Sistemas de Irrigação por Aspersão - Guilherme Augusto Biscaro

Guilherme Augusto Biscaro Sistemas de Irrigação por Aspersão Editora UFGD DOURADOSMS 2009 Universidade Federal da Grande Dourados Reitor Damião Duque de Farias ViceReitor Wedson Desidério Fernandes COED Coordenador Editorial da UFGD Edvaldo Cesar Moretti Técnico de Apoio Givaldo Ramos da Silva Filho Conselho Editorial da UFGD Adáuto de Oliveira Souza Edvaldo Cesar Moretti Lisandra Pereira Lamoso Reinaldo dos Santos Rita de Cássia Pacheco Limberti Wedson Desidério Fernandes Fábio Edir dos Santos Costa Fotos Prof Dr Rogério Peres Soratto Fotos 33 35 e foto da capa de trás Prof MSC Vinícius do Nascimento Lampert foto 26 e capa Eng Agrônomo Tiago Trevelin Zonta foto 23 E demais Fotos e Ilustrações Prof Dr Guilherme Augusto Biscaro Revisão Gráfica Jornalista Fabiana Biscaro fabianabiscarohotmailcom Ficha catalográfi ca elaborada pela Biblioteca Central UFGD 6317 B621s Biscaro Guilherme Augusto Sistemas de irrigação por aspersão Guilherme Augusto Biscaro Dourados MS Editora da UFGD 2009 134p ISBN 9788561228354 1 Irrigação por aspersores 2 Irrigação agrícola I Título Direitos reservados à Editora da Universidade Federal da Grande Dourados Rua João Rosa Goes 1761 Vila Progresso Caixa Postal 322 CEP 79825070 DouradosMS Fone 67 34113622 editoraufgdedubr wwwufgdedubr Prof Dr Guilherme Augusto Biscaro gbiscarohotmailcom Engenheiro Agrícola 1995 formado na Universidade Federal de Lavras UFLA em LavrasMG Mestre 1999 e Doutor 2003 em Agronomia área de Concentração em Irrigação e Drenagem pela Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista UNESP campus de BotucatuSP Professor Adjunto 2004 a 2008 de Hidráulica Irrigação e Drenagem e Agrometeorologia do curso de Agronomia da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul UEMS Unidade Universitária de Cassilândia UUC CassilânciaMS Organizador e autor de dois capítulos do livro Produção de Hortaliças Irrigadas em Pequenas Propriedades Rurais ISBN 978856072101 6 lançado em 2005 Coordenador do curso de graduação em Agronomia da UEMS Unidade Universitária de Cassilândia de fevereiro de 2006 a março de 2007 Autor do livro Meteorologia Agrícola Básica ISBN 9788560721009 lançado em 2007 Professor Adjunto desde 2008 de Irrigação e Drenagem dos cursos de Agronomia Engenharia Agrícola e Zootecnia da Faculdade de Ciências Agrárias FCA da Universidade Federal da Grande Dourados UFGD DouradosMS Dedico Aos meus fi lhos Mariana e Gabriel minha esposa Adriana meus pais Benedito e Arlete e meus irmãos Fabiana e Geraldo A minha querida irmã Cássia Salete Biscaro Lazarin in memorian A meu grande amigo Vicente Eugênio de Rosa Júnior in memorian Agradeço Sobretudo a Deus e a Nossa Senhora Aos amigos Docentes e Discentes SUMÁRIO 1 Aspersão Convencional 11 Introdução 12 Vantagens e Desvantagens da Irrigação por Aspersão 13 Tipos de Sistemas 14 Componentes de um Sistema de Irrigação por Aspersão 15 Hidráulica do Sistema de Aspersão Convencional 16 Linhas Laterais 17 Linhas de Derivação 18 Linha Principal e Linha de Recalque 19 Dimensionamento de Linhas com Dois Diâmetros 110 Linha de Sucção 111 Aspectos Gerais do Dimensionamento 112 Perdas de Água na Aspersão 2 Aspersão Mecanizada 21 Introdução 22 Linha Lateral Móvel 23 Pivô Central 24 Sistema de Autopropelido 3 Parâmetros de Projetos de Aspersão 31 Introdução 32 A Cultura 33 O Solo 34 O Clima 35 A Topografi a da Área 36 A Fonte de Água 37 Características Técnicas dos Equipamentos 15 15 16 16 18 26 28 36 37 38 40 41 42 45 45 45 46 56 67 67 67 68 69 69 69 70 4 Manejo da Irrigação por Aspersão 41 Introdução 42 Manejo da Irrigação Através de Tensiômetros 43 Manejo da Irrigação por Pesagem de Amostras de Solo 44 Manejo da Irrigação por Evapotranspiração 5 Investigações Básicas de Campo 51 Introdução 52 Determinação da Vazão de um Curso Dágua 53 Teste de Infi ltração de Água no Solo 54 Ensaio de Uniformidade de Aplicação de Água 55 Parâmetros de Qualidade da Água para Irrigação 6 Conjunto Motobomba 61 Introdução 62 Escorva da Bomba 63 Potência do Conjunto Motobomba 64 Curvas Características 65 Cavitação 7 Projeto de Irrigação por Aspersão Convencional 71 Introdução 72 Levantamento dos Parâmetros Iniciais 73 Escolha do Aspersor 74 Disposição Inicial do Sistema 75 Dimensionamento das Linhas Laterais e Linhas de Derivação 76 Dimensionamento da Linha Principal 77 Dimensionamento da Linha de Sucção 78 Dimensionamento do Conjunto Motobomba 79 Manejo da Irrigação 710 Opção no Dimensionamento Referências Bibliográfi cas Nomenclatura das Unidades 71 71 71 76 78 81 81 81 85 94 100 103 103 105 106 108 110 113 113 113 115 115 117 121 121 122 123 126 129 131 15 ASPERSÃO CONVENCIONAL Capítulo 1 11 INTRODUÇÃO A aplicação de água nos sistemas de irrigação por aspersão se faz pela divisão de um ou mais jatos de água em uma grande quantidade de pequenas gotas no ar que caem sobre o solo na forma de uma chuva artificial A passagem de água sob pressão através de orifícios de pequena dimensão é o que causa o fracionamento do jato Com o auxílio via de regra de um sistema de bombeamento a água percorre um conjunto de tubulações gerando a pressão necessária para acionar os aspersores Figura 1 Figura 1 Sistema de irrigação por aspersão O aspersor é o mecanismo responsável pela pulverização do jato de água 16 12 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Entre as principais vantagens apresentadas por esse método destacamse a nãoexigência de um processo de sistematização do terreno a disponibilidade de maior área cultivável ao contrário da irrigação por superfície não há perda de área o fato de não possuir restrição quanto ao horário de aplicação e não causar problemas de erosão do solo As desvantagens da aspersão são o elevado custo inicial a susceptibilidade à interferência de aplicação devido ao vento as elevadas perdas por evaporação da água diretamente do jato fracionado e a exigência de um sistema de motobomba com elevada potência dependendo da área a ser irrigada Também ocorre que como os sistemas de aspersão molham uma considerável área do terreno há o favorecimento da ploriferação de ervas daninhas e devido à força do impacto da gota sobre a superfície solo o mesmo pode apresentar selamento superficial 13 TIPOS DE SISTEMAS Dentro do método de irrigação por aspersão existem o sistema convencional portátil o sistema convencional permanente e os sistemas mecanizados a Sistema Convencional Portátil Um sistema portátil de aspersão Figura 2 é caracterizado pela possibilidade de movimentar o equipamento de um local para o outro conforme a necessidade de irrigação quando não há tubulações acessórios e aspersores em quantidade e extensão suficientes para abranger toda a área irrigada 17 Figura 2 Sistema convencional portátil de irrigação Pode ser classifi cado em totalmente portátil e em semiportátil No primeiro o sistema é totalmente movido de um local para o outro No outro podese dispor de uma linha principal enterrada com hidrantes dispostos na superfície em cada ponto de mudança da linha lateral Para obter maior uniformidade de aplicação ao longo da linha lateral a mesma deve ser disposta quando possível em nível de acordo com o terreno A linha principal deve se encontrar no sentido da declividade seja em aclive ou em declive b Sistema Convencional Permanente Diferentemente do sistema portátil no sistema permanente as tubulações são fi xas e não movidas de um local para outro cobrindo simultaneamente toda a área irrigada Figura 3 Podese dividir esse sistema em totalmente permanente no qual as canalizações são enterradas e cobrem toda área e parcialmente permanente no qual as canalizações são portáteis e cobrem toda a área irrigada 18 Figura 3 Sistema convencional permanente Como não há movimentação de tubulações de um local para outro teoricamente seria mais fácil irrigar toda a área de uma só vez Porém isso acarretaria na demanda de uma grande quantidade de água em um determinado momento o que pode não ser viável Outro problema seria a necessidade de tubulações de diâmetro muito elevado aumentando em demasia o custo do sistema Podese dividir então a área em parcelas que serão irrigadas seqüencialmente de maneira a cobrir toda a área ao fi nal do ciclo para reduzir os diâmetros das tubulações 14 COMPONENTES DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Um sistema de irrigação por aspersão convencional é composto em geral por aspersores acessórios tubulações linhas laterais linhas de derivação linha principal linha de recalque e linha de sucção e conjunto motobomba a Aspersor O aspersor Figura 4 é o elemento mecânico de maior importância no sistema de aspersão sendo responsável pela pulverização do jato dágua 19 Figura 4 Aspersor Um dos primeiros procedimentos a serem realizados em um projeto de irrigação por aspersão é a escolha do aspersor Os aspersores molham uma área circular da superfície do terreno devendo haver uma sobreposição dessas áreas para se conseguir melhores condições de uniformidade e distribuição de água Diversos fatores infl uenciam diretamente o seu funcionamento Saber identifi car e lidar com esses fatores garante o sucesso do sistema de irrigação A quantidade de bocais irá infl uenciar no tamanho da área molhada e na maior uniformidade na distribuição de água no solo Classifi cação dos Aspersores Existem aspersores de diversos tipos e tamanhos que podem ser classifi cados quanto Ao sistema de rotação podem ser do tipo estacionário ou rotativo Neste último o giro pode ser do tipo setorial que possui regulagem de amplitude de giro Figura 5 ou completo 360º 20 Figura 5 Aspersor setorial Ao ângulo de inclinação do jato nos de uso mais comum o ângulo em relação à horizontal é de 30º em média e nos utilizados na irrigação de pomares nos quais a aplicação é feita na subcopa o ângulo varia de 4º a 7º Figura 6 Figura 6 Aspersor utilizado para irrigação de subcopa 21 Ao número de bocais de saída de água pode variar de um a dois bocais com tamanhos distintos tendo o maior a função de irrigar a extremidade da área coberta e o menor a área mais próxima do aspersor Figura 7 Figura 7 Aspersores com um e dois bocais Ao tipo de movimentação o aspersor pode girar devido à ação contrária à saída do jato de água ou pelo impacto causado pelo mesmo em uma peça chamada palheta que funciona em conjunto com uma mola Figura 8 Figura 8 Detalhe da palheta que é acionado pelo impacto do jato dágua 22 Ao tamanho podem ser divididos em microaspersores aspersores pequenos aspersores médios aspersores grandes e canhões hidráulicos Seleção do Aspersor Para realizar a correta seleção de um aspersor é necessário conhecer três fatores importantes qual sua intensidade de aplicação de água fornecido no catálogo do fabricante juntamente com as demais especifi cações técnicas qual o espaçamento que terá no campo e qual a velocidade básica de infi ltração de água no solo VIB determinada em testes de infi ltração A regra para a escolha é a seguinte devese adotar um aspersor que possua uma intensidade de aplicação de água que é função do espaçamento entre aspersores ligeiramente menor do que a VIB do solo Isso evitará que seja aplicada ao solo uma quantidade de água maior do que ele poderá absorver Se isso não acontecer poderão surgir problemas com escoamento superfi cial gerando possíveis erosões e alterações na estrutura superfi cial do solo Preferencialmente devese utilizar o maior espaçamento possível entre aspersores aliado a baixas vazões o que pode promover uma maior redução nos custos com tubulações e demais equipamentos do sistema Uniformidade e Efi ciência dos Aspersores A uniformidade e a efi ciência da aplicação de água pelos aspersores dependem diretamente da pressão da água a que o mesmo será submetido e do tamanho dos seus bocalis A pressão de funcionamento do sistema de irrigação deve ser compatível com a pressão de trabalho do aspersor Em casos de pressão excessiva poderão ocorrer danos aos mecanismos do aspersor além de uma pulverização muito grande do jato de água o que implicaria numa perda de alcance Aspersores trabalhando com pressão defi ciente não conseguem realizar o correto seccionamento do jato o que gera gotas de água muito grandes ocasionando uma deposição excessiva nas extremidades da área molhada Em ambos os casos ocorrem a desuniformidade e a baixa efi ciência de aplicação de água 23 Um dos maiores problemas enfrentados em sistemas de irrigação por aspersão é a ação do vento que compromete a distribuição da água pelo aspersor causando um fenômeno comumente chamado de deriva Quanto menor for o tamanho das gotas e maior for a velocidade do vento maior será a deriva Espaçamento entre Aspersores O espaçamento entre aspersores Figura 9 deve promover a sobreposição da área molhada pelos mesmos tanto na própria linha lateral E1 como entre as linhas laterais E2 resultando num espaçamento E1 x E2 Figura 9 Espaçamento entre aspersores Podemse dispor os aspersores em três formas de espaçamento quadrado retangular ou triangular Figura 10 Os mais usados no Brasil são o espaçamento quadrado e o retangular 24 Figura 10 Espaçamento quadrado retangular e triangular dos aspersores bTubulações São responsáveis pela condução da água sob pressão desde a captação até os aspersores São compostas por barras de tamanho padrão de 6 m podendo ser de aço zincado alumínio ou PVC Figura 11 As tubulações utilizadas em irrigação devem apresentar resistência à pressão a que são submetidas possuir sistemas de engate rápido e sobretudo serem de fácil transporte leves Figura 11 Tubos de PVC para irrigação Fonte httpwwwtigrecombr 25 c Acessórios Um sistema de aspersão possui uma vasta linha de acessórios Figura 12 de diversas fi nalidades que permitem sua instalação em praticamente qualquer local independentemente da topografi a ou do formato da área Curvas derivações registros adaptadores e válvulas são alguns dos principais acessórios encontrados em aspersão Figura 12 Acessórios para irrigação Fonte httpwwwtigrecombr d Conjunto Motobomba É composto por uma bomba dágua acionada por um motor que pode ser a combustão ou elétrico Figura 13 Sua função é sugar a água de um recurso hídrico rio reservatório poço etc e fazer o recalque da mesma Na escolha de um conjunto motobomba devemse analisar as condições de potência vazão e rotação visando uma operação mais efi ciente do mesmo para uma determinada situação de operação 26 Figura 13 Conjunto motobomba 15 HIDRÁULICA DO SISTEMA DE ASPERSÃO CONVENCIONAL a Intensidade de Aplicação de Água Intensidade de aplicação é a lâmina de água aplicada sobre uma superfície por um determinado tempo é função do espaçamento e da vazão dos aspersores A equação utilizada para determinar a intensidade de aplicação é I q 3600 E1 E2 1 Em que I intensidade de aplicação de água do aspersor mm h1 q vazão do aspersor L s1 E1 espaçamento entre aspersores na mesma linha m E2 espaçamento entre linhas de aspersores m 27 b Efi ciência do Aspersor e do Sistema de Irrigação A efi ciência do aspersor e do sistema de aspersão pode variar de 75 a 85 Seu valor pode ser determinado pela seguinte equação Ef R h 100 2 Em que Ef efi ciência do aspersor R raio de cobertura m h carga hidráulica ou pressão m c Alcance do Jato de Água O alcance do jato de água depende do tipo do aspersor Para os fi xos eou escamoteáveis comuns em jardins e em campos de futebol o alcance do jato é determinado pela equação R 135 d06 h04 3 Em que R raio de cobertura do aspersor m d diâmetro bocal mm h carga hidráulica ou pressão m Para os rotativos mais utilizados na irrigação de culturas o alcance do jato é determinado pela seguinte equação R 135 d h 4 Segundo Whithers e Vipond 1977 a velocidade de rotação mais adequada a um aspersor é aproximadamente 25 m s1 no perímetro externo da área coberta por ele 28 d Vazão do Aspersor Podese determinar a vazão do aspersor pela seguinte equação derivada do teorema de Torricelli q 44272 A C h 05 5 Em que q vazão do aspersor m3 s1 A área do orifício de saída m² C coefi ciente de descarga do aspersor unidimensional h carga hidráulica ou pressão mca 16 LINHAS LATERAIS Na linha lateral são instalados os aspersores distribuídos igualmente em toda a sua extensão em distâncias múltiplas de seis devido ao comprimento padrão das tubulações Figura 14 Preferencialmente ela deve estar em nível podendo haver situações nas quais terá que ser dimensionada para condições de aclive ou declive Figura 14 Linha lateral 29 No dimensionamento de uma linha lateral é necessário calcular a perda de carga com base na vazão total que a mesma irá transportar e no seu comprimento A variação entre vazões dos aspersores não pode ser superior a 10 Para que isso ocorra devese dimensionar um diâmetro de tubulação tal que não permita uma variação de pressão entre o primeiro e o último aspersor maior do que 20 da pressão de serviço PS dos mesmos Ocorre que o aspersor localizado na parte central da linha trabalha com a pressão mais adequada enquanto que o primeiro e o último aspersores trabalham com pressões superiores e inferiores respectivamente dentro dos 20 permitidos Quando não houver alternativa a não ser instalar a linha lateral em aclive ou em declive considerase esse desnível não devendo a perda de carga máxima ultrapassar 20 da pressão de serviço adicionando em caso de aclive ou subtraindo em caso de declive o valor da variação do desnível da área A linha lateral pode ter um ou mais diâmetros dependendo das características do projeto A perda de carga pode ser calculada entre outras equações pela equação de HazenWillians hf 1067 D487 Q C1852 L 6 Em que hf perda de carga na linha lateral m Q vazão da linha lateral m3 s1 D diâmetro interno da tubulação m C coefi ciente do tipo da parede do tubo adimensional L comprimento da tubulação m Dimensionamento de Linhas Laterais em Nível Para dimensionar uma linha lateral LL em nível Figura 15 deve se levar em consideração algumas questões como qual será o número de aspersores inseridos na linha lateral e qual a vazão de cada aspersor Qual será a vazão total e qual seu comprimento 30 Figura 15 Linha lateral em nível Depois de respondidas essas questões iniciase o dimensionamento da linha lateral utilizando os critérios anteriormente discutidos a variação entre vazões dos aspersores não pode ser superior a 10 a perda de carga máxima deve ser de 20 da pressão de serviço Outro fator a ser observado é que a pressão média ao longo da linha deve ser igual à pressão de serviço do aspersor Quando se conhece o comprimento da linha lateral e o espaçamento entre aspersores na linha E1 podese determinar o número de aspersores N pela seguinte equação N LLL E1 7 Em que N número de aspersores LLL comprimento da linha lateral m E1 espaçamento entre aspersores m A perda de carga permissível hf ou seja a quantidade de pressão que pode ser perdida ao longo da linha lateral é determinada pela seguinte equação hf 020 PS 8 Em que hf perda de carga permitida mca PS pressão de serviço mca Depois de ser determinada hf deve ser corrigida pelo fator de correção f a correção deve ser feita em função do número de aspersores na linha visto que a vazão diminui do início para o fi nal da linha hf hf f 9 31 Em que hf perda de carga permitida corrigida mca f fator de correção O fator de correção é determinado pela expressão f m 11 2 N1 6 N2 10 Em que f fator de correção adimensional m constante com valor de 185 para a equação de HazenWillians N número de aspersores Podese também determinar a pressão inicial da linha lateral PinLL por PinLL PS 075 hf Aa 11 Em que PinLL pressão no início da linha lateral mca Aa altura do aspersor m Para obter o diâmetro adequado da tubulação podese aplicar a equação de HazenWillians Existem diversas outras equações que podem realizar esse cálculo porém adotaremos esta por ser uma das mais usadas A equação de HazenWillians é dada por QLL 02788 C D263 J054 12 Em que QLL vazão no início da linha lateral m3 s1 J perda de carga linear m m1 D diâmetro interno da tubulação m C coefi ciente de rugosidade adimensional A perda de carga linear é dada por J hf LLL 13 O coefi ciente de rugosidade depende do material do qual é feita a 32 tubulação e pode ser obtido pelo Quadro 1 Material C Ferro dúctil 100 Aço zincadoalumínio 130 PVC rígido e poliéster 150 Quadro 1 Valores médios do coefi ciente C fonte BERNARDO 2005 Alguns dos diâmetros comerciais de tubulações utilizadas para irrigação disponíveis no mercado são apresentados no Quadro 2 Diâmetros Comerciais Metros m Milímetros mm Polegadas 0050 50 2 0075 75 3 0100 100 4 0125 125 5 0150 150 6 0175 175 7 0200 200 8 Quadro 2 Diâmetro comercial de tubulações utilizadas para irrigação Aplicação prática dimensionar o diâmetro de uma linha lateral de aço zincado com 180 m de comprimento instalada em nível O aspersor escolhido será instalado com um espaçamento de 18 m x 24 m deverá trabalhar com uma pressão de serviço PS de 30 mca e apresentará uma vazão q para essas condições de 345 m3 h1 Resolução Perda de carga permissível hf 020 30 6 mca Número de aspersores N 180 18 10 aspersores Fator de correção f 18511 2101 1851 6102 0402 Perda de carga permissível corrigida hf 6 0402 14925 m Perda de carga linear J 14925 180 00821 m m1 33 Vazão na linha lateral QLL 345 10 345 m3 h1 000958 m3 s1 Diâmetro da linha lateral 000958 02788 130 D263 00821054 D 0073 m 73 mm 75 mm 3 diâmetro comercial adotado Devese adotar sempre um diâmetro comercial acima e mais próximo do diâmetro calculado Dimensionamento de Linhas Laterais em Aclive No dimensionamento de linhas laterais em aclive Figura 16 devese considerar a variação na altura do terreno z do início ao fi nal da mesma devendo esse valor ser subtraído da perda de carga permissível hf hf 020 PS z 14 Em que z variação na altura do início ao fi nal da linha m Figura 16 Linha lateral em aclive A variação na altura do terreno pode ser determinada por z D LLL 100 15 Em que LLL comprimento da linha lateral m D desnível do terreno 34 A perda de carga permissível corrigida pode ser determinada pela expressão hf 020 PS z f 16 A pressão no início da linha lateral neste caso fi ca assim expressa Pin PS 075 hf Aa 05 z 17 Aplicação prática dimensionar o diâmetro de uma linha lateral de aço zincado com 180 m de comprimento instalada em um terreno com aclive de 25 O aspersor escolhido será instalado com um espaçamento de 18 m x 24 m deverá trabalhar com uma pressão de serviço de 30 mca e terá uma vazão de 345 m3 h1 Resolução Como se trata das mesmas condições da aplicação prática anterior temos f 0402 e QLL 0009658 m3 s1 z 25 180 100 45 m hf 020 30 45 0402 373 m J 373 180 00207 m m1 000958 02788 130 D263 00207054 D 00998 m 9980 mm 100 mm 4 diâmetro comercial adotado Dimensionamento de Linhas Laterais em Declive No dimensionamento de linhas laterais em declive Figura 17 a variação na altura do terreno z deve ser somada ao valor da perda de carga permissível hf hf 020 PS z 18 35 Figura 17 Linha lateral em declive A perda de carga permissível corrigida fi ca assim determinada hf 020 Ps z f 19 A pressão no início da linha lateral Pin Ps 075 hf Aa 05 z 20 Aplicação prática dimensionar o diâmetro de uma linha lateral de aço zincado com 180 m de comprimento instalada em um terreno com declive de 25 O aspersor escolhido será instalado com um espaçamento de 18 m x 24 m deverá trabalhar com uma pressão de serviço de 30 mca e terá uma vazão de 345 m3 h1 Resolução também nesse caso temos f 0402 e QLL 0009658 m3 s1 z 25 180 100 45 m hf 020 30 45 0402 2612 m J 2612 180 0145 m m1 000958 02788 130 D263 0145054 D 0066 m 66 mm 75 mm 3 diâmetro comercial adotado 36 17 LINHAS DE DERIVAÇÃO Seu dimensionamento é baseado na condução da máxima vazão e pressão de água que vai abastecer as linhas laterais Figura 18 levando em consideração a posição mais desfavorável em geral a mais alta e distante no terreno A perda de carga máxima não deve ser maior do que 15 da pressão no início da linha lateral ou 30 da capacidade de recalque da bomba Figura 18 Linha de derivação Dimensionamento das Linhas de Derivação Para dimensionar o diâmetro de uma linha de derivação devese primeiramente verifi car qual é a vazão total que essa linha deve conduzir até as linhas laterais sejam elas quantas forem e qualquer que seja seu manejo A vazão da linha de derivação é o somatório das vazões das linhas laterais O critério técnico utilizado para realizar o dimensionamento é o seguinte A perda de carga hf no trecho compreendido entre a primeira e a última posição da linha lateral deve ser no máximo igual a 15 da pressão de serviço PS dos aspersores 37 Aplicação prática dimensionar o diâmetro de uma linha de derivação de aço zincado com 288 m de comprimento instalada em uma área totalmente plana que conduz água para uma linha lateral de aço zincado com 144 m de comprimento que possui aspersores com vazão de 062 L s1 e espaçamento de 18 m x 24 m e que devem operar a uma pressão de serviço de 30 mca Resolução hf 015 30 45 m N 144 18 8 aspersores QLL 8 062 L s1 496 L s1 000496 m3 s1 J 45 288 0015625 m m1 000496 02788 130 D263 0015625054 D 0082 m 82 mm 100 mm 4 diâmetro comercial adotado 18 LINHA PRINCIPAL E LINHA DE RECALQUE A função da linha principal é conduzir a água nas condições de vazão e pressão exigidas pelo sistema para as linhas de derivação e em áreas menores diretamente para as linhas laterais As linhas de recalque conduzem a água do conjunto motobomba até as linhas principais podendo em alguns casos serem ambas uma única tubulação Dimensionamento da Linha Principal e Linha de Recalque Tanto o diâmetro da linha principal como o da linha de recalque podem ser dimensionados limitandose a velocidade de escoamento de água na tubulação em torno de 15 m s1 a 20 m s1 A seguinte equação é utilizada D Q V 12732 21 38 Em que D diâmetro da tubulação m Q vazão da linha m3 s1 V velocidade da água m s1 Aplicação prática dimensionar o diâmetro de uma linha principal que deve conduzir uma vazão de 997 L s1 A velocidade da água no interior da tubulação deve ser de 15 m s1 Resolução 997 L s1 000997 m3 s1 D 000997 15 12732 0092 m D 0092 m 92 mm 100 mm 4 diâmetro comercial adotado Podese calcular agora a velocidade real com base no diâmetro comercial escolhido fazendo a conta inversa 0100 12732 000997 V real Vreal 13 m s1 19 DIMENSIONAMENTO DE LINHAS COM DOIS DIÂMETROS No dimensionamento podese optar em dividir uma linha em dois trechos Figura 19 sendo o primeiro com um diâmetro maior e o outro com um diâmetro menor do que foi dimensionado Figura 19 Linha dividida em dois trechos O comprimento total da linha será dado por L total L1 L2 22 39 Em que L total comprimento total da linha m L1 comprimento do trecho 1 maior diâmetro m L2 comprimento do trecho 2 menor diâmetro m Os comprimentos dos trechos L2 e L1 são dados por L2 hf L J1 J2 J1 23 L1 L total L2 24 Em que hf perda de carga permissível m J perda de carga linear m m1 A perda de carga linear J é dada por J 1067 D487 Q C1852 25 Em que Q vazão da linha m3 s1 D diâmetro interno da tubulação m C coefi ciente do tipo da parede do tubo adimensional Aplicação prática dividir uma linha de derivação de aço zincado de 288 m que conduz uma vazão de 000516 m3 s1 e cujo diâmetro calculado foi de 82 mm o que corresponderia a um diâmetro comercial de 100 mm em dois trechos de diâmetros diferentes A pressão de serviço dos aspersores das linhas laterais que ela alimenta é de 30 mca Resolução Será utilizado um diâmetro comercial abaixo do calculado 0075 m e outro acima 0100 m J menor diâmetro J2 1067 0075487 000516 1301852 0022668 m m1 J maior diâmetro J1 1067 0100487 000516 1301852 0005584 m m1 40 Perda de carga permissível hf 015 x 30 45 m L2 45 288 0005584 0022668 0005584 16927 m L1 288 16927 11873 m Quantidade de barras para cada diâmetro L1 11873 6 m 198 20 20 barras de 4 L2 16927 6 m 282 28 28 barras de 3 Comprimento corrigido de cada trecho L1 20 m 6 m 120 m L2 28 m 6 m 168 m L total 120 m 168 m 288 m 110 LINHA DE SUCÇÃO No projeto de uma linha de sucção Figura 20 adotase na prática um diâmetro comercial acima do que foi dimensionado para a linha principal A linha de sucção deve ter o menor comprimento e altura possíveis e a velocidade da água não deve ultrapassar 15 m s1 Figura 20 Tubulação de sucção 41 Segundo Faria e Vieira 1982 a altura máxima de sucção para que não haja cavitação pode ser determinada por hsmax Patrm Pvapor 0051020 V2 hfs hfr 26 Em que hsmax altura máxima de sucção da bomba m Patrm pressão atmosférica em função da altitude mca Pvapor pressão de vapor dágua em função da temperatura mca V velocidade da água na tubulação de sucção m s1 hfs perda de carga na linha de sucção mca hfr perda de carga no rotor da bomba mca A pressão atmosférica em função da altitude pode ser expressa através da seguinte equação baseada em Bernardo 1982 Patm 102788 Alt 00011 27 Em que Alt altitude do local m A pressão de vapor dágua em função da temperatura é dada pela seguinte equação baseada em Bernardo 1982 Pvapor 00762 105844 T 28 Em que T temperatura do local C 111 ASPECTOS GERAIS DO DIMENSIONAMENTO Para dimensionar um sistema de irrigação por aspersão são necessários Planta planialtimétrica da área a ser irrigada escala 11000 a 15000 Ensaios de campo da velocidade de infi ltração de água no solo 42 Dados climáticos locais velocidade do vento evaporação etc Informações sobre a cultura que será instalada e sobre o solo Detalhamento da fonte dágua vazão mínima qualidade físico química da água etc além de outros cuja importância seja relevante no projeto 112 PERDAS DE ÁGUA NA ASPERSÃO O fator que causa as maiores perdas de água nos sistemas de irrigação por aspersão é a evaporação Esta se dá diretamente no jato de água na atmosfera Figura 21 e no acúmulo de água em superfícies após a irrigação Em locais que apresentem altas temperaturas ventos e clima seco a evaporação se evidencia podendo comprometer seriamente a uniformidade de aplicação de água Fazer a irrigação em períodos noturnos pode ser uma solução para evitar as condições que favorecem a evaporação Figura 21 Evaporação do jato de água 43 Outro fator que leva à perda de carga são os vazamentos de água Figura 22 em conexões eou engates de tubulações que estejam danifi cados ou desgastados Figura 22 Vazamento de água em sistema de irrigação 45 ASPERSÃO MECANIZADA Capítulo 2 21 INTRODUÇÃO Um sistema de aspersão mecanizado tem por principais objetivos realizar a irrigação em grandes áreas nas quais se tornaria inviável técnica e economicamente a utilização de sistemas convencionais elevar a efi ciência de aplicação de água e diminuir os custos com mãodeobra Para que ocorra a movimentação o aspersor ou o conjunto de aspersores é montado sobre um sistema mecânico dotado de rodas Os sistemas de irrigação mecanizados podem ser divididos em linha lateral móvel pivô central e autopropelido 22 LINHA LATERAL MÓVEL Este sistema é composto por uma linha lateral Figura 23 que se desloca perpendicularmente à fonte fornecedora de água que pode ser uma tubulação com hidrantes ou um canal de água Figura 23 Linha lateral móvel Barra Irrigadora 46 Em geral motores elétricos instalados nas torres de sustentação realizam sua movimentação de maneira sincronizada enquanto a água é aplicada 23 PIVÔ CENTRAL O pivô central é um sistema de irrigação no qual uma linha lateral suspensa por torres de sustentação dotadas de rodas e motores Figura 24 gira em torno de um ponto central que é chamado de pivô Figura 25 Figura 24 Rodas e motor de uma torre 47 Figura 25 Pivô O pivô é a fonte fornecedora de água e de energia elétrica À medida que se desloca a linha lateral vai aspergindo a água sobre a cultura Figura 26 48 Figura 26 Linha lateral de um pivô central Na maioria das vezes na extremidade fi nal da linha lateral do pivô central existe um aspersor de grande porte do tipo canhão que permite um aumento na área coberta pela irrigação Como nessa extremidade o pivô irriga uma área muito maior que a inicial é necessário que a aplicação de água seja crescente no sentido pivôcanhão para que seja uniforme em toda a área Têmse então basicamente duas opções para alcançar esse objetivo ou se utilizam aspersores com vazões diferentes e crescentes ao longo da linha ou se altera o espaçamento entre eles de maneira que quanto mais distante do pivô menos espaçados deverão estar os aspersores Uma característica marcante do pivô central é o fato de a área irrigada ser circular o que implica na não aplicação de água nos cantos Figura 27 Porém já existe no mercado a opção de adquirir pivôs que aplicam água nesses cantos por meio de tubulações retráteis acionadas automaticamente Atualmente algumas empresas fabricantes oferecem modelos que irrigam áreas irregulares e que podem ser movidos de um local para outro tracionados por tratores Segundo Bernardo 2005 no ano de 1952 foi desenvolvido o primeiro pivô central no Colorado Estado do Texas EUA mas apenas em 1961 o equipamento começou a ser utilizado com regularidade Em 1973 só nos Estados Unidos oitocentos mil hectares eram irrigados por pivô central 49 Figura 27 Área irrigada pelo pivô Também segundo o mesmo autor até 2005 existiam mais de quatro milhões de hectares irrigados por esse sistema No Brasil por volta de seiscentos e cinqüenta mil hectares eram irrigados por esse método 50 Figura 28 Painel de controle de um pivô central Valley Modelos de Pivô Central Segundo Bernardo 2005 o sistema de pivô central pode ser dividido em quatro modelos Pivô central com difusores o diâmetro do bocal ou tamanho do difusor Figura 29 aumenta assim que o mesmo se afasta do pivô Por utilizar difusores em vez de aspersores as gotas serão menores devendo então ser instalado o mais próximo possível da cultura 51 Figura 29 Difusor Pivô central com emissores de aplicação localizada esses emissores são semelhantes aos difusores porém permitem o molhamento de subcopa onde o alcance do jato é menor e a taxa de aplicação é maior Pivô central com aspersores de tamanho variável o tamanho do aspersor aumenta conforme se afasta do pivô Pivô central com aspersores de tamanho médio os aspersores são todos do mesmo tamanho diferenciandose apenas o tamanho do bocal Quanto mais longe do pivô menor é o espaçamento entre os aspersores Canhão Canhão é um aspersor de grande porte que é instalado na extremidade da linha lateral do pivô central e que tem como função aumentar o tamanho da área irrigada Figura 30 Ele pode possuir uma pequena motobomba acoplada cuja função é fornecerlhe mais pressão permitindo assim um maior raio de alcance Com isso conseguese uma maior área irrigada reduzindo o custo do pivô central por hectare Porém em áreas de ventos fortes poderá ocorrer interferência no alcance e na efi ciência de aplicação de água desse canhão devido à deriva 52 Figura 30 Canhão Fonte httpwwwgeneralirrigationcom Características Hidráulicas do Pivô Central Vazão ao Longo da Linha Lateral Qab Podese determinar a vazão em qualquer ponto ao longo da linha lateral através da seguinte relação Qab 2 D2 Dt 29 2 D1 Dt Em que Qab relação da vazão de um vão A comparado à vazão de um vão B D1 distância do pivô até o primeiro vão estudado m D2 distância do primeiro vão até a primeira torre do segundo vão estudado m Dt distância entre torres m 53 Figura 31 Esquema de um pivô central Tempo de Irrigação Tirrig O tempo de irrigação Tirrig pode ser determinado em um ponto qualquer do pivô conhecendose o diâmetro de cobertura do aspersor nesse local e o tempo gasto para a linha lateral dar uma volta completa 360 Tirrig 956 nh dc dp 30 Em que Tirrig tempo de irrigação min nh números de horas para dar uma volta no pivô dc diâmetro de cobertura do aspersor no ponto m dp distância do pivô até o ponto em estudo m 54 Lâmina Média de Água Aplicada pelo Pivô Central L Quanto maior for o tempo necessário para o pivô central dar um giro completo maior será a lâmina aplicada por ele Essa lâmina é dada por L 036 Q H Ea A 31 Em que L lâmina média aplicada pelo pivô central mm Q vazão do pivô central L s1 H tempo para dar uma volta completa h A área total irrigada ha Ea efi ciência de aplicação do pivô decimal Intensidade de Precipitação Média Pmed e Máxima Pmax Podese determinar para cada ponto estudado as intensidades de precipitação média e máxima pelas seguintes expressões Pmed 02618 Et r Ea d 32 Pmax 127324 Pmed 33 Em que Pmed precipitação média mm h1 Pmax precipitação máxima em cada ponto mm h1 Et evapotranspiração mm dia1 Ea efi ciência r raio m d ação do último aspersor m Vazão Requerida pelo Pivô Central Qr A vazão requerida pelo pivô é dada pela seguinte expressão Qr 27778 L A nh 34 55 Em que Qr vazão requerida pelo pivô L s1 L lâmina média aplicada por volta mm volta1 A área ha nh número de horas gastas por volta h volta1 Aplicação prática determinar a relação da vazão do vão 5 comparado à vazão do vão 3 Figura 31 O comprimento da linha lateral do pivô é de 3076 m o comprimento do primeiro vão é 62 m e dos demais vãos é de 614 m Figura 32 Aplicação prática dimensões do pivô central Resolução D1 62 m 614 m 1234 m D2 62 m 614 m 614 m 614 m 2462 m Dt 614 m Qab 2 2462 614 18 vezes mais volume de água 2 1234 614 56 Aplicação prática determinar o tempo de irrigação Tirrig em um ponto do pivô situado a ¼ do comprimento da lateral a partir do centro cujo aspersor tem um diâmetro de cobertura de 22 m O tempo necessário para uma volta completa da lateral é de 21 horas Resolução nh 21 h dc 22 m dp 3076 4 769 m Tirrig 956 21 22 769 5744 min Aplicação prática determinar a lâmina média aplicada por volta em um pivô que possui uma vazão de 35 L s1 e uma área irrigada de 60 ha O tempo para dar uma volta completa é de 26 horas A efi ciência do pivô é de 88 Resolução Lr 036 35 26 60 088 480 mm volta1 Limitações Topográfi cas do Pivô Central É recomendado que o sistema de pivô central seja instalado em áreas com declive inferior a 15 para que não sejam afetadas a uniformidade e a efi ciência de aplicação de água É necessário que ao projetar um pivô para áreas com maior declividade reduzase o espaçamento entre torres 24 SISTEMA DE AUTOPROPELIDO O autopropelido é um aspersor do tipo canhão montado sobre um sistema mecânico dotado de rodas É rebocado por um trator a uma determinada distância e depois recolhido por meio de um carretel enrolador acionado por um mecanismo hidráulico Figura 33 O canhão ao ser recolhido pelo carretel promove a irrigação de uma faixa da área sendo necessária a mudança de sua posição pelo operador para irrigar a área 57 adjacente Em uma mesma área pode haver um ou mais autopropelidos Figura 33 Carretel autopropelido Dimensionamento de um Sistema Autopropelido Os critérios para o dimensionamento de um autopropelido aqui apresentados são baseados na metodologia proposta por Scaloppi e Colombo 1995 Vazão Aproximada Requerida por um Autopropelido Q A vazão do autopropelido é função da área total a ser irrigada da evapotranspiração do tempo de operação diária e da efi ciência de aplicação de água Q A Et Ef Top 35 Em que Q vazão aproximada requerida m3 s1 A área total a ser irrigada m² Et evapotranspiração para o dimensionamento m dia1 Ef efi ciência de aplicação desejada em decimal Top tempo de operação diária h dia1 58 Escolha do Aspersor A escolha do aspersor é baseada em catálogos técnicos que devem informar entre outras especifi cações o diâmetro dos bocais a pressão de trabalho a vazão o alcance o tipo de bocal e o ângulo de operação Largura das Faixas Irrigadas LF Devese levar em consideração a velocidade média do vento na área em que se pretende irrigar com o autopropelido LF 16 R 1 002 Vm 36 Em que LF largura da faixa irrigada m R alcance do jato do aspersor m Vm velocidade média do vento km h1 Comprimento das Faixas Irrigadas W W 2 C R θ 270 37 Em que W comprimento da faixa irrigada m C comprimento da mangueira m R alcance do jato do aspersor m θ ângulo