AVALIAÇÃO DA VAZÃO E UNIFORMIDADE DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO

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1 AVALIAÇÃO DA VAZÃO E UNIFORMIDADE DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO S. Silva 1 ; M. A. L. Santos 1 ; P. L. V. S. Sarmento 1 ; R. A. S. Lima 1 ; L. A. Sá1, G. B. Lyra 2 RESUMO: O trabalho foi realizado no Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Alagoas em Rio Largo-AL, no mês de outubro de 2011, com o objetivo de avaliar a relação entre a vazão e a pressão de serviço, além da uniformidade de aplicação de um sistema de irrigação por aspersão de baixa pressão. Pelos resultados verificou-se que, com pressão de serviço (Ps) de 12,5 metros de coluna de água (mca) a vazão média do aspersor foi 264 L h -1. As diferenças entre vazão nominal (260,8 L h -1 ) e medida (264 L h -1 ) foram consideradas baixas. A uniformidade de aplicação de água do sistema de irrigação utilizado no experimento foi considerada boa de acordo com o CUC e regular conforme o CUD. PALAVRAS-CHAVE: aplicação de água, uniformidade de irrigação, pressão de serviço. EVALUATION OF FLOW AND UNIFORMITY OF A SPRINKLER IRRIGATION SYSTEM SUMMARY: The study was conducted at the Center for Agrarian Sciences, Federal University of Alagoas in Rio Largo, AL, in October 2011 with the objective of evaluating the relationship between flow and working pressure, and the uniform application of a system sprinkler irrigation of low pressure. The results indicate that, with pressure (Ps) of 12.5 meters of water column (MCA) the average flow of the rotor was 264 L h -1. The differences between nominal flow rate (260.8 L h -1 ) and measured (264 L h -1 ) were considered low. The uniformity of the water irrigation system used in the experiment was considered satisfactory according to the CUC and regular as CUD. KEYWORDS: application of water, uniform irrigation pressure. 1 Graduando em Agronomia na Universidade Federal de Alagoas, Centro de Ciências Agrárias, CEP , BR 101-Norte Km 85, Rio Largo, AL. Fone (82) Professor da Universidade Federal de Alagoas, Centro de Ciências Agrárias, Rio Largo, AL.

2 INTRODUÇÃO A irrigação é uma das práticas mais utilizadas para aumentar a produção agrícola, porém, quando mal manejada essa prática pode causar grandes desperdícios de água que é um recurso natural mundialmente escasso. A uniformidade de distribuição de água da irrigação é afetada principalmente, por cinco fatores: modelo do aspersor, tamanho e tipo do bocal, pressão de serviço, espaçamento entre laterais e velocidade do vento (Solomon, 1979). Para Mantovani et al. (2009), a irrigação pressurizada necessita que o conjunto de bombeamento forneça água em quantidade e pressão compatível com o sistema utilizado. Um sistema de irrigação com baixa uniformidade de distribuição de água faz com que plantas de determinada área recebam mais água do que outras, resultando em desenvolvimento desuniforme da cultura, provocando perdas na produtividade agrícola. Por isso, a avaliação da uniformidade da irrigação é imprescindível para se conhecer a eficiência de aplicação e as perdas durante o funcionamento do sistema. Para medir a uniformidade existem diversas metodologias, sendo as principais: o coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) que é a medida da distribuição da água que relaciona a quarta parte da área total que recebe menos água, com a lâmina média aplicada (Keller & Karmeli, 1975) e o modelo proposto por Christiansen (CUC). Este trabalho teve como objetivo avaliar a relação entre a vazão e a pressão de serviço, além da uniformidade de aplicação de um sistema de irrigação por aspersão de baixa pressão. MATERIAL E MÉTODOS As avaliações foram realizadas no Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Alagoas ( S; W; 127m) em Rio Largo-AL, no mês de outubro de O clima é caracterizado, pela classificação de Thornthwaite e Mather, como quente e úmido (B 1 ), megatérmico (A ), com deficiência de água moderada no verão (s) e grande excesso de água no inverno (w 2 ). A precipitação pluvial média da região é de mm. As avaliações foram repetidas três vezes em 16 coletores com área de 38,4 cm 2. Foram utilizados quatro aspersores modelo P5 (Agrojet), muito comum em hortas comerciais, de baixa pressão e baixa vazão, mangueira de 16 mm e espaçamento recomendado pelo fabricante de 4 x 4 m (Figura 1). As medidas e observações constaram de: caracterizar o modelo do aspersor e suas especificações; verificar vazão do aspersor (balde e pipeta); verificar pressão de serviço do aspersor (manômetro pitot); verificar ocorrência de vazamentos; verificar espaçamento entre emissores; observar a lâmina coletada; observar a uniformidade de distribuição por CUD e CUC. Figura 1. Disposição dos coletores em relação ao aspersor.

