UNIFORMIDADE DE TRÊS ASPERSORES UTILIZADOS EM PROJETOS DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO CONVENCIONAL

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1 UNIFORMIDADE DE TRÊS ASPERSORES UTILIZADOS EM PROJETOS DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO CONVENCIONAL K. P. Castagnolli 1 ; S. Ichikura 1 ; R. M. Vieira 1 ; R. A. Armindo 2 Resumo: Neste trabalho, teve-se por objetivo avaliar a uniformidade de distribuição de água em um sistema de irrigação por aspersão convencional em Curitiba-PR, onde existe alta utilização desse sistema em projetos de irrigação em olericultura, utilizando-se três aspersores convencionais comumente utilizados nesses projetos. Por meio da metodologia descrita pela ASABE, realizaram-se os testes com três aspersores. Variáveis como: velocidade e direção do vento, pressão de serviço e rotação do aspersor, vazão e tempo de ensaio foram coletadas e analisadas. A curva pressão versus vazão dos três modelos avaliados também foi gerada realizando-se um processo de anamorfose dos dados coletados. Nas condições em que esse trabalho foi realizado, verificou-se que o aspersor A apresentou-se como mais uniforme em aplicação de água. Palavras-chave: aspersão, uniformidade, vento, clima. DETERMINATION OF UNIFORMITY OF THREE SPRINKLER IRRIGATION PROJECT USED IN CONVENTIONAL SPRINKLER Summary: This study aimed to evaluate the water distribution uniformity of three conventional sprinklers used in conventional sprinkler irrigation system projects in Curitiba-PR. In this region, this system is highly used in irrigation projects for horticulture. Using the methodology described by ASABE, there were three tests with sprinklers. Variables such as wind speed and direction, working pressure and rotation of the sprinkler, flow test and time were collected and analyzed. The pressure versus flow curve of the three models was also generated by carrying out an anamorphosis process of the collected data. Under the conditions that this work was done, it was noted that the sprinkler A was the one which presented a more uniform water application. Keywords: sprinkler uniformity, wind, weather 1 Graduandas do Curso de Agronomia, Universidade Federal do Paraná, CEP , Curitiba, PR. Fone (41) kalinepc@gmail.com 2 Professor Doutor, Departamento de Solos e Engenharia Agrícola, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR rarmindo@ufpr,br

2 INTRODUÇÃO A irrigação é uma operação agrícola que tem como finalidade básica colocar água à disposição da planta mantendo o solo com umidade adequada utilizando, para isto, os métodos de irrigação. Dentre os métodos de irrigação existentes pode-se citar o de aspersão, que reproduz de maneira artificial a chuva. Fatores como o dimensionamento correto e o manejo eficiente do sistema projetado são importantes para o sucesso do sistema de irrigação por aspersão. A aplicação da água por sistemas de irrigação não é perfeitamente uniforme. É comum expressarse a uniformidade de distribuição de água de um sistema de irrigação por meio de coeficientes de uniformidade que expressem à variabilidade da lâmina de irrigação aplicada sobre o solo (Solomon, 1984). Vários são os fatores que podem interferir no nível de uniformidade de distribuição da água como: espaçamento entre aspersores, velocidade e direção do vento, pressão de serviço, velocidade e uniformidade de rotação dos aspersores, entre outros (Christiansen, 1941). O coeficiente de uniformidade proposto por Christiansen (CUC) é amplamente utilizado para avaliar a uniformidade de sistemas de irrigação por aspersão. Adota-se, como referência para sistemas de irrigação por aspersão, o valor mínimo de CUC de 0,80 ou 80% (Merriam, Keller & Alfaro,1973). Valores inferiores a este podem ser admitidos se a precipitação pluvial apresentar valor significativo durante a estação de cultivo, ou se a diminuição dos custos do sistema com a redução da uniformidade compensarem na diminuição da receita, devido à redução na produção da cultura (Zocoler, 1998). Já o coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) se apresenta como outra forma de avaliação e relaciona a medida da distribuição da água média do menor quartil dos dados com a lâmina média aplicada em toda área de irrigação. Um sistema de irrigação por aspersão deve aplicar água em taxas iguais ou menores que a capacidade de infiltração do solo. Realiza-se isto com a finalidade de permitir que haja infiltração de água sem escoamento superficial; além disso, a água deve ser distribuída de maneira mais uniforme possível, buscando-se adequada uniformidade de aplicação em condições de campo. O conhecimento da capacidade de infiltração do solo e as condições de operação do sistema podem permitir a seleção da taxa de aplicação dos aspersores, bem como o espaçamento adotado das linhas laterais. Neste trabalho, teve-se por objetivo realizar a avaliação da uniformidade de três aspersores amplamente utilizados em projetos de irrigação na localidade de Curitiba-PR e região utilizados em projetos de olericultura. MATERIAL E MÉTODOS Os testes deste trabalho foram realizados em uma área plana e gramada do Setor de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Paraná (SCA/UFPR), em Curitiba-PR. Três aspersores de distintos fabricantes foram separados e classificados em aspersores de Modelo A, Modelo B e Modelo C (Tabela 1). Para a realização dos testes com os aspersores utilizou-se um material composto de um conjunto moto-bomba de 2 cv, uma caixa d água de capacidade 3000 L, duas tubulações de PVC de engate rápido de 0,050 m de diâmetro e 6 m de comprimento. A pressão de serviço do aspersor foi determinada por meio de um manômetro tipo Bourdon, acoplado na junção