de operação do aspersor graus Devese verifi car no catálogo do fabricante qual o comprimento máximo recomendado para a mangueira tubo fl exível Também é necessário considerar em que local da área estão instalados os hidrantes Comprimento Total da Área CT CT A W 38 59 Em que CT comprimento total da área m A área total a ser irrigada m² W comprimento da faixa irrigada m Número de Faixas Irrigadas NF NF CT LF 39 Em que NF número de faixas irrigadas CT comprimento total da área m LF largura da faixa irrigada m Intensidade de Precipitação Média Imed e Máxima Imax Imed Qa π R2 40 Imax 12732 Imed 41 Em que Imed intensidade de precipitação média m h1 Imax intensidade de precipitação máxima m h1 Qa vazão do aspersor m3 h1 R alcance do jato do aspersor m Tempo de Deslocamento por Faixa TD Podese determinar o tempo de deslocamento por faixa TD pela seguinte equação TD 2 C VD 42 Em que TD tempo de deslocamento por faixa h C comprimento da mangueira m VD velocidade de deslocamento do autopropelido m h1 60 Lâmina Aplicada por Faixa Z Z Qa TD Ef LF W 43 Em que Z lâmina aplicada por faixa m Qa vazão do aspersor m3 h1 TD tempo de deslocamento por faixa h Ef efi ciência de aplicação desejada decimal LF largura da faixa irrigada m W comprimento da faixa irrigada m Turno de Irrigação TI TI Z Et 44 Em que TI turno de irrigação dias Z lâmina aplicada por faixa m Et evapotranspiração para o dimensionamento m dia1 Aplicação prática dimensionar um sistema de irrigação mecanizada por autopropelido que irá irrigar uma área de aproximadamente 25 ha com topografi a relativamente plana A velocidade do vento predominante na região é de 25 m s1 e a efi ciência de aplicação de água do sistema é de 70 Inicialmente a jornada de trabalho diária será de 12 horas A evapotranspiração potencial é de 50 mm dia1 Resolução Vazão requerida Q 250000 0005 070 12 14881 m3 h1 Seleção do aspersor Para a seleção utilizaremos as informações do catálogo de um fabricante apresentadas no Quadro 3 61 Modelo Vazão m3h Alcance m Pressão de serviço kgfcm2 ASPI 15893 725 70 15308 710 65 14699 690 60 14065 675 55 ASPII 14333 695 70 13805 685 65 13256 670 60 12683 655 55 Os aspersores são do tipo setorial θ 330 O comprimento da mangueira é de 200 m A velocidade de deslocamento é regulável e varia de 40 a 90 m h1 Quadro 3 Informações do catálogo de um fabricante 1ª Escolha aspersor ASPI com vazão de 14699 m3 h1 por ser a mais próxima da vazão requerida total aproximada alcance de 69 m e pressão de serviço de 6 kgf cm2 Cálculo da largura da faixa irrigada LF 16 69 1002 90 91 m Comprimento da faixa irrigada W 2 200 69 330 270 484 m Comprimento total da área CT 250000 484 516 5 517 m Número de faixas irrigadas NF 517 91 57 faixas Se optarmos por trabalhar com cinco ou seis faixas é necessário fazer o cálculo do tamanho da área irrigada para cada caso e verifi car qual se aproxima mais do tamanho da área original no caso 25 ha 5 faixas NF LF W 10000 5 91 484 10000 22 ha 6 faixas NF LF W 10000 6 91 484 10000 264 ha Como nos dois casos acima o tamanho da área irrigada difere bastante da original devese alterar a largura e o espaçamento das faixas escolhendo outro aspersor no catálogo ou alterando suas características operacionais 62 2ª Escolha aspersor ASPI com vazão de 14065 m3 h1 alcance de 675 m e pressão de serviço de 55 kgf cm2 Devese notar que nesse caso o aspersor é do mesmo modelo do anterior porém como a pressão de serviço é menor ocorre uma alteração signifi cativa na vazão e no alcance do mesmo LF 16 675 1002 90 89 m W 2 200 675 330 270 483 m CT 250000 483 5176 518 m NF 518 89 58 faixas 5 faixas NF LF W 10000 5 89 483 10000 215 ha 6 faixas NF LF W 10000 6 89 483 10000 258 ha Se adotarmos o uso de seis faixas o tamanho da área irrigada fi cará bastante próximo da original Poderia ser realizada uma nova escolha de aspersor ou alteradas novamente suas características operacionais caso haja esta possibilidade no catálogo se a área não permitisse variações em suas dimensões Intensidade de precipitação média Imed e máxima Imax Imed 14065 31416 6752 000983 m h1 983 mm h1 Imax 12732 000983 001252 m h1 1252 mm h1 De acordo com o catálogo a velocidade de deslocamento VD do autopropelido é regulável e varia de 40 a 90 m h1 e o comprimento da mangueira C é de 200 m Desde que no centro da área fi que instalada a tubulação principal com os hidrantes Figura 34 esse comprimento de mangueira permite que o autopropelido se desloque em uma faixa de 400 m 63 Tempo de deslocamento por faixa usando a velocidade mínima do autopropelido 40 m h1 temos TD 2 200 40 10 horas Como a jornada de trabalho proposta inicialmente é de 12 horas por dia podese regular a velocidade de deslocamento do autopropelido para que ele trabalhe em duas faixas por dia sendo 6 horas em cada uma 6 2 200 VD VD 400 6 667 m h1 Nesse caso regulase a velocidade do autopropelido o mais próximo possível da calculada Figura 34 Faixa irrigada 64 Lâmina aplicada por faixa Z 14065 667 070 89 483 00153 m 153 mm Turno de irrigação TI 00153 0005 301 3 dias Figura 35 Autopropelido 65 Figura 36 Autopropelido Fonte wwwclemsoneduirrigEquipTravhtm 67 PARÂMETROS DE PROJETOS DE ASPERSÃO Capítulo 3 31 INTRODUÇÃO A defi nição de certos parâmetros envolvidos num projeto permite estipular a condição adequada de manejo e controle da irrigação garantindo assim o sucesso da operação Nesses parâmetros estão envolvidos itens como o tipo de cultura as características do solo seu estado e disponibilidade de água as características do clima as características técnicas do aspersor etc De posse dessas informações e processandoas da maneira adequada podemse determinar fatores importantes que são a quantidade de água a aplicar o tempo gasto na irrigação o intervalo entre irrigações consecutivas o tempo de funcionamento do sistema o número de seções irrigadas consecutivamente o número de seções irrigadas por intervalo de tempo a vazão necessária ao sistema etc 32 A CULTURA Um dos primeiros procedimentos é a defi nição obviamente da cultura a ser irrigada Figura 37 Devese procurar conhecer suas principais características desde a fi siologia até as necessidades nutricionais Isso é de grande valia na realização do projeto para fazer o cálculo por exemplo da quantidade ideal de água a ser aplicada Figura 37 Cultura do feijão irrigado em estágio inicial 68 Algumas culturas são mais tolerantes à ausência de água em períodos maiores Outras não devem ser irrigadas em uma determinada época visando um melhor desenvolvimento Em alguns casos a irrigação é necessária apenas como forma suplementar O importante é ter em mãos o maior número possível de informações relevantes sobre a cultura que será irrigada Um projeto deve ser totalmente direcionado para a cultura e o local escolhidos e paras todas as condições periféricas que o envolvem Não se pode projetar um sistema de irrigação para uma cultura em um ano e no seguinte mudar para outra sem alterar suas características iniciais 33 O SOLO Para escolher o modelo do aspersor a ser utilizado e o espaçamento entre aspersores e entre linhas laterais no caso da aspersão convencional ou a lâmina a ser aplicada por volta no caso do pivô central devese conhecer a velocidade de infi ltração básica de água do solo da área onde será instalada a irrigação Figura 38 para que não ocorram perdas por escoamento superfi cial ou percolação profunda Isso acontecerá sempre que o sistema de irrigação aplicar um volume maior de água que o solo consegue absorver Figura 38 Solo da área que será irrigada 69 Também é de fundamental importância a determinação das características físicohídricas do solo para estimar o movimento da água em seu interior 34 O CLIMA Ao realizar um projeto de irrigação em uma determinada área devese fazer o levantamento do maior número de informações das características climáticas do local Temperaturas máximas e mínimas freqüência intensidade e duração das precipitações e principalmente no caso da aspersão direção velocidade e freqüência do vento 35 A TOPOGRAFIA DA ÁREA Dos sistemas de irrigação por aspersão anteriormente citados são os mecanizados em especial o pivô central que maior limitação apresentam em relação à topografia Figura 39 Por isso é necessário antes de tudo dispor de um mapa planialtimétrico detalhado do local que se pretende irrigar Figura 39 Topografi a da área 36 A FONTE DE ÁGUA Apesar de raramente ser realizado pela maior parte dos projetistas um exame laboratorial dos parâmetros físicos químicos e microbiológicos 70 da água a ser utilizada na irrigação é de extrema importância Análises microbiológicas são importantes quando se pretende irrigar culturas que serão consumidas in natura O funcionamento e a durabilidade dos equipamentos podem ser bastante alterados pela qualidade físicoquímica da água O solo também pode ter suas características afetadas pela água de irrigação Figura 40 Rio Aporé Mato Grosso do Sul 37 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS EQUIPAMENTOS Escolher equipamentos de boa procedência que tenham sido submetidos pelos seus fabricantes a rigorosos ensaios de qualidade e resistência e que apresentem o maior número de informações técnicas Quadro 4 é a garantia de que dispõe o projetista para evitar futuros problemas em seu funcionamento Quadro 4 Informações técnicas do catálogo da Agropolo 71 MANEJO DA IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO Capítulo 4 41 INTRODUÇÃO Para que um sistema de irrigação funcione de maneira efi ciente e uniforme seja ele por aspersão localizada ou de superfície devese realizar o manejo correto da quantidade e da freqüência de aplicação de água para que não haja excesso ou defi ciência hídrica no solo e na cultura Existem vários métodos e equipamentos para o manejo da irrigação sendo que a escolha mais adequada a cada caso cabe ao projetista em conjunto com o irrigante e dependerá de diversos fatores Serão apresentados aqui alguns métodos mais práticos que não necessitam de equipamentos de custo muito elevado 42 MANEJO DA IRRIGAÇÃO ATRAVÉS DE TENSIÔMETROS Podese monitorar o teor de água no solo através dos tensiômetros Figura 42 que indicam o potencial mátrico de água no solo e indiretamente a porcentagem de água presente no mesmo Figura 41 Tensiômetro com vacuômetro acoplado 72 Os tensiômetros devem ser instalados em função da profundidade efetiva do sistema radicular da cultura em diversos pontos representativos da área irrigada Seu princípio de funcionamento se baseia na troca da água que existe no seu interior colocada previamente com o solo por meio de uma cápsula cerâmica porosa Quando o solo apresentar baixa umidade haverá a sucção da água que está no tensiômetro gerando dentro do aparelho um vácuo cuja grandeza fi cará indicada momentaneamente em um vacuômetro ou em uma coluna de mercúrio Ao atingir um valor préestabelecido devese proceder a irrigação da área Após o solo ser restituído de sua umidade ideal ou entrar em capacidade de campo iniciase um processo inverso ao descrito anteriormente ou seja o tensiômetro succionará a água do solo diminuindo o vácuo em seu interior Apesar de ser um aparelho bastante prático o tensiômetro apresenta algumas limitações técnicas Uma delas é o fato de funcionar bem até um valor de 08 atmosferas que se ultrapassado acarretará na entrada de ar no aparelho deixandoo inoperante Por isso é mais aconselhável utilizar os tensiômetros em solos mais arenosos em vez de argilosos que podem reter água em quantidade signifi cante acima de 08 atmosferas Outra limitação é o atraso real que ocorre entre a leitura registrada no aparelho e a variação de umidade do solo que pode ser da ordem de algumas horas podendo chegar a dias Por isso é importe fazer o procedimento de início ou suspensão da irrigação considerando esse fator procurando calibrar o tensiômetro para as condições locais Instalação Com o auxílio de um trado com diâmetro semelhante ao do tensiômetro abrese um buraco no local e na profundidade escolhidos para inserilo É necessário assegurar que toda a cápsula porosa fi cará em contato com o solo no fundo do buraco Para que isso ocorra colocase no momento da instalação do aparelho um pouco de terra solta no buraco Recomendase instalar o tensiômetro no solo quando estiver na capacidade de campo Meia hora após a instalação o aparelho já terá condições de fornecer leituras da tensão da água no solo 73 Componentes de um Tensiômetro Um tensiômetro é composto basicamente por um tubo de PVC branco uma cápsula porosa de cerâmica e uma tampa hermética Se for do tipo mercúrio ainda possuirá o espaguete a cuba com mercúrio e um suporte graduado Figura 43 A Se for com vacuômetro acoplado possuirá um dispositivo de mesmo nome cuja função é indicar o valor de tensão de água no solo Figura 43 B Figura 43 Tensiômetro de mercúrio e de vacuômetro Como Operar os Tensiômetros Segundo Silveira e Stone 2001 em um tensiômetro com vacuômetro acoplado a tensão de água do solo é calculada pela equação T 001 L 0098 h 45 Em que T tensão de água no solo kPa L leitura do vacuômetro kPa h altura da coluna dágua dentro do tensiômetro cm Em um tensiômetro de mercúrio é necessário conhecer alguns parâmetros Figura 44 e realizar um cálculo utilizando a seguinte expressão T 0001 126 h2 h1 46 74 Em que T tensão de água no solo kPa h2 altura da coluna de mercúrio a partir da cuba cm h1 distância da cuba até a cápsula porosa cm Figura 43 Tensiômetro de mercúrio Ambos os tensiômetros de mercúrio e de vacuômetro fornecem os valores de tensão de água no solo e não o valor da umidade Para saber qual o valor percentual de água presente no solo em um determinado momento é necessário a obtenção de uma curva de retenção de água do solo Essa curva é obtida através de ensaios em amostras de solo indeformadas coletadas na área em que se pretende realizar o manejo da irrigação em diversas profundidades Essas amostras são saturadas em laboratório e colocadas em câmaras especiais chamadas de extratores de Richards onde são submetidas a valores de pressão préestabelecidos por um determinado período de tempo 75 Durante esse tempo a água contida na amostra de solo começa a ser extraída até que a tensão na mesma atinja um valor de equilíbrio com a pressão exercida só que com sinal contrário Nesse momento a tensão de água no solo é numericamente igual ao valor da pressão exercida Determinase então a porcentagem de água presente na amostra Devem ser coletadas várias amostras indeformadas de solo em uma mesma profundidade que serão submetidas a diferentes valores de pressão fornecendo assim vários pontos que permitem traçar o gráfi co da curva de retenção para aquela profundidade É importante também traçar mais de uma curva de retenção uma para cada faixa de profundidade do solo como é apresentado na Figura 45 Figura 44 Curvas de retenção para cada faixa de profundidade do solo Recomendase instalar os tensiômetros em vários pontos da área irrigada e trabalhar com a média dos valores observados Esse procedimento evita eventuais erros podendose descartar leituras muito diferentes da média Os tensiômetros devem ser instalados a ¼ da profundidade do sistema radicular da cultura que será irrigada Atualmente várias culturas possuem determinadas as faixas de tensão de água no solo em que se deve iniciar ou suspender as irrigações devendo então o irrigante conhecer esses valores 76 e realizar a verifi cação diária das leituras dos tensiômetros Por exemplo para a determinada hortaliça a irrigação deve ser iniciada quando a leitura do aparelho indicar 40 kPa Podese optar também por instalálos aos pares a ¼ e a ¾ da profundidade do sistema radicular da planta O procedimento para o início ou suspensão da irrigação é bastante semelhante ao anterior Neste caso porém a irrigação será iniciada quando o que estiver a ¼ da profundidade indicar a tensão correspondente a tal procedimento A irrigação deverá ser suspensa quando o tensiômetro instalado a ¾ da profundidade das raízes da cultura começar alterar a sua leitura Devese verifi car também se não ocorreu entrada de ar no aparelho o que pode ser indicado pela paralisação do seu funcionamento Nesse caso retirase a tampa hermética e completase o aparelho com água destilada até a saída de eventuais bolhas de ar fechandoo novamente 43 MANEJO DA IRRIGAÇÃO POR PESAGEM DE AMOSTRAS DE SOLO Esse método de manejo consiste na verifi cação da umidade do solo através de amostras retiradas na área de cultivo Com base nessa informação realizase ou não a irrigação Coletase uma amostra inicial representativa de solo do local que se pretende irrigar Essa amostra é levada para um laboratório e seca em estufa a 105 C durante aproximadamente 24 horas São colocadas 100 gramas da amostra seca em um balão volumétrico de 500 mL Figura 46 Figura 45 Amostra de solo e balão volumétrico de 500 ml 77 Em seguida o balão volumétrico é completado com água até a marca de 500 ml e pesado em balança de precisão Figura 47 O P1 peso padrão obtido em gramas é o somatório dos pesos do próprio balão volumétrico vazio do solo seco em estufa e da água que foi adicionada para completar 500 mL Para saber em qualquer momento qual é o valor da umidade do solo devese coletar uma nova amostra colocar em um recipiente fechado e levar ao laboratório Então colocase 100 gramas desse solo ainda úmido no balão volumétrico vazio completase novamente com água até a marca de 500 ml e realizase uma nova pesagem obtendose o P2 peso atual em gramas Figura 46 Balão volumétrico com 100 gramas de solo antes A e depois B de se colocar água O peso P2 é o somatório dos pesos do próprio balão volumétrico vazio do solo úmido e da água que foi adicionada para completar 500 ml Determinase então o peso da umidade do solo utilizandose a seguinte equação Umidade do solo peso P1 P2 ds ds 1 47 78 Em que ds densidade real do solo 265 gr cm3 O valor do peso da umidade do solo pode ser apresentado também em porcentagem utilizandose a seguinte expressão Umidade do solo 100 Upeso 100 Upeso 48 44 MANEJO DA IRRIGAÇÃO POR EVAPOTRANSPIRAÇÃO O manejo da irrigação por meio de um tanque evaporímetro Classe A Figura 48 pode ser realizado das seguintes maneiras Figura 47 Tanque evaporímetro Classe A a Fixandose um turno de rega TR LL ETm 49 Em que TR intervalo entre irrigações consecutivas dias LL lâmina líquida mm ETm evapotranspiração máxima mm dia1 LL AD f 50 79 Em que AD água disponível no solo cm3 cm3 f fração de água que pode ser extraída do solo decimal AD 01 CC PMP dg z 51 Em que CC capacidade de campo PMP ponto de murcha permanente dg densidade global g cm3 z profundidade do sistema radicular cm Os valores de capacidade de campo CC e ponto de murcha permanente PMP podem ser obtidos com a curva de retenção de água do solo nas tensões de 01 atm e 15 atm b Fixandose um valor para a lâmina dágua LL AD f 52 O valor da lâmina líquida mm será igual ao da evapotranspiração máxima mm dia1 A irrigação será realizada quando a evapotranspiração acumulada atingir esse valor c Realizandose a medição do consumo de água Hi ETc P I S 53 Em que Hi lâmina hídrica a ser aplicada mm ET evapotranspiração da cultura mm P precipitação mm I irrigação mm S saldo de umidade retirada do solo mm A irrigação terá início quando o saldo de umidade se aproximar de zero 81 INVESTIGAÇÕES BÁSICAS DE CAMPO Capítulo 5 51 INTRODUÇÃO Antes de iniciar um projeto de irrigação é necessária a determinação de alguns parâmetros básicos para os cálculos do projeto além das tradicionais análises físicoquímicas do solo e depois de instalado o sistema é preciso realizar periodicamente reavaliações de campo para garantir a uniformidade e efi ciência da irrigação 52 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO DE UM CURSO DÁGUA No dimensionamento de um sistema de irrigação seja ele qual for é necessário primeiramente determinar a quantidade de água disponível para o projeto Esta poderá ser oriunda de um poço reservatório canal ou curso dágua natural No caso dos poços no momento de sua perfuração geralmente são realizados testes de bombeamento que determinam sua vazão Em reservatórios a capacidade de armazenamento é facilmente determinada com base nas suas dimensões restando saber qual é a sua capacidade de reposição Em canais e em cursos dágua podese realizar um ensaio relativamente simples para a determinação da vazão Realização do Ensaio Devese escolher no curso dágua um local mais próximo possível de onde será instalada a tubulação de sucção e que apresente um trecho retilíneo com pelo menos 10 m de comprimento Figura 49 São realizadas duas determinações nesse ensaio a velocidade média da água e a dimensão da área da seção transversal de escoamento Os materiais necessários para o ensaio são uma garrafa PET de 500 82 mL com tampa que será o fl utuador uma trena um rolo de barbante grosso ou duas cordas um cronômetro uma vara de bambu ou de madeira quatro estacas fi ta crepe marreta e material para anotação Figura 48 Local onde será realizada a determinação da vazão curso dágua Determinação da Velocidade Média da Água Primeiramente se deve demarcar no curso dágua um trecho de 10 m de comprimento prendendose o barbante ou a corda em estacas fi xadas em ambas as margens no início e no fi nal do trecho avaliado Figura 50 Figura 49 Demarcação do trecho a ser avaliado 83 Soltase então o fl utuador a garrafa PET de 500 mL tampada com um pouco de terra e água em seu interior bem no meio do curso dágua a um ou dois metros do início do trecho demarcado Assim que o fl utuador passar pela primeira corda acionase o cronômetro e quando passar pela segunda desligase o mesmo marcando o tempo gasto para percorrer os 10m Figura 51 Figura 50 Flutuador percorrendo o trecho de 10 m A terra misturada com água que é colocada no interior da garrafa PET permite que ela permaneça na posição vertical com aproximadamente 50 do seu volume dentro da água Figura 52 Figura 51 Forma correta A e forma incorreta B 84 Devese repetir o procedimento pelo menos cinco vezes sempre da mesma maneira e fazendo com que o fl utuador faça sempre o mesmo percurso Calculase então a média das leituras de tempo e obtémse a velocidade em metros por segundo A velocidade encontrada ainda não é a média mas a da superfície Para obter a velocidade média devese multiplicar o valor por 085 Velocidade média m s1 velocidade na superfície m s1 x 085 54 Determinação da Área da Seção Transversal Para determinar a área da seção transversal de escoamento é necessária a utilização de uma vara de qualquer material cujo comprimento dependerá da profundidade do curso dágua Aproveitando a corda colocada no fi nal do percurso onde se determinou a velocidade média da água dividese a mesma que deve estar colocada próxima a superfície da água com auxílio de um barbante ou uma fi ta adesiva em vários pequenos segmentos eqüidistantes conforme é apresentado na Figura 53 Figura 52 Área da seção transversal Em cada ponto de encontro entre um segmento e outro devese inserir a vara e medir a distância do nível da água nesse ponto até o fundo do rio profundidade Com esses valores determinados é possível o cálculo de 85 pequenas subáreas que somadas irão compor a área total da seção Cada subárea é calculada pela seguinte equação A Pa Pp 2 d 55 Em que A área m² Pa profundidade anterior m Pp profundidade posterior m d comprimento do segmento m que deverá ser igual para todas as subáreas A área da seção transversal do curso dágua AT em metros quadrados é dada pelo somatório de todas as subáreas AT A1 A2 A3 An 56 Determinação da Vazão Com o valor da velocidade em metros por segundo e o da seção transversal em metros quadros determinase a vazão utilizando a seguinte equação Q A V 57 Em que Q vazão do curso dágua m3 s1 A área da seção transversal m² V velocidade média da água m s1 53 TESTE DE INFILTRAÇÃO DE ÁGUA NO SOLO Este é um ensaio que visa determinar a velocidade de infi ltração básica VIB que é fundamental na escolha do aspersor Utilizase um aparelho bastante simples o infi ltrômetro de anéis concêntricos Figura 53 Esse aparelho é composto por um anel menor com diâmetro de 25 cm e altura de 30 cm e um anel maior com diâmetro de 50 cm e mesma altura do anterior Podem ser confeccionados em serralherias tomandose o cuidado de utilizar chapas metálicas resistentes Devese fazer um corte em 86 forma de bisel na parte inferior e colocar alças na parte superior conforme a Figura 53 para facilitar sua penetração e retirada no solo Nesse ensaio cravamse os dois anéis concentricamente com auxílio de uma marreta na área em que se deseja determinar a VIB ambos na profundidade de 15 cm Um pedaço de madeira pode ser utilizado para proteger as bordas dos anéis do impacto da marreta O solo deve estar limpo de cobertura vegetal Figura 54 Figura 53 Infi ltrômetro de anéis concêntricos Figura 54 Ensaio de infi ltração de água utilizando os anéis concêntricos 87 Após colocados os anéis são cheios com água e deixados no local escolhido por pelo menos 24 horas antes do início do teste Essa saturação com água é necessária para o rearranjamento das partículas do solo revolvido no preparo do local e pela própria instalação Realização do Ensaio Colocase a água simultaneamente em ambos os anéis de modo que o nível da água no anel interno fi que a 5 cm da borda Nesse instante é realizada a primeira leitura com auxílio de uma régua e é disparado o cronômetro Não se deve permitir que a variação do nível da água no interior do anel de tamanho menor seja superior a 2 cm Caso o solo apresente uma rápida infi ltração solos muito permeáveis o tempo entre leituras será determinado pela variação do nível da água Caso contrário os tempos de leituras serão prédeterminados conforme a planilha de campo Quadro 5 Sempre que for realizada a reposição de água devese anotar a leitura da régua antes e depois da reposição Tempo min Leitura mm 0 5 10 15 20 30 45 60 90 120 Quadro 5 Planilha de campo Após a realização do ensaio de campo iniciamse os cálculos de escritório na planilha de escritório I Quadro 6 88 Régua Infi ltração Tempo T min Intervalo min Leitura cm Diferença cm I mm VI mmh normal abastecimento 0 0 5 5 10 5 15 5 20 5 30 10 45 15 60 15 90 30 120 30 Quadro 6 Planilha de escritório I Na coluna normal são anotados os valores medidos na régua nos intervalos de tempo em minutos Quando o nível da água dentro do anel menor baixar e chegar próximo da variação permitida realizase o reabastecimento de água nos anéis até o valor máximo de 5 cm da borda sendo então esse novo valor marcado na coluna abastecimento As demais colunas são calculadas da seguinte