DESEMPENHO DE SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR MICROASPERSÃO, EM MAMOEIRO, NO PERÍMETRO IRRIGADO DE BARREIRAS

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1 DESEMPENHO DE SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR MICROASPERSÃO, EM MAMOEIRO, NO PERÍMETRO IRRIGADO DE BARREIRAS M. L. de Jesus 1, S. B. S. Paranhos 2 ; G. T. Araújo²; J. Santos²; S. B. A. Viana 3 ; M.A.V. Silva³. RESUMO: A uniformidade de distribuição de água de um sistema de irrigação é um dos principais parâmetros para o diagnóstico da situação de seu funcionamento, juntamente com a eficiência de aplicação de água. Mesmo na microaspersão, para a qual se tem melhor controle da lâmina aplicada, é recomendado que seja feito anualmente o teste de uniformidade. Procurando contribuir com a melhoria da qualidade da irrigação praticada na cultura do mamão em Barreiras, Ba, objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar o desempenho de duas sessões (S1 e S2) de um sistema de irrigação por microaspersão, no Perímetro de irrigação Barreiras Norte da CODEVASF, através de coeficientes de uniformidade e de eficiência de aplicação, em uma área de 26 ha. Foram coletadas amostras de vazões dos microaspersores, conforme metodologia descrita por Keller e Karmeli (1975); ou seja, selecionou-se quatro linhas laterais em cada seção, quais sejam as linhas primeira, a 1/3, a 2/3 e a última linha da derivação. Conforme o mesmo critério, em cada linha, foram amostrados o primeiro, a 1/3, a 2/3 e o último emissor de cada linha. O cálculo para eficiência foi procedido conforme Silva et al. (2002). Com os dados de vazão, foram calculados os valores dos coeficientes de uniformidade e eficiência do sistema de irrigação. Os valores de Coeficiente de Uniformidade de Distribuição (CUD) foram de 89,48% e 86,88%, nas seções 1 e 2 respectivamente; os valores de Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC) foram de 89,64% e 88,23%, respectivamente. As seções tiveram Eficiência de Aplicação (Ea) de 91,28% na seção 1 e 88,87% na S2. Para CUC e CUD os valores receberam a classificação bom. Conclui-se que o sistema avaliado apresentou um bom desempenho. PALAVRAS-CHAVE: eficiência de sistema de irrigação, coeficiente de uniformidade, eficiência de aplicação. ABSTRACT: The uniformity of distribution of water in an irrigation system is a key parameter for diagnosing the state of operation of the system together with the application efficiency of water. Even in micro, for which one has better blade control applied, it is recommended that the test be performed annually uniformity. To contribute to improving the quality of irrigation practiced in papaya Barreiras, Ba, aimed to, with this work was to evaluate the performance of two sessions (S1 and S2) of a system of irrigation spray, Irrigation Perimeter Barriers in Northern CODEVASF through coefficients of uniformity and application efficiency in an area of 26 ha. Samples were collected from runoff; when the microsprinklers, according to the methodology described by Keller and Karmeli (1975); ie, we selected four lines on each side section, which are the first lines, 1 /3, 2/3 and the last line shunt. According to the same criteria, in each row, the first sampled at 1 /3, 2/3 and the last line of each emitter. The efficiency calculation was done after Silva et al. (2002). With flow data, we calculated the coefficients of uniformity and efficiency of the irrigation system. The values of coefficient Distribution Uniformity (CUD) were 89,48 % and 86,88 %, in sections 1 and 2 respectively, the values of the Christiansen Uniformity Coefficient (CUC) were 89,64 % and 88,23%, respectively. The sections had Application Efficiency (Ea) of % in section 1 and % in S2. For CUC and CUD values were rated "good" (ALBUQUERQUE and DURÃES, (2008). It is concluded that the evaluated system performed well. KEYWORDS: irrigation system, uniformity coefficient, application efficiency. 1 Estudante de Engenharia Agronômica, Universidade do Estado da Bahia, CEP , Campus IX, Barreiras Bahia. Fone (77) Bolsista do CNPq. marilj@bol.com.br 2 Estudante de Engenharia Agronômica, Universidade do Estado da Bahia Campus IX BA. 3 Prof. Doutor da Universidade do Estado da Bahia Campus IX BA.

