Irrigação e Drenagem

Conceito Irrigação Irrigação é uma técnica utilizada na agricultura que tem por objetivo o fornecimento controlado de água para as plantas em quantidade suficiente e no momento certo, assegurando a produtividade e a sobrevivência da plantação. Complementa a precipitação natural, e em certos casos, enriquece o solo com a deposição de elementos fertilizantes.

Conceito Drenagem •Drenagem é uma técnica que permite controlar o excesso de água eventualmente presente no solo, para permitir o processo de aeração, a movimentação de máquinas e evitar a salinização.

Importância da Irrigação •Área irrigada: 4,8% •Responsável por 16% da produção agrícola total. •O que representa 35% do valor da produção. •O Brasil tem potencial para irrigar 30 milhões de hectares.

Vantagens da Irrigação Garantia de produção - com a instalação de um sistema de irrigação adequado, você não ficará mais na dependência das chuvas. Diminuição dos riscos - após todos os investimentos na preparação do solo, na compra de sementes, Na aplicação de corretivos e adubos, você não correrá o risco de ver tudo perdido por falta de água. Colheita na entressafra - a irrigação possibilita obter colheitas fora de época de safra, o que resulta em remuneração extra e abastecimento regular do mercado consumidor.

Vantagens Aumento de Produtividade - com todos os fatores do processo produtivo devidamente equilibrados, O uso da irrigação, além de garantir a produção, possibilitará, também um aumento dos rendimentos. Fertirrigação - possibilita a aplicação de adubo por meio da água de irrigação, substituindo a adubação convencional por meio de tratores, reduzindo o consumo de óleo, desgaste de máquina e o emprego de mão de obra.

Limitações Alto custo inicial Falta de mão de obra especializada, o agricultor deve ser orientado para saber a diferença entre irrigar e molhar.

Situação da Irrigação no Brasil

Métodos de Irrigação

Irrigação Localizada

Aspersão

Superfície

Para irrigar devemos estudar o sistema solo X planta X Agua Solo é um corpo de material inconsolidado, que recobre a superfície terrestre emersa, entre a litosfera e a atmosfera. Os solos são constituídos de três fases: sólida (minerais e matéria orgânica), líquida (solução do solo) e gasosa (ar). Base para agricultura.

Onde esta a agua no solo? Poros do solo: Parte não ocupada pela matriz. Umidade do Solo.

Como encontrar a umidade no solo. Método direto: - Método gravimétrico • Métodos indiretos: Método dos blocos de resistência elétrica Método do tensiômetro Método da moderação de nêutrons Reflectometria no domínio do tempo

Método gravimétrico (padrão) - Bastante preciso - Exige balança e estufa - Só fornece o resultado 24 horas depois Procedimento: - Retirar a amostra da profundidade desejada - Colocar em recipiente fechado - Determinar a massa do conjunto (amostra + recipiente) - Abrir o recipiente e lavá-lo para a estufa (105ºC) durante 24 horas - Pesar o conjunto com a amostra seca

Exemplo massa recipiente + amostra úmida = 230 g massa recipiente + amostra seca = 205 g massa recipiente = 110 g Determinar a umidade com base em massa (U). Resposta: U = 20,83%

Método dos blocos de resistência elétrica Baseado na medida da resistência elétrica do solo Praticidade e rapidez Bloco de gesso, nylon ou fibra de vidro A resistência elétrica do solo varia com o seu conteúdo de água ↑ úmido ⇒ ↓ Resistência A solução no interior do bloco entra em equilíbrio com a solução do solo Necessita de calibração

Disponibilidade total de água no solo (DTA) A disponibilidade de água é considerada uma característica importante do solo, pois se refere à água nele contida entre a capacidade de campo (CC) e o ponto de murcha permanente (PMP) Calculada por: DTA = 10 * (CC-PMP)

Onde: CC é a capacidade de campo com base em volume (cm3 água/cm3 solo). PMP é o ponto de murcha permanente (cm3 água/cm3 solo). Exemplo: CC = 0,45% e PMP = 0,15% DTA = 10 * (0,45 – 0,15) DTA = 3,0 mm de água/cm de solo

Capacidade total de água no solo (CTA) A capacidade total de água no solo (CTA) representa a quantidade total armazenada na zona radicular: Calculada por : CTA = DTA * Z Onde Z= profundidade do sistema radicular.

Exemplo Z para a café = 50 cm CTA = 3,0 x 40 CTA = 12 mm

Capacidade real de água no solo (CRA) representa uma parte da capacidade total de água no solo (CTA), pois do ponto de vista da agricultura irrigada, não interessa planejar a utilização da água até o ponto de murcha da planta. A capacidade real de água no solo (CRA) é calculada pela seguinte fórmula: CRA = CTA * f, onde f é o fator de disponibilidade.

