Projeto de Irrigação Localizada para Cultura da Manga

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAMPUS SANTA TERESA PROJETO DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADA PARA CULTURA DA MANGA Gabriely Santos Souza Maria Eduarda Mendes Mota Raiany Rizzi Santa Teresa 2023 Cultura Manga Clima Árido Solo Textura média EU 90 esperada CEi 17 mmhoscm ETc 45 mmdia 450mm por safra Porcentagem de área coberta 80 Declividade 02 DTA 158 mmm f 50 W 150 m Emissor Única saída Ha 10 mca Kd 1188 Le 00 m Pe 00 mm Serão utilizadas 2 laterais p fileira planta Profundidade efetiva das raízes 15 m 02 00 450 m 600 m 1 Escolha do gotejador Considerando que é necessário que o sistema de irrigação funcione exclusivamente durante a noite devido a um período de irrigação de nove horas é aconselhável escolher dispositivos de maior capacidade de vazão tais como o gotejador de fluxo turbulento azul da AMANCO que apresenta vazão qa de 4 Lh e opera com uma pressão de serviço PS de 10 mca 2 Espaçamento entre emissores para obtenção de uma faixa molhada 𝑆𝑒 𝑆𝑒 0 8 𝑊 0 8 𝑥 1 50 1 20 𝑚 3 Número de emissores por planta Np 𝑁𝐸𝑃 𝑆𝑝𝑆𝑒 5 5 1 2 4 58 Devemse utilizar cinco emissores por planta consequentemente 𝑆𝑒 5 55 1 10 𝑚 4 Percentagem de área molhada Pw 𝑃𝑤 𝑁𝐸𝑃 𝑆𝑒 𝑥 𝑊𝑆𝑝 𝑥 𝑆𝑓 𝑥 100 𝑃𝑤 5 𝑥 1 1 𝑥 1 5 5 5 𝑥 6 𝑥 100 25 33 É recomendável incrementar a extensão da superfície úmida uma medida que pode ser implementada mediante a utilização de duas linhas laterais por fileira de plantas Considerando que o espaçamento entre as plantas é relativamente amplo é viável concentrar os emissores próximos às plantas mantendo um espaçamento maior entre elas Com essa configuração cada planta receberá a irrigação de oito emissores com quatro emissores localizados em cada linha lateral conforme segue 𝑃𝑤 𝑁𝐸𝑃 𝑥 𝑆𝑒 𝑥 𝑆𝑒 𝑊𝑆𝑝 𝑥 𝑆𝑓 𝑥 2 𝑥 100 𝑃𝑤 8 𝑥 1 2 𝑥 1 2 1 5 5 5 𝑥 6 𝑥 2 𝑥 100 39 3 33 𝑆𝑒 5 5 4 1 375 5 Irrigação real necessária 𝐼𝑅𝑁 𝐷𝑇𝐴 𝑥 𝑓 𝑥 𝑍 𝑥 𝑃𝑤 100 𝐼𝑅𝑁 1 58 𝑥 0 5 𝑥 100 𝑥 39 3 100 31 05 𝑚𝑚 6 Turno de rega Na irrigação localizada é importante notar que a área não é completamente molhada o que implica a necessidade de ajustar a taxa de evapotranspiração máxima Usase Ps por ele ser maior que o Pw 𝐸𝑇𝐿 𝐸𝑇𝑐 𝑥 0 1 𝑥 𝑃𝑠 ½ 𝐸𝑇𝐿 4 5 𝑥 0 1 𝑥80 ½ 4 02 𝑚𝑚𝑑𝑖𝑎 𝑇𝑅 𝐼𝑅𝑁 𝐸𝑇 𝐿 𝑇𝑅 31 05 4 02 7 27 𝑑𝑖𝑎𝑠 Uma vez que a irrigação localizada oferece a flexibilidade de operar com um período de rega mais curto e considerando que a cultura demanda uma lâmina de água significativa será inicialmente adotado um ciclo de um dia para fins de cálculo 𝐼𝑅𝑁 𝐸𝑇 𝑥 𝑇𝑅 𝐼𝑅𝑁 4 02 𝑥 1 4 02 𝑚𝑚 7 Uniformidade esperada Em relação a emissores dispostos em intervalos de 12 metros o nível de uniformidade esperado UE atinge 90 quando se consideram comprimentos de linha lateral que não excedam 745 metros conforme as especificações fornecidas pelo fabricante 8 Razão de lixiviação A CE máxima para a cultura da manga é de 80 dsm 𝑅𝐿 𝐶𝐸𝑤 2 𝑚𝑎 𝑥 𝐶𝐸𝑒 𝑅𝐿 1 72 𝑥 8 0 11 9 Irrigação total necessária 𝐼𝑇𝑁 𝐼𝑅𝑁 𝑈𝐸1 𝑅𝐿 𝐼𝑇𝑁 4 02 0 9 𝑥 1 0 11 5 01 𝑚𝑚 10 Volume de água aplicado em cada planta por irrigação 𝑉𝑝 𝐼𝑇𝑁 𝑥 𝑆𝑝 𝑥 𝑆𝑓 𝑉𝑝 5 01 𝑥 5 5 𝑥 6 165 33 𝐿 11 Tempo de irrigação 𝑇𝑎 𝑉𝑝 𝑁𝐸𝑃 𝑥 𝑞𝑎 𝑇𝑎 165 338𝑥4 5 10 ℎ Com a atual duração de funcionamento o sistema estaria excessivamente inativo Seria benéfico ajustar o período de operação do sistema para que seja um submúltiplo do tempo de funcionamento diário Dessa forma é possível configurar o sistema para operar durante 45 horas dividindoo em dois turnos diários Com base em um ciclo de irrigação diário o sistema consistirá em seis setores ou subunidades operacionais dos quais três serão irrigados simultaneamente A fim de simplificar a operação no campo será adotado um ciclo de irrigação a cada dois dias com um período de aplicação de nove horas por setor O ajuste necessário pode ser realizado aumentando a vazão dos gotejadores de acordo com a curva de vazão em relação à pressão fornecida pelo fabricante 𝑄𝑎 𝑉𝑝𝑁𝐸𝑃 𝑥 𝑇𝑎 𝑄𝑎 165 338 𝑥 4 5 4 59 𝐿ℎ 𝑁𝑢 𝑇𝑅 𝑥 𝑇𝐷𝐹𝑇𝑁 𝑁𝑢 2 𝑥 99 2 𝑁𝑆𝐼𝑉 𝑁𝑇𝑆𝑁𝑢 62 3 𝑠𝑒𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑣𝑒𝑧 De acordo com o catálogo do fabricante esse gotejador fornece uma vazão de 471 Lh a uma pressão de 14 mca Logo o novo tempo de funcionamento será 𝑇𝑎 165 338 𝑥 4 5 4 59 ℎ 12 Variação da pressão permitida 𝐷𝐻𝑠 𝐷𝐻𝐼 𝑥 𝐷𝐻𝑑 30 𝐻𝑎 𝐷𝐻𝑠 0 33 𝑥 14 4 2 𝑚𝑐𝑎 13 Vazão do sistema 𝑄𝑠 2 778 𝑥 𝐴 𝑥 𝑁𝑝 𝑥 𝑄𝑎𝑁𝑢 𝑥 𝑆𝑝 𝑥 𝑆𝑓 𝑄𝑠 2 778 𝑥 27 𝑥 8 𝑥 4 592 𝑥 5 5 𝑥 6 41 730 𝐿𝑠 150 228 𝑚 3𝑥 ℎ 1 14 Volume total de água requerido por safra Para fins de dimensionamento do projeto pressupondo que não houve ocorrência de precipitação variação na umidade do solo e considerando que as perdas inevitáveis por percolação Ppis totalizam 0005 o que se traduz em um valor inferior a RL 011 a eficiência de aplicação sazonal Es equivalerá à Eficiência de Umedecimento EU de 90 Portanto o valor de Vs será 𝐼𝑅𝑁𝑠 𝐸𝑇𝑐 𝑃𝑒 𝐷𝑈 𝑥 0 1 𝑥 𝑃𝑠 ½ 450 0 0 𝑥 0 1 80 ½ 402 49 𝑚𝑚 𝐼𝑇𝑁𝑠 𝐼𝑅𝑁𝑠𝐸𝑠 1 𝑅𝐿 402 490 9 𝑥 1 0 11 502 48 𝑚𝑚 𝑉𝑠 𝐼𝑇𝑁𝑠 𝑥 𝐴 502 48 𝑥 450 𝑥 600 502 48 𝑥 270 000 135 669 6 𝑚 3 15 Tempo estimado de operação por safra 𝑁𝐻𝑂𝑆 𝑉𝑠𝑄𝑠 𝑁𝐻𝑂𝑆 135 669 600 150 228 903 09 ℎ 17Dimensionamento da linha lateral 171 Número de emissores por linha lateral 𝑁𝐸𝐿 𝐿𝐿𝑆𝑝 𝑥 𝑁𝐸𝑃𝐿 757 𝑥 5 53 57 Como o número de emissores deve ser múltiplo de 4 serão utilizados 56 emissores 172 Vazão por lateral 𝑄𝑙 𝑁𝑒𝑙 𝑥 𝑄𝑎 56 𝑥 5 8 324 8 𝐿ℎ 0 0902 𝐿𝑠 173 Perda de carga na linha lateral 𝐽 7 89 𝑥 10 5 𝑥 𝑄 175 𝑥 𝐷 475 𝐽 7 89 𝑥 10 5 𝑥 0 0902 175 𝑥 10 475 𝐽 0 2083 𝑚𝑐𝑎 𝐽 𝐽𝑥 𝑆𝑒 𝐿𝑒𝑆𝑒 𝐽 0 2083 𝑥 1 16 0 351 16 𝐽 0 271 𝑚𝑐𝑎 𝐹 1 𝑚 1 12𝑥𝑁 𝑀 16𝑥𝑁 2 𝐹 1 1 75 1 12𝑥56 1 75 16𝑥56 2 𝐹 0 373 𝐻𝑓𝑙 𝐽 𝑥 𝐹 𝑥 𝐿 𝐻𝑓𝑙 0 271 𝑥 0 373 𝑥 75 𝐻𝑓𝑙 7 52 𝑚𝑐𝑎 Como o DHs permitido é de 30 da Ha ou seja 42 mca teremos que optar por uma tubulação de maior diâmetro Será testada então a tubulação de polietileno PE 1330 da AMANCO com diâmetro nominal interno de 13 mm e pressão de operação de 20 mca Alterando o diâmetro para 13 mm sendo LE 020 m 𝐽 7 89 𝑥 10 5 𝑥 𝑄 175𝑥 𝐷 475 𝐽 7 89 𝑥 10 5𝑥 0 0902 175𝑥 13 475 𝐽 0 0599 𝑚𝑐𝑎 𝐽 𝐽 𝑥 𝑆𝑒 𝐿𝑒𝑆𝑒 𝐽 0 0599 𝑥 1 37 0 21 37 𝐽 0 0641 𝑚𝑐𝑎 𝐻𝑓𝑙 0 0641 𝑥 0 373 𝑥 75 𝐻𝑓𝑙 1 79 𝑚𝑐𝑎 Como 179 é menor que 42 mca podese utilizar a tubulação de 13 mm 174 Pressão no início da linha lateral 𝐻𝐿 𝐻𝑎 0 75 𝐻𝐹𝐿 0 5 𝐷𝑁𝐼 𝐻𝐼 𝐻𝐿 10 0 75 𝑥 1 79 0 5 𝑥 0 𝐻𝐿 10 84 𝑚𝑐𝑎 𝐷𝐻𝐼 𝐻𝐹𝐿 𝐷𝑁𝐼 𝐷𝐻𝐼 1 79 0 18 Dimensionamento da linha de derivação 181 Variação de pressão permitida 𝐷𝐻𝑑 0 3 𝑥 ℎ𝑎 𝐻𝐷𝐿 𝐷𝐻𝑑 0 3 𝑥 10 1 79 𝐷𝐻𝑑 1 21 𝑚𝑐𝑎 182 Vazão na entrada da linha de derivação 𝑄𝑑 4 𝑥 𝑄𝑙 𝑥 𝐿𝑑𝑆𝐿 𝑄𝑑 4 𝑥 0 0902 𝑥 3007 𝑄𝑑 15 46 𝐿𝑠 183 Perda de carga na linha de derivação 𝐻𝑓𝑑 𝐷𝑛𝑑 𝐷𝑁 𝑥 𝑙𝑑 𝐻𝑓𝑑 1 04 0 002 𝑥 300 𝐻𝑓𝑑 0 44 𝑚𝑐𝑎 A cada 7 m sairão 4 linhas laterais cada linha de derivação terá 75 