3 existente entre o tubo de subida e o aspersor. Para monitoramento da vazão durante a realização dos testes, fez-se uso de um hidrômetro. Registros, válvulas e outras conexões completaram o material utilizado no experimento (Figura 1-a). Valendo-se do manômetro, para aferição de pressão, e do hidrômetro, para determinação da vazão, coletaram-se dados para a determinação das curvas vazão versus pressão e do coeficiente de descarga dos três modelos testados. Ressalta-se que todos os testes foram realizados com três repetições. Tabela 1 Dados referentes às características dos modelos de aspersores ensaiados. Aspersores Modelo A Modelo B Modelo C Diâmetros dos bocais (mm) 3,5 x 2,5 5 x 4,6 5,56 x 3,18 Vazão nominal (m 3 h -1 ) 0,972 2,43 2,34 Pressão de serviço (mca) Depois dos testes mencionados, realizaram-se as análises de uniformidade, que tiveram duração de 1 h, nas pressões de serviço recomendadas pelos Fabricantes monitorando-se a vazão durante os ensaios; a velocidade rotação do aspersor e a velocidade do vento, com auxílio de um anemômetro, sempre em condições menores que 1,1 m s -1 (4,0 km h -1 ). Utilizou-se um tubo de subida de altura de 0,5 m para a instalação dos aspersores, uma vez que essa altura é utilizada em projetos de irrigação para olericultura na localidade de Curitiba e região metropolitana, PR. Para a coleta dos volumes precipitados pelos aspersores, montou-se uma malha regular de coletores espaçados de 1,0 m (Figura 1-b). Seguindo a recomendação da American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE), utilizaram-se coletores de secção de 0,08 m de diâmetro. Figura 1 a) Imagem do sistema de testes montado para avaliação da uniformidade de aspersores. b) Imagem da malha de coletores utilizada. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados dos coeficientes de uniformidade de Christiansen (CUC), de uniformidade de distribuição (CUD), vazão, velocidade de vento e rotação para cada repetição (REP) foram calculados para cada modelo de aspersor avaliado (Tabela 2). Nota-se que o modelo A apresentou-se como o mais uniforme na aplicação de água. Para solos em que exista baixa variabilidade de suas propriedades físicas, pode-se esperar que a produção das culturas seja mais uniforme. Neste caso, a maior uniformidade de aplicação de água garante maior uniformidade na produção.