FATOR F O fator de disponibilidade (f) é um fator de segurança para o irrigante que tem como referência a umidade mínima a que uma cultura pode ser submetida sem afetar significativamente sua produtividade.

Irrigação real necessária (IRN) ou lâmina líquida A irrigação real necessária representa o consumo real de água pela cultura. É determinada por meio da seguinte equação: IRN = (Cc − Pm) · Ds · Z · f 10 Onde: IRN é a irrigação real necessária (mm); CC é a capacidade de campo com base em volume (cm3 água/cm3 solo); Pm é o ponto de murcha permanente (cm3 água/cm3 solo); Ds é a densidade do solo (g / cm3); Z é a profundidade efetiva do sistema radicular (cm); f é o fator de disponibilidade.

Exemplo Qual Irrigação real necessária (IRN) para uma cultura em solo com CC capacidade de campo em 0,45% e PMP ponto de murcha permanente em 0,15%, densidade de solo em 1,4 , profundidade de raiz em 50cm e fator de disponibilidade em 0,4?

Resolvendo? IRN = (Cc − Pm) · Ds · Z · f 10 Resposta 8,4mm

Irrigação total necessária (ITN) ou lâmina bruta Representa a quantidade de água necessária para a planta: Calculada por: ITN = IRN/Ea Onde: ITN é a irrigação total necessária (mm); IRN é a irrigação real necessária (mm); Ea é a eficiência de aplicação média dos sistemas de irrigação (%). A eficiência de aplicação (Ea) representa todas as perdas que ocorrem durante a aplicação de água por toda a área. Varia de 65 a 90%, dependendo do método de irrigação empregado.

Turno de rega Representa o intervalo de dias entre duas irrigações sucessivas. É descrito através da fórmula: TR = IRN/Etc Onde:É expresso em dias, uma vez que a IRN (irrigação real necessária) é expressa em mm e a ETc evapotranspiração da cultura) em mm d-1. Ao se determinar o TR, é comum encontrar valor fracionário, mas, como só podemos usá-lo com valor inteiro, aproximamos para o imediatamente inferior.

Exemplo Se TR = 4,4 dias, adotaremos 4 dias e ajustamos o IRN em função do TR e da ETc. Qual turno de Rega para uma cultura com IRN em 32 mm e ETc em 6,00mm dia ? TR= IRN/ETc TR= 32mm/6,00 U.S.I (Unidades do SI) 5,33 dias. -1

Evapotranspiração da cultura (Etc) Quantidade de água consumida em um intervalo de tempo pela cultura em plena atividade vegetativa, livre de enfermidades com o teor de umidade no solo próximo à capacidade de campo.

Etc Etc = ET0 x Kc Kc – coeficiente de cultivo – O valor de Kc varia: – Para uma mesma cultura, durante as diversas fases de desenvolvimento.

Dimensionamento O maior erro das pessoas e perguntar primeiro, qual moto-bomba ele deve comprar, quando esse é o ultimo item a ser levantado.

Potência do moto-Bomba Pot = Q × Hman 75 × Rmb Onde: Pot.= potencia da moto bomba Hman= altura manométrica Rmb= Rendimento da moto bomba

Altura manométrica Hman = hs + hr + hfLP + Pi Onde: hs = altura geométrica de sucção; hr = altura geométrica de recalque; hfLP = perda de carga na linha principal; Pi = pressão na linha principal.

Altura geométrica de sucção

hr = altura geométrica de recalque

hfLP = perda de carga na linha principal

Logo voltaremos Partes do sistema de irrigação.

Iremos falar primeiro do sistema por aspersão Componentes - Moto-bomba - Tubulações - Aspersores - Acessórios

Moto-Bomba A mais utilizada no brasil possui bomba centrifugas, com motores elétricos ou a diesel.

Aspersores/Assessórios

Classificação dos Aspersores

O que afeta um aspersor a) Diâmetro do bocal b) Pressão - Pressão excessiva: provoca a pulverização excessiva com deposição de água próximo ao aspersor - Pressão baixa: provoca uma inadequada pulverização proporcionando uma maior deposição da água na extremidade

Representação da pressão.

e) Intensidade de aplicação c) Vento: O vento altera o perfil distribuição do aspersor Espaçamento entre aspersores . e) Intensidade de aplicação

O que o produtor pediu: Aspersores a cada 10 metros. Assim temos que dimensionar as linhas. O diâmetro e o comprimento da linha lateral devem ser tais, que a maior diferença de vazão na linha não exceda 10% ou 20% da pressão de serviço do aspersor No dimensionamento deve-se considerar que a pressão no aspersor no meio da linha latera deve ser igual a pressão de serviço (no início da linha teremos uma pressão maior, no fina uma pressão menor e na média teremos a pressão de serviço) A relação entre a Pressão no início da linha lateral e a Pressão no meio é determinada por:

Pin – pressão no início da linha lateral PS – pressão de serviço do aspersor HF – perda de carga na linha lateral ∆Z – desnível entre o início e o final da linha lateral Aa – altura do aspersor

Percas de cargas Perda de carga em tubulações com múltiplas saídas HF = HF’ x F Em que: HF – perda de carga em tubulações com múltiplas saídas HF’ - perda de carga se não existisse saída intermediária F – fator de múltiplas saídas (tabela ou fórmula)

Em que: N – número de saídas ao longo da tubulação m – coeficiente que depende do expoente da velocidade na equação de utilizada para o cálculo da perda de carga Hazen Willians: m=1,85 Darcy-Weisbach: m=2,00

Selecionar aspersor: - Pressão de serviço (PS) Espaçamento. A pressão média na linha lateral deve ser igual a PS do aspersor - A perda de carga na linha lateral deve ser menor que 20% da PS HF = 0,2 . PS

F PS .2,0 ' HF = QLL = nº aspersores . Qasp QLL – vazão da linha lateral Qasp – vazão do aspersor

Para determinar o Diâmetro utilizo a fórmula de Hazen Willians: HF’ – perda de carga; L – comprimento do tubo; D – diâmetro do tubo; Q – vazão; C – coeficiente de HW

Exemplo Prof. Efetiva do sistema radicular = 50 cm - Período de máxima demanda : ET0 = 6 mm/dia, Kc = 1,1 - S/ considerar chuva - Fator de disponibilidade = 0,5 - Ucc = 35% - Upmp = 18 % - Densidade do solo = 1,2 g/cm3 - VIB = 10 mm/h - Eficiência de aplicação de água = 85 % - Jornada de trabalho = 16 h/dia - Altura do aspersor = 1,8 m

Primeiro Água disponível CTA = 2,04 . 50 = 102 mm CRA = 102 . 0,5 = 51 mm IRN ≤ 51 mm ITN = 51/0,85 = 60 mm .

Depois Turno de Rega

Ainda Temos que: - Período de irrigação PI = 7 – 1 = 6 dias Obs: 1 dia para manutenção do sistema IRN para 7 dias IRN = 7 dias . 6,6 mm/dia = 46,2 mm ITN para 7 dias ITN = 46,2 mm/0,85 = 54,4 mm

- Seleção do aspersor - Selecionar um aspersor que tenha uma intensidade de aplicação de água menor do que a VIB; velocidade de infiltração - Aspersor Selecionado: - Pressão de Serviço (PS) = 30 mca.(metro de coluna de agua) - Vazão = 3,5 m3/h - Raio = 16 m - Espaçamento = 18 x 24 m

- Tempo de irrigação por posição (Ti) TI = ITN Ia Assim: TI = 54,4/8,1=6,72horas

Numero de Aspersores por linha O produtor aceitou 10 aspersores por linha assim temos que calcular a vazão da linha. - Dimensionamento da linha lateral QLL = 35 m3 /h = 0,00972 m3/s PS = 30 mca Hfadmissível = 0,2 . 30 = 6 mca Fator de múltiplas saídas (tabelado): F10 saídas = 0,402 HF’= 6 / 0,402 = 14,92 mca Coeficiente de Hazen Willians p/ PVC: C = 140

Assim: D = 0,071 m = 71 mm D escolhido comercial = 75 mm HF’ para D = 75 mm (utilizar HW): HF’ = 11 ,46 mca HF para D = 75 mm (utilizar F): HF = 4,6 mca Pin = 30 + ¾ 4,6 + 1,8 = 35,25 mca

Escolha da moto bomba depende agora: Altura manométrica total Pin = 35,25 mca Hf na linha principal = 12,04 mca Hf na sucção = 0,28 mca Altura geométrica de recalque = 15 m Altura geométrica de sucção = 2 m Hf localizada – 5% do total Hman (s/ Hfloc)= 35,25 + 12,04 + 0,28 + 15 + 2 = 64,57 mca Hfloc (5%) = 64,57 . 0,05 = 3,22 mca Hman (c/ Hfloc) = 64,57 + 3,22 = 67,8 mca

Vazão da bomba Q bomba = 4 . 35 = 140 m3/h Potencia da moto bomba: Assim temos: Tendo escolhido uma bomba de: 23,33 CV Ou 25 CV comercial.

Irrigação localizada

Componentes dos sistema de irrigação localizada. Motobomba Cabeçal de controle Linha principal Válvulas Linha de derivação Linha lateral Emissores

O cabeçal de controle fica após a moto bomba, no início da linha principal. O cabeçal de controle é constituído por: - medidores de vazão - filtro de areia, tela ou disco - injetor de fertilizante - registros - manômetros

Demais cálculos seguem a linha da irrigação por aspersão. Obrigado, e quando será o próximo encontro para fazermos outro projeto?

Nota sobre tubulações: DN= diâmetro nominal PN= pressão nominal.