção de portaenxertos cítricos em tubetes com substrato e na produção de mudas de crisântemos em canteiros Figura 209 Irrigação por aspersão manual chuveiro portaenxertos cítricos em tubetes com substrato esquerda e mudas de crisântemos em canteiros direita O sistema manual utilizando tubos perfurados ou chuveiros apresentam requerimento intensivo de mãodeobra e baixa uniformidade de aplicação devido às variações na forma e no tempo de aplicação sendo geralmente empregados em pequenas áreas Como consequência esses sistemas se caracterizam por perdas significativas de água e baixa eficiência de aplicação apesar do baixo investimento inicial em equipamentos O uso da irrigação por aspersão em ambientes fechados também pode ser efetivado com o uso de miniaspersores rotativos Geralmente nesses sistemas as tubulações são suspensas para facilitar as atividades de tratos culturais no interior da estufa Figura 210 Figura 210 Uso de miniaspersores na produção de mudas de crisântemos Como a intensidade de precipitação de aspersores diminui com a distância a partir do emissor é necessário haver superposição das áreas molhadas dos aspersores para se manter uma distribuição uniforme de água Quando não se estão disponíveis os dados de uniformidade de distribuição a partir dos catálogos dos fabricantes recomendase utilizar espaçamentos entre emissores iguais a 50 do seu diâmetro médio de alcance permitindo que o jato de um aspersor atinja os emissores vizinhos Por exemplo se o diâmetro médio de um miniaspersor é em torno de 8 metros o espaçamento entre emissores deve ser de aproximadamente 4 metros 140 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Sistemas de irrigação localizada Os sistemas de irrigação localizada mais comumente utilizado em ambientes fechados são o gotejamento e a microaspersão Por aplicar baixos volumes de água em pequenas áreas localizadas estes sistemas permitem aplicações precisas e bem controladas No gotejamento os emissores mais utilizados são os gotejadores integrados tubos de emissão microtubos capilares ou espaguete podendo ainda ser utilizados outros tipos de emissores disponíveis no mercado Nos cultivos no solo ou em canteiros podem ser utilizadas uma ou mais linhas laterais de gotejamento por canteiro permitindo que sejam criadas faixas molhadas que cubram toda a área do canteiro evitando a aplicação excessiva de água e o escoamento superficial por ultrapassar a capacidade de infiltração do solo Figura 211 Figura 211 Aplicação de gotejamento com linhas simples de tubos de emissão de parede delgada na cultura do tomate As tubulações de gotejamento podem instaladas sobre o solo ou enterradas a uma profundidade que não deve ultrapassar a 10 cm em solos arenosos em função do movimento capilar limitado destes solos Da mesma forma o espaçamento entre emissores não deve ultrapassar 20 cm nestes solos Em solos argilosos onde a movimentação lateral da água não é limitante um espaçamento maior poderá ser utilizado O espaçamento entre emissores pode variar de 10 a 60 cm devendo haver sempre a preocupação de se ter o melhor espaçamento para proporcionar uma distribuição uniforme de água ao longo da linha de irrigação e que a vazão não seja excessiva e não cause escoamento superficial lixiviação de nutrientes e a falta de aeração no solo No cultivo em vasos ou recipientes são utilizados tradicionalmente gotejadores com múltiplas saídas conectados ao recipiente por tubos capilares Figura 212 As pressões de serviço requeridas por estes sistemas vão de 05 a 2 kgf cm2 determinando um baixo requerimento de potência de bombeamento Uma das opções mais utilizadas na irrigação de vasos e recipientes é o uso do microtubo capilar conhecido popularmente por espaguete inserido diretamente na tubulação sem o uso de gotejadores O diâmetro interno dos tubos de espaguete é pequeno variando de 05 a 15 mm o que oferece uma área restrita de fluxo para o controle de vazão Figura 213 141 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Figura 212 Exemplo de irrigação por gotejamento em vaso com emissores de múltiplas saídas crisântemo esquerda e tomate cereja direita Nesse tipo de sistema uma ponta do tubo é inserida na tubulação ou linha de irrigação e a outra é colocada dentro do recipiente ou vaso fixada sobre o substrato com o auxílio de um pequeno peso ou de uma estaca de plástico ou madeira O agricultor deve cortar o tubo capilar no tamanho ou comprimento que permita o gotejamento Esse procedimento pode determinar muitas vezes que comprimento seja escolhido de forma incorreta ocorrendo um excesso ou falta de água na irrigação Estes sistemas são projetados para aplicar água e produtos químicos diretamente sobre o substrato eliminando assim a irrigação sobre áreas não produtivas e aumentando a eficiência aplicação Figura 213 Cultura de begônia irrigada por microtubos Outro sistema de irrigação localizada utilizada na produção em ambiente fechados é a microaspersão Os microaspersores utilizados podem ser do tipo estacionário ou sprays ou rotativos Uma das vantagens do spray é a possibilidade de se escolher uma variedade enorme de padrões de aplicação permitindo assim projetar sistemas para áreas ou layouts irregulares As pressões de operação destes emissores são menores que 25 kgf cm2 possuindo também baixos requerimentos de energia Os microaspersores são geralmente instalados em tubulações fixas que podem ser montadas diretamente no chão ou suspensas na estrutura da estufa Figura 214 142 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 214 Estufa tipo túnel com sistema de microaspersão Fonte ANTUNES 2006 Entretanto existem sistemas especificamente projetados onde os sprays são montados sobre estruturas que se movem lateralmente sobre os canteiros e ao longo da estufa Figura 215 A lâmina de água a ser aplicada é controlada pelo ajuste da velocidade linear da estrutura Para se evitar qualquer estrago ou prejuízo na cultura causado por gotas muito grandes os sprays utilizados devem produzir tamanho pequeno de gotas Figura 215 Sistema de microaspersão móvel em cultivo no solo Outro tipo muito comum de sprays fixos são os nebulizadores também conhecidos como mist ou foggers utilizados intensamente em cultivos de propagação de mudas por enraizamento estaqueamento ou na produção de alface Figura 216 Esses sistemas mantém a umidade relativa da estufa próxima de 100 permitindo ao mesmo tempo a realização da irrigação e o resfriamento do ambiente e das plantas Figura 216 Sistema de nebulização em estufas 143 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Sistemas de subirrigação ou por capilaridade Apesar de ser uma técnica de uso incipiente no Brasil a subirrigação tem potencial para o cultivo de flores plantas e mudas em ambientes protegidos Um dos sistemas de subirrigação que pode ser utilizado no cultivo em recipientes bandejas tubetes ou vasos são as mesas de subirrigação que possuem bordas elevadas que no momento da aplicação de água são cheias até um determinado nível fazendo com que parte do substrato seja saturada e as plantas irrigadas por capilaridade Nesse sistema a solução nutritiva é aplicada diretamente na mesa onde estão colocados os vasos mantendo uma lâmina com altura suficiente para que a água atinja as raízes da planta A água ascende no substrato pela ação da capilaridade Para que esse sistema tenha boa eficiência é preciso utilizar um sistema de reaproveitamento e reciclagem da água Entretanto a adoção desse sistema pode significar um aumento nas atividades de manutenção em virtude da possibilidade de se ter um aumento de salinidade na água reaproveitada presença de fertilizantes e da presença de agentes patogênicos se a água não for desinfetada Figura 217 Exemplo de mesa de subirrigação utilizadas em flores e plantas ornamentais Outro sistema de subirrigação utilizado em estufas é a manta capilar associada ao umedecimento por linhas de gotejamento Figura 218 Nesse sistema o gotejamento distribui a água sobre a manta capilar criando um volume saturado que fica contato com o fundo do recipiente e através do movimento ascendente da água no substrato as raízes da planta são umedecidas O uso de fertirrigação é economicamente inviável neste tipo de irrigação em função de utilizar volumes elevados de água e requerer desta forma uma quantidade excessiva de fertilizantes Além disso a eficiência de aplicação química nunca é superior a eficiência de aplicação de água a qual é relativamente baixa nestes sistemas Figura 218 Irrigação de vasos pelo sistema de manta capilar 144 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Sistemas hidropônicos Outra técnica aplicada intensamente em ambiente protegido é o cultivo hidropônico que já foi introduzido e descrito em outro capítulo desse documento Sistemas de irrigação por sulcos A irrigação por sulcos é o sistema mais rudimentar utilizado em ambientes protegidos Esse sistema consiste na abertura de sulcos entre canteiros ou linhas de cultivo com a condução da água até as raízes das plantas sendo realizada pelo processo de infiltração que ocorre no fundo e nas laterais dos sulcos Apesar de ter a vantagem do baixo custo de implantação e de não umedecer a parte aérea das plantas requer quantidades elevadas de água devido a baixa eficiência de aplicação Além disso é difícil para o produtor conseguir uma distribuição uniforme de água nesse sistema que pode provocar erosão do solo e lixiviação de nutrientes por escoamento superficial exigindo um sistema de coleta da água escoada para evitar contaminações na propriedade por defensivos ou fertilizantes Comparação dos sistemas A eficiência de aplicação dos sistemas de irrigação utilizado em ambientes fechados depende da área útil de aplicação da capacidade do substrato ou solo em armazenar a água na zona radicular das plantas das perdas por evaporação e por deriva das gotas pelo vento No caso das operações realizadas em ambientes fechados o efeito do vento é irrelevante mas as áreas da superfície dos vasos podem significar somente de 20 a 30 da área total de aplicação Adicionalmente a folhagem das plantas pode restringir a entrada de água nos recipientes reduzindo a eficiência de aplicação do sistema Um bom exemplo desse efeito pode ser observado na Figura 219 onde a irrigação por microaspersão é utilizada em cultivos em vasos A água aplicada por cima da cultura não conseguirá atingir os vasos devido a interceptação das folhas provocando perdas e baixa eficiência Figura 219 Exemplo da irrigação de cultivos em vasos por sprays Um estudo realizado pela Universidade da Florida NEAL et al 1995 comparou experimentalmente a utilização dos métodos de irrigação por gotejamento mantas capilares aspersão e mesas de subirrigação no cultivo de plantas em vasos A Figura 220 mostra os valores de eficiência de aplicação obtidos neste experimento 145 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Aspersão Gotejamento Manta Capilar Mesas Inundadas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Eficiência Aspersão Gotejamento Manta Capilar Mesas Inundadas Sistemas de irrigação Figura 220 Eficiência de irrigação para sistemas de irrigação utilizados em cultivos em vasos Fonte NEAL et al 1995 A eficiência de aplicação de cada sistema foi calculada pelo quociente entre o volume de água retido nos recipientes e o volume de água aplicado Um valor elevado da eficiência indica que pouca água foi desperdiçada enquanto um baixo valor mostra que muita água foi perdida através da zona radicular ou entre recipientes lavando e carregando os nutrientes para fora do sistema A baixa eficiência alcançada pela aspersão ocorreu devido ao espaçamento adotado entre os vasos superposição de lâminas dos sprays restrição da folhagem das plantas à penetração da água nos vasos e a percolação da água através dos vasos O sistema de mesas de subirrigação ou inundadas utilizou um sistema de coleta da água percolada de forma a permitir a sua utilização nas irrigações seguintes apresentando assim uma eficiência de 78 Tanto a irrigação por gotejamento como as mantas apresentaram um eficiência próxima de 50 significando que 50 da água não estiveram disponíveis à planta Algumas destas ineficiências poderão ser reduzidas pela instalação de sistemas de coleta de águas escoadas ou percoladas no processo e posteriormente recirculando de volta ao sistema Um dos problemas na adoção desta técnica de reaproveitamento de águas é que agentes patogênicos eou produtos químicos também recircularão pelo sistema podendo trazer prejuízos Neste caso o tratamento da água a ser reutilizada poderá ser uma solução CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS Apesar dos diversos tipos de equipamentos de distribuição de água disponíveis no mercado para ambiente protegido sempre haverá um equipamento ótimo ou mais adequado para cada situação Por exemplo no cultivo em vasos os sistemas de gotejamento e subirrigação apresentam excelentes resultados enquanto que plantas cultivadas em canteiros poderão se beneficiar da irrigação por microaspersão aspersão ou irrigação por gotejamento Se o substrato for adequado para ocorrer ascensão capilar permitindo que a água se movimente verticalmente no recipiente sistemas que criam uma lâmina de água sobre a mesa poderão ser utilizados Em estufas onde se faz a propagação de mudas por enraizamento ou estaqueamento ou a produção de alface e outras culturas o sistema de nebulização que mantém a umidade relativa próxima de 100 tem obtido sucesso permitindo o resfriamento evaporativo do ambiente e das culturas O sucesso da utilização da irrigação em ambientes fechados iniciase no momento em que se planeja corretamente a adoção da técnica para cada caso de cultivo Inúmeros fatores afetam a escolha do equipamento de irrigação para estufas e dificilmente duas instalações são projetadas identicamente De uma forma geral os projetos são planejados 146 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES incorretamente e operam boa parte no tempo na experiência adquirida pelo operador que geralmente emprega o método de tentativas e erros Alguns dos tópicos que devem ser avaliados no planejamento de um sistema de irrigação para ambiente protegido são discutidos a seguir Qualidade da Água A água normalmente utilizada na irrigação de ambiente protegidos provem de lagos lagoas águas superficiais açudes poços água tratada serviços municipais reservatórios abastecidos por poços ou água de chuva interceptada pela cobertura plástica das estufas ou água reutilizada proveniente das perdas da irrigação Essas fontes de água devem ser analisadas criteriosamente para detectar a presença de elementos físicos e químicos como sólidos em suspensão ou dissolvidos como cálcio magnésio e sódio etc que podem afetar a operação do sistema de distribuição de água e o desenvolvimento da cultura A água pode também conter sementes microscópicas que podem passar pelo sistema de filtragem e causar problemas sérios com o crescimento de pragas ou ervas daninhas nos vasos ou recipientes Águas de superfície como as de lagos represas rios riachos e canais contém geralmente quantidades significativas de matéria orgânica e silte Outro problema que ocorre normalmente em propriedades que fazem uso de água de reservatórios em estufas é o rápido crescimento de algas devido ao clima tropical com temperaturas elevadas a presença de luz e nutrientes na água contribuindo para o entupimento de emissores Figura 221 Figura 221 Reservatório de uma propriedade com estufas com a presença de algas A partir do conhecimento da qualidade da água que será utilizada na irrigação é possível tratála corretamente para atender as necessidades dos sistemas e das culturas A utilização de sistemas de filtragem é recomendada mesmo em fontes de água consideradas visualmente de boa qualidade para se evitar o entupimento do sistema e dos emissores Figura 222 Sistema de filtros de areia utilizados em irrigação de estufas 147 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Encontrase atualmente no mercado filtros de areia de disco de tela e outros que possuem vantagens e desvantagens variando a sua forma de retenção e o material retido e também o método de limpeza dos equipamentos Filtros de areia são imprescindíveis em locais onde a