saídas 𝐹 1 𝑚 1 12𝑥𝑁 𝑀 16𝑥𝑁 2 𝐹 1 1 75 1 12𝑥75 1 75 16𝑥75 2 𝐹 0 370 𝐽 𝐻𝐹𝐷𝑙 𝑥 𝑓 𝐽 0 44300 𝑥 0 370 𝐽 0 00396 𝑚𝑐𝑎 184 Diâmetro da linha de derivação 𝐷 1𝐽𝑥7 89 𝑥 10 5 𝑥 𝑄 175 1475 𝐷 10 00396𝑥7 89 𝑥 10 5 𝑥 15 46 175 1475 𝐷 153 34 𝑚𝑚 Considerando os diâmetros comerciais de 150 mm e 200 mm recomendase utilizar uma linha com dois diâmetros D1 200 15334 D2 150 Logo 𝐿2 𝐷1𝐷 475 1𝐷1𝐷2 475 1 1275 𝐿2 200153 34 475 1200150 475 1 1275 𝐿2 284 79 𝑚 288 𝑚 𝑚ú𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 𝑑𝑒 6 𝐿1 𝐿 𝐿2 𝐿1 300 288 𝐿1 12𝑚 Como os tubos de pvc são comercializados com 6 m de comprimento é recomendado ajustar o comprimento para um número múltiplo de 6 Assim terá 12 m com diâmetro de 200 mm e 288 m com diâmetro 150 mm 185 Pressão no início da linha de derivação 𝐻𝑑 𝐻𝐹 𝐻𝐹𝐷 𝐷𝑁𝐷 𝐻𝑑 11 47 0 44 0 002 𝑥 300 𝐻𝑑 12 51 𝑚𝑐𝑎 19Dimensionamento da linha principal A linha principal deverá conduzir a vazão de 3 linhas de derivação logo Trecho 1 Qlp 3 Qd Qlp 3 Qd 3 x 1546 4638 Ls 004638 m3s 𝑄𝑙𝑝 3 𝑄𝑑 𝑄𝑙𝑝 3 𝑥 15 46 𝑄𝑙𝑝 46 38 𝐿𝑠 0 04638 𝑚 𝐷 4𝑥𝑄3 14𝑥1 5 𝐷 4𝑥 0 04638 3 14𝑥1 5 D 19848 mm Utilizase o diâmetro comercial de 200 mm ℎ𝑓𝑙 9 58𝑥10 5𝑥𝑄𝑙𝑝183 𝐷 483 𝑥 𝐿 ℎ𝑓𝑙 9 58𝑥10 5 𝑥 004638 183 200 483 𝑥 153 Hfl 126 mca 153 Comprimento do primeiro setor até a Bomba Trecho 2 Qlp 2 Qd Qlp 2 Qd 2 x 1546 3092 ls 0 03092 𝑚 3𝑠 L 150 𝐷 4𝑥𝑄3 14𝑥1 5 D 4𝑥 0 03092 3 14𝑥 1 5 D 162 mm 𝑉 4𝑥𝑄𝑙𝑝 314 𝑥 015 2𝑉 4𝑥 003092 314 𝑥 015 2V 175 𝑚𝑠 Como a velocidade foi inferior a 2 ms pode se utilizar a tubulação de 150mm ℎ𝑓𝑙 9 58𝑥10 5𝑥𝑄𝑙𝑝 183 𝐷 483 𝑥 𝐿 ℎ𝑓𝑙 9 58𝑥10 5𝑥 00392 015 483 𝑥 150 Hfl 236 mca Trecho 3 Qlp 1 Qd Qlp 1 Qd 1 x 1546 1546 Ls 001546 𝑚3𝑠 𝐷 4𝑥0 015463 14𝑥1 5 D 115 mm Testando o diâmetro de 100 mm 𝑉 4𝑥001546 314 𝑥 01 2 V 197 ms Como a velocidade foi inferior a 2 ms pode se utilizar a tubulação de 100mm ℎ𝑓𝑙 9 58𝑥10 5𝑥001546 183 100 𝑥 150 Hfl 472 mca Hfp 126 236 472 Hfp 834 mca 20Dimensionamento da linha de recalque e sucção ℎ𝑓𝑙 9 58𝑥10 5𝑥 4638 183 200 483 𝑥 12 Hfl 0034 mca 21 Conjunto motobomba Dados para a motobomba Vazão 1546 Ls 001546 𝑚3𝑠 Pressão126 1250 179 0271 0034 10 25855 mca Pot Q x Human75 x eEb Pot 1546 x 1762575 x 085 428 cv Modelo motobomba utilizado Motobomba centrífuga monoestágio BC92 Rotor fechado