maneira Diferença diferença entre valores de leitura Intervalo diferença de tempo entre leituras Ex entre o tempo de 30 minutos e 45 minutos o intervalo é de 15 minutos Infi ltração I soma dos valores de diferença Velocidade de infi ltração VI diferença intervalo 60 Devese então traçar os gráfi cos de velocidade de infi ltração e infi ltração acumulada Determinação da Equação da Infi ltração Acumulada A equação da infi ltração acumulada é dada pela seguinte expressão geral I C T n mm 58 89 Em que I infi ltração acumulada mm C constante que depende do solo T tempo de infi ltração min n constante que depende do solo varia de 0 a 1 Para determinar as constantes C e n devese aplicar logaritmo na equação 59 transformandoa numa equação de uma reta Log I Log C n Log T 59 A equação é obtida por regressão linear através de processo analítico em que Log I Y Log C A n B Log T X 60 Resultando em Y A B X 61 que é a equação de uma reta Os valores de X e Y são obtidos na planilha de escritório II Quadro 7 N pares Tempo T min I mm X log T Y log I X Y X2 1 5 2 10 3 15 4 20 5 30 6 45 7 60 8 90 9 120 Quadro 7 Planilha de escritório II 90 Devem ser também calculados O somatório dos valores de X ΣX e a média dos valores de X Xmed O somatório dos valores de Y ΣY e a média dos valores de Y Ymed O somatório dos valores de X multiplicado por Y ΣXY O somatório dos valores de X elevado ao quadrado ΣX2 Os valores de B n A e C podem ser calculados utilizando os resultados do Quadro 6 Σ XY ΣX ΣY B N 62 ΣX2 ΣX 2 N Em que N número de pares de X e Y A Ymed B Xmed 63 C 10 A 64 A infi ltração acumulada será dada pela equação 59 Determinação da Velocidade de Infi ltração Básica A velocidade de infi ltração básica VIB é a velocidade de infi ltração em um solo no momento que a variação da mesma em relação ao tempo é muito pequena a velocidade de infi ltração permanece quase constante VIB mm h1 65 Segundo Mantovani et al 2006 a velocidade de infi ltração básica VIB pode ser assim classifi cada 91 VIB 30 mm h1 muito alta VIB entre 15 e 30 mm h1 alta VIB entre 5 a 15 mm h1 média VIB 5 mm h1 baixa Aplicação prática realizouse um ensaio de infi ltração em uma área cujo solo está classifi cado como Neossolo Quartzarênico Os resultados das leituras de infi ltração versus tempo estão apresentados na planilha de campo Quadro 8 Determine a velocidade de infi ltração básica VIB e a equação da infi ltração acumulada Tempo min Leitura mm normal abastecimento 0 1300 5 1160 1300 10 1190 15 1120 1300 20 1250 30 1120 1300 45 1110 1300 60 1120 1300 75 1100 1300 90 1100 1300 105 1110 1300 120 1100 1300 135 1100 1300 150 1100 1300 165 1100 1300 180 1110 Quadro 8 Leituras de infi ltração versus tempo Resolução De posse dos dados de campo realizamse os cálculos na planilha de escritório I Quadro 9 92 Tempo min Intervalo min Régua Infi ltração leitura mm diferença I VI normal abastecimento mm mm mm h1 0 0 1300 0 5 5 1160 1300 140 140 1680 10 5 1190 110 250 1320 15 5 1120 1300 70 320 840 20 5 1250 50 370 600 30 10 1120 1300 130 500 780 45 15 1110 1300 190 690 760 60 15 1120 1300 180 870 720 75 15 1100 1300 200 1070 800 90 15 1100 1300 200 1270 800 105 15 1110 1300 190 1460 760 120 15 1100 1300 200 1660 800 135 15 1100 1300 200 1860 800 150 15 1100 1300 200 2060 800 165 15 1100 1300 200 2260 800 180 15 1110 190 2450 760 Quadro 9 Cálculos da planilha de escritório I Devese então traçar os gráfi cos de velocidade de infi ltração e infi ltração acumulada Figuras 56 e 57 Para a determinação da infi ltração acumulada e da velocidade básica de infi ltração utilizase a planilha de escritório II Quadro 10 Figura 55 Velocidade de infi ltração 93 Figura 56 Infi ltração acumulada N pares Tempo T min I mm X log T Y log I X Y X2 1 5 14 069897 114613 080111 048856 2 10 25 100000 139794 139794 100000 3 15 32 117609 150515 177019 138319 4 20 37 130103 156820 204028 169268 5 30 50 147712 169897 250958 218189 6 45 69 165321 183885 304001 273311 7 60 87 177815 193952 344876 316182 8 75 107 187506 202938 380522 351585 9 90 127 195424 210380 411134 381906 10 105 146 202119 216435 437457 408521 11 120 166 207918 222011 461601 432299 12 135 186 213033 226951 483482 453832 13 150 206 217609 231387 503519 473537 14 165 226 221748 235411 522020 491724 15 180 245 225527 238917 538822 508625 Quadro 10 Determinação da infi ltração acumulada e da velocidade básica de infi ltração ΣX 2579343 e Xmed 171956 ΣY 2893906 e Ymed 192927 ΣXY 5239343 e ΣX2 4766155 94 5239943 2579343 2893906 B n 15 07953 4766155 25793432 15 A 192927 07953 171956 05617 C 1005617 36453 VIB 4334 mm h1 A velocidade básica de infi ltração VIB foi de 4334 mm h1 o que pode ser considerado muito alto maior que 30 mm h1 A equação da infi ltração acumulada fi cou assim determinada I 36453 T07953 mm Em que I infi ltração acumulada mm T tempo minutos 54 ENSAIO DE UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DE ÁGUA Este ensaio pode ser realizado em apenas um aspersor isolado ou em um sistema de irrigação já em funcionamento Para a determinação da uniformidade de aplicação de água deve se instalar um conjunto de coletores eqüidistantes em torno do aspersor a ser testado A duração mínima do ensaio é de 120 minutos devendo ser medidos a pressão de operação Figura 57 a vazão nos bocalis do aspersor Figura 58 a direção e velocidade do vento e ao fi nal do ensaio o volume ou lâmina dágua depositada em cada coletor Figura 59 95 Figura 57 Medição da pressão de operação na base do aspersor Figura 58 Determinação da vazão do aspersor 96 Figura 59 Determinação da quantidade de água depositada em cada coletor Realização do Ensaio Devese dividir a área ao redor do aspersor em subáreas quadradas 2 x 2 m 3 x 3 m etc de mesmas dimensões Figura 60 Os coletores são colocados no centro de cada subárea Figura 60 Coletores colocados no centro de cada subárea 97 Figura 61 Coletor Figura 62 Realização do ensaio O resultado desse teste representa o desempenho de um único aspersor porém na irrigação no campo existe uma superposição de vários aspersores sobre uma mesma área Para determinar a uniformidade de distribuição do sistema temse que considerar qual é a forma de distribuição dos aspersores no campo retangular quadrada triangular e simular as diversas combinações entre aspersores ao longo da linha lateral e entre linhas laterais fazendo a superposição para cada caso Na sobreposição levamse em consideração as precipitações sobre a área de quatro aspersores calculando a uniformidade com os totais superpostos em cada coletor Para fazer a determinação de uniformidade em um sistema de irrigação já instalado no campo devemse dispor os coletores 98 entre quatro aspersores de duas linhas laterais não sendo necessário sobrepor os dados Determinação da Uniformidade de Aplicação Utilizase a equação do Coefi ciente de Uniformidade de Christiansen CUC para determinar a uniformidade de aplicação 66 Em que CUC Coefi ciente de Uniformidade de Christiansen Xm média dos valores observados nos coletores mL n número de coletores na área simulada Xi quantidade de água observada em cada coletor mL Aplicação prática realizouse um ensaio de uniformidade de aplicação de água de um aspersor estando os coletores instalados em subáreas de 3 x 3 m A Figura 63 apresenta os volumes de água em mililitros em cada coletor Determine a uniformidade de aplicação de água simulando a irrigação para um espaçamento de 12 x 12 m entre aspersores A pressão medida na base do aspersor foi de 14 mca e a vazão foi de 24 m3 h1 Não houve ocorrência de vento durante o ensaio Figura 63 Dados coletados no campo no ensaio de uniformidade de aplicação 99 Resolução primeiramente é realizada uma simulação com os dados observados sobrepondo os valores obtidos para o espaçamento de 12 x 12 m Figura 64 Figura 64 Sobreposição dos valores observados As somas dos valores sobrepostos para uma simulação de espaçamento de 12 m x 12 m resultando em 16 coletores n são apresentadas na Figura 65 Figura 65 Somas dos valores sobrepostos na simulação 100 Para encontrar o valor calculado 141 mL Xi por exemplo realizou se a soma dos seguintes valores 0 26 22 93 141 mL Figura 66 Somas dos valores sobrepostos De posse dos dados simulados para o espaçamento requerido calcula se a média Xm que nesse caso foi de 1062 mL 13111510114880961039810690851171269173129 1062 mL 16 Aplicando esses dados à equação de Christiansen obtemos um valor de CUC igual a 8365 Para sistemas de irrigação por aspersão é recomendado que a uniformidade de aplicação fi que acima de 80 55 PARÂMETROS DE QUALIDADE DA ÁGUA PARA IRRIGAÇÃO A resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA nº 20 de 180686 dividiu as águas do território nacional em Águas doces salinidade 005 Águas salobras salinidade entre 005 e 03 Águas salinas salinidade 03 Em função dos usos previstos foram criadas nove classes de água O Quadro 11 apresenta as classes relativas apenas à água doce para uso em irrigação 101 Assim como a Classe Especial destinada ao abastecimento doméstico e preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas e a Classe 4 destinada à navegação harmonia paisagística e usos menos exigentes as águas salobras e salinas Classes 5 6 7 e 8 não devem ser utilizadas para irrigação de culturas agrícolas Classe Utilização da água 1 Irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rente ao solo e são ingeridas cruas sem remoção de película 2 Irrigação de hortaliças e plantas frutíferas 3 Irrigação de culturas arbóreas cercalíferas e forrageiras Quadro 11 Classifi cação das águas doces para uso em irrigação Fonte Resolução do CONAMA nº 20 180686 No Brasil a resolução nº 2086 do Conselho Nacional do Meio Ambiente de 180886 estabelece que para a irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de plantas frutíferas que se desenvolvem rente ao solo as águas não devem ser poluídas com excrementos humanos O Quadro 12 estabelece as condições sanitárias de cada classe de águas destinadas à irrigação de acordo com a resolução do CONAMA Classe Condição Sanitária 1 As águas não devem ser poluídas por excrementos humanos ressaltandose a necessidade de inspeções sanitárias periódicas 2 Não deverá ser excedido um limite de 1000 coliformes em 100 mL em 80 ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês No caso de não haver na região meios disponíveis para o exame de coliformes fecais o índice será de até 5000 coliformes totais em 100 ml em 80 ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês 3 Número de coliformes fecais até 4000 em 100 mL em 80 ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês No caso de não haver na região meios disponíveis para o exame de coliformes fecais o índice será de até 20000 coliformes totais em 100 mL em 80 ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês Quadro 12 Condições sanitárias de águas destinadas à irrigação Fonte Resolução do CONAMA nº 20 180686 103 CONJUNTO MOTOBOMBA Capítulo 6 61 INTRODUÇÃO O conjunto motobomba Figura 67 tem a função de sugar a água de sua fonte de origem e enviála sob pressão para o interior de tubulações apropriadas onde a mesma será conduzida até os emissores que no caso do sistema de irrigação por aspersão podem ser os aspersores os difusores ou o canhão hidráulico O motor que pode ser elétrico ou a combustível deve ter potência necessária para fornecer energia mecânica ao rotor da bomba o sufi ciente para que a água percorra uma determinada distância e altura e ao chegar ao emissor a pressão seja adequada para o correto funcionamento do mesmo Figura 67 Conjunto motobomba 104 A motobomba necessita de uma instalação que juntamente com os demais equipamentos elétricos e hidráulicos necessários para funcionamento do conjunto a proteja da ação de agentes externos como chuva poeira sol etc O local deve possuir boa iluminação ser bem arejado para que não ocorra aquecimento demasiado devido ao motor e ser construído nas proximidades do curso ou fonte de água Figura 68 Figura 68 Instalação do conjunto motobomba Uma motobomba pode trabalhar em duas situações distintas em sucção positiva e em sucção negativa Figura 69 Figura 69 Sucção positiva e negativa 105 Quando a motobomba é instalada acima do nível da água do ponto de captação a sucção é denominada positiva bomba não afogada Isso ocorre na maioria das vezes que captamos água de cursos dágua poços ou canais de irrigação Quando a água é captada de tanques reservatórios onde o nível de água está acima do nível da bomba dizemos que a sucção é negativa bomba afogada Quando a motobomba se encontra em sucção positiva é necessário realizar periodicamente a escorva da bomba Na sucção negativa esse procedimento não é realizado pois a mesma fi ca sujeita permanentemente a uma carga hidráulica 62 ESCORVA DA BOMBA Quando estiver em sucção positiva a bomba e a tubulação de sucção devem ser cheias periodicamente com água antes do acionamento do conjunto motobomba em um processo denominado escorva Figura 70 Figura 70 Escorva manual da bomba 106 Sem a realização da escorva a bomba não conseguirá sugar a água e recalcála até a área irrigada Deve ser verifi cado se não existem vazamentos na tubulação de sucção ou na entrada da bomba Esses fatores são fundamentais para permitir que a bomba fi que escorvada por um tempo maior o que é o ideal É necessário