2 II INOVAGRI International Meeting, 2014 INTRODUÇÃO A Região Nordeste é responsável por mais de 60% da produção nacional de mamão (EMBRAPA, 2011), sendo a escassez e a irregularidade pluviométrica é um dos principais fatores limitantes da produção agrícola na região. Avaliando as características climáticas da Bahia para a cultura do mamão, Filho et al. (2009), mostraram que 90% do Estado, área de Km 2, abrangendo as ecorregiões do Cerrado, Florestas do interior da Bahia, Florestas secas do Nordeste, Caatinga e da Chapada Diamantina, a prática da irrigação é imprescindível para produção comercial da cultura. A irrigação em mamoeiro deve ser efetivada a fim de suprir as necessidades hídricas da planta, porém com um manejo adequado do uso da água, para que não haja excesso ou falta, pois em ambos os casos, a produtividade diminui e os custos de produção da cultura aumentam, pois segundo Bernardo et al. (2009), é importante que o sistema de irrigação não vise apenas à captação e condução de água, mas também a eqüidade na distribuição da mesma, as práticas de manejo, a drenagem na área irrigada e a relação solo-água-planta, para que o projeto não tenha sua vida útil prejudicada. Segundo Shons (2006) é recomendável analisar o desempenho dos equipamentos, adotando três parâmetros: Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC), proposta por Christiansen (1942); o Coeficiente de Uniformidade de Distribuição, proposto por Keller e Karmeli, que considera a média de 25% de total de lâminas coletadas com os menores valores e a média geral de lâminas; e eficiência de aplicação de água (Ea). Enquanto as medidas de uniformidade demonstram a capacidade do sistema de irrigação em distribuir água uniformemente sobre a área irrigada, as medidas de eficiência, em nível da parcela irrigada, expressam a capacidade da irrigação em atender os requerimentos de consumo de água da cultura; elas quantificam fisicamente a qualidade da irrigação, por incorporarem algumas conseqüências da uniformidade (SILVA 2005). Silva et al. (2004) propuseram um modelo matemático para avaliar o desempenho de sistemas de irrigação e, desenvolver um fator de adequação para o cálculo da lâmina bruta a ser aplicada que agregue, em um único indicador, as medidas de uniformidade e de eficiência de aplicação de água da irrigação. Os mesmo autores basearam-se no pressuposto de que as vazões são convertidas em lâminas e ordenadas de forma decrescente associando-as a área de cada coletor em relação à área avaliada, essa relação de área, variando de 0 a 1 (adimensional), ajusta os pontos observados no modelo que irá predizer a lâmina aplicada em função de área. A avaliação da uniformidade e da eficiência de aplicação de água do sistema de irrigação por microaspersão em mamoeiro possibilita adequar o sistema e o manejo de irrigação avaliado, definindo quando e o quanto irrigar com eficiência, contribuindo para a redução do custo de produção e para o uso racionalizado da água. Diante do exposto objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar o desempenho de um sistema de irrigação por microaspersão na cultura do mamão em nível de campo, no Perímetro de irrigação Barreiras Norte da CODEVASF Barreiras-BA, através de coeficientes de uniformidade e de eficiência de aplicação. MATERIAL E MÉTODOS O presente trabalho foi realizado no Projeto Irrigado Barreiras Norte (PIBN), da Companhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco, localizado no município de Barreiras BA, cujas coordenadas geográficas são 12º07 S de latitude, 45º00 W de longitude e uma altitude de 430 m. Segundo a classificação de Thornthwaite e Mather (1955), o clima é sub úmido a seco, com pequeno excedente hídrico, megatérmico, chuvas de primavera/verão. A temperatura média anual é de 25,1º, com máxima de 32º e com precipitação média anual de 1136 mm, concentrada nos meses de outubro a março (normal climatológica: ) (INMET, 2013). Foram avaliadas duas seções dentro de uma sub-unidade. Utilizou-se o Coeficiente de Uniformidade proposto por J. E. Christiansen (1942) e o Coeficiente de Distribuição de Água (CUD), recomendado pelo serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos, proposto por Keller e Karmeli (1975), calculados conforme as Equacões 1 e 2 e interpretados conforme a Tabela 1. O Coeficiente de Uniformidade de Christiasen (CUC) é o grau de variação existente entre os desvios absolutos, obtido entre a diferença de cada valor observado de lâmina aplicada e a média geral desse conjunto de dados: 71