4 Tabela 2 Resultados das análises de campo dos três modelos de aspersor avaliados nas três repetições. Modelo A Modelo B Modelo C Variáveis Rep I Rep II Rep III Méd Rep I Rep II Rep III Méd Rep I Rep II Rep III Méd Vazão(m 3 h -1 ) 1,0949 1,0978 1,0105 1,07 2,8109 2,8109 2,8025 2,81 2,9610 2,9598 2,9602 2,96 Pressão de serviço (mca) 25,00 25,00 25,00 25,0 25,00 25,00 25,00 25,0 25,00 25,00 25,00 25,0 Veloc. Vento (m s -1 ) 0,23 0,00 0,00 0,08 0,00 0,00 0,30 0,10 0,20 0,13 0,00 0,11 Rotação (rpm) 3,19 3,19 3,19 3,19 1,45 1,45 1,45 1,45 1,52 1,52 1,52 1,52 CUC (%) 86,63 91,96 91,87 90,2 78,72 77,00 71,23 75,7 78,9 78,27 81,72 79,6 CUD (%) 74,38 85,85 86,41 82,21 69,92 69,72 57,18 65,61 67,26 67,97 72,16 69,13 Verifica-se que não existiu diferença entre as rotações nas três repetições do três tratamentos, tal resultado reflete a dependência da rotação da pressão de serviço, que foi estabelecida e monitorada durante todo o tempo de ensaio. O modelo A, que apresentou maior uniformidade, foi também o modelo que apresentou maior rotação em torno de seu eixo. Esse aspersor possui um porte bem menor do que os outros dois modelos, ademais seus bocais são bem menores proporcionando menor vazão e, conseqüentemente, maior tempo de irrigação, pensando-se na mesma lâmina requerida pela cultura. As realizações dos ensaios em horários iniciais do período da manhã significaram baixa influência dos ventos nos resultados. Medidas com o anemômetro ao longo dos ensaios foram tomadas e transformadas em leituras médias. O modelo B foi o único aspersor avaliado que apresentou, com significância, um valor médio de CUC menor que 80% não sendo assim recomendado para utilização em projetos de aspersão. Ressalta-se que os testes realizados nesse trabalho contaram com apenas uma unidade específica de cada tipo de aspersor, ou seja, os ensaios não foram realizados com aspersores de diferentes lotes de fabricação. As relações vazão observada versus pressão dos três modelos avaliados foram obtidas sendo apresentadas: Modelo A (q=0,1922h 0,5337, R 2 =0,9935 ); Modelo B (q=0,6315h 0,4704, R 2 =0,9947 ) e Modelo C (q=0,6481h 0,4781, R 2 =0,9937 ). Nota-se que os modelos gerados a partir de anamorfose apresentaram ótimos ajustes. Pode-se verificar que a mesma pressão de serviço recomendada pelos fabricantes, 25 mca, o modelo C apresentou uma ligeira maior vazão que o modelo B. Já o modelo A, que possui menor porte, disponibiliza vazão bem inferior em relação aos modelos B e C para toda faixa de pressão. Entre os modelos B e C não existe diferença significativa nas vazões para toda faixa de pressão ensaiada. CONCLUSÃO Baseado nas condições em que esse trabalho foi realizado conclui-se que o aspersor modelo A apresentou-se como mais uniforme na aplicação de água.

5 AGRADECIMENTOS Os autores deste trabalho agradecem a Empresa Bucco Irrigação por fornecer os equipamentos necessários para a realização dos testes. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOTREL T.A., FOLEGATTI M.V., FRIZZONE J.A., PAZ V.P.S Otimização do uso da água em sistemas de irrigação por aspersão Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.6, n.3, p , 2002 AZEVEDO. H.J., BERNARDO S., CECON, P. R., RAMOS M.M., SEDIYAMA, G.C Influência de fatores climáticos e operacionais sobre a uniformidade de distribuição de água em um Sistema de Irrigação por aspersão de alta pressão. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.4, n.2, p , MERRIAM,J.L.;KELLER,J.;ALFARO,J. Irrigation: system evaluation and improvement Logan: Utah State University, CHRISTIANSEN, J.E. The uniformity of application of water by sprinkler systems. Agricultural Engineering, St Joseph, v.22, n.3, p.89-92, SOLOMIN, K.H. Yield related interpretations of irrigation, uniformity and efficiency measurements. Irrigation Science,New York, v.5, n.3, p , 1984 ZOCOLER, J.L. Modelo para dimensionamento econômico de sistemas de recalque em projetos hidroagrícolas f. Tese (Doutorado em Irrigação e Drenagem) - Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO. Avaliação de desempenho de sistemas de irrigação. Disponível em: Acesso em: 19.jul.2011.