dispor de uma válvula de pé com crivo na entrada da tubulação de sucção o que impede que a água que é colocada na maioria das vezes manualmente escoe para a fonte dágua Essa válvula tem a função de permitir que a água apenas entre na tubulação de sucção e não saia quando a motobomba estiver desligada 63 POTÊNCIA DO CONJUNTO MOTOBOMBA A potência necessária ao conjunto motobomba para atender ao sistema de irrigação é calculada pela seguinte equação PMB Q HM 67 75 ηB ηM Em que PMB potência do conjunto motobomba cv Q vazão do sistema de irrigação L s1 HM altura manométrica ou carga m ηB rendimento da bomba decimal ηM rendimento do motor decimal O rendimento de uma bomba varia de um fabricante para outro e até entre bombas de mesma marca sendo que entre os principais fatores de perda estão o atrito entre a água e as partes internas da bomba possíveis vazamentos em juntas a recirculação interna de água na bomba e as condições de funcionamento vazão e altura manométrica às quais a bomba será submetida O motor seja ele elétrico ou a combustível também possui perdas inerentes a sua construção e funcionamento Em ambos os casos os próprios manuais dos fabricantes indicam o rendimento desses equipamentos 107 Segundo Bernardo et al 2005 é necessário adicionar uma porcentagem a mais de potência no valor calculado para permitir uma folga no funcionamento da motobomba Se a potência calculada da motobomba for menor do que 2 CV devem ser acrescidos 30 nesse valor Se a potência estiver entre 2 CV e 5 CV acrescer 25 Se a potência estiver entre 5 CV e 10 CV acrescer 20 Se a potência estiver entre 10 CV e 20 CV acrescer 15 Se a potência calculada for superior a 20 CV acrescer 10 nesse valor A altura manométrica ou carga Hm pode ser explicada em termos simples como a distância vertical e horizontal que a bomba precisa superar para enviar a vazão e a pressão necessárias ao funcionamento do sistema desde a sucção até o ponto mais elevado maior cota da área irrigada Segundo Bernardo et al 2005 a altura manométrica pode ser calculada pela seguinte equação Hm pin hfd dnd hfp dnp hfr dnr hfs dns hfl 68 Em que Hm altura manométrica mca pin pressão no início da linha lateral mca hfd perda de carga na linha de derivação mca dnd diferença de nível ao longo de derivação m hfp perda de carga na linha principal mca dnp diferença de nível ao longo da linha principal m hfr perda de carga na tubulação de recalque mca dnr diferença de nível de recalque m hfs perda de carga na tubulação de sucção mca dns altura de sucção m hfl perdas de carga localizadas mca Essa equação da altura manométrica poderá sofrer modifi cações de um projeto para outro Por exemplo se em um determinado sistema de irrigação as linhas laterais são conectadas diretamente à linha principal 108 isso elimina a utilização do termo hfd dnd relativo à linha de derivação que nesse caso não existe Quando há mais de uma subárea a altura manométrica deve ser calculada para a situação mais desfavorável em que a motobomba irá trabalhar ou seja o ponto mais distante e com maior altura geométrica em relação a ela As perdas localizadas podem ser expressas sob a seguinte equação geral hfl K V2 005102 69 Em que hfl perda de carga localizada mca K coefi ciente da peça adminesional V velocidade da água m s1 Alguns valores de K para as peças e perdas mais comuns são cotovelo 90 K 090 cotovelo 45 K 040 curva 90 K 040 curva 45 K 020 injetor venturi K 250 válvula de globo aberta K 10 Na prática podese considerar constante o valor de K para determinadas peças desde que o escoamento seja turbulento qualquer que seja o diâmetro da tubulação e a velocidade da água Uma boa seleção de bomba consiste em determinar a altura manométrica e a vazão requerida pelo sistema de irrigação e com base nisso escolher a motobomba de menor potência possível que atenda a esses requisitos Em termos práticos para projetos de irrigação as perdas de carga localizadas não ultrapassam 5 da perda de carga total 64 CURVAS CARACTERÍSTICAS As motobombas antes de serem comercializadas devem passar por rigorosos ensaios laboratoriais de funcionamento permitindo assim traçaremse gráfi cos do seu desempenho nas mais diversas situações Esses gráfi cos que apresentam a forma de curva são denominados curvas características Figura 71 e contêm as informações necessárias para a seleção adequada da motobomba que atenderá às necessidades de cada projeto de irrigação 109 Figura 71 Curvas características As informações analisadas são em geral comparadas com a vazão recalcada pela motobomba sendo que as mais importantes são a altura manométrica Hm o rendimento η a potência necessária para o acionamento da bomba Pb e o NPSH net positive suction head Observando as curvas da Figura 71 podemos fazer as seguintes afi rmações Quanto maior for a vazão recalcada menor será a altura manométrica que alcança Quanto maior for a vazão inicial maior será a potência necessária para o acionamento da motobomba O rendimento da bomba aumenta com o aumento da vazão até certo ponto e em seguida ocorre a diminuição do rendimento Quanto maior for a vazão recalcada maior será o NPSH requerido A expressão net positive suction head NPSH signifi ca a energia carga necessária no sistema para conseguir realizar a sucção da água quando a motobomba estiver trabalhando em regime de sucção positiva Por motivo de segurança na escolha do conjunto motobomba deve se procurar fazer com que o NPSH disponível seja maior do que o que é 110 realmente requerido pela bomba Isso evitará que devido a qualquer fator se a bomba sofrer uma redução na sua capacidade de sucção ainda assim ela não trabalhe defi cientemente e não ocorra a cavitação Segundo Faria e Vieira 1986 o NPSH disponível pode ser calculado pela seguinte expressão NPSH disponível Patm hs Pvapor hfs 70 Em que Patm pressão atmosférica local mca hs altura de sucção real do local m Pvapor pressão de vapor dágua em função da temperatura mca hfs perda de carga na tubulação de sucção mca A pressão atmosférica em função da altitude pode ser expressa através da seguinte equação baseada em Bernardo 1982 Patm 102788 Alt 00011 71 Em que Alt altitude do local mca A pressão de vapor dágua em função da temperatura é dada pela seguinte equação baseada em Bernardo 1982 Pvapor 00762 105844 T 72 Em que T temperatura do local C 65 CAVITAÇÃO A cavitação Figura 72 é a formação de bolhas na entrada da bomba mais precisamente na entrada do rotor devido à redução da pressão da água ao ponto de igualála à pressão de vapor do líquido estando a temperatura constante 111 Figura 72 Cavitação Essas bolhas se expandem com o tempo até bloquearem por completo a passagem da água Esse problema é típico de bombas que estão sujeitas a uma sucção defi ciente seja por alguma alteração nas características originais do projeto seja por simples falha no dimensionamento ou na escolha da bomba Fatores externos não previstos no projeto também podem causar a cavitação 112 Algumas dessas bolhas acabam se encaminhando para dentro da bomba onde implodem devido à pressão da água nesse local ser maior que a sua própria pressão causando danos às estruturas internas do equipamento Podese identifi car a ocorrência da cavitação quando após o acionamento do conjunto motobomba o sistema de irrigação não funciona os aspersores não conseguem girar ocorrem barulho e vibrações anormais na bomba A qualidade físicoquímica da fonte fornecedora de água também pode favorecer a ocorrência de cavitação devido principalmente à existência de gases dissolvidos em grande quantidade comum em águas de baixa qualidade Esses gases vão resultar na formação de bolhas mesmo que a pressão na sucção não atinja a pressão de vapor 113 PROJETO DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO CONVENCIONAL Capítulo 7 71 INTRODUÇÃO Realizar um projeto de irrigação por aspersão convencional permanente em uma área de 214 ha Figura 73 que se encontra a uma altitude de 850 m latitude de 22 55 S e longitude a 48 26 W A cultura a ser implantada é o feijão Phaseolus vulgaris L A água será bombeada de um curso dágua próximo a área a ser irrigada Figura 73 Planta planialtimétrica da área a ser irrigada 72 LEVANTAMENTO DOS PARÂMETROS INICIAIS Os seguintes parâmetros iniciais foram determinados por meio de visitas ao local em que será instalado o sistema de irrigação características de solo e da água revisão de literatura características da cultura e consulta a órgãos locais de monitoramento características climáticas locais 114 Características da Cultura Profundidade efetiva do sistema radicular 25 cm Ciclo do feijão 90 a 100 dias Kc da cultura nas diferentes fases de desenvolvimento 030 da germinação até o surgimento da primeira folha trifoliada 070 da primeira folha trifoliada até o primeiro botão fl oral 105 do primeiro botão fl oral até o enchimento das vagens 075 no enchimento das vagens e 025 na maturação Quantidade de água requerida pela cultura durante o ciclo 250 mm a 400 mm Características do Solo e da Água Velocidade básica de infi ltração determinada na área através do infi ltrômetro de anéis concêntricos 22 mm h1 alta Análise física das amostras de solo determinada em laboratório 50 de areia 40 de argila e 10 de silte sendo classifi cado segundo o triângulo textural como solo argilo arenoso Capacidade de campo e ponto de murcha permanente determinado em laboratório por meio de amostras indeformadas de solo da área 30 e 15 respectivamente Densidade do solo 130 g cm3 Disponibilidade de água no solo adotada f 060 Isso quer dizer que no momento da irrigação o solo ainda deverá conter 60 de umidade Características Climáticas Locais Velocidade média do vento medida na região 05 m s1 Período seco no ano em geral vai de fi nal de maio a início de outubro Classifi cação climática local segundo o sistema Köppen é Cwa ou seja clima quente mesotérmico com chuvas no verão e seca no inverno sendo a temperatura média do mês mais quente superior a 22º C 115 Pluviosidade anual coma base em dados de 30 anos média de 67 mm mês1 na época seca e de 190 mm mês1 na época chuvosa Temperatura média do ar 19 C na época seca e 24 C na época chuvosa Evapotranspiração de referência ETo 48 mm dia1 73 ESCOLHA DO ASPERSOR O aspersor escolhido é da marca Agropolo modelo NY30 ER bocal vermelho longo Segundo o manual do fabricante para utilização em um espaçamento de 12 x 12 m e uma intensidade de aplicação de água de 20 mm h1 o que atende à VIB determinada no campo é necessária uma pressão de serviço de 20 mca O diâmetro de alcance é de 304 m e a vazão é de 288 m3 h1 74 DISPOSIÇÃO INICIAL DO SISTEMA Na planta planialtimétrica foi realizada a distribuição simulada do equipamento no campo verifi candose todas as possibilidades de locação de tubulações divisão de subáreas etc o que possibilita um melhor dimensionamento do sistema Optouse por dividir a área em duas subáreas subárea I e subárea II independentes para facilitar o dimensionamento e o posterior manejo do sistema Figura 74 116 Figura 74 Subdivisões da área Vale a pena lembrar que a mesma área pode ter uma gama de variações de distribuição dos equipamentos no campo cabendo a cada projetista escolher a que mais seja conveniente sem que isso comprometa o funcionamento racional e econômico do sistema A Figura 75 apresenta a escolha da distribuição do equipamento para esse projeto Figura 75 Distribuição do equipamento no campo 117 A subárea I apresenta as seguintes dimensões 130 m x 80 m totalizando 104 ha Será composta por 6 linhas de 120 m cada e uma linha de derivação de 72 m A subárea II apresenta as seguintes dimensões 70 m x 150 m totalizando 11 ha Será composta por 11 linhas laterais de 60 m cada e uma linha de derivação de 140 m Ambas as áreas apresentam um declive de 15 na direção principal do terreno e de 05 nas curvas de nível A linha principal terá 140 m e será disposta no sentido da maior inclinação do terreno Todas as tubulações serão de PVC O conjunto motobomba será instalado a uma distância horizontal de 2 m e vertical de 15 m do nível da água do curso dágua A efi ciência do sistema de irrigação determinada pelo CUC é de 84 75 DIMENSIONAMENTO DAS LINHAS LATERAIS E LINHAS DE DERIVAÇÃO 751 SUBÁREA I Condições da linha lateral comprimento 120 m material PVC declive do terreno no sentido onde será instalada 05 espaçamento entre aspersores 12 12 m pressão de serviço do aspersor PS 20 mca vazão do aspersor q 288 m3 h1 intensidade de aplicação de água I 20 mm h1 z 05 120 100 060 m hf 020 20 060 460 m N 120 12 10 aspersores f 1 1 1 185 0402 1851 210 6102 hf 46 0402 1144 m J 1144 120 00954 m m1 QLL q N 288 10 288 m3 h1 00077 m3s1 00077 02788 150 x D263 00954054 0063 m 63 mm 75 mm Diâmetro da linha lateral da subárea I 75 mm 3 diâmetro comercial 118 Como o comprimento padrão das barras de PVC é de 6 m serão necessários para cada linha lateral da subárea I 120 m linha lateral 6 m barra de PVC 20 barras de 75 mm Já que a subárea I possui 6 linhas laterais será necessário um total de 120 barras de PVC de 75 mm 3 Para cada aspersor sessenta no total será necessário colocar uma derivação de 75 mm com bucha de redução e tubo de subida de 25 mm de diâmetro Figura 76 Figura 76 Aspersor derivação com rosca e tubo de subida Ao fi nal de cada linha lateral é instalado um cap de 75 mm Para a