3 M. L. de Jesus et al. CUC = 100. (1 n i=1 Xi X /N ) (Eq. 1) X Em que: CUC = Coeficiente de Uniformidade de Christiansen, %; N = número de observações realizadas; X = vazão ou lâmina de água observada; i = número de ordem das vazões ou lâminas; X = vazão ou lâmina média coletada. Para o cálculo do Coeficiente de Uniformidade de Distribuição de Água (CUD), utilizou-se a média das 25% das menores lâminas (quartil inferior) como medida de dispersão, considerando que, os valores inferiores à média aplicada são mais prejudiciais que os valores acima da média: CUD = 100. ( N q X j=1 j N q N i=1 X i N ) (Eq. 2) Em que: CUD = Coeficiente de Uniformidade de Distribuição, %; N = número total de observações; Nq = Número de observação do quartil inferior; X = vazão ou lâmina de água observada; i = número de ordem das vazões ou lâminas; j = número de ordem das vazões ou lâminas do quartil inferior. Tabela 1. Grade de Classificação para o Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC) e o Coeficiente de Uniformidade de Distribuição (CUD) (BERNARDO, et al. 2009). CUC% CUD% Classificação >90 >84 Excelente Bom Razoável Ruim <60 <36 Inaceitável Para a Coleta de dados para coeficientes de uniformidade foram selecionadas quatro linhas laterais sobre a linha de derivação em funcionamento, nas seguintes posições: início; a 1/3 e a 2/3 da linha de derivação e última. Após definição das quatro linhas laterais ao longo da derivação, foram selecionados quatro pontos ao longo da linha lateral, conforme o mesmo critério usado anteriormente (Keller e Karmelli, 1974). Foram obtidas três medições de vazão em cada microaspersor selecionado para obtenção da média, de forma que, sempre que a variação fosse maior que 5%, foi feita uma nova medição substitutiva. As pressões foram medidas na entrada e saída das linhas laterais selecionadas durante a avaliação. A obtenção da lâmina pontual aplicada no evento de rega avaliado (L apl ) foi através da Equação 3, em que a razão entre a vazão do emissor (L.h-1), pela área de sua abrangência, é a lâmina aplicada por hora, conforme abaixo: Laple = Q. Tapl E1. E2 (Eq. 3) Em que: Laple = Lâmina média aplicada pelo emissor (mm); Q = vazão do emissor n (L.h-1); Tapl = tempo de aplicação de água praticado no lote (h); E1 = espaçamento entre laterais (m); E2 = espaçamento entre emissores na lateral (m). As lâminas pontuais aplicadas (Eq. 3) foram ordenadas de forma decrescente e associadas à área que cada um dos pontos de coleta representa em relação à área total avaliada (SILVA et al. 2004) (setor de rega). A lâmina aplicada por microaspersor avaliado representa a lâmina recebida em uma função de área equivalente a 1/16 avos. Essa relação de área, tomada de forma cumulativa, variando de 0 a 1 (adimensional), foi plotada de forma a ajustar os pontos observados a um modelo matemático utilizado nos cálculos dos indicadores de desempenho (fator de adequação e eficiência de irrigação). Os dados de lâmina foram plotados numa dispersão XY, seguido de uma análise de regressão para obtenção de polonômios de quarto ou quinto ordem. Os modelos matemáticos obtidos para o ajuste 72

4 II INOVAGRI International Meeting, 2014 dos pontos observados para obtenção da lâmina média aplicada e eficiência de aplicação e fator de adequação da irrigação para atingir as metas de fração de área adequadamente irrigada (ar) de e 0,8, conforme as Equações 4a e 4b. L = A + Ba + Ca 2 + Da 3 + Ea 4 (Eq. 4a) L = A + Ba + Ca 2 + Da 3 + Ea 4 + Fa 5 (Eq.4b) Em que: L = lâmina de água aplicada em função de a; a = fração de área acumulada; A...F = coeficiente do polinômio. A lâmina média aplicada, supostamente igual a necessidade de irrigação (ou lâmina requerida), devido o objetivo do presente trabalho ser avaliar apenas o sistema de irrigação, foi obtida através das Equações 5ab, conforme o polinômio adotado. L apl = (A + B 2 + C 3 + D 4 + E 5 ) (Eq.5a) L apl = (A + B 2 + C 3 + D 4 + E 5 + F 6 ) (Eq.5b) Em que: L apl = lâmina média de água aplicada; A...F = coeficiente do polinômio. Para ajustar o perfil de distribuição da água aplicada na área, com intuito de atingir a meta de fração de área adequadamente irrigada (ar) de 0,8 foi utilizado em produto de fator de adequação da irrigação Fi obtido através do polinômio, conforme as equações 6ab abaixo: F i = F i = L req A+B(a r )+C(a r ) 2 +D(a r ) 3 +E(a r ) 4 (Eq. 6a) L req A+B(a r )+C(a r ) 2 +D(a r ) 3 +E(a r ) 4 +F(a r ) 4 (Eq.6b) Em que: Fi = fator de adequação de irrigação adimensional; Lreq=Lapl = lâmina média aplicada (mm); ar = meta da área adequadamente irrigada pretendida (0,8); A...F = coeficientes do polinômio. Os valores de eficiência de aplicação (Ea) foram previstos para irrigação ajustada do modo a atingir 80% de área adequadamente irrigada, onde as equações para determiná-la serão obtidas segundo os polinômios utilizados. Calculados de acordo com as Equações 7a e 7b. Ea = 100. ( ([F i.l apl ] [F i.(a.(a r )+ B 2.(a r )2 + C 3.(a r )3 + D 4.(a r )4 + E 5.(a r )5 ) (L req.a r )]) ) (Eq.7a) (L apl.f i ) E a = 100. [( (F i.l apl ) [F i.(a(a r )+ B 2 (a r) 2 + C 3 (a r) 3 + D 4 (a r) 4 + E 5 (a r) 5 )+ F 6 (a r) 6 ] [L req (a r )] )] (Eq.7b) L apl.f i Em que: Fi = fator de adequação da irrigação (Eq.9ab); ar = meta de área adequadamente irrigada pretendida (0,8); Lapl = Lreq = lâmina requerida pela cultura; e, A...F, anteriormente definidos. A eficiência de aplicação (Ea), ideal e aceitável para os diferentes métodos de irrigação, mostra que a do tipo localizada microaspersão deve ser: Ea ideal 95% e Ea aceitável 80% (BERNARDO et al., 2009). RESULTADOS E DISCUSSÕES As vazões médias nos setores foram 81,07 e 81,57 L.h -1, respectivamente no S1 e S2. Os resultados obtidos constam na Tabela 2. Os valores de CUC e CUD foram, respectivamente, 89,64% e 89,48% para a Seção 1 (S1) e de 88,23% e 86,88% para Seção 2 (S2). Ambas seções apresentaram Coeficiente de Uniformidade de Christiansen classificados como bons ; e Coeficiente de 73

5 M. L. de Jesus et al. Uniformidade de Distribuição, como excelentes (BERNARDO et al., 2009). Martins et al. (2009) também obtiveram resultados semelhantes para os valores de CUC e CUD, 89,53% e 86,12%, em sistemas de irrigação por microaspersão, na região Sul do Estado do Espírito Santo; Silva et al. (2002), em estudos realizados no projeto de irrigação Barreias - Norte, sob sistema de irrigação por microaspersão em Barreiras BA, obtiveram um CUC de 97,8% e o CUD de 97%, estes ressaltam que o sistema está funcionando com excelente grau de uniformidade. Alguns autores obtiveram resultados inadequados de uniformidade de distribuição de água em sistemas de irrigação no Brasil (PAULINO et al.,2009; AMARAL et al., 2010; MARTINS et al., 2011; SANDRI e CORTEZ, 2009). Tabela 2. Valores de Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC), de Uniformidade de Distribuição (CUD), vazão média (Qmed), variação de carga em mca (Dh) em %, Lâmina média aplicada (Lapl) = lâmina requerida (Lreq), fator de adequação da irrigação (Fi) e eficiência de aplicação de água (Ea) para 80% de área adequadamente irrigada (ar) obtidos nos sistemas de irrigação por microaspersão avaliados em áreas de mamão no Perímetro Irrigado Barreiras Norte (PIBN) (S1 e S2). Barreiras, BA Sessão CUC (%) CUD (%) Qmed Dh (%) Lapli Fi Ea S 1 89,64 89,48 81,06 12,12 4,41 1,09 91,23 S 2 88,23 86,88 81,57 12,6 4,42 1,12 88,87 Média 88,94 88,18 Normalmente os valores de CUD, são significativamente menores que os de CUC, devido ao parâmetro ser mais rigoroso quanto aos problemas de distribuição de água, sendo calculado em função da dispersão das 25% de vazões inferiores coletadas sobre a média geral das lâminas; neste caso, o valor de CUD se aproxima do valor de CUC devido à variação do perfil de aplicação de água ser menor na fração da área que recebe menos água do que na fração que recebe mais água, não sendo grande a variância do quartil inferior, conforme mostra a Figura 1. Figura 1. Perfil de distribuição de água aplicada, com as lâminas ordenadas de uma forma decrescente em função da fração de área irrigada, ilustrando as parcelas que receberam água em excesso e em deficiência na Sessão 1 (a) e na Sessão 2 (b) avaliadas em áreas de mamão no Perímetro Irrigado Barreiras Norte (PIBN) (S1 e S2). Barreiras, BA

6 II INOVAGRI International Meeting, 2014 As variações de carga nas linhas de derivação denota que o projeto segue os critérios técnicos de variação de carga (KELLER e KARMELI, 1974) na unidade de rega, conforme mostra a Tabela 2, onde se verifica a variação de carga (Dh) máxima de 12,6%. Lobato et al. (2008), encontraram resultados semelhantes ao avaliarem o desempenho de sistemas de irrigação por microaspersão em mamoeiro no Perímetro Irrigado Baixo Acaraú CE, onde os lotes avaliados apresentaram variação de pressão abaixo de 20%. Os modelos matemáticos obtidos para o ajuste dos pontos observados para obtenção da lâmina média aplicada e eficiência de aplicação e fator de adequação da irrigação para atingir as metas de fração de área adequadamente irrigada (ar) de e 0,8, foram os polinômios de quarta ordem abaixo: y = 13,22x ,30x 3 9,162x 2 3,023x + 5,796 (Eq.8) y = 23,45x ,10x 3 33,11x 2 + 4,894x + 5,177 (Eq.9) Nota-se que o sistema apresenta eficiência de aplicação média aceitável (BERNARDO et al., 2009), (Tabela 2); os valores baixos do fator de adequação (Fi) de 9% e 12% para S1 e S2, respectivamente, ocorre devido aos elevados valores de uniformidade de aplicação de água, o que resultou numa baixa inclinação na curva do perfil de distribuição de água, conforme mostra as Figura 1; Segundo Silva et al., (2002), quanto mais uniforme a distribuição da água aplicada, menores serão os valores do fator de adequação necessário para produzir um aumento da área adequadamente irrigada e conseqüentemente, menores serão os volumes em excesso. Os valores de Ea maiores que 90% para 80% de ar também podem ser alcançados por sistemas de baixa uniformidade de aplicação de água, porém haverá a obtenção de baixos valores de fração de área (ar) que receberá lâminas maiores ou iguais à necessidade de irrigação que recomenda, que resulta em valores de eficiência de armazenamento (Ear) baixos. Os valores de eficiência de aplicação de água (Ea) é semelhante ao encontrado por Benício et al., (2009), 83,62% de Ea, ao avaliar o desempenho de um sistema de irrigação por microaspersão no Campo Experimental do Instituto CENTEC no município de Barbalha CE. CONCLUSÕES O sistema avaliado apresentou um bom desempenho. Os valores médios de CUC e CUD foram, respectivamente, 88,94% e 88,18%. As seções tiveram Eficiência de Aplicação (Ea) de 91,28% na seção 1 e 88,87% na S2, consideradas aceitável pela literatura. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: AMARAL, Marcos Antônio Corrêa Matos do et al. Desempenho hidráulico de sistemas de Irrigação no nordeste paraense. Anais do 8º Seminário Anual de Iniciação Científica e 2º Seminário de Pesquisa da UFRA 20 a 22 de outubro de BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, C. Manual de irrigação. 8 ed.- Viçosa: Ed. UFV, 2ª reimpressão FILHO; M. A. C.; CRUZ, J. L.; COELHO, E. F.; MARTINS, T. S.; MARIN, F. R. Aptidão agroclimática do estado da Bahia para o cultivo do Mamoeiro. Anais XVI Congresso Brasileiro de Agrometeorologia 22 a 25 de Setembro de GranDarrell Minas Hotel, Eventos e Convenções - Belo Horizonte, MG. KELLER, J.; KARMELI, D. Trickle irigation desing. Rain Bird Sprinnkler Manufacturing Corporation, 1975, 133p. MARTINS, C. A. da S. Avaliação do desempenho de sistemas de irrigação em áreas cultivadas no Sul do Estado do Espírito Santo f. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal) - Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal, Universidade Federal do Espírito Santo, Alegre, ES,

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