água não é proveniente de poços artesianos ou semiartesianos ou quando a água é armazenada em reservatórios descobertos que facilitam o desenvolvimento de algas Para irrigação em estufas o mais recomendado é a utilização de sistemas de filtragem com a combinação de diferentes tipos de filtros mas somente uma avaliação técnica criteriosa é que vai encontrar a opção correta de filtragem para os padrões de água de cada propriedade TESTEZLAF et al 2014 Contaminação ambiental Um dos problemas que pode ser gerado pelo planejamento inadequado do sistema de irrigação utilizado em ambientes protegidos é a contaminação do ambiente pela água de escoamento superficial ou percolação da produção em estufas A Figura 223 apresenta a ocorrência do processo de escoamento superficial em uma propriedade que utiliza o sistema de irrigação por gotejamento em crisântemos cultivados em canteiros Para se detectar esse impacto avaliações temporárias devem ser realizadas utilizando análises laboratoriais de amostras coletadas das soluções lixiviadas e da água drenada de chuvas da área que devem ser comparadas com a lista dos produtos químicos utilizados na produção Figura 223 Exemplo de escoamento superficial ocorrendo no interior de ambiente protegido Uma das possíveis causas desse tipo de contaminação é o uso frequente da quimigação nesse tipo de cultivo Figura 224 definida como o processo de injeção de produtos químicos através da água de irrigação Esta técnica representa um risco elevado para as fontes de água devido o seu alto potencial de contaminação no caso de uma parada inesperada do sistema ou de vazamentos fazendo com que a solução química injetada no sistema retorne à fonte ou contamine o solo Nesse caso sistemas de prevenção de retorno de água devem ser utilizados no sistema de bombeamento como por exemplo válvulas de retenção de forma a evitar qualquer possibilidade de contaminação A contaminação do lençol freático ocorre principalmente pela água percolada e acontece particularmente quando a estufa está localizada sobre solos permeáveis Nesse caso a maior preocupação é com os riscos causados à saúde humana principalmente no que se refere a presença de pesticidas e nitratos na água potável A contaminação do lençol freático por operação de estufas é inaceitável e para assegurar que não ocorra esse impacto o solo onde estão instaladas as estufas deve ser impermeável argilas homogêneas e compactadas ou com solos com conteúdo médio de argila superior a 20 A utilização de pisos de concreto ou qualquer outro material impermeável Figura 225 é outra forma de 148 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES evitar a infiltração do excesso de água na estufa reduzindo as contaminações e que exige o dimensionamento de um sistema de coleta da solução para armazenála em um reservatório específico Figura 224 Sistema de fertirrigação utilizando bomba injetora centrífuga Fonte ANTUNES 2006 Figura 225 Exemplo de utilização de mantas de impermeabilização no cultivo em vasos A água de drenagem deve ser armazenada em separado evitando a contaminação por combustíveis fertilizantes e outros produtos químicos pesticidas fungicidas etc A reciclagem do produto lixiviado e percolado do sistema pode ser uma alternativa tecnológica para a solução deste problema A redução efetiva do volume lixiviado pode ser atingida pelos seguintes procedimentos aplicação da água de forma precisa e correta duração e volume escolha correta do substrato aplicação dos fertilizantes em função da demanda da cultura e utilização de sistema de coleta da água e tratamento para reuso na produção 149 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO IRRIGAÇÃO PARA PAISAGISMO INTRODUÇÃO Um setor que está exigindo cada vez mais a participação da irrigação no Brasil é o paisagismo de parques jardins e áreas esportivas Um dos objetivos do paisagismo é melhorar as condições de conforto ambiental das pessoas com a estruturação de espaços com plantas e recursos naturais visando a melhoria dos meios de lazer e de socialização O projeto e a conservação de áreas verdes no espaço urbano vai sempre exigir a irrigação de forma complementar às chuvas para garantir que esses objetivos sejam mantidos ao longo do tempo Figura 226 Figura 226 Exemplo da irrigação de gramados manual esquerda e por aspersão direita Apesar da irrigação para áreas paisagísticas estar consolidada na cultura europeia e americana o seu emprego ainda está se estruturando no país com projetos concentrados na irrigação de área em empresas campos de futebol e golfe e residências em condomínio não havendo nenhuma participação significativa de áreas públicas Apesar da demanda crescente por esse tipo de equipamento têm se verificado falta de informações técnicas a respeito desses materiais o que proporciona sistemas mal dimensionados gastos excessivos de água e mau desenvolvimento das plantas SISTEMAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS Diferentemente de sistemas agrícolas uma área de paisagismo é composta por uma variedade muito grande de plantas forrações árvores arbustos etc Em consequência disso é praticamente impossível se medir e se estabelecer um critério de consumo de água para cada planta e selecionar emissores utilizados que atendam essa diversidade para permitir uma adequação a cada tipo de porte de planta sombreamento e espaçamento de plantio Dessa forma os projetos dessa área geralmente não trabalham com um único sistema de irrigação mas sim um conjunto deles aspersão gotejamento e microaspersão A diversidade de plantas que devem ser atendidas com esse tipo de irrigação determina o uso de equipamentos específicos para cada aplicação de forma a se adequar às suas necessidades e ao investimento pretendido pelo usuário A Figura 227 apresenta um esquema de um sistema de irrigação típico para uma residência onde se pode observar o uso de diferentes equipamentos como aspersores tubos de emissão e gotejadores acionados por válvulas ligadas a controladores 150 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 227 Esquema de um sistema de irrigação para o jardim de uma residência Irrigação por aspersão Os aspersores mais utilizados nesse tipo de irrigação são os rotativos de impacto e de engrenagens e os fixos ou sprays Figura 228 Figura 228 Exemplo de aspersor escamoteável utilizado em paisagismo rotativo esquerda e estacionário direita Uma característica importante desses aspersores que diferenciam dos aspersores agrícolas é o emprego do mecanismo chamado de popup ou escamoteável Esse mecanismo mantem o aspersor embutido ou escondido no interior do solo quando está desligado e somente aparece quando ligado ou pressurizado evitando vandalismos e permitindo tratos culturais no jardim sem danos aos equipamentos e plantas e ainda melhorando a parte visual da área Figura 229 Figura 229 Detalhe da instalação de um aspersor escamoteável abaixo do nível da vegetação 151 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Os sprays utilizados no paisagismo podem emitir jatos simples ou duplos num padrão fixo que pode ser circular ou em forma de arco Os mais comuns são 360 180 270 e 90 existindo também os reguláveis que proporcionam ângulos de molhamento de 0 a 360 Figura 230 Devido às dimensões de raio irrigado 15 a 50m e pressão de serviço 10 a 25 kgf cm2 os sprays são mais utilizados para a irrigação de pequenas áreas verdes possuindo alta taxa de aplicação na faixa de 25 a 55 mm h1 Figura 230 Detalhes de um spray escamoteável utilizado em paisagismo com diferentes padrões de distribuição de água Os aspersores rotativos de impactos empregados no paisagismo são basicamente os mesmos utilizados em sistemas de irrigação para áreas agrícolas com a diferença principal de geralmente serem escamoteáveis e setoriais para irrigar áreas irregulares Figura 231 Trabalham numa faixa de pressão na ordem de 20 a 40 kgf cm2 e proporcionam um raio irrigado de 80 a 150 m com taxas de aplicação na ordem de 75 a 150 mmh Figura 231 Aspersor de impacto escamoteável utilizado em paisagismo Os aspersores que possuem mecanismos de rotação por engrenagem estão disponíveis na versão fixa ou escamoteável e são utilizados para irrigar áreas mais extensas com menor densidade de plantas ou gramados Em geral têm um bocal simples ou um jogo de bocais duplos que distribuem a água ao longo do raio do aspersor Figura 232 Os modelos com círculo parcial têm um mecanismo de reversão que evita que o aspersor irrigue fora do seu arco padrão Em geral operam em pressões maiores que os sprays 20 a 50 kgf cm2 proporcionando também maiores raios irrigados 120 a 240 m com menores taxas de aplicação 10 a 20 mm h1 152 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES Figura 232 Esquema de um aspersor rotativo de engrenagem utilizado em paisagismo Irrigação localizada Os emissores de irrigação localizada mais utilizados em paisagismo são gotejadores tubos de emissão ou tubogotejadores e microaspersores fixos móveis reguláveis setoriais etc Segundo CLARK 1994 apesar do uso da irrigação localizada ter aumentado em projetos agrícolas principalmente em frutíferas hortaliças flores etc o seu uso em projetos paisagísticos ainda é incipiente existindo algumas limitações da utilização desses equipamentos como Em geral utilizamse estacas e emissores coloridos para facilitar a sua visualização quando instalados nas lavouras o que não é esteticamente viável para o uso em áreas de paisagismo Os rolos de tubos de emissão em geral têm comprimentos muito longos 2 a 3 mil metros dificultando ou inviabilizando o seu uso em pequenos projetos de paisagismo A filtragem é necessária quando se utilizam gotejadores e microaspersores o que é limitante em paisagismo Entretanto levandose em consideração essas limitações e a crescente competição pelo uso da água algumas empresas têm desenvolvido emissores especiais para utilização em projetos de irrigação para paisagismo como microaspersores setoriais gotejadores autocompensantes isolados ou em tubos de emissão filtros de tela ou disco menores para se colocar na linha de irrigação etc Uma aplicação recente da irrigação por gotejamento na área de paisagismo é o desenvolvimento de projetos de jardins verticais ou muros verdes para áreas internas ou externas utilizando plantas vivas Figura 233 153 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO Figura 233 Exemplo de muro verde projetado para área interna irrigada por gotejamento ARTMAISON 2017 Comparação dos sistemas PITTS et al 1995 avaliaram 37 sistemas no oeste dos Estados Unidos e obteve um coeficiente de uniformidade de distribuição médio de 49 bem abaixo dos menores coeficientes encontrados em sistemas agrícolas Segundo esses autores as causas principais desse desempenho foram Falta de manutenção e mau funcionamento dos aspersores Aspersores misturados alterandose o projeto original Problemas de projeto com variações de pressão excessivas e com sobreposições de aspersores insuficientes As consequências da baixa eficiência de aplicação de água encontrado em sistemas de irrigação para paisagismo é mais sério quando se sabe que na maioria dos casos a água utilizada nessa irrigação é oriunda principalmente do abastecimento urbano Dessa forma as perdas excessivas podem se tornar bastantes onerosas e quando sua participação for significativa pode comprometer o fornecimento de água das cidades No entanto não existem legislações ambientais específicas no Brasil para esses sistemas e normas específicas para a avaliação dos equipamentos utilizados As normas existentes são designadas para aspersores utilizados basicamente para fins agrícolas com características de funcionamento bastante distintas dos aspersores utilizados em sistemas de irrigação para paisagismo CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS Para assegurar um adequado projeto de um sistema de irrigação para paisagismo são recomendadas algumas etapas de execução que até se obter a planta final visando reduzir as chances de insucesso nos projetos Levantamento de informações do local Uma adequada coleta de informações de campo é essencial para um dimensionamento eficiente de um sistema de irrigação para paisagismo Informações como área total existência ou não de planta de paisagismo desníveis fonte de água fonte de energia etc são essenciais para o início de um projeto Em geral o dimensionamento de um sistema de irrigação para paisagismo é feito baseado no projeto de paisagismo para que seja possível o posicionamento correto de aspersores válvulas e tubulações A planta paisagística atualizada é fundamental para o início do dimensionamento do sistema Quando a planta de paisagismo não é disponível deve ser 154 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES feito um levantamento das espécies vegetais existentes na área a ser implantado o projeto coletando informações a respeito de porte da planta espaçamento altura densidade etc Determinação das necessidades de irrigação O clima local é um dos principais fatores que influenciam a quantidade de água que deve ser aplicada para manter um bom desenvolvimento das plantas As necessidades das plantas incluem as perdas por evaporação do solo para a atmosfera e a transpiração das plantas denominada evapotranspiração Em geral dados de Evapotranspiração Potencial que constitui na taxa máxima de água utilizada pelas plantas num determinado clima estão disponíveis em Instituições de Pesquisa ou Estações Meteorológicas podendo também ser calculados a partir de valores de temperatura média eou radiação solar A determinação do consumo de água de plantas ornamentais não pode ser feita da maneira convencional pelas seguintes razões a diferentemente de áreas agrícolas uma área de paisagismo é composta por uma mistura de plantas tornandose praticamente impossível medir a evapotranspiração média para cada espécie individual b a densidade de plantas também varia numa área de paisagismo sendo que cultivos mais densos têm uma demanda evapotranspirativa maior que plantas cultivadas mais espaçadas c muitas áreas de paisagismo apresentam diferenças de microclima como sombra sol frio vento etc sendo que estas variações influenciam significativamente a evapotranspiração das plantas Escolha da fonte de água e energia A fonte de água para alimentar o sistema de irrigação deve ser analisada antes do início do projeto Com o auxílio de um manômetro e de um hidrômetro devem ser definidas as condições de funcionamento do sistema hidráulico a ser utilizado diariamente Nos Estados Unidos onde os sistemas de irrigação para paisagismo são largamente utilizados é bastante comum o uso da pressão disponível no sistema de abastecimento para a pressurização dos sistemas desde os pequenos até aqueles que irrigam extensas áreas verdes Na maioria dos casos tornase necessária a utilização de reguladores de pressão devido ao excesso de pressão verificado que comprometeria o funcionamento dos sistemas No Brasil isso já não acontece e dificilmente é possível se elaborar um projeto com o abastecimento feito com a pressão de rua ou seja sem a instalação de mecanismos pressurizadores O mais comum é a utilização de bombas centrífugas para pressurizar os sistemas sendo a vazão existente pressão da rua utilizada para o enchimento de caixas dágua ou para o abastecimento dos conjuntos motobomba Com a competição crescente pelo uso da água as empresas tem buscado o desenvolvimento de equipamentos de baixo volume ou seja emissores que trabalham com baixas pressões e proporcionam baixas vazões como microaspersores e gotejadores Com esse tipo de equipamento é possível o dimensionamento de sistemas sem o uso de bombeamento utilizandose somente a pressão do sistema Outra possibilidade é o uso de água residuária tratada principalmente de origem doméstica Vários munícipios no Estado de São Paulo já possuem legislação obrigando condomínios a tratarem seu esgoto antes do lançamento em corpos dágua havendo assim a possibilidade de reuso dessa água na irrigação paisagística Seleção de emissores e espaçamentos Existe uma grande variabilidade de emissores que podem ser utilizados em um sistema de irrigação para paisagismo Cada um deles tem uma faixa particular de aplicações 155 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO que o projetista deve estar familiarizado Para uma adequada seleção dos equipamentos a serem utilizados num projeto alguns fatores devem ser considerados Tipo de emissor requerido pelo contratante Tamanho e forma das áreas a serem irrigadas Tipos de planta existentes Pressão e vazão disponíveis Condições climáticas locais como vento temperatura e precipitação Tipo de solo Compatibilidade entre os aspersores para que possam ser agrupados O tamanho e forma das áreas a serem irrigadas em geral determinam o tipo de equipamento que deve ser utilizado sendo necessário selecionar equipamentos que cubram a área irrigada adequadamente utilizando o menor número possível de unidades Os tipos de plantas existentes na área também pode definir o tipo de emissor a ser utilizado Árvores arbustos forrações cercavivas gramados requerem tipos diferentes de irrigação Outro fator limitante é a pressão e vazão disponíveis que podem restringir o uso de determinados tipos de aspersores Condições climáticas também podem exigir o uso de aspersores especiais Por exemplo áreas com grande incidência de ventos demandam aspersores com ângulos mais fechados que mantenham os jatos de água próximos à superfície das plantas A locação dos emissores é outro fator a ser considerado devido ao fato da maioria dos sistemas de irrigação para paisagismo ser enterrada o que dificulta a solução dos problemas depois que o sistema entrar em funcionamento A principal recomendação é o posicionamento dos pontos de aplicação de uma maneira tal que as áreas irrigadas tenham uma sobreposição adequada proporcionada pelos aspersores Nunca se deve instalar aspersores com espaçamentos superiores às faixas recomendadas Setorização do sistema O processo de setorização é a divisão da área irrigada em setores homogêneos selecionados por critérios hidráulicos e paisagísticos A definição do setor pode ser feita buscando minimizar a vazão requerida por setor ou por áreas paisagísticas homogêneas e garantir que toda a área vegetal esteja coberta com aspersores gotejadores e microaspersores alocados adequadamente Na setorização são utilizadas válvulas elétricas com solenoide que recebem um sinal do controlador e abrem ou fecham como se fossem registros mas automáticos Figura 234 Nessa etapa é preciso alocar as válvulas e as tubulações para o seu dimensionamento Figura 234 Esquema de válvula de controle elétrica acionada por solenoide esquerda e caixa de instalação das válvulas 156 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES A escolha da vazão de cada setor irrigado vai depender da disponibilidade de água existente Quando se utiliza motobomba as limitações são a potência e as características de funcionamento desse conjunto Dimensionamento das tubulações Um adequado projeto hidráulico pode reduzir consideravelmente os problemas ao longo da vida útil de um sistema de irrigação Em geral um projeto hidráulico mal dimensionado proporciona um baixo desempenho do sistema de irrigação que pode significar a morte de plantas ou danos em aspersores e tubulações Além desses problemas deve ser analisado também o aspecto econômico dos projetos pois da mesma forma que deve ser hidraulicamente correto deve ser economicamente viável Pelo fato de os sistemas para paisagismo em geral se destinarem a áreas relativamente pequenas o uso de conexões é muito maior quando comparado a sistemas de irrigação agrícolas Além disso as tubulações na grande maioria das vezes sofrem desvios curvas tendo em vista os obstáculos existentes numa área de construção civil como tubulações de esgoto pisos fundações fios etc Por essa razão costumase utilizar tubulações de PVC soldável para a instalação dos setores irrigados devido à facilidade e confiabilidade das conexões As tubulações de PVC azul em geral são utilizadas para as linhas principais adutoras O projetista deve utilizar princípios de hidráulica para o dimensionamento das tubulações e ter certeza de que as pressões e vazões estejam adequadas para uma correta operação do sistema Posicionamento do controlador e dimensionamento da fiação elétrica Depois que a tubulação e demais componentes do sistema estiverem dimensionados e toda a parte hidráulica do sistema estiver calculada passase para o dimensionamento da parte elétrica iniciandose pela escolha do local de instalação do controlador O controlador pode ser definido como um sistema microprocessado onde é programado o funcionamento da irrigação Nesse equipamento é possível programar as válvulas com os seguintes procedimentos horário do início da irrigação tempo de irrigação de cada setor frequência diária de irrigação e o número de dias da semana que o sistema irá operar Figura 235 Figura 235 Detalhes da instalação de um controlador de irrigação Em projetos de grandes áreas onde vários controladores são necessários a escolha do local deve levar em consideração alguns fatores Primeiramente para minimizar o comprimento da fiação elétrica o controlador que serve determinado número de válvulas deve estar centralizado ou próximo à região de sua maior concentração Outra recomendação 157 APLICAÇÕES DA IRRIGAÇÃO é que os controladores quando conveniente devem ser instalados em pares ou em conjunto para diminuir o comprimento da linha de alimentação elétrica Para controladores instalados em área externa devem ter acondicionados em caixas ou cabines de proteção de forma a não molhado pelos jatos dos aspersores Em geral os sistemas de irrigação para paisagismo contêm sensores ligados ao controlador que determinam a interrupção da irrigação em condições de alta umidade Estes sensores são reguláveis sendo os mais utilizados os sensores de chuva Figura 236 e os de umidade de solo Figura 236 Detalhe de um sensor de chuva comercial Fonte RAINBIRD 2010 Elaboração da planta do projeto A planta final representa um diagrama de como o sistema deve parecer após a instalação Deve ser elaborada da forma mais completa possível respeitandose algumas recomendações Deve ser legível e de fácil utilização com uma escala conveniente Deve ter uma legenda detalhada que explique todos os símbolos utilizados no projeto Deve mostrar as principais mudanças diferenças de nível Deve conter todas as fontes de água e energia utilizadas Mesmo que seja planejado adequadamente e instalado corretamente um sistema de irrigação para paisagismo pode apresentar baixas uniformidades de aplicação da água Esse fato decorre de alguns fatores como Utilização de diferentes tipos de sistemas de irrigação Utilização de diferentes tipos de emissores em um mesmo setor com diferentes mecanismos de funcionamento e diferentes taxas de aplicação Utilização de aspersores setoriais que irrigam áreas diferentes Espaçamentos irregulares devido aos formatos das áreas irrigadas Falta de um manejo adequado da irrigação 158 IRRIGAÇÃO MÉTODOS SISTEMAS E APLICAÇÕES IRRIGAÇÃO QUALIDADE PLANEJAMENTO E IMPACTOS Roberto Testezlaf No módulo IV serão enfatizadas as condições básicas requeridas para que a irrigação atinja a qualidade e os resultados esperados com o seu emprego na agricultura mostrando o procedimento a ser dado no planejamento do seu uso abordando os cuidados que se devem tomar para que a sua operação não afete significativamente a disponibilidade dos recursos naturais hídricos e solos existentes na propriedade e cause impactos ambientais adversos ao meio ambiente Módulo IV IV 159 IRRIGAÇÃO FATORES DE QUALIDADE INTRODUÇÃO O sucesso da produção irrigada é quase sempre medido pelo retorno financeiro obtido pelo agricultor que pague o investimento realizado Esse resultado econômico depende principalmente da rentabilidade da produção que está condicionada à produtividade alcançada e às regras do mercado lei da oferta e da procura Entretanto atualmente a atividade agrícola é avaliada também pela sustentabilidade que ela pode oferecer para garantir a segurança alimentar de uma população em crescimento Dessa forma a avaliação da qualidade do uso da irrigação na agricultura precisa estar baseada na garantia do respeito aos princípios da sustentabilidade que busca conciliar o desenvolvimento econômico com a preservação ambiental e ainda ao combate da pobreza e das desigualdades sociais A IRRIGATION AUSTRALIA ASSOCIATION 2005 apresentou três condições básicas que precisam ser atendidas pela agricultura irrigada de forma a satisfazer os princípios norteadores de um modelo sustentável de uso das técnicas de irrigação Assegurar a qualidade das águas superficiais subterrâneas e água de drenagem que abastecem os sistemas de irrigação e manter o consumo de água dentro de níveis sustentáveis Usar conservar e melhorar o solo água e os outros recursos naturais biota nas áreas irrigadas e em outras associadas a ela no presente e no futuro Manter e otimizar os benefícios sociais e econômicos das comunidades urbana e rural relacionadas com a área irrigada melhorando a qualidade de vida no presente e no futuro Para que essas condições sejam alcançadas é preciso que os sistemas de irrigação sejam planejados e projetados corretamente implantados de forma adequada e operados atendendo as necessidades da propriedade e do cultivo Entretanto essas características só estarão presentes na irrigação se as seguintes etapas técnicas de implantação forem atendidas com qualidade Planejamento O sistema de irrigação deve ser planejado e projetado de forma a atender às necessidades da cultura às condições físicas e de infraestrutura da propriedade ao nível socioeconômico do produtor e atender as legislações vigentes Projeto O sistema deve ser projetado a partir de equipamentos e acessórios selecionados que atendam normas de qualidade de fabricação e adaptados às condições brasileiras Instalação ou montagem A partir do projeto será preciso executar a montagem da motobomba tubulações válvulas emissores e instalações elétricas atendendo as especificações do fabricante e as normas de segurança da parte hidráulica e elétrica Operação A operação e a manutenção dos equipamentos devem atender as especificações de projeto e as técnicas de cultivo devem ser apropriadas à lavoura irrigada Manejo A aplicação da água da irrigação deve ser realizada racionalmente atendendo as necessidades da cultura e as limitações do solo da propriedade A obtenção do nível de qualidade requerida em cada uma das etapas depende essencialmente da qualidade dos recursos humanos envolvidos Iniciase na formação técnica 160 160 adequada dos profissionais envolvidos no planejamento e projeto do sistema até no treinamento da mão de obra operacional que precisa ser conscientizada na aplicação e atendimento dos conceitos de sustentabilidade na atividade de produção irrigada Cada uma das etapas citadas será discutida a seguir buscando conceituar e caracterizar a atual situação do cenário brasileiro PLANEJAMENTO DA IRRIGAÇÃO O planejamento de um sistema de irrigação pode ser definido como o levantamento de informações técnicas sobre a propriedade agrícola que ajudem a encontrar uma solução de irrigação mais adequada às necessidades da cultura a ser explorada com a utilização eficaz dos seus recursos naturais econômicos e sociais Planejar um sistema de irrigação requer experiência profissional na aplicação de uma metodologia que diferencie as características de cada sistema de irrigação e oriente o emprego correto dos recursos de cada propriedade agrícola A Figura 237 exemplifica a falta de planejamento com a aplicação de uma lâmina excessiva de água por um sistema de pivô central causando escoamento superficial e erosão em uma propriedade agrícola o que poderia ser evitado com se as condições operacionais do equipamento estivessem adequados às características de infiltração do solo Figura 237 Curso de água de uma propriedade que utiliza irrigação O reconhecimento da importância da execução da etapa de planejamento na irrigação ainda está engatinhando no Brasil Boa parte dos projetos é realizada com poucas informações e as que estão disponíveis não são confiáveis GRAMOLELLI JUNIOR et al 2004 realizaram um diagnóstico de áreas irrigadas na Bacia do Rio JundiaíMirim SP com a aplicação de um questionário a 100 agricultores irrigantes Dos agricultores que responderam 71 informaram que não possuíam projetos dos sistemas enquanto 85 havia dimensionado somente o sistema de bombeamento sendo que 11 não tinham dimensionado e 4 desconheciam o assunto Os autores concluíram adicionalmente que pelo tipo de cultura e sobretudo pelo tamanho de área a ser irrigada os conjuntos motobomba possuíam potências superiores ao requerido Este estudo mostra que o valor total do investimento na irrigação pode se tornar prejuízo se o projeto do sistema não atender as demandas das culturas irrigadas e não respeitar as limitações impostas ao seu uso dentro da propriedade Atualmente no Brasil os fabricantes de equipamentos de irrigação ou ainda a sua revenda ou representação comercial são responsáveis por na maioria dos casos planejar e projetar adequadamente o sistema de irrigação a ser implantado em uma propriedade agrícola Essa condição gera no mínimo um conflito de interesses pois aquele que vende o 161 equipamento é o que projeta o sistema A alternativa mais correta seria a contratação de empresas de planejamento com engenheiros capacitados para o dimensionamento de sistemas otimizados com relação o uso de água e energia buscando a maximização do lucro para os produtores Para que a implantação da irrigação seja realizada com qualidade é preciso que os produtores agrícolas se conscientizem que todo sistema deve ser corretamente planejado para se ter um dimensionamento adequado e atingir o potencial de produzir pelo menor custo e atingir a maior lucratividade Para melhor detalhar o seu conteúdo e permitir outras reflexões o tema de planejamento da irrigação será abordado especificamente em um capítulo dentro desse módulo PROJETO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO Projetar um sistema de irrigação consiste basicamente em selecionar tecnicamente componentes e acessórios compatíveis entre si e que montados e operando conjuntamente permitirão a aplicação de água sobre a cultura de forma racional e apropriada para um determinado local O objetivo do projeto de engenharia é fazer com que o sistema projetado funcione corretamente e viabilize economicamente a atividade irrigada Desta forma a confecção do projeto mais adequado está condicionada a experiência do projetista ou seja este profissional deve se atualizar constantemente obtendo conhecimentos no campo na indústria e nas universidades Basicamente podese afirmar que as principais etapas de um projeto de irrigação são Calculo da demanda de água da cultura Localização e dimensionamento da rede de distribuição e estação de bombeamento Seleção de componentes e acessórios aspersores emissores válvulas etc Análise hidráulica e energética do sistema Entrega da documentação do projeto memorial de cálculo memorial descritivo manual de operação e manejo de água e desenhos e plantas explicativas para a montagem e instalação Uma das principais etapas da elaboração de um projeto é o selecionamento dos equipamentos e acessórios que constituirão o sistema de irrigação que precisam atender níveis de qualidade para proporcionar o resultado esperado pelo produtor Toda vez que se procura qualidade em um determinado produto buscase algumas características importantes como facilidade de manuseio confiabilidade na operação durabilidade ou uma vida útil longa baixa manutenção assistência técnica disponível regionalmente etc No caso de sistemas e equipamentos de irrigação a situação não é diferente pois estas características também devem estar presentes para proporcionar ao agricultor irrigante condições de desenvolver com eficácia as suas atividades Uma das formas que o agricultor tem para garantir a qualidade do equipamento que será adquirido é verificar se o fabricante possui o seu sistema de produção em conformidade com Normas Técnicas De uma maneira geral os equipamentos fabricados no Brasil devem ser projetados e dimensionados conforme normas técnicas descritas pela ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT 2006 órgão responsável pela normalização técnica no país fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro Existem aprovadas