GRUPO DE INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA DEL RIEGO (UPM) LEONOR RODRÍGUEZ SINOBAS

Transcrição

1 GRUPO DE INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA DEL RIEGO (UPM) LEONOR RODRÍGUEZ SINOBAS

2 AGRADECIMENTOS Organizadores do Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola 2011 Professor Joao Saad UNESP/ BOTUCATU Professor Joao Zocoler UNESP/ ILHA SOTERA

3 IRRIGAÇÃO POR GOTEJAMENTO SUBSUPERFICIAL MÉTODO DE IRRIGAÇÃO PRESSURIZADA COM BOA EFICIÊNCIA Y MENORES REQUERIMENTOS DA AGUA Y ENERGIA UTILIZAÇÃO DE RECURSOS HÍDRICOS ALTERNATIVOS: ÁGUAS TRATADAS

4 IRRIGAÇÃO POR GOTEJAMENTO SUBSUPERFICIAL INTRODUÇÃO ELEMENTOS DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO EFEITO DO SOLO NA VAZÃO DO EMISSOR COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO DESENVOLVIMENTOS FUTURO

5 INTRODUÇÃO SUPERFICIE IRRIGADA No mundo: ha Irrigação localizada: ha (2,2%) (Evolução da irrigação localizada no mundo no periodo Fonte: GMIA, IWMI) Países: Australia, Israel, México, Nova Zelanda, África do Sul e Estados Unidos Irrigação subsuperficial:?(usa 0,6%) (U.S.D.A., Farm and Ranch Irrigation Survey, 1999) Na Espanha (ESYRCE, 2008) Superficie total irrigada: ha Irrigação localizada: ha (41,6%) Irrigação subsuperficial?

6 INTRODUÇÃO CULTURAS Cultivos hortícolas: alface, aipo ou esparrago e alho, dentre outros, Culturas arbóreas: citrus, maça, videira e oliveira Outros: alfafa, milho, algodão, gramado, batata, cana-de-açúcar etc.

7 INTRODUÇÃO Vantágens do GS (Gotejamento sub-superficial) Reduz: evaporação, perdas de água e abudos por infiltração profunda e escoamento, herbas daninas Uso de águas tratadas Aplica a solução nutritiva na zona radicular e melhora a produção nas culturas Inconvenientes do GS (Gotejamento sub-superficial) Intrusão das raízes Acumulação de sedimentos e partículas de solo Difícil avaliação

8 ELEMENTOS DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Tubulação Tubería Secundaria Válvula Ventosa Manômetro Manómetro Llave Chave Tubulação Tuberías de distribuição Portarramales Tuberías de limpia Chave Tubulação de limpeza Tubulação Tubería Principal Goteros Ramales Manômetro Manómetro Filtro secundario Tanque químico Filtro primario Cabezal de Control Esquema típico de um sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial

9 EFEITO DO SOLO NA VAZÃO DO EMISSOR Ec. Vazão do emissor na superfície q k x h x q k h 1 u CV Ec. Vazão do emissor sob a superfície do solo m q k h h 1 s x u CV m

10 EFEITO DO SOLO NