INTRODUÇÃO Bacia hidrográfica do Tietê - Paraná

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1 Centro Universitário do Triângulo O sistema de irrigação por aspersão é o mais utilizado no Brasil IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO 20 mil pivôs centrais 1,275 milhões de hectares de pivô 100 maiores municípios 70% área irrigada por pivôs Disciplina: Irrigação e Drenagem Curso: Engenharia Agronômica - 6º período Professor: João Eduardo Ribeiro da Silva 80%dospivôs SP,MG,GO,BA Bacia hidrográfica do Tietê - Paraná Principais culturas irrigadas por pivô central: milho (24,0% da área total), cana-de-açúcar (21,3%), feijão (20,5%), soja (14,7%), café(6,2%) e algodão(3,1%) 30,1% das outorgas maior Maiores polos de irrigação situados nas bacias hidrográficas dosriossãofranciscoeparaná(50%dospivôs) 1

2 Bacia hidrográfica do São Francisco Fonte: Landau et al. (2015) Neste método de irrigação a água é aplicada ao solo sob a forma de uma chuva mais ou menos intensa e uniforme sobre a superfície, com o objetivo de que a infiltração se processe no ponto o qual ela alcança. 2

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4 Jato d água emitido a grande velocidade que se dispersa no ar em um conjunto de gotas, distribuindo-se sobre a superfície do terreno. Objetivo: conseguir uma distribuição uniforme entre vários aspersores 4

5 s: Qualquertipodesoloquanto atexturaeestrutura s com velocidade de infiltração = intensidade de aplicação s com velocidade de infiltração = intensidade de aplicação Intensidade de aplicação = mm/hora 5

6 Topografia: Terrenos planos, de encosta, terraços e platôs mais elevados Alta declividade = distâncias variáveis entre linhas laterais = menor uniformidade na distribuição Infiltração = processo pelo qual a água penetra no solo através de sua superfície Oaumentodaumidadesedáporcamadas Redistribuição - movimento descendente da água provocando molhamento das camadas inferiores Os fenômenos infiltração e redistribuição caracterizam a capacidade de infiltração do solo A velocidade de infiltração (Vi) condiciona o tempo de irrigação necessário para a aplicação da quantidade de água desejada como também determina a escolha do melhor método de irrigação 6

7 Vibéusadanomomento daescolhadoaspersor A intensidade de aplicação deve ser menor ou igual aela(mmh -1 ) 7

8 Os fenômenos infiltração e redistribuição caracterizam a capacidade de infiltração do solo â á çã = (mm hora -1 ) A velocidade de infiltração (Vi) condiciona o tempo de irrigação necessário Velocidade de Infiltração (Vib) (mm hora -1 ) Como calcular a velocidade de infiltração de água no solo? 8

9 Vários métodos Método do Infiltrômetro de Anel Doiscilindroscom30cmdealturaediâmetrosde25e50cm Os cilindros são cravados no solo até uma profundidade de 15 cm Adiciona-se água nos dois cilindros, de modo que os níveis se igualem Mede-se a altura de água infiltrada a intervalos de tempo Reabastece quando chega a 5 cm Tempo Acumulado (Tac) (min) T (min) Inf. Acumulada (Iac) (mm) I (mm) Vi (m 3 min -1 m -1 m -1 ) 2,8 2,8 19,0 19,0 0, ,0 11,2 29,0 10,0 0, ,5 8,5 34,0 5,0 0, ,0 9,5 39,0 5,0 0, ,0 12,0 44,0 5,0 0, ,5 12,5 49,0 5,0 0, ,5 12,0 54,0 5,0 0, ,5 12,0 59,0 5,0 0,

10 = # Vib Clima: Vento, umidade relativa do ar e temperatura são parâmetros que exercem grande influência Vento desviodojatod águaemádistribuição>>vídeo Umidade e temperatura provoca evaporação durante a operação do sistema Qual o melhor horário para irrigar??? 10

11 Regiões com ventos fortes, altas temperaturas e baixa umidade relativa não são indicados para a utilização do sistema por aspersão Culturas: Adapta-se à maioria das culturas Não usar em culturas muito suscetíveis a doenças. 11

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13 Vantagens do Sistema de Irrigação por Aspersão Vantagens do Sistema de Irrigação por Aspersão Aplica-se a qualquer tipo de terreno Pode-se utilizar em qualquer tipo de solo Não é necessário sistematizar o terreno Pode ser totalmente automatizado Vantagens do Sistema de Irrigação por Aspersão Vantagens do Sistema de Irrigação por Aspersão A água é aplicada uniformemente e com alta eficiência Permite fácil controle da quantidade de água a ser aplicada Não restringe a aeração do solo Proteção contra geada Existem equipamentos versáteis que podem ser transportados para outras áreas 13

14 Desvantagens do Sistema de Irrigação por Aspersão Componentes do Sistema de Irrigação por Aspersão Sofre efeito de ventos, que diminui a uniformidade de distribuição Interfere no controle fitossanitário Favorece o desenvlvimento de algumas doenças Os componentes do sistema são: bomba hidráulica, linha(s) principal(ais), linha(s) lateral(ais), aspersores, acessórios Imprópriaparaáguascomaltoteordesais Aspersores De baixa pressão (menos de 250 kpa): diâmetro do bocal menor que 4 mm, vazão menor que 1 m³/h, utilizados em hortaliças e em irrigação de pomares Aspersores De pressão média (de 250 a 400 kpa): dois bocais com diâmetros entre 4 e 7 mm, vazões entre1a6m³/h De alta pressão (acima de 400 kpa): tipo canhão.1,2ou 3bocais,comvazõesentre6e 40 m³/h. Alcance entre 25 e 70 m. Grande tamanho da gota pode danificar a cultura. 14

15 Tubulação Quase totalmente em PVC rígido Uso de aço galvanizado ou zincado na linha principal quando se necessitar de diâmetro maiorque4 Disponívelnomercado PVCrígidode2,3e4 polegadas, com 6 m de comprimento Tubulação Quase totalmente em PVC rígido Uso de aço galvanizado ou zincado na linha principal quando se necessitar de diâmetro maiorque4 Disponívelnomercado PVCrígidode2,3e4 polegadas, com 6 m de comprimento Fatores que Afetam a Pulverização Pressão Fatores que Afetam a Pulverização Vento Gotas < 1,0 mm: muita influência do vento > 4,0 mm: prejudica as folhas 15

16 Sobreposição Sobreposição A aplicação de água por um aspersor se processa de modo circular, por consequência, haverá área entre os aspersores que não receberão água. O espaçamento entre aspersores é definido no catálogo do fabricante É imprescindível que haja superposição dos jatos d água A percentagem de superposição é dependente do tipo de aspersor selecionado Sobreposição VAZÃO DOS ASPERSORES Determinado pelo fabricante Em que: Qa = vazão do aspersor, em m 3 s -1 ; Cd = coeficiente de descarga (0,96); A= área dos bocais, em m 2 ; g= aceleração da gravidade (9,81 m s -2 ); Ps = pressão de serviço do aspersor, em (mca). 16

17 VAZÃO DOS ASPERSORES Consideração Ip Vib Em que: Ip = intensidade de precipitação, em m s -1 ; Qa = vazão do aspersor, em m 3 s -1 ; EA = espaçamento entre aspersores, em m; e, EL = espaçamento entre linhas laterais, em m. Ip = Intensidade de precipitação (m h -1, ou mm h -1 ) Vib = Velocidade de infiltração básica Linha Principal O critério utilizado é baseado na velocidade média do escoamento em condutos forçados(1,0 a 2,0 m/s) Em geral, na irrigação trabalha-se com a velocidade de 1,5 m/s O cálculo do diâmetro da tubulação principal é feito utilizando a equação da continuidade Linha Principal Equação da continuidade $ 1 =$ 2 $= ' $= ( ) *+, /= 4 ' $ π ' x V 17

18 Linha Principal Linha Principal A perda de carga é calculada utilizando-se a equação de Hazen-Williams ; 23=10,646 ' $ 7 1, 85 ' /,,<= Exercício 1 Dimensione a linha principal de um sistema de irrigação por aspersão convencional, sendo dados: Comprimento da linha principal(l) = 120 m Material da tubulação: PVC(C) = 150 Somente 1 linha lateral, com vazão = 0,0067 m 3 s -1 Linha Principal Linha Principal Cálculo do diâmetro da linha principal Cálculo da perda de carga na linha principal /=, ) > ( )? /=, B,C, ) C,D ; 23=10,646 ' $ 7 1, 85 ' /,,<= /=0,075 F=75 FF G3 I J 23=10,646 ' 0, , ' 0,075,,<= 23=3,45 F 18

19 Linha de Recalque e de Sucção Linha de Recalque e de Sucção Linha lateral De forma prática, utiliza-se o mesmo diâmetro da linha principal para a linha de recalque Linha principal Para o dimensionamento da sucção, calcule o diâmetro da mesma forma da linha principal, ou de forma simplificada, basta utilizar um diâmetro comercial da linha de recalque Linha de recalque MB Linha de sucção Linha Lateral Critério para dimensionamento: a variação de vazão entre o primeiro e o último aspersor não poderá ser maior que 10%, ou seja: Q 1 = 1,1 Q n Linha Lateral Paraumlimitedevariaçãodevazãode10%entreoprimeiro e o último aspersor de uma linha lateral de aspersão, a pressão de serviço tem um limite de variação equivalente a 21% da pressão de serviço Como conseqüência: Ps 1 = 1,21 Ps n Em termos práticos, considera-se que a variação de pressão ao longo de uma LL não poderá exceder a 20% da pressão de serviço do aspersor somada a diferença de nível entre os extremos da linha. 19

20 Linha Lateral Linha Lateral Fator de Christiansen(F) Linha Lateral Exercício 2 - Calcular a perda de carga na LL representada abaixo, sabendo-se que: Qa = 2,71 m 3 h -1 EA = 12 m D = 3 20

21 Linha Lateral Linha Lateral Exercício 3 -Calcular o diâmetro recomendado para uma LL de aspersores, de acordo com os seguintes dados: Qa = 4,42 m 3 h -1 EA = 18 m Ps = 30 mca N = 12 Linha Lateral ComoaLLpossui12aspersorescomEAde18m,tem-se: L=216m F = 0,393(Fator de Christiansen para 12 aspersores) LimitedeperdadecarganaLL=20%x30mca=6mca Aplicandoaeq.deH.W.paraD,tem-se:D=0,086m Linha Lateral Este diâmetro não é comercial e se encontra entre os diâmetros comerciais de 3 e 4. ParaD=3 hf=10,82mca ParaD=4 hf=2,67mca Conclusão: O diâmetro da LL obrigatoriamente terá que ser aquele cuja hf não exceda ao limite permissível. No presente caso, é o diâmetro de 4. 21

22 Cálculo da Pressão Requerida no Início da Linha Lateral Considera-se 75% (3/4) da perda de carga ao longo de metade da linha lateral O dimensionamento é feito com base no aspersor que opera com pressão de serviço média, o qual se encontra no meio da linha lateral Pressão! Manômetro 3K 4 L LM Aspersor do meio Cálculo da Pressão Requerida no Início da Linha Lateral A pressão requerida no início da linha lateral é expressa da seguinte forma P =PQ Q 3K 4 ' 23 RG1K 2 '/J Onde: Pinll = pressão requerida no início da linha lateral (mca); Ps = pressão de serviço dos aspersores (mca); Aa = altura de elevação dos aspersores (m); hf=perda decarganalinha lateral (mca); e Dn=desnível aolongo dalinha lateral (m) 1K 2 ío Cálculo da Pressão Requerida no Início da Linha Lateral Linha lateral em nível P=PQ Q B, ' 23 Cálculo Hidráulico do Conjunto Motobomba Possibilita a escolha de uma motobomba que propicie fornecimento de água para os aspersores em níveis de vazão e pressão requeridos pelo projeto Linha lateral em aclive P =PQ Q B, ' 23 QG C + '/J Linha lateral em declive P=PQ Q B, ' 23 S G C + '/J Os parâmetros do projeto para tal são a vazão e a altura manométrica Vazão: é a necessária para suprir a necessidade de água Altura manométrica (hm): pressão que o conjunto terá que vencer para fornecer a vazão adequada 22

23 Cálculo Hidráulico do Conjunto Motobomba Cálculo da altura manométrica T F =P Q 23 ;P Q U;P Q 23 ;V Q U ;V Q 23 ;W Q U ;W Q23 X Onde: H man =alturamanométrica P inll =pressãonoinício dalinhalateral(mca) hf LP =perdadecarganalinhaprincipal(mca) Z LP =desníveldalinhaprincipal(m) hf LR =perdadecarganalinhaderecalque(mca) Z LR =desníveldalinhaderecalque(m) hf LS =perdadecarganalinhadesucção(mca) Z LS =desníveldasucção(m) Hf localizada =perdadecargalocalizada(m) de3a5%dasoutrasperdas 23