atualmente no acervo de Normas Brasileiras NBR aproximadamente 40 Normas Técnicas relacionadas de alguma forma com irrigação Na sua maioria são normas para tubulações para emissores de irrigação ensaios de equipamentos mecanizados e requisitos 162 162 para projetos e operação utilizada para padronizar ensaios como durabilidade verificação da resistência à pressão hidrostática verificação do desempenho análise qualitativa a resistência à radiação ultravioleta determinação do envelhecimento térmico entre outras características importantes a serem observadas para atestar a qualidade e a durabilidade do produto a diversas condições de uso A Figura 238 ilustra como exemplo o processo de galvanização de tubos e acessórios de irrigação que fornece aos equipamentos de aço proteção contra condições adversas de clima e de qualidade de água característica que deve ser testada pela aplicação de Normas Técnicas Figura 238 Processo de zincagem a quente com sistema vertical Fonte KREBSFER 2016 Buscando avaliar a situação tecnológica dos fabricantes de equipamentos de irrigação no Brasil TESTEZLAF E VOLPI 2001 constataram a existência de 61 empresas Nesse estudo o nível de preocupação do setor com a área de Pesquisa e Desenvolvimento PD principalmente com a realização de ensaios e o atendimento de Normas Técnicas foram avaliados a partir de 16 empresas respondentes ao questionário enviado Os resultados mostraram que 10 empresas 63 possuíam área de pesquisa e desenvolvimento enquanto que seis delas 37 ou não tinham tal área ou não responderam a essa questão Das empresas avaliadas 12 75 realizavam algum tipo de teste ou ensaio em seus produtos e 56 não possuíam certificado de conformidade para seus produtos sendo que 13 das empresas optaram por outro tipo de conformidade Os resultados encontrados naquele momento mostraram que indústria nacional fabricante de equipamentos de irrigação que se caracteriza na sua maioria pela utilização de tecnologias importadas necessitava ampliar o investimento no desenvolvimento e no ensaio de equipamentos visando adequar o seu produto às condições brasileiras de produção agrícola Outra forma de avaliar a qualidade de um fabricante de equipamentos de irrigação é verificar o seu comprometimento no atendimento das legislações ambientais tanto no processo de fabricação dentro de sua empresa como na implantação do sistema de irrigação Esse tipo de comportamento pode ser exemplificado na Figura 239 onde um pivô central foi projetado e instalado próximo de uma fonte de água possibilitando a sua contaminação com o uso da fertirrigação Pode se afirmar que as falhas mais comuns encontradas em sistemas de irrigação e que estão relacionadas com a má execução da etapa de projetos são Motobombas mal dimensionadas com potências incorretas baixas ou altas com baixa eficiência e alto consumo de energia Equipamentos com baixa qualidade Falta de preocupação com a qualidade de água corrosão e abrasão 163 Projeto baseado na vontade do agricultor sem planejamento e avaliação de alternativas Impactos negativos do uso da irrigação Figura 239 Pivô central instalado próximo a uma fonte de água com possibilidade de contaminação por fertirrigação Fonte N EMUS 2012 INSTALAÇÃO E MONTAGEM DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO A qualidade da operação de um sistema de irrigação está diretamente ligada à etapa de instalação e montagem dos equipamentos em campo que vai depender diretamente da experiência e a habilidade do técnico na leitura de plantas e aplicação de especificações do fabricante e das normas de instalação A ocorrência de erros na instalação do sistema pode causar redução na vida útil dos equipamentos aumento no custo de sua manutenção adequações indesejáveis na operação e aumento nos custos de produção Além da experiência do profissional que vai executar essa etapa a montagem deve atender especificações do fabricante critérios de segurança elétricos e hidráulicos normas de montagem de sistemas de bombeamento das tubulações parte elétrica e de automação e controle Figura 240 Figura 240 Exemplo de um canteiro de obras para montagem do sistema de bombeamento ANTUNES 2006 Os principais problemas encontrados na execução da etapa de instalação e montagem dos equipamentos estão relacionados principalmente a Mão de obra sem treinamento adequado Uso de ferramental não adequado na montagem Pouca orientação fornecida pelas empresas fabricantes Inexistência normas brasileiras que orientem a instalação de sistemas de irrigação Esses problemas acabam gerando sérios problemas nos sistemas de irrigação como por exemplo Problemas de ancoragem de bombas e tubulações Figura 241 Instalações elétricas sem proteção 164 164 Entrada de sujeiras nas tubulações no momento da montagem Instalação diferente do projeto falta de planejamento Figura 241 Exemplo de instalação inadequada da ancoragem de uma válvula de retorno após a motobomba Dentro da fase de montagem e instalação está incluída a etapa de entrega técnica onde a empresa responsável pela instalação deve garantir que as condições operacionais definidas no projeto estão atendidas Nessa fase é essencial que ensaios de campo sejam realizados estimando as pressões e vazões em diferentes pontos de funcionamento do sistema e garantindo que a sua correta operação Figura 242 Figura 242 Exemplo de ensaio de campo para estimativa da vazão de um aspersor OPERAÇÃO DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Entendese como operação dos equipamentos ou sistema de irrigação o conjunto de serviços e ações requeridas para a aplicação de água à cultura destacandose as seguintes operações Funcionamento e manutenção do sistema motobomba Armazenamento manuseio e manutenção de tubulações utilizadas em linhas adutoras de recalques e linhas laterais assim como conexões e acessórios Operação de sistemas de tratamento da água de irrigação como filtros para garantir a qualidade de água aplicada pelo sistema Avaliação do funcionamento de emissores aspersores reguladores de pressão Programação de controladores de irrigação e calibração de válvulas e acessórios Manutenção de sistemas elétricos de alta e baixa tensão Operação do sistema atendendo condições climáticas favoráveis à irrigação A operação adequada dos equipamentos é fundamental para que o agricultor atinja seus objetivos com a irrigação Ela deve ser bem executada e planejada para reduzir os custos de manutenção com possíveis trocas de peças e evitar acidentes por falta de segurança A 165 operação dos equipamentos deve atender as especificações de projeto e ser apropriada às técnicas de cultivo irrigado Quanto mais sofisticado e tecnológico for um sistema maior deve ser o cuidado e as preocupações com as questões de operação e de segurança pessoal Neste sentido é importante destacar que a operação dos sistemas está intimamente ligada ao manejo de irrigação sendo a qualidade da mão de obra utilizada na propriedade fator determinante para o sucesso da irrigação exigindo treinamento constante de todos os profissionais envolvidos Além dos aspectos citados anteriormente é preciso salientar que a garantia de valores aceitáveis de eficiência de aplicação de água em sistemas de irrigação é função não só do conhecimento das características hidráulicas dos sistemas como vazão e pressão de projeto ao longo da vida útil dos equipamentos como também da experiência do técnico em operar sistemas e utilizar técnicas corretas de cultivo voltadas para os princípios da agricultura irrigada Um exemplo da importância do manuseio correto dos equipamento de irrigação está mostrado na Figura 243 onde o armazenamento de tubos de PVC em uma propriedade agrícola é realizado em pilhas com altura fora do padrão podendo levar ao esmagamento e quebras de tubos ou a fissuras superficiais que levarão a redução da vida útil Figura 243 Tubos de PVC armazenados em pilhas com altura excessiva Em uma pesquisa denominada Caracterização de tecnologias de produção agrícola em propriedades rurais na área de concessão da CPFL Piratininga ROSSI et al 2003 foi verificado durante as visitas às propriedades que faziam uso da irrigação a condição precária das instalações elétricas e a falta de mínima manutenção não sendo raros os casos de motores com partes internas e externas totalmente sujas e chaves sem dispositivos de proteção Outro trabalho que confirma problemas nas atividades de manutenção de equipamentos foi realizado por GRAMOLELLI JR et al 2004 onde foi detectado que 50 dos agricultores disseram que não existia assistência técnica disponível na área e que somente 32 faziam manutenção preventiva e 18 eventualmente Além do atendimento às normas de montagem as empresas fabricantes precisam disponibilizar aos agricultores um corpo técnico qualificado e com profundo conhecimento das diversas situações ou ambientes em que a irrigação será utilizada para atender de forma mínima os critérios de qualidade Um exemplo de inadequação de projeto de irrigação é apresentado na Figura 244 onde as linhas de derivação constituídas de tubos de PVC foram encurvadas para atender a conformidade do terreno aumentando os esforços nas paredes da tubulação e reduzindo a sua vida útil 166 166 Figura 244 Linhas de derivação de PVC dispostas encurvadas em um sistema de gotejamento Um tipo de atividade essencial dentro da etapa de operação do sistema de irrigação é manutenção dos equipamentos ou seja a realização de procedimentos para assegurar que o sistema não vai deixar de operar garantindo o máximo tempo efetivo de trabalho e a eficiência nas atividades de produção Com a prevenção de prováveis falhas ou quebras de equipamentos a manutenção tem o objetivo de manter o sistema em condições de pleno funcionamento para garantir a realização da irrigação qualidade final dos produtos e segurança dos operadores UFFJ 2017 De modo geral as atividades de manutenção na irrigação podem ser planejadas ou executadas respeitando as seguintes metodologias manutenção corretiva preventiva e a preditiva MANUTENÇÃO CORRETIVA A manutenção corretiva é a que mais ocorre na agricultura irrigada referindose ao conserto do equipamento ou de partes dele quando acontece a sua quebra ou avaria com a interrupção de sua operação É a manutenção do tipo quebraconserta e que geralmente vai exigir paradas obrigatórias do sistema às vezes em momentos críticos para a cultura e com alto risco de levar a prejuízos da produção A Figura 245 mostra com caso típico de vazão da conexão de tubos metálicos que precisa ser corrigida com ações de manutenção corretiva Figura 245 Vazamento em tubos metálicos de irrigação MANUTENÇÃO PREVENTIVA Visando prever a parada inesperada do sistema devido quebras e avarias nos equipamentos e diminuir o número e o custo de ações corretivas realizase a manutenção preventiva que se baseia em atender as recomendações do fabricante em termos de prazo de atividades e substituições e do estado de conservação dos equipamentos A execução desse tipo de manutenção obedece a um programa previamente esquematizado que estabelece 167 paradas periódicas para que sejam realizadas trocas de peças desgastadas por novas assegurando assim o funcionamento perfeito do sistema por um período prédeterminado A adoção da manutenção preventiva vai contribuir para reduzir o número e o custo de ações corretivas no sistema Exemplos de algumas atividades que podem ser realizadas em sistemas de irrigação com determinada periodicidade são troca de anéis de vedação de tubulações e válvulas após uma ou duas safras inspecionar as conexões hidráulicas inspecionar conexões elétricas e caixa de controle avaliar o diferencial de pressão ao longo da rede hidráulica avaliar a qualidade de água de irrigação avaliar hidrômetro e vazão do sistema inspecionar todos os componentes internos das válvulas inspecionar gaxetas das conexões para vazamentos etc MANUTENÇÃO PREDITIVA A manutenção preditiva é realizada a partir do monitoramento de parâmetros operacionais ou de desempenho parâmetros de avaliação que informem o desgaste ou dano dos equipamentos e cuja análise permitirá a sua modificação ou correção da operação Esse tipo de manutenção busca predizer o tempo de vida útil dos acessórios e equipamentos e as condições para que este tempo de vida seja respeitado ou estendido Entretanto para a adoção dessa metodologia de manutenção é necessário que o sistema de irrigação esteja instrumentado com por exemplo manômetros e hidrômetros Figura 246 para permitir algum tipo de monitoramento mínimo ou medição da pressão e da vazão Figura 246 Exemplo de válvula volumétrica instalada em um sistema de irrigação localizada O monitoramento das condições operacionais pode ser executado com utilização de instrumentos adequados capazes de registrar acontecimentos como Variações de vazão e pressão em bocais Variações de temperatura Vibrações em acessórios e motobomba Mudança no desempenho do sistema Outra forma de se monitorar o desempenho de um sistema de irrigação é avaliar a uniformidade de distribuição de água pelo sistema utilizando ensaios normatizados de campo Figura 247 168 168 Figura 247 Exemplo de avaliação de campo sendo realizado em um pivô central Depois de detectado o problema através do monitoramento será preciso fazer um diagnóstico e análise da falha que aconteceu e buscar medidas que reduzam a sua ocorrência Salientase que as empresas responsáveis pelos projetos devem fornecer ao agricultor treinamento para a operação e manutenção dos equipamentos e com adequada assistência técnica O atendimento a essa condição possibilita maior durabilidade ao equipamento mantendo as suas características hidráulicas de funcionamento e permitindo um maior tempo de retorno do investimento para o agricultor MANEJO RACIONAL DOS SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO Manejo racional da irrigação significa aplicar a água no momento correto e no volume necessário para a cultura determinando assim a garantia de maior produtividade aumento da eficiência e redução dos custos de operação do sistema Para o agricultor manejo significa saber a hora de ligar e desligar o sistema motobomba para atender as necessidades da cultura e as limitações do solo da propriedade O emprego da irrigação exigem conhecimentos específicos sobre questões fitossanitárias associadas à veiculação hídrica de doenças e também sobre demandas diferenciadas de água e de fertilizantes ao longo do ciclo da cultura Adicionalmente o pagamento pelo uso da água que vai determinar mais um item de despesa para ao agricultor exigirá um conhecimento ainda mais aprofundado das técnicas de manejo de irrigação A inadequação na distribuição da água por um sistema de irrigação pode determinar baixos valores de eficiência de irrigação e levar a efeitos desfavoráveis como Baixa produção da cultura por unidade de área Baixa produtividade por unidade de água aplicada Diminuição da área total irrigada Efeitos prejudiciais ao meio ambiente Lucratividade menor com a agricultura irrigada Uma consequência quase cotidiana do manejo incorreto da irrigação são as aplicações excessivas de água que acarretam desperdícios e perdas dos recursos hídricos da propriedade e da energia utilizada no bombeamento Um exemplo das consequências do uso excessivo de água na irrigação encontrase na cultura do tomate de mesa que é irrigado por sulcos Figura 248 Nesse caso a total falta de controle no manejo de irrigação determinou uma eficiência média de aplicação de água em torno de 32 CAMPOS E TESTEZLAF 2003 em uma propriedade produtora de tomate de mesa causando impactos ambientais sérios podendo inviabilizar o êxito da produção 169 Figura 248 Irrigação por sulcos na cultura de tomate de mesa Existem diferentes métodos de manejo de irrigação que podem satisfazer diferentes níveis tecnológicos da agricultura irrigada Todos eles devem atender as condições presentes na produção como cultura a ser irrigada fase do crescimento vegetativo variações climáticas ao longo do ciclo da cultura características do solo da propriedade características do sistema de irrigação etc É possível ainda afirmar que a maioria dos produtores não faz uso de nenhuma técnica de manejo aplicando a água baseada na sua experiência diária com o cultivo irrigado Algumas ações veem sendo