3 Através da Equação 1, recomendada por Mantovani et al. (2009), deduziu-se o modelo quadrático para se fazer a estimativa da vazão em função da pressão. (eq. 1) Em que q 1 é a vazão do aspersor 1, em L s -1 ; q 2 é a vazão do aspersor 2, em L s -1 ; Ps 1 é a pressão de serviço do aspersor 1, em mca; e Ps 2 é a pressão de serviço do aspersor 2, em mca. A relação entre vazão e pressão foi explicada através da Equação 2. (eq. 2) Em que q é a vazão do aspersor, em L h -1 ; P s é a pressão de serviço do aspersor, em mca; e y0, a e b são coeficientes de ajuste da equação. Para o cálculo da uniformidade, foram usadas as seguintes equações: (eq. 3) Em que, q 25% é a média do menor quartil das vazões observadas, em L h -1 ; e q m é a vazão média dos coletores, em L h (eq. 4) Em que CUC é coeficiente de uniformidade de Christiansen, em %; qi é vazão de cada coletor, em L h -1 ; q m é vazão média dos coletores, em L h -1 ; e n é o número de coletores. RESULTADOS E DISCUSSÃO A vazão do aspersor trabalhando a uma pressão de 12,5 metros de coluna de água (mca) foi de 264 L h -1. Os dados das pressões e suas respectivas vazões nominais possibilitaram fazer a estimativa da vazão do aspersor em função da pressão através de regressão polinomial quadrática (Tabela 1) e as diferenças entre vazão nominal e estimada variaram de 0,67 a 3,25 L h -1, o que corresponde de 0,16 a 1,11% da vazão nominal, respectivamente. Essas diferenças podem ser consideradas muito baixas, indicando que a regressão polinomial acima citada serve para estimar a vazão do sistema através de medidas manométricas. Tabela 1. Estimativa da vazão do aspersor em função de sua pressão de serviço. Pressão Q nominal Q estimada Diferença Diferença (mca) (L/h) (L/h) (L/h) (%) ,3-1,32-0, ,7 3,25 1, ,9-1,89-0, ,8-0,75-0, ,3 0,67 0,16 O equação apresentou ajuste estatístico significativo (p < 0,01) à vazão, em função da variável independente (Ps). Os coeficientes do modelo (y0, a e b) apresentaram ajuste significativo (p < 0,05; p < 0,01 e p < 0,05; respectivamente) (Tabela 2). O coeficiente de regressão (R 2 ) mostrou valor de 0,99 para o ajuste do modelo. O elevado valor de R 2 indicou que o modelo foi capaz de explicar a variabilidade de Q.