cultura do feijão o aspersor será instalado em tubo de subida de 060 m A pressão no início das linhas laterais Pin da subárea I será de Pin 20 075 46 060 05 06 2375 mca 119 Condições da linha de derivação comprimento 72 m material PVC aclive do terreno no sentido em que será instalada 15 número de linhas laterais atendidas 6 QLD 6 linhas laterais x 0008 m3 s1 vazão de cada linha 0048 m3 s1 z 15 72 100 11 m hf 015 30 11 34 m J 34 72 004722 m m1 0048 02788 150 D263 004722054 0143 m 150 mm Diâmetro da linha de derivação 150 mm 6 diâmetro comercial Serão necessárias para a linha de derivação da subárea I 72 m linha de derivação 6 m barra de PVC 12 barras de 150 mm Para cada linha lateral6 no total será necessário colocar uma derivação saída fêmea de 150 mm x 75 mm Figura 77 O cap deve ser de 150 mm também Figura 77 Derivação saída fêmea 752 SUBÁREA II Condições da linha lateral comprimento 60 m material PVC declive do terreno no sentido em que será instalada 05 espaçamento entre aspersores 12 x 12 m PS 20 mca q 288 m3 h1 I 20 mm h1 120 z 05 60 100 030 m hf 020 30 030 63 m N 60 12 5 aspersores f 1 1 1 185 0457 185 1 2 5 6 52 hf 63 0457 138 m J 138 60 0230 m m1 QLL q N 288 5 144 m3 h1 0004 m3 s1 0004 02788 150 D263 0230054 0040m 40 mm 50 mm Diâmetro da linha lateral da subárea II 50 mm 2 diâmetro comercial Serão necessárias para cada linha lateral da subárea II 60 m linha lateral 6 m barra de PVC 10 barras de 50 mm Já que a subárea II possui 11 linhas laterais será necessário um total de 110 barras de PVC de 50 mm 2 Para cada aspersor 55 no total será necessário colocar uma derivação de 50 mm com bucha de redução e tubo de subida de 1 polegada O cap nesse caso deve ser de 50 mm também A pressão no início da linha lateral da subárea II será de Pin 20 075 63 060 050 030 252 mca Condições da linha de derivação comprimento 140 m material PVC declive do terreno no sentido em que será instalada 15 número de linhas laterais atendidas 11 QLD 11 linhas laterais 0004 m3 s1 vazão de cada linha 0044 m3 s1 z 15 140 100 21 m hf 015 30 21 66 m J 66 140 0047143 m m1 0044 02788 150 D263 0047143054 0138 m 150 mm 121 Diâmetro da linha de derivação da subárea II 150 mm 6 diâmetro comercial Serão necessárias para a linha de derivação da subárea II 198 m linha de derivação 6 m barra de PVC 33 barras de 150 mm Para cada linha lateral 11 no total será necessário colocar uma derivação saída fêmea de 150 mm x 50 mm O cap deve ser de 150 mm também 76 DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL Como a área total foi dividida em duas subáreas I e II a vazão transportada pela linha principal atenderá apenas uma por vez e não as duas simultaneamente sendo o controle do fl uxo de água efetuado através de válvulas hidráulicas na entrada das mesmas A linha será dimensionada para a maior vazão que irá transportar que no caso é o da subárea I 0048 m3 s1 Velocidade de escoamento adotada V 20 m s1 D 12732 0048 20 0175 m 175 mm Diâmetro da linha principal 175 mm 7 diâmetro comercial Será necessário para a linha principal e de recalque que juntas possuem uma extensão de 210 m um total de 35 barras de 175 mm 77 DIMENSIONAMENTO DA LINHA DE SUCÇÃO Velocidade de escoamento adotada V 15 m s1 D 12732 0048 15 0202 m 200 mm Diâmetro da linha de sucção 200 mm 8 diâmetro comercial 122 78 DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA Neste dimensionamento a situação mais desfavorável é a da subárea I 781 DETERMINAÇÃO DA ALTURA MANOMÉTRICA Pressão no início da linha lateral PIN 2375 mca subárea I Perda de carga na linha de derivação HFD 49 m subárea I Diferença de nível ao longo da linha de derivação DND Δz 15 60 100 090 m Perda de carga na linha principal HFP 1067 0175487 0048 1501852 60 119 m Diferença de nível ao longo da linha principal DNP Δz 05 60 100 030 m Perda de carga na linha de recalque HFR 1067 0175487 0048 1501852 150 262 m Diferença de nível ao longo da linha de recalque DNR Δz 15 150 100 225 m Perda de carga na linha de sucção HFS 1067 0200487 0048 1501852 35 0032 m Diferença de nível ao longo da linha de sucção DNS 15 m Perdas localizadas HFL 45 m Altura manométrica HM 2375 49090 119030 262225 003215 45 4194 m 123 782 DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA DO CONJUNTO MOTOBOMBA Vazão 0048 m3 s1 48 L s1 Rendimento da bomba 75 Rendimento do motor 90 PMB 48 4194 4261 CV 75 070 090 Por motivo de segurança devemse acrescer 10 no valor da potência calculada PMB 4261 CV 10 469 50 CV O conjunto motobomba deve ter potência de 50 CV para atender às necessidades desse projeto de irrigação por aspersão convencional 79 MANEJO DA IRRIGAÇÃO O manejo da irrigação será realizado por meio da evaporação medida no tanque evaporímetro Classe A O mesmo não fornece a evapotranspiração de referência mas sim a evaporação do tanque ECA sendo necessária a utilização do coefi ciente do tanque para obter a evapotranspiração de referência A evapotranspiração de referência ETo representa a perda de água que uma superfície totalmente coberta de vegetação rasteira em pleno desenvolvimento e sem limitação de água sofre para a atmosfera Podese calcular a evapotranspiração de referência através da expressão ETo ECA Kp 73 Em que ETo evapotranspiração de referência mm 124 ECA evaporação do tanque Classe A mm Kp coefi ciente de tanque adimensional O coefi ciente do tanque Classe A Kp é função da umidade relativa do ar da velocidade do vento e do tamanho da bordadura ao seu redor Para o cálculo do turno de rega devese primeiramente determinar qual é a lâmina líquida de água que será aplicada na cultura LL 01 CC PMP dg z f 74 Em que LL lâmina líquida mm CC capacidade de campo PMP ponto de murcha permanente dg densidade global g cm3 z profundidade efetiva do sistema radicular cm f fração de água que pode ser extraída do solo decimal Conforme os parâmetros iniciais do projeto LL 01 30 15 130 25 060 293 mm Devese considerar a efi ciência de aplicação de água do sistema de irrigação para determinar a lâmina bruta de água Nesse projeto a efi ciência observada foi de 84 Então temos LB LL Ef 75 Em que LB lâmina bruta mm LL lâmina líquida mm Ef efi ciência do sistema de irrigação decimal LB 293 084 349 mm 35 mm 125 Fixase agora o turno de rega TR LL ETm 76 Em que TR intervalo entre irrigações consecutivas ou seja turno de rega dias LL lâmina líquida mm ETo evapotranspiração de referência mm dia1 No projeto a evaporação de referência média é de 48 mm dia1 Então temos TR 293 48 6 dias A cada seis dias será realizada a aplicação de 35 mm de água lâmina bruta Como o aspersor selecionado tem uma intensidade de aplicação de 20 mm h1 será gasto por volta de 1 hora e 45 minutos de irrigação para aplicar a lâmina dágua necessária Caso o turno de rega seja fi xado por exemplo a cada quatro dias devese refazer o cálculo e verifi car a nova lâmina a ser aplicada LB TR Eto 77 LB 4 dias 48 mm dia1 192 mm Sendo a intensidade de aplicação de água do aspersor de 20 mm h1 será necessário cerca de 1 hora de irrigação a cada 4 dias Caso sejam considerados os diferentes valores de coefi ciente da cultura Kc para cada fase de desenvolvimento teremos LB TR Eto Kc 78 O Quadro 13 apresenta os valores das lâminas brutas a serem aplicadas a cada 4 dias para cada fase de desenvolvimento do feijoeiro e o tempo de irrigação necessário considerando a intensidade de aplicação de água do aspersor escolhido I 20 mm h1 126 Fase Descrição Kc LB T I 1 Germinação até o surgimento da primeira folha trifoliada 030 58 mm 17 min 2 Primeira folha trifoliada até o primeiro botão fl oral 070 134 mm 40 min 3 Primeiro botão fl oral até o enchimento das vagens 105 21 mm 61 min 4 Enchimento das vagens 075 15 mm 45 min 5 Maturação 025 LB lâmina bruta a ser aplicada a cada 4 dias TI tempo de irrigação será suspensa a irrigação visando os tratos culturais para a colheita da cultura Quadro 13 Lâminas brutas mm a serem aplicadas na irrigação do feijoeiro para um turno de rega de 4 dias 710 OPÇÃO NO DIMENSIONAMENTO Caso fosse determinado no inicio do dimensionamento deste projeto de irrigação que o sistema deveria ser convencional portátil aonde as linhas laterais são trocadas de posição sistematicamente seria necessário determinar qual o número das mesmas que iriam funcionar simultaneamente A metodologia para o cálculo é baseada em Mantovani et al 2006 Calculase a lâmina líquida a lâmina bruta e o turno de rega LL 01 30 15 130 25 060 293 mm LB 293 084 349 mm 35 mm TR 293 48 6 dias Podese a partir deste valor de turno de rega que é um valor máximo de tempo entre uma irrigação e outra adotar um período de irrigação PI que seja mais conveniente ao irrigante Neste caso adotaremos um PI igual ao turno de rega 127 Realizase a determinação do tempo de irrigação por posição TI que será função da lâmina bruta e da intensidade de aplicação de água do aspersor I que neste projeto é de 20 mm h1 TI 35 20 175 horas por posição Devese acrescentar a TI o tempo gasto para a montagem e desmontagem da linha lateral em outra posição que deve estar entre 45 a 60 minutos TI 175 horas por posição 45 minutos 25 horas Calculase então o número de posições irrigadas por lateral por dia n que é função do número de horas que o sistema de irrigação deverá funcionar por dia e do tempo de irrigação por posição Adotemos neste caso que o sistema funcione 8 horas por dia n 8 25 3 posições irrigadas por lateral por dia Determinase então o total de posições de lateral N que será função do comprimento da linha de derivação no caso deste projeto da sua posição no campo e do espaçamento entre linhas laterais E2 Para demonstrar esse cálculo utilizaremos a subárea I cuja linha de derivação está na lateral esquerda da área e possui um comprimento de 72 metros N 72 12 6 posições Como existem seis posições possíveis na linha de derivação e cada linha lateral pode irrigar até três posições com apenas duas laterais operando simultaneamente Figura 78 conseguese irrigar toda a área em apenas um dia de trabalho Caso se deseje alterar o turno de rega devese modifi car a lâmina a ser aplicada de acordo com a evapotranspiração de referencia ocorrida no intervalo de dias entre as irrigações 128 Figura 78 Linhas laterais operando simultaneamente 129 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AZEVEDO NETO J M et al Manual de Hidráulica Editora Edgard Blücher Ltda São Paulo SP BENAMI A OFEN A Irrigation engineering Haifa International Irrigation Information Center 1984 257 p BERNARDO S Manual de Irrigação Viçosa UFV Imprensa Universitária 7a edição 2006 BERNARDO S Manual de Irrigação Viçosa UFV Imprensa Universitária 5a edição 1982 BISCARO GA Meteorologia Agrícola Básica Cassilândia UNIGRAF 2007 86p CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE RESOLUÇÕES LEIS ETC 198486 2ed Brasília Secretaria do Meio Ambiente 1998 98 p FARIA M A de VIEIRA J Irrigação por aspersão sistemas mais utilizados no Brasil Informe Agropecuário Belo Horizonte 12 139 p 2739 1986 GILES R V Mecânica dos Fluidos e Hidráulica Coleção Schaum Editora McGrawHill Ltda 1978 KELLER J BLIESNER R D Sprinkle and trickle irrigation New York Avibook 1990 649 p KELLER J KARMELI D Trickle irrigation design S1 Rain Bird Sprinkler Manufacturing Corporation 1975 133 p OLITTA A F L Os métodos de irrigação 1 edição 6 reimpressão São Paulo Nobel São Paulo 1994 1335 p PROGRAMA NACIONAL DE IRRIGAÇÃO Elaboração de Projetos de Irrigação CTH São Paulo 799 p 130 SILVEIRA P M STONE L F Irrigação do feijoeiro Embrapa Arroz e Feijão Santo Antônio de Goiás 2001 230 p MANTOVANI E C BERNARDO S PALARETTI L F Irrigação princípios e métodos Editora UFV Universidade Federal de Viçosa 2006 318 p WHITHERS B e VIPOND s Irrigação Projeto e Prática São Paulo EPU Editora da Universidade de São Paulo tradução de Francisco da Costa Verdade 1977 339 p 131 NOMENCLATURA DAS UNIDADES porcentagem polegadas C graus Celsius atm atmosferas bar bar cm centímetros cm3 cm3 centímetro cúbico por centímetro cúbico cv cavalo vapor gr cm3 gramas por centímetro cúbico gr gramas h horas h dia1 horas por dia h volta1 horas por volta ha hectare kg cm2 kilos por centímetro quadrado km h1 kilômetros por hora kPa kilo pascal L h1 litros por hora L min1 litros por minuto L s1 litros por segundo Lb Pol2 libras por polegada quadrada Log logaritmo m metros 132 m dia1 metros por dia m hora1 metros por hora m m1 metros por metro m s1 metros por segundo mca metros de coluna dágua m2 metros quadrados m3 metros cúbicos m3 h1 metros cúbicos por hora m3 h1 metros cúbicos por hora m3 min1 metros cúbicos por minuto m3 s1 metros cúbicos por segundo min minutos mL mililitros mm milímetros mm dia1 milímetros por dia mm h1 milímetros por hora mm volta1 milímetros por volta MPa mega pascal Diagramação Impressão e Acabamento Triunfal Gráfi ca e Editora Rua José Vieira da Cunha e Silva 920930940 AssisSP CEP 19800141 Fone 18 33225775 FoneFax 18 33243614 CNPJ 03002566000140 Livros Grátis httpwwwlivrosgratiscombr Milhares de Livros para Download Baixar livros de Administração Baixar livros de Agronomia Baixar livros de Arquitetura Baixar livros de Artes Baixar livros de Astronomia Baixar livros de Biologia Geral Baixar livros de Ciência da Computação Baixar livros de Ciência da Informação Baixar livros de Ciência 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