tomadas por empresas e universidades que desenvolveram programas computacionais de auxílio ao manejo da irrigação que permitem o acompanhamento das variações climáticas e respeitam as características da propriedade para quantificar a necessidade real de água para as culturas Adicionalmente redes meteorológicas vêm sendo implantadas em alguns estados e municípios visando contribuir para a efetivação de procedimentos mais eficazes no controle da irrigação O conjunto dos fatores apresentados nesse capítulo determina a qualidade da irrigação e consequentemente o uso racional de água para produção sustentável de alimentos É importante salientar que os fatores estão interligados de forma que se apenas um deles for mal conduzido pode comprometer toda a sustentabilidade do processo de produção 170 170 PLANEJAMENTO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO INTRODUÇÃO O planejamento de um sistema de irrigação para uma propriedade agrícola pode ser definido como a concepção de um plano ou de um préprojeto que vai possibilitar que a sua implantação atinja os objetivos esperados da técnica Planejar um sistema de irrigação é uma ação necessária para se prever e organizar as atividades e processos que vão ocorrer no futuro buscando aumentar a eficácia do projeto e diminuir os riscos do empreendimento As condições de sua execução determinarão a qualidade da utilização dos recursos naturais e socioeconômicos envolvidos no processo de irrigar uma cultura A execução da etapa de planejamento é primordial e essencial para o sucesso de um sistema de irrigação Planejar a irrigação requer o uso de experiência profissional e o emprego de metodologia multidisciplinar que auxilie a reconhecer as diferentes adaptações de cada sistema orientando a utilização racional dos recursos econômicos sociais e naturais e integrando as informações para buscar a melhor solução para uma dada propriedade KELLER E BLIESNER 1995 apresentaram uma proposta de planejamento preliminar que foi adaptada e está apresentada no fluxograma da Figura 249 Figura 249 Fluxograma de decisões mostrando as etapas que constituem o planejamento preliminar de um sistema de irrigação Adaptado de KELLER BLIESNER 1995 Este esquema mostra as etapas necessárias para a implantação de um sistema de irrigação e que pode resultar em possíveis soluções de tipos de sistemas e de configurações de projeto Com a aplicação dessa metodologia de planejamento é possível chegar às 171 melhores soluções selecionar uma que atenda as necessidades do produtor e executar o seu projeto O planejamento de um projeto é assim um procedimento sistemático Adaptando a metodologia para sistemas pressurizados proposta por KELLER E BLIESNER 1995 para uma aplicação mais geral é possível sugerir um planejamento que tenha as seguintes etapas 1 Identificação dos objetivos e dos impactos do projeto 2 Levantamento e caracterização da propriedade ou área a ser irrigada 3 Préseleção dos tipos de sistemas mais promissores e adaptáveis às condições existentes 4 Comparação técnicoeconômica dos sistemas préescolhidos analisandose o potencial de cumprimento dos objetivos definidos inicialmente 5 Decisão final do sistema a ser utilizado Estas etapas serão detalhadas a seguir para oferecer um aprofundamento de informações que contribuam no processo de definição do uso da técnica de irrigação IDENTIFICAÇÃO DE OBJETIVOS E IMPACTOS DO PROJETO No planejamento de sistemas de irrigação devemse definir inicialmente os objetivos que se pretende atingir com a adoção da tecnologia e os possíveis impactos positivos ou negativos que podem ser gerados pelo uso da tecnologia Como toda adoção de tecnologia na agricultura os principais objetivos a serem atingidos com a implantação de sistemas de irrigação são de ordem econômica ou seja viabilizar a atividade econômica exercida pelo proprietário seja pela garantia de produção como pelo aumento de lucratividade Na análise de viabilidade econômica de projetos de irrigação são utilizados parâmetros econômicos tradicionais como relação benefíciocusto ou taxa de retorno de investimento e outros Além dos custos fixos relacionados ao investimento inicial dos quais está incluída a depreciação de toda a instalação mais juros sobre o investimento existem também os custos variáveis constituído do custo operacional do sistema energia elétrica ou combustível custo de mãodeobra operação reparos e manutenção do sistema e atualmente apareceu o custo da água cujo pagamento já está legalizado em várias bacias hidrográficas no Brasil Por outro lado temos entre os principais benefícios da irrigação a garantia e aumento da receita aumento da produtividade aumento da qualidade do produto aumento do número de safras etc Dentro dos impactos negativos podemse citar os ambientais como a primeira preocupação que o projetista deve ter No Estado de São Paulo já não é possível a não ser de forma clandestina instalar um sistema de irrigação com recursos de agências de financiamento sem apresentar uma análise mais aprofundada dos impactos do uso da tecnologia dentro de uma bacia hidrográfica e com a apresentação da autorização para uso da água outorga Desta forma é necessário identificar e se possível quantificar as mudanças ambientais ou impactos decorrentes do uso da técnica Alguns dos principais impactos decorrentes do uso da irrigação são Alteração de regimes hídricos água superficial e subterrânea pelo uso excessivo desses recursos Potencial para causar erosão na área principalmente em áreas declivosas e solos com baixa capacidade de infiltrar a água aplicada Potencial para contaminação do solo e da água pelo uso de tratamentos químicos como adubação controle de pragas e insetos etc 172 172 Construções e transformações na área irrigada como sistematização do solo nivelamento instalação das partes do sistema de irrigação bombas canais tubulações perfuração de poços cercas acumulação de águas superficiais etc Possibilidade de modificações das condições de flora e fauna Entretanto outras mudanças podem ocorrer e que devem ser tratadas como impactos positivos da irrigação dentre as quais é possível citar Impactos sociais com a criação ou aumento da oferta de empregos diretos e indiretos Produção local ou regional de alimentos aumentando a disponibilidade e reduzindo os custos para o consumidor final Aumento no consumo de equipamentos e insumos agrícolas produzidos na região Criação de outras atividades econômicas para o produtor como oportunidades de lazer pesca canoagem agroturismo etc Pela importância que o tema de impactos do uso da tecnologia de irrigação representa para o desenvolvimento da agricultura este assunto será tratado no próximo capítulo deste livro LEVANTAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DA PROPRIEDADE O planejamento bem realizado de um sistema de irrigação exige o levantamento das condições da propriedade ou da área a ser irrigada A falta de informações ou a caracterização incorreta de determinados parâmetros pode levar ao insucesso da empreitada com sérios prejuízos ao usuário da irrigação Não é objetivo desse documento apresentar ou recomendar as metodologias utilizadas para esta caracterização mas será ressaltado os parâmetros que precisam ser conhecidos para permitir que o projeto tenha o embasamento técnico necessário Dentre eles podese citar Topografia planta planialtimétrica recente da propriedade com curvas de nível declividade média dimensões da área locação correta de estradas carreadores linha de alta tensão árvores ou outros obstáculos presença de nível freático local do ponto de captação ou de recalque da água perigo de inundação etc Culturas variedades escolhidas práticas culturais que serão adotadas potencial de ocorrência de doenças e pragas suscetibilidade a mudanças de tratos culturais dimensões máximas atingidas pela planta durante o seu ciclo duração do ciclo de produção requerimentos de água das culturas a serem exploradas etc Solo classificação do solo determinação da classe granulométrica textura análise química do solo em profundidade caracterização estrutural determinação das características infiltração e de retenção ou armazenamento de água presença de camadas de impedimento potencial de erodibilidade análise do potencial de salinização homogeneidade dos solos presentes na área pode ocorrer mais de um tipo de solo etc Água tipo de fonte superficial subterrânea quantidade disponível variação temporal qualidade salinidade sedimentos biológica planejamento de uso em função da cultura a ser irrigada calendário vazão duração análise do ponto de captação etc Clima Dados meteorológicos médios da região como precipitação temperatura umidade vento radiação solar ocorrência de geadas etc Energia Fonte elétrica diesel etc e potência disponível 173 Institucional disponibilidade local de mãodeobra necessidade de técnicos especializados para reparos manutenção e operação Necessidade de treinamento Disponibilidade de capital do agricultor ou do usuário custo inicial aumenta com o aumento de sofisticação do sistema Disposições legais e políticas direito da água incentivos governamentais zoneamento rural impostos leis que obrigam a contenção de enxurradas ou água de drenagem etc PRÉSELEÇÃO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO O principal critério que deve ser utilizado para préselecionar sistemas adaptáveis à área a ser irrigada é a partir dos objetivos definidos e das condições da área conhecidas escolher os sistemas de irrigação que potencialmente atendam estas condições Esta etapa se torna mais fácil de ser realizada à medida que se ganha experiência com determinadas regiões e culturas Entretanto a experiência anterior com determinados sistemas ou localidades não pode induzir o projetista a olhar todas as situações de forma idêntica ignorando condições diferenciadas que existem e eliminando a análise de alguma opção que pode ser interessante para o agricultor O projetista de irrigação deve comparar a utilização de diferentes sistemas sempre com parâmetros padronizados e que permitam ao agricultor reconhecer as vantagens e limitações dos sistemas Tradicionalmente no Brasil agricultores de algumas regiões se acostumarem a utilizar um sistema de irrigação específico para uma determinada cultura independente de existir outros sistemas mais viáveis e que aplicam a água com maior uniformidade e eficiência e com menores riscos ambientais É o caso da cultura do morango que apesar de utilizar coberturas plásticas nos canteiros é irrigada por aspersão convencional gerando baixa eficiência e elevadas perdas com escoamento superficial Figura 250 Nesse caso o gotejamento aparentemente pode ser a melhor opção no lugar da aspersão mas análises da capacidade de investimento do produtor pode indicar outra solução Figura 250 Exemplo de aplicação da irrigação por aspersão na cultura do morango A escolha dos sistemas exige um conhecimento aprofundado das adaptabilidades de cada método de irrigação às diferentes condições de solo água clima cultura impactos operação e manejo etc A Tabela 6 exemplifica alguns fatores que devem ser avaliados com limitantes para a seleção correta dos métodos de irrigação O fato de cada método de irrigação englobar sistemas que empregam diferentes equipamentos pode contribuir para o uso incorreto dos fatores de seleção apresentado nessa tabela Dessa forma os dados e 174 174 informações fornecidos nessa tabela devem ser utilizados de forma relativa e para fins puramente comparativos e ilustrativos Tabela 6 Fatores que afetam a seleção de sistemas de irrigação em uma propriedade agrícola Fatores Métodos de Irrigação Aspersão Localizada Superfície Subterrânea 1 Solo Infiltração Declividade 2 Cultura Culturas anuais Frutíferas 3 Clima Vento 4 Água Quantidade requerida Qualidade requerida Eficiência de aplicação 5 Custos Instalação Operação 6 Mãodeobra Manutenção Treinamento 7 Sistema Potencial automação Legenda Fator positivo Fator neutro Fator negativo Um exemplo da possibilidade de aplicação de diferentes sistemas de irrigação em uma mesma cultura pode ser visto na Figura 251 onde é possível visualizar como ao longo do tempo e o desenvolvimento das técnicas de irrigação a cultura do citros pode ser receber diferentes formas de aplicação de água 175 Figura 251 Cultura de citros irrigada por diferentes sistemas de irrigação a por carretel enrolador b microaspersão c gotejamento e d pivô central A Figura 251 mostra que tradicionalmente a irrigação na cultura de citros iniciou com sistemas de irrigação autopropelidos A como por exemplo o carretel enrolador Posteriormente a aplicação de sistemas de irrigação localizada microaspersão B e gotejamento C se mostrarem mais eficientes tornandose opções para os agricultores e atualmente está se buscando a possibilidade do uso do pivô central D nessa cultura A seleção do sistema mais apropriado vai passar obrigatoriamente por uma comparação entre os sistemas possíveis COMPARAÇÃO TÉCNICOECONÔMICA DOS SISTEMAS PRÉESCOLHIDOS Para que os sistemas préselecionados para as condições da propriedade agrícola sejam comparados é necessário estimar alguns parâmetros técnicos e outros econômicos para viabilizar a escolha do sistema ideal Desta forma cada sistema deverá ter um anteprojeto que conste preliminarmente o dimensionamento hidráulico de suas partes uma relação de materiais e com uma avaliação do custo de investimento sendo posteriormente realizada uma análise econômica de cada opção Após a execução dos anteprojetos os sistemas devem ser comparados para se verificar qual apresenta a melhor configuração e que consegue atingir os objetivos traçados inicialmente no projeto pelo produtor SELEÇÃO DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO O sistema selecionado deve ser o que melhor atende os objetivos do empreendimento e os interesses do produtor Como na fase anterior de préselecionamento as melhores opções de sistemas que atendem os objetivos técnicos e econômicos devem ser separadas sendo que o sistema escolhido será quase sempre aquele que trará a maior lucratividade ou o melhor retorno econômico do investimento Entretanto poderão ocorrer casos onde a obrigatoriedade da irrigação aliada a necessidade de se reduzir a ocorrência de impactos negativos possam levar uma solução que não atenda plenamente aos objetivos econômicos 176 176 A Figura 252 exemplifica o caso da cultura do tomate de mesa que é irrigado tanto pelo sistema de gotejamento com de sulcos Por questões econômicas e fitossanitárias os produtores de tomate de mesa sempre optaram pela irrigação por sulcos que é mais fácil de ser manejada e operada Entretanto as questões ambientais e trabalhistas estão modificando esse cenário e requerendo que o produtor opte pela irrigação por gotejamento mais eficiente e com menor demanda de mão de obra para irrigação mas com custo mais elevado Figura 252 Exemplo da cultura do tomate de mesa irrigado por gotejamento e sulcos O uso de metodologias de planejamento para a escolha e a implantação de sistemas de irrigação sempre será essencial para garantir o respeito ao uso racional dos recursos econômicos sociais e naturais de cada propriedade 177 IMPACTOS DO USO DAS TÉCNICAS DE IRRIGAÇÃO INTRODUÇÃO Do ponto de vista do emprego da tecnologia no aumento da produção de bens agrícolas a técnica da irrigação começa a ocupar espaço significativo no processo produtivo da agricultura brasileira Apesar dos benefícios conseguidos com o uso desta técnica ela pode propiciar impactos negativos resultantes de sistemas inadequadamente planejados e projetados e pela execução incorreta do seu manejo e operação Existem vários exemplos no mundo de que após os benefícios iniciais da irrigação grandes áreas temse tornado impróprias para agricultura por impactos ambientais adversos ao solo como salinização Figura 253 à disponibilidade e qualidade da água à saúde pública a fauna a flora e à segurança do agricultor irrigante Estes impactos negativos ficam mais evidentes nos grandes projetos de irrigação onde obras de barragem unidades de bombeamento canais sistemas de drenagem modificam o meio ambiente de forma significativa Figura 253 Exemplo de uma área agrícola salinizada pela ação da irrigação na Califórnia EUA Fonte GEOTIMES 2008 As tecnologias