4 Tabela 2. Valores estimados dos coeficientes (y0, a e b) do modelo polinomial quadrático e coeficiente de regressão (R2), para o ajuste do modelo à vazão (Q), tendo como variável independente pressão de serviço (Ps). Valores entre parênteses representam o erro padrão de estimativa dos coeficientes. Parâmetros Vazão (Q) y0 92,6*(±11,5595) a 15,0286**(±1,2571) b -0,1257*(±0,0311) R 2 0,99 **significativo a p<0,01; *significativo a p<0,05. Ao se utilizar a equação de regressão para testar a pressão medida (Figura 2), a vazão estimada foi de 260,8 L h -1, a qual foi muito próxima da vazão média medida, que foi de 264 L h -1. Isso mostra uma diferença de 1,2% da vazão medida e revela que a vazão medida esteve dentro dos valores recomendados pelo fabricante. Para Mantovani et al. (2009), a Ps tem particular importância na irrigação pressurizada, pois afeta a vazão aplicada, a eficiência da aplicação e a uniformidade de distribuição de água. Ao se trabalhar com valores acima do recomendado, poderá ocorrer um fracionamento excessivo do jato, com diminuição do tamanho das gotas, implicando maior potencial de evaporação e arraste das gotículas que saem do aspersor. Figura 2. Correlação e estimativa da vazão em função da pressão de serviço do aspersor. Os resultados apresentados na Tabela 3 indicam que a vazão média foi de 11,02 mm h -1 com desvio padrão de 1,98 mm h -1, que corresponde a 18% da lâmina média. Portanto, de acordo com a classificação de Miranda & Pires (2003), o sistema apresentou boa uniformidade de distribuição de água. Com base no CUD o sistema foi regular (Bernardo et al. (2006), porque os coletores com 25% menores vazões só conseguiram atingir cerca de 74,3% da vazão média. Já para CUC, houve boa uniformidade na distribuição de água pelo sistema. Com resultado de 85,1%, esse último método se torna mais criterioso e tende a aumentar a uniformidade do sistema, uma vez que faz a comparação da vazão de cada coletor com a vazão média coletada. A Figura 3 representa a distribuição de água na área experimental, em que se observa a variação das vazões em mm h -1 coletadas e se tem a noção dos parâmetros que os coeficientes de uniformidade devem representar. À medida que se observa a distribuição de água em direção ao Oeste, há certo aumento de vazão nos coletores. Assim, teoricamente, enquanto uma fração de área é irrigada em excesso, em outra ocorre o déficit de água. Essa diferença entre as vazões coletadas na área experimental deve-se às perdas causadas pelo clima, pois segundo Mantovani el al. (2009), nos sistemas de irrigação por aspersão, a análise das perdas de água durante a sua aplicação refere-se à evaporação direta e ao arrastamento pelo vento da água aspergida (deriva).

5 Tabela 3. Valores da média das vazões de todos os coletores (qm), média das 25% menores vazões dos coletores (q25%), Coeficiente de Uniformidade de Distribuição (CUD) e Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC). Parâmetros utilizados Classificação para avaliação Valores obtidos da uniformidade qm (L h-1) 11,02 ± 1,98 q25% (L h-1) 8,19 CUD (%) 74,3 regular CUC (%) 85,1 boa Assim, a sistematização de avaliações periódicas nos equipamentos de irrigação auxilia a tomada de decisão quanto a melhorias a serem realizadas no mesmo e quanto ao manejo da irrigação em determinadas horas do dia nas mais variadas regiões. Figura 3. Distribuição de água na área experimental, em mm h-1. CONCLUSÃO A vazão medida esteve em conformidade com a curva de vazão nominal do aspersor. A uniformidade de aplicação de água do sistema de irrigação utilizado no experimento foi considerada boa com base no CUC e regular em relação à CUD. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8 ed. Viçosa: Ed. UFV, p. KELLER, J.; KARMELI, D. Trickle irrigation design. Rain Bird Sprinkler Manufacturing Corporation, 133 p MANTOVANI, E. C.; BERNARDO, S.; PALARETTI, L. F. Irrigação: princípios e métodos. 3 ed. Viçosa: Ed. UFV, p. MIRANDA, J. H de. PIRES, R. C de M. (Coordenadora). Irrigação. Piracicaba: FUNEP, (Serie Engenharia Agrícola, 1). SOLOMON, K. Variability sprinkler coefficient of uniformet test results. Trans. Of the ASAE (Am. Soc. Eng.)

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