utilizadas nos setores produtivos são na sua maioria geradas a partir de modelos de desenvolvimento econômico adotado pelos países Durante a evolução da agricultura no Brasil diferentes enfoques foram adotados Atualmente a agricultura mundial passa pelo conceito de agricultura sustentável que determina uma integração de todos os fatores que interferem na produção Neste contexto de sustentabilidade o uso da tecnologia de irrigação deve visar sempre à preservação ambiental a viabilidade econômica e a qualidade de vida possibilitando o desenvolvimento econômico e social das regiões compatibilizado com a conservação do meio ambiente Para que a aplicação das técnicas de irrigação seja a mais adequada possível é necessário conhecer os conceitos e princípios básicos de cada método de irrigação utilizado no processo de produção irrigada associandoos com a filosofia do modelo de desenvolvimento sustentável CAUSAS E EFEITOS Os principais impactos gerados pela irrigação estão relacionados às perdas de água que ocorrem devido a sua aplicação inadequada É possível afirmar que nenhum sistema de irrigação apresenta 100 de eficiência ou seja todo sistema de irrigação apresenta algum tipo de perda de água definida como a fração de água aplicada que não ficará disponível para a planta A Figura 254 apresenta um esquema ilustrativo da movimentação da água no 178 178 sistema soloplantaatmosfera onde estão salientadas as perdas que podem ocorrer durante um evento de irrigação Figura 254 Esquema mostrando os tipos de perdas que podem ocorrer durante o evento da irrigação ou chuva Pela análise da Figura 254 podemse classificar as perdas nos seguintes tipos Perdas por evaporação é o volume de água perdido por evaporação ou seja pela passagem da água do estado líquido para o de vapor Essas perdas podem ocorrer durante a aplicação da água no caso das irrigações por aspersão e de superfície e também após a irrigação pela água que ficou interceptada na planta ou sobre o solo úmido As perdas por evaporação praticamente não geram nenhum tipo de impacto indesejável Perdas por arraste ou deriva pelo vento é a parte da água aplicada pela irrigação que é transportada pela ação do vento para fora da área a ser irrigada Essas perdas ocorrem principalmente nos sistemas de irrigação por aspersão e com menor intensidade na microaspersão As perdas de água por deriva do vento podem causar contaminação de áreas adjacentes à irrigação se ela contiver algum tipo de agroquímicos ou fertilizantes Perdas por escoamento superficial são as perdas de água que ocorrem toda vez que a precipitação ou intensidade de aplicação do sistema de irrigação for superior a capacidade de infiltração do solo fazendo que parte da água aplicada escoe superficialmente pelo solo Essas perdas ocorrem frequentemente em sistemas de aspersão com taxas de precipitação muito elevadas e menos frequente nos sistemas de microaspersão e gotejamento No caso da irrigação por superfície as perdas por escoamento superficial estão relacionadas ao volume de água que após a aplicação nos sulcos ou tabuleiros não infiltra no solo e é conduzido para fora da área irrigada Esse tipo de perda é responsável pela maioria dos impactos gerados pela irrigação Perdas por percolação profunda são representadas pelos volumes de água aplicados que infiltram no solo e ultrapassam o sistema radicular da planta sem a possibilidade de ser utilizada beneficamente pela cultura irrigada Essas perdas ocorrem principalmente quando a irrigação aplica volumes excessivos de água em solos de texturas média e arenosa com baixa capacidade de retenção de água e alta permeabilidade Esse tipo de perda vai causar perdas de nutrientes por lixiviação 179 principalmente daqueles que apresentam maior mobilidade no solo como o nitrogênio e o potássio que irão contaminar o lençol freático ou outras fontes de água A maioria dos efeitos e impactos da irrigação está associada principalmente ao princípio de funcionamento do método de irrigação e que portanto deve ser considerada durante o seu planejamento IMPACTOS GERADOS PELA IRRIGAÇÃO Diversas metodologias estão disponíveis para a avaliação de impacto ambiental causado pela adoção de processos tecnológicos em setores econômicos SILVA et al 1994 propuseram uma metodologia adaptada às condições da agricultura irrigada que classifica o impacto ambiental como intrínsecos e extrínsecos às unidades agrícolas de produção irrigada Os diferentes impactos negativos gerados pela irrigação são causados na maioria dos casos pelo dimensionamento inadequado do sistema de irrigação às necessidades da cultura e às condições da propriedade solo clima topografia etc pelo manejo de irrigação incorretamente conduzido e pela adoção de métodos de operação e de condução do cultivo não apropriados para a cultura irrigada A Figura 255 apresenta uma classificação didática dos tipos de impactos negativos que podem ser gerados pela irrigação Figura 255 Classificação dos impactos negativos gerados pelo uso da irrigação A Figura 255 mostra que uso das técnicas de irrigação atua diretamente sobre os recursos naturais água solo flora e fauna e os impactos gerados terão consequências tanto ambientais como para a atividade econômica e para as questões sociais qualidade de vida quando utilizados sem respeitar os princípios de sustentabilidade Desta forma os impactos negativos serão classificados nessas três categorias apesar de ocorrer do inter relacionamento entre elas IMPACTOS AMBIENTAIS Por ter a água como principal insumo de produção os sistemas de irrigação quando mal projetados eou operados determinam desperdícios significativos de recursos hídricos causando mudanças em todos os recursos naturais A primeira consequência sobre os recursos hídricos é a sua escassez já sentida atualmente em várias regiões no país A Recursos Naturais Ambientais PoluiçãoPerdas Água Solo Fauna Flora Econômicos Retorno Financeiro Custos elevados Vida útil do sistema Baixa Produtividade Sociais Saúde Pública Escassez de água Contaminação Doenças Segurança do trabalhador 180 180 aplicação descontrolada irá proporcionar desperdícios não só de água como de produtos químicos que são aplicados via irrigação O consumo excessivo da disponibilidade hídrica de uma região pode causar sérios conflitos pelo uso dos recursos hídricos Dentre os vários exemplos no mundo temse o caso da redução do tamanho do Lago Chade na fronteira dos países Chade Nigéria Camarões e Níger Figura 256 Várias causas estariam contribuindo com a diminuição da disponibilidade de água desse lago desde o excesso de pastagens nas suas margens que teria resultado na desertificação assim como mudanças climáticas e também parte relativo ao uso humano da água com o represamento e a utilização pelos métodos de irrigação Figura 256 Fotografia aérea mostrando a redução da área e do volume de água do Lago Chade entre os anos de 1972 e 1980 EWATER 2017 Outro recurso natural afetado significativamente pelo emprego incorreto da irrigação é o solo Recebendo diretamente a água para suprir as necessidades da cultura o solo sofre o impacto de aplicações excessivas que pode provocar tanto a compactação como a desagregação de suas partículas A aplicação de lâminas que ultrapassam a capacidade de infiltração do solo causa escoamento superficial que irá transportar sedimentos silte argila sedimentos areia etc e nutrientes retirando a sua camada superficial e expondo horizontes mais profundos inférteis A Figura 257 mostra a aplicação excessiva de água na irrigação por sulcos na cultura do tomate que após causar erosão na propriedade retorna aos reservatórios e represas gerando impactos tanto aos recursos hídricos da propriedade como ao próprio solo e contaminando os seus recursos hídricos Figura 257 Exemplo de aplicação excessiva de água na irrigação por sulcos na cultura do tomate 181 Aplicações excessivas de água e a lixiviação resultante na irrigação podem causar contaminação de águas superficiais e subterrâneas A Figura 258 mostra o resultado do processo de eutrofização em um reservatório de água pertencente a uma propriedade produtora de tomate de mesa com o crescimento excessivo de plantas aquáticas e algas Figura 258 Reservatório de água para irrigação com crescimento excessivo de plantas e algas devido à eutrofização Outro problema presente na irrigação por sulcos é causado pelo tipo de condução da água dentro da propriedade que é realizada geralmente em canais de solo nu que além de perdas de água por infiltração geram processos erosivos com perdas significativas de solo no transporte da água Figura 259 Figura 259 Exemplo de canais de condução em irrigação por sulcos gerando erosão e perdas por infiltração Nos sistemas de irrigação por aspersão o tamanho e velocidade das gotas lançados pelos aspersores podem ser responsáveis pela desagregação das partículas de solo e ao selamento superficial nos solos suscetíveis a esse processo Adicionalmente intensidades de precipitação dos aspersores superiores à capacidade de infiltração do solo são responsáveis por escoamento superficial e pela erosão e consequente diminuição da produtividade das culturas irrigadas Figura 260 Figura 260 Irrigação por aspersão na cultura da beterraba sem escoamento superficial no início da aplicação esquerda e com escoamento entre canteiros durante a irrigação direita 182 182 Em função do tamanho das gotas lançadas com o emprego do canhão hidráulico MERGULHÃO 1992 destaca as restrições quanto ao uso desses emissores As gotas criadas por esses aspersores são maiores e a intensidade de aplicação mais elevada e desta forma maior será a desestruturação do solo e a possibilidade de escoamento superficial Como consequência pode ocorrer a impermeabilização da camada superficial impossibilitando a circulação do ar e impedindo a infiltração da água no solo que são essenciais para o desenvolvimento das culturas Este é problema que pode ocorrer com os canhões existentes no balanço final do pivô central Figura 261 Figura 261 Pivô central apresentando escoamento superficial excessivo Outro exemplo da ocorrência de escoamento superficial é possível de ser encontrado em equipamentos de pivô central Nesse sistema a precipitação dos emissores é mais na alta na parte externa do raio quando comparada ao centro do pivô trazendo sérios problemas de infiltração e de escoamento de água na sua parte final como pode ser visto na Figura 262 Figura 262 Escoamento superficial em pivô central devido à alta precipitação instantânea Fonte AGRIMANAGERS 2010 Mesmo na irrigação localizada a aplicação de uma lâmina excessiva de irrigação pode levar a lixiviação em solos permeáveis e consequentemente na contaminação de águas subterrâneas provocando escoamento superficial em solos com baixa velocidade de infiltração e determinando a contaminação de água superficial no caso da aplicação de produtos químicos via irrigação A dificuldade de se medir os impactos negativos gerados pela atividade agrícola irrigada e o desconhecimento de sua ocorrência quase sempre dificultam a determinação dos efeitos econômicos e ambientais deste tipo de ação Os processos de lixiviação e de contaminação podem ser minimizados pelo dimensionamento correto do sistema de irrigação e pelo manejo bem realizado pois assim a aplicação vai acontecer na quantidade requerida de água e de agroquímicos 183 O manejo incorreto da irrigação pode levar a aplicações excessivas de água que acarretarão desperdícios dos recursos hídricos da propriedade e da energia utilizada no bombeamento Segundo dados fornecidos por LIMA et al 2002 a Companhia Energética de Minas Gerais estimou que a adoção de manejos racionais de irrigação determinaria uma economia de 30 da energia consumida em projetos de irrigação Deste total 20 corresponderia a economia devido a aplicação desnecessária de água e 10 devido ao redimensionamento e otimização dos equipamentos utilizados A contaminação da água e do solo de propriedades agrícolas também pode trazer sérios prejuízos ao ecossistema e afetar a vida animal e vegetal da área comprometendo assim a flora e a fauna característica da região Outra alteração nos recursos naturais que pode trazer problemas para o ecossistema é a construção de barragens para armazenamento de água para uso na irrigação Figura 263 Figura 263 Vertedouro de barragem construída para atender demandas de irrigação Os reservatórios ou barragens construídos com o objetivo de aumentar a disponibilidade de água na propriedade agrícola são estruturas que regularizam as vazões a jusante da propriedade reduzindo a ocorrência de grandes variações do nível do curso de água modificando as dimensões das áreas alagadas e alterando a flora e a fauna desses locais A mudança do regime de vazão do curso de água pode trazer mudanças nas matas ciliares tanto de tamanho como em seletividade das espécies vegetais e animais que prevalecerão nesse novo ambiente Adicionalmente a vazão regulada da barragem determina um escoamento muito lento da água na sua superfície determinando um ambiente propício para o aparecimento de insetos como moscas e mosquitos que pode se tornar vetores de doenças tropicais IMPACTOS ECONÔMICOS Sistemas de irrigação incorretamente projetados e mal manejados podem tornar o sistema produtivo incapaz de criar um meio soloáguanutrientes ótimo para a produção vegetal resultando em baixas produtividades pouca qualidade e altos custos por unidade produzida Em geral projetos bem dimensionados possuem altos custos de investimentos iniciais mas baixos custos operacionais A Figura 264 mostra um exemplo de um projeto de gotejamento subterrâneo na cultura do milho com espaçamentos incorretos entre linhas laterais proporcionando linhas da cultura com falta de água e perda da produção 184 184 Figura 264 Exemplo de espaçamentos incorretos de linhas laterais no gotejamento subterrâneo Outro fator que pode afetar o retorno econômico é a utilização de equipamentos e acessórios com baixa qualidade de fabricação o que vai reduzir a sua vida útil Como exemplo de problemas com equipamentos podese citar tubulações não adequadas às pressões presentes no sistema material não resistente ao ataque de produtos químicos injetados no sistema Figura 265 sistemas de irrigação localizada sem uma filtragem condizente com a qualidade de água disponível na propriedade e outros acessórios que não são corretamente instalados e que podem resultar em danos no sistema Figura 265 Exemplo de tubulação com corrosão da parede devido à qualidade de água da irrigação IMPACTOS SOCIAIS As consequências do uso incorreto da irrigação podem também proporcionar efeitos negativos importantes sobre a população em geral O mais sério deles são os problemas de escassez de água em uma bacia hidrográfica que podem gerar conflitos de ordem social A redução da disponibilidade dos recursos hídricos pela irrigação pode ocorrer tanto pelo seu uso indiscriminado gerando escassez como pela sua indisponibilidade de utilização devido à contaminação por agrotóxicos fertilizantes e outros produtos que podem ser transportados pela água de irrigação A indisponibilidade dos recursos hídricos pela falta de qualidade ocorre principalmente pela impossibilidade de tratamento para consumo humano Outro problema de saúde coletiva é o potencial que a água de irrigação possui de veicular doenças como o cólera e por produtos contaminados por vírus ou bactérias O uso de águas de baixa qualidade química ou bacteriológica na irrigação pode induzir riscos de doenças à população A Figura 266 exemplifica essa possibilidade apresentando uma propriedade produtora de hortaliças que faz o uso da irrigação por aspersão a partir de um 185 reservatório localizado na cota inferior da propriedade que é contaminada tanto pelo escoamento superficial excessivo oriundo da área irrigada assim como por infiltração de dejetos humanos e de animais Figura 266 Reservatório de água para irrigação de hortaliças posicionado em cota inferior a casa da propriedade e da criação de animais Outro impacto social presente na atividade irrigada é a falta de segurança do trabalhador rural que opera ou que trabalha nessa atividade gerando riscos de vida e de saúde Um exemplo está associado aos sistemas elétricos que precisam estar corretamente dimensionados e protegidos para se evitar choques ou acidentes elétricos em um ambiente úmido como é o da agricultura irrigada Figura 267 Figura 267 Exemplo de um pivô central com cabeamento desprotegido Os cuidados com segurança devem ser constantes dentro da operação de sistemas de irrigação O sistema de bombeamento e a conexão com motores devem ser corretamente projetados montados alinhados e protegidos para assegurar a segurança para os operadores ao longo da vida útil do sistema Figura 268 Figura 268 Motores elétricos com fiação expostas em uma motobomba 186 186 Os sistemas de quimigação devem ser corretamente utilizados evitando o contato das pessoas com os produtos aplicados via água de irrigação Outro problema sério e que deve ser evitado é a utilização de tubulações e acessórios que não atendam as especificações de pressão exigidas pelo dimensionamento correto de operação do sistema O rompimento de tubulações por ação da pressão interna pode causar sérios acidentes à vida humana além de colaborar no processo inicial de erosão na superfície do solo Obviamente o treinamento dos operadores da irrigação é condição básica inicial para se evitar acidentes e criar uma conscientização em prol da defesa da saúde e do bem estar do trabalhador rural SALINIDADE E IRRIGAÇÃO Um dos impactos negativos que mais ocorrem em áreas irrigadas no mundo é a salinização do solo O processo de salinização dos solos agrícolas que é caracterizada pelo aumento dos sais na superfície do solo pode ter duas causas principais Causas naturais ou salinização primária ocasionada pela decomposição dos minerais primários águas subterrâneas ricas em sais solúveis associados a uma drenagem deficiente má permeabilidade do solo etc Causas antrópicas ou salinização secundária originada pelo manejo inadequado do solo e da água pela ação do homem Figura 269 Figura 269 Exemplo de salinização de solo agrícola Fonte SCIENCE ONLINE 2014 Apesar dos maiores problemas com salinização serem encontrados frequentemente nas regiões áridas e semiáridas ela também pode ocorrer em regiões semiúmidas em consequência da elevação do lençol freático e também em áreas com cultivos irrigados intensivos como em ambientes protegidos Os processos de salinização em ambiente protegido ocorrem devido ao uso intensivo da fertirrigação e a falta de técnicas de manejo e de avaliação que pode reduzir a produção das culturas Figura 270 Figura 270 Processo de salinização em estufas com irrigação por gotejamento 187 A presença excessiva de sais no solo pode comprometer a produção de uma cultura pela redução no potencial osmótico da solução do solo e a presença de íons tóxicos próximos à zona radicular da planta Esses dois fatores levam à redução no crescimento das plantas tanto na parte aérea quanto no sistema radicular LEGISLAÇÃO AMBIENTAL E IRRIGAÇÃO A irrigação é a atividade humana de maior demanda de água e seu uso compete com outros consumidores não menos nobres como abastecimento público diluição de dejetos produção de energia lazer etc Uma das preocupações de todo projetista e agricultor irrigante deve ser sobre o conhecimento correto da demanda hídrica do projeto de irrigação e sobre a disponibilidade da bacia hidrográfica onde está localizada a propriedade Considerando a questão dos impactos ambientais a legislação é estabelecida com o objetivo de regulamentar o uso dos recursos hídricos pelos usuários e de estabelecer instrumentos de gerenciamento como a outorga do uso da água a cobrança pela utilização dos recursos hídricos e o licenciamento de empreendimentos de irrigação OUTORGA DE DIREITO DE USO DA ÁGUA A água é um recurso que possui características específicas que a diferencia dos demais recursos naturais é escassa quanto à qualidade quantidade e distribuição espacial possui múltiplos usos é vital para os seres vivos possui mobilidade sendo possível ser transportada e é renovável a partir do ciclo hidrológico sendo que esta última característica atualmente tem sido mais relevante para o caráter da sustentabilidade ou seja a sua manutenção no local de uso ou de exploração FAO 1996 Os princípios do desenvolvimento sustentável prevê que os recursos naturais renováveis sejam utilizados de tal forma que a disponibilidade não esteja limitada para as futuras gerações e sem dúvida dentre os recursos naturais renováveis a água é o elemento de maior importância uma vez que a vida animal e vegetal não se desenvolve sem a sua presença SALATI et al 2000 Atualmente as regiões com grandes concentrações populacionais evidenciam que a água é um recurso cada vez mais limitante não apenas pela sua quantidade mas principalmente pela sua qualidade Este quadro tende a se agravar considerandose o crescimento populacional e a consequente disputa entre os usuários para fins doméstico industrial e de irrigação Nesse sentido a gestão dos recursos hídricos é uma necessidade premente fazendo com que sejam urgentes as medidas que visem acomodar as demandas econômicas sociais e ambientais por água em níveis sustentáveis Uma dessas medidas é o estabelecimento de políticas que considerem a água como um bem escasso e com valor econômico e não como uma dádiva infinita da natureza Com esse objetivo a Lei nº 9433 de 08011997 instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos e estabeleceu como um de seus instrumentos a Outorga de Direito de Uso de Recursos Hídricos cabendo à ANA Agência Nacional de Águas criada pela Lei nº 9984 de 17072000 a competência para emitir outorgas de direito de usos das águas sob o domínio da União CNRH CONSELHO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS 2002 Desta forma somente o Poder Público como outorgante poderá facultar ao outorgado a possibilidade de interferências que alterem a quantidade ou qualidade das águas de um manancial 188 188 Essa legislação define que os seguintes usos dependem de outorga de água para ser aproveitada A derivação ou capacitação de parcela da água existente em um corpo dágua para consumo final inclusive abastecimento público ou insumo de processo produtivo A extração de água de aquífero subterrâneo para consumo final ou insumo de processo produtivo Lançamentos em corpo dágua de esgotos e demais resíduos líquidos ou gasosos tratados ou não com o fim de sua diluição transporte ou disposição final Uso de recursos hídricos com fins de aproveitamento dos potenciais hidrelétricos Outros usos que alterem o regime a quantidade ou qualidade da água existente em um corpo dágua Por outro lado estabelece que os usos que não dependem de outorga são Uso de recursos hídricos para a satisfação das necessidades de pequenos núcleos populacionais distribuídos no meio rural As derivações captações e lançamentos considerados insignificantes tanto do ponto de vista de volume como de carga poluente As acumulações de volumes de água consideradas insignificantes A outorga de uso dos recursos hídricos é um importante instrumento de gestão e planejamento permitindo que o agricultor tenha o acesso às águas superficiais e subterrâneas de forma racional e dentro de parâmetros de qualidade desejáveis COBRANÇA PELO USO DA ÁGUA No Brasil como em outros países as águas públicas são consideradas bens inalienáveis Outorgase somente o direito de uso e a cobrança é feita apenas pelos serviços ligados ao seu fornecimento Com a instituição da Política Nacional de Recursos Hídricos a água passou a ser caracterizada como bem econômico sendo passível de cobrança não o valor material do bem econômico mas o direito à sua utilização CNRH CONSELHO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS 2002 Para POMPEU 2000 embora menos facilmente aceita a fixação de preço para utilização da água deve ser adotada como meio para distribuir os custos de administração entre os usuários a fim de proporcionar incentivos adequados ao seu uso eficiente e consequentemente como restrição ao mau uso No Estado de São Paulo os estudos realizados para cobrança dos recursos hídricos fundamentamse no princípio do usuáriopagador e poluidorpagador em que os custos de investimento são rateados entre os diversos setores usuários Segundo GARRIDO 2000 a cobrança pelo uso dos recursos hídricos é um dos instrumentos de gestão que ao lado da outorga e de outros instrumentos atua como um dos mais eficazes indutores do uso racional desse recurso e tem como objetivos Contribuir para o gerenciamento da demanda influenciando inclusive na decisão da localização espacial da atividade econômica Redistribuir os custos sociais à medida que impõe preços diferenciados para agentes usuários diferentes entre si Melhorar a qualidade dos efluentes lançados nos corpos dágua uma vez que também será aplicada à diluição e transporte dos rejeitos urbanos e industriais Promover a formação de fundos para projetos intervenções obras e outros trabalhos do setor 189 Incorporar ao planejamento global as dimensões social e ambiental KELMAN 2000 ressalta que a cobrança pelo uso dos recursos hídricos não é um novo tributo destinado a reforçar o orçamento geral da União ou dos Estados Ao contrário visa reconhecer a água como um bem econômico e dar ao usuário uma indicação de seu real valor art 19 da Lei nº 943397 e ainda somente a implementação do sistema de gestão irá garantir a sustentabilidade dos recursos hídricos LICENCIAMENTO AMBIENTAL DE PROJETOS DE IRRIGAÇÃO Por considerar que projetos de irrigação podem causar modificações ambientais o CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE CONAMA 2001 aprovou em 30 de agosto de 2001 a Resolução de n 284 que dispõe sobre as normas de licenciamento ambiental de empreendimentos de irrigação Para efeito de aplicação desta Resolução os empreendimentos de irrigação foram classificados em categorias de acordo com a dimensão efetiva da área irrigada por propriedade individual e por método de irrigação empregado Tabela 7 Tabela 7 Classificação dos projetos de irrigação pelo método empregado e dimensão efetiva da área irrigada por propriedade individual Fonte CONAMA 2001 Método de Irrigação Área Irrigada AI em haCategoria do projeto AI50 50AI100 100AI500 500AI1000 AI1000 Aspersão A A B C C Localizado A A A B C Superfície A B B C C Como forma de incentivar a economia de água e energia essa resolução determina que tenham prioridade de licenciamento os projetos que incorporem equipamentos e métodos de irrigação mais eficientes permitindo a simplificação de processos de licenciamento dos empreendimentos de irrigação classificados dentro da Categoria A Para a operação definitiva os projetos de irrigação devem obter três tipos de licenças ambientais que serão expedidas pelo órgão ambiental responsável Licença Prévia LP concedida na fase preliminar do planejamento do empreendimento ou atividade Licença de Instalação LI que autoriza a instalação do empreendimento ou atividade de acordo com as especificações constantes dos planos programas e projetos aprovados Licença de Operação LO que autoriza a operação a execução da atividade ou empreendimento após a verificação do efetivo cumprimento do que consta das licenças anteriores com as medidas de controle ambiental e condicionantes determinadas para a operação Essa resolução vem se incorporar à legislação brasileira relativa à conservação dos recursos hídricos a qual pode ser considerada bastante avançada em relação a outros países da América Latina Entretanto o processo de adequação dos produtores a esta resolução deverá ser demorado e ocasionará uma reação natural que com certeza poderão considera la uma medida contrária a seus próprios interesses aumentando os custos e dificultando o acesso aos recursos naturais Contudo o processo de licenciamento ambiental é atualmente uma necessidade e uma ferramenta importante que contribui para o uso racional dos recursos naturais e para o desenvolvimento sustentável ZAFFARONI TAVARES 2002 190 190 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ABAG ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AGRIBUSINESS Agribusiness brasileiro a história São Paulo Evoluir 2002 225 p ABIMAQCSEI ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS CÂMARA SETORIAL DE EQUIPAMENTOS DE IRRIGAÇÃO Atualização da área irrigada brasileira Informe Interno 2015 2 p ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Disponível na Internet httpwwwabntdigitalcombrnormastecnicasasp Acesso janeiro de 2006 AGRIMANAGERS Irrigação Análises para Projeto e seus Benefícios 2010 Disponível em httpsagrimanagerswordpresscom20100916irrigacaoanalisesparaprojetoeseus beneficios Acesso em novembro 2010 AGROPOLO Implementos Agrícolas Produtos Disponível em httpwwwagropolocombrprodutosphp Acesso em abril de 2010 ALVES DG PINTO MF SALVADOR CA ALMEIDA ACS ALMEIDA CDGC de BOTREL TA Modelagem para o dimensionamento de um sistema de microirrigação utilizando microtubos ramificados Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental Campina Grande v 16 n 2 p 125132 fev 2012 AMANCO Irrigação Disponível em httpamancocombrprodutoscategoriairrigacao Acesso em abril de 2010 ANA AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS Agricultura irrigada Estudo Técnico 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agronegócio AGROLÓGICA FEAGRIUNICAMP 2002 45p TESTEZLAF R VOLPI A P Caracterização das empresas fabricantes de equipamentos de irrigação no Brasil 2001 55 f Iniciação Científica Graduando em Engenharia Agrícola Faculdade de Engenharia AgrícolaUNICAMP TEXAS AGRILIFE EXTENSION TEXAS AM UNIVERSITY School of Irrigation Disponível em httpagrilifeextensiontamuedusolutionsschoolofirrigation Acesso em abril 2012 THOMPSON C UGA Researching ways to control pests that damage pecan tree roots Disponível em httpfarmerandranchernowcom20140331ugaresearchingwaysto controlpeststhatdamagepecantreeroots Acesso em novembro de 2014 THREADGILL E D Chemigation via sprinkler irrigation currents status and future development Applied Engineering in Agriculture St Joseph v 1 n 1 p1623 1985 TIGRE Irrigação Tubos Fixos Disponível em httpwwwtigrecombrirrigacaosistemas fixos Acesso em outubro 2011 TRADEINDIA Metal Impact Sprinkler Disponível em httpjalparitradeindiacommetal impactsprinklerhtml Acesso em abril 2010 TUDOHIDROPONIA Floating um tipo de hidroponia Disponível em httptudohidroponianetfloatingumtipodehidroponia Acesso em fevereiro de 2016 UFJF UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho Manutenção e engenharia de segurança Disponível em wwwufjfbrsegurancafiles201312MANUTENÇÃOdoc Acesso em janeiro de 2017 UNESPFEIS UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Área de hidráulica e irrigação Disponível em httpwwwagrfeisunespbrirrigacaophp Acesso em março de 2010 UNIVERSITY OF CALIFORNIA Statewide IPM Program Disponível em httpipmucanreduPMGmenuhomegardenhtmlrow45 Acesso em setembro 2011 206 206 UNIVERSITY OF FLORIDA IFAS Agriculture Solutions Disponível em httpsolutionsforyourlifeufleduagriculture Acesso dezembro 2012 USDA UNITED STATE DEPARTMENT OF AGRICULTURE The Census of Agriculture 2008 Farm and Ranch Irrigation Survey Disponível em httpwwwagcensususdagovSurveysIrrigationSurveyindexasp Acesso em 12 abril 2010 UVA WFL TC WEILER RA MILLIGAN A survey on the planning and adoption of zero runoff subirrigation systems in greenhouse operations HortScience 36167173 1998 UVA WFL TC WEILER RA MILLIGAN Economic analysis of adopting zero runoff subirrigation in greenhouse operations in the northeast and north central United States HortScience 36 167173 2001 VALMONT Valley irrigação Sistemas Lineares Disponível em httpwwwvalmontcombrsitenovoSistemasLineares Acesso em janeiro 2016 VAN DER GAAG DJ A KERSSIES C LANSER Spread of phytophthora root and crown rot in saintpaulia gerbera and spathiphyllum pot plants in ebbandflowsystems Eur J Plant Pathol 107535542 2001 VAN IERSEL MW RD OETTING DB HALL JG KANG Application technique and irrigation method affect imidacloprid control of silverleaf whiteflies Homoptera Aleyrodidae on poinsettias J Econ Entomol 94666672 2001 VERMEREIN L JOBLING G A Irrigação Localizada Tradução HR Gheyi et al 1 Ed Campina Grande UFPB 1997184p Boletim FAO n36 Irrigação e Drenagem VIEIRA DB As técnicas de irrigação 1 Ed São Paulo Ed Globo 1989 263p VIRGINA STATE UNIVERSITY Virginia Cooperative Extension Agriculture Disponível em httpextvteduagriculturehtml Acesso em maio de 2011 WIKIPEDIA Temas variados Disponível em httpsptwikipediaorgwikiWikipC3A9diaPC3A1ginaprincipal Acesso em maio de 2010 WILEN CA SCHUCH UK ELMORE CL Mulches and subirrigation control weeds in container production Journal of Environmental Horticulture 17174179 1999 WONG T Types of hydroponic systems Disponível em httphydroponicsupplieswarehousecomtypesofhydroponicsystems Acesso fevereiro de 2016 207 WORLDWATCH INSTITUTE State of the World 1996 Disponível em httpwwwworldwatchorg Acesso fevereiro de 2010 ZAFFARONI E TAVARES V E O licenciamento ambiental dos produtores de arroz irrigado no Rio Grande do Sul Brasil Online Disponível em httpwwwiicaorguyp28htm Acesso em 15 jul 2002 ZOTARELLI L RENS L BARRETT C CANTLIFFE D J DUKES M D CLARK M LANDS S Subsurface Drip Irrigation SDI for Enhanced Water Distribution SDI Seepage Hybrid System University of Florida Gainesville IFAS Bulletin HS1217 2013 208 208 AUTORES ROBERTO TESTEZLAF Formado em Engenharia Agrícola pela UNICAMP em 1979 Obteve o título de Mestre em Engenharia Agrícola na área de Água e Solo em 1982 na Faculdade de Engenharia de Alimentos e AgrícolaUNICAMP Obteve o título de PhD em 1985 por Oklahoma State University Participou em 1992 do Advanced International Course on Irrigation and Soil Management realizado no Institute of Soils and Water Volcani Center em Israel e desenvolveu treinamento de PósDoutorado na University of Flórida em 1995 e 1996 Tornouse Professor Titular da Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp em 1999 onde se aposentou em maio de 2016 Nessa instituição de ensino foi responsável por disciplinas de graduação e de pósgraduação na área de Engenharia de Irrigação Atuou ainda como Coordenador de PósGraduação 19871991 Diretor Associado 19911993 e Diretor 20032007 da Faculdade de Engenharia Agrícola além de participar ativamente em comissões de graduação e pesquisa da FEAGRI Atuou na área de pesquisas em temas relacionados à engenharia de irrigação subirrigação filtros sensores fertirrigação manejo de irrigação e impactos ambientais da irrigação EDSON EIJI MATSURA Possui graduação em Engenharia Agronômica pela Universidade de São Paulo 1980 mestrado em Irrigação e Drenagem pela Universidade de São Paulo 1987 e doutorado em Hidráulica Agrícola pela Universite de Montpellier II Scien et Tech Du Languedoc 1992 Tem treinamento de Pósdoutorado em Albacete na Universidade Castilla La Mancha Espanha em 20082009 Atualmente é professor Titular da Faculdade de Engenharia Agrícola FEAGRI da Universidade Estadual de Campinas UNICAMP Tem experiência na área de Engenharia Agrícola com ênfase em conservação de solo e água atuando principalmente nos seguintes temas manejo de água e nutrientes água de reuso na irrigação e avaliação dos impactos das tecnologias de irrigação no meio ambiente FÁBIO PONCIANO DE DEUS Formouse em 2009 em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras UFLA obtendo em 2010 pela mesma instituição o título de Mestre em Engenharia Agrícola área de concentração em engenharia de água e solo especialidade irrigação e drenagem Em 2014 obteve o título de doutor em Engenharia Agrícola Área de concentração em Engenharia de Água e Solo pela Universidade Estadual de Campinas UNICAMP Atuou profissionalmente como Engenheiro Hidráulico no Instituto do Ambiente do Estado do Rio de Janeiro INEA foi professor substituto no Instituto Federal de Minas Gerais Campus de BambuíMG e professor contratado na Universidade Veiga de Almeida Iniciou pósdoutorado na Universidade Federal de Alfenas UNIFALCampus Poços de Caldas incompleto no programa de pós graduação em Ciência e Engenharia Ambiental desenvolvendo projeto na área de recursos hídricos e hidráulica Atualmente é professor efetivo da Universidade Federal de Lavras UFLA na área de engenharia de água e solo ministrando disciplinas na área de irrigação e drenagem no âmbito da graduação e da pósgraduação 209 JOÃO LUIZ CARDOSO Possui graduação em Agronomia 1968 e Mestrado em Ciências Sociais Rurais 1976 pela Universidade de São Paulo Doutorouse em Economia Rural pela Université de Montpellier I França 1980 Participou do Curso Internacional sobre Administración Agropecuária Israel 1989 realizando programa de PósDoutorado no Institut National de la Recherche Agronomique Grignon França 1990 Desenvolveu atividades científicas na Universidad Politécnica de Madrid Espanha e École des Hautes Études en Sciences Sociales Paris França 2002 Atuou como professor universitário na Universidade Estadual Paulista campus de Jaboticabal a partir de 1973 e na Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas a partir de 1987 Tornouse Professor Titular da UNICAMP em 1999 aposentandose em 2006 e atuando com Professor Colaborador até outubro de 2008 As linhas de pesquisa e ensino se relacionaram principalmente aos seguintes temas Economia e Administração Rural Segurança Alimentar Economia Agroalimentar e Política Agrícola principalmente financiamento rural RHUANITO SORANZ FERRAREZI Concluiu a graduação em Engenharia Agronômica na Universidade do Estado de Santa CatarinaUDESC em 2002 Obteve mestrado em Agricultura Tropical e Subtropical no Instituto Agronômico de CampinasIAC em 2006 Finalizou curso de licenciatura em Meio Ambiente no Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula SouzaCEETEPS em 2008 Obteve o título de doutor em Engenharia Agrícola na Faculdade de Engenharia AgrícolaFEAGRI da Universidade Estadual de CampinasUNICAMP em 2013 realizando doutoradosanduíche na University of GeorgiaUGA em 20102011 Tornouse Professor Assistente da University of FloridaUF em 2017 onde é responsável pelo programa de Horticultura dos Citros com ênfase em irrigação nutrição e adubação de plantas e micronutrientes e sistemas de produção atuando nos seguintes temas fertirrigação sensores capacitivos de umidade e condutividade elétrica sistemas automatizados de baixo custo e código aberto para monitoramento e controle da irrigação e fertirrigação Entusiasta da fisiologia vegetal uso de lâmpadas de LED aquaponia hidroponia NFT fertilidade do solo plantio direto e manejo conservacionista do solo Irrigação por Aspersão Nome da Universidade Curso Nome da Disciplina Cidade Ano Seu nome completo IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA Definição Técnicas formas ou meios utilizados para aplicar água artificialmente às plantas procurando satisfazer suas necessidades e visando a produção ideal para o seu usuário O uso da irrigação pode ser observado em praticamente todos os lugares Campo residências comércio shoppings etc A irrigação é uma tecnologia imprescindível no processo de aumento da produção de bens agrícolas sendo a sua adoção dependente da disponibilidade hídrica de cada região Importância Vários são os benefícios gerados quando os agricultores passam a utilizar a técnica da irrigação no sistema produtivo os quais determinam a importância da sua adoção na agricultura 1 Garantia de produção com relação às necessidades hídricas e redução dos riscos de quebra de safra por seca 2 Aumento de produtividade das culturas 3 Melhoria na qualidade do produto final 4 Aumento no número de safras agrícolas e colheita na entressafra 5 Criação e aumento na oferta de emprego 6 Outras oportunidades econômicas lazer esportes 7 Redução de mecanização IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA Método S m do Latim methodu ou do Grego méthodos Maneira de agir ou fazer as coisas modo ordenado de proceder Sistema S m do Latim systema ou do Grego sýstema Disposição das partes ou dos elementos de um todo coordenados entre si e que funcionam como estrutura organizada e que concorrem para um resultado Portanto a palavra método está relacionada com a forma de se fazer as coisas ou proceder dentro de um processo Métodos e Sistemas Diferença IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA Aplicando esse conceito em irrigação é possível diferenciar quatro formas ou modos de se aplicar água à cultura e assim definir quatro métodos principais de irrigação sendo eles Aspersão a água é aplicada sobre a folhagem da cultura e acima do solo na forma de chuva Superfície quando se utiliza a superfície do solo de forma parcial ou total para a aplicação da água por ação da gravidade como a enxurrada Localizada a aplicação da água é realizada em uma área limitada da superfície do solo preferencialmente dentro da área sombreada pela copa das plantas Subsuperfície ou subterrânea a água é aplicada abaixo da superfície do solo dentro do volume explorado pelas raízes das plantas Métodos e Sistemas Diferença IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA Aspersão Superfície Localizada Subsuperfície Métodos e Sistemas Diferença Métodos e Sistemas Diferença IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA Métodos de irrigação e exemplos de seus principais sistemas Métodos e Sistemas Diferença IRRIGAÇÃO DEFINIÇÕES E IMPORTÂNCIA Métodos de irrigação e exemplos de seus principais sistemas IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Neste método a água é distribuída na forma de gotas sobre a cultura e superfície do solo imitando o efeito da chuva A formação das gotas é obtida pela passagem da água pressurizada através de orifícios existentes em dispositivos mecânicos chamados aspersores ou sprays A irrigação por aspersão geralmente se adequa a qualquer tipo de solo além de diferentes topografias apresentando baixos riscos de erosão do solo Também o método possibilita que o produtor controle o volume de água que será aplicado no campo o que viabiliza a economia de água dependendo da necessidade da plantação IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Os sistemas de irrigação por aspersão podem ser divididos basicamente em dois tipos Sistemas convencionais Sistemas mecanizados IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Sistemas convencionais São aqueles que utilizam os componentes convencionais de aspersão motobombas tubulações e aspersores e que podem ser movimentados manualmente pelo campo móveis cobrindo em cada posição um setor da área irrigada ou permanecer parados fixos na mesma posição ao longo do período de produção e cobrindo toda a área irrigada ou setores específicos IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Sistemas convencionais Aspersão convencional Motobomba Tubulação IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Sistemas convencionais Aspersão convencional Aspersores IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Sistemas mecanizados São sistemas onde os aspersores ou sprays são montados em estruturas metálicas que se movem ao longo da área para efetuar a irrigação Estes sistemas podem se movimentar com o auxílio de um trator ou de sistemas automatizados com movimentos linear ou circular com a operação elétrica ou com a utilização da pressão existente na tubulação Enquadramse no sistema mecanizado o pivô central um dos mais conhecidos no Brasil e o carretel enrolador IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Pivô central Sistemas mecanizados IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Sistemas convencionais Carretel enrolador IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Não exige sistematização do terreno economia Mantém a fertilidade do solo não lixivia Pode ser empregada em qualquer tipo de solo mesmo os com altas taxas de infiltração Terrenos com qualquer declividade até 30 Permite a aplicação de defensivos e de fertilizantes Permite uma maior economia de água eficiência de 70 a 90 Elimina boa parte das perdas por condução Possibilita irrigação durante à noite economia de energia elétrica Praticamente não prejudica a aração do solo resultando em melhor desenvolvimento radicular É fácil de ser implantada em plantações permanentes já estabelecidas Vantagens da irrigação por Aspersão IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Requer mão de obra habilitada Exige bombeamento para a pressão de serviço gasto com energia Propicia uma evaporação intensa durante o dia O impacto das gotas pode acarretar danos as flores e frutos em desenvolvimento Causa erosão do solo Pode lavar os defensivos aplicados na parte aérea Chuvas desuniformes afeta a eficiência de aplicação vento 4ms Pode ser minimizada com a irrigação à noite Custo inicial elevado Entupimento dos aspersores podendo ser minimizada com uso de filtros Desvantagens da irrigação por Aspersão PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Os sistemas de irrigação podem na sua maioria ser constituídos por seis componentes ou unidades com funções distintas Unidade de bombeamento ou de elevação da água Unidade de condução ou transporte de água Unidade de tratamento da água Unidade de controle ou automação Unidade de aplicação ou distribuição de água Unidade de drenagem ou reuso da água É importante salientar que nem todo sistema de irrigação precisa ser projetado com a presença de todas essas unidades sendo que as condições locais e a viabilidade do projeto determinarão a necessidade ou não de se ter cada um componentes PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de bombeamento ou de elevação da água A partir de uma fonte de água que pode ser de origem superficial rio lagoa barragens etc ou subterrânea poços é necessária a utilização de bombas de recalque para elevar a água da fonte até a área a ser irrigada Função fornecer a pressão requerida para que a água possa se movimentar da fonte até a área de produção e também em sistemas pressurizados fornecer a pressão suficiente para que a mesma seja aplicada pelos aspersores sprays e emissore PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de bombeamento ou de elevação da água PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de condução ou transporte de água Para levar a água da fonte até a área cultivada é preciso contar com as unidades de condução ou transporte de água As distâncias entre as fontes de água e os locais a serem irrigados precisam ser vencidos por canais ou sistemas de tubulações PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de tratamento da água Sistemas de irrigação que possuem emissores com saídas de pequeno diâmetro geralmente na faixa de milímetros requerem que a água esteja isenta de partículas suspensas que possam obstruir parcialmente ou entupir totalmente esses elementos necessitando assim da presença de unidades de tratamento ou de filtragem da água Estas unidades são constituídas principalmente de filtros de areia de tela ou disco PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de controle ou automação Com a evolução dos sistemas de irrigação e com a necessidade cada vez maior de se economizar os recursos hídricos e reduzir a mão de obra utilizados nessa prática vêm se intensificando nos últimos anos o emprego de sistemas de automação e controle Além da função de determinar o momento de se iniciar a irrigação e de controlar a quantidade de água aplicada esses sistemas permitem a automação de práticas agrícolas como a aplicação de diferentes produtos químicos via água de irrigação como por exemplo fertilizantes fertirrigação PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de aplicação ou distribuição de água Finalmente depois da água captada transportada tratada e controlada entram em ação os equipamentos de aplicação e distribuição de água na cultura Esses equipamentos devem se caracterizar por aplicar a água eficientemente sem perdas excessivas e de forma uniforme sobre o cultivo não permitindo áreas irrigadas deficientemente ou com excesso de água Enquadrase nessas unidades equipamentos como aspersores sprays gotejadores microaspersores tubos sifões etc PARTES CONSTITUÍNTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Unidade de reuso ou drenagem Tem objetivo de captar o volume de água excedente não utilizado pela cultura direcionandoa para o descarte na propriedade ou para sistemas de tratamento que permitam a sua reutilização no próprio sistema de produção A utilização de sistemas de drenagem associado ao emprego da irrigação é mais frequente em propriedades que fazem uso de sistemas de irrigação por superfície onde o volume escoado superficialmente ou percolado é elevado quando comparado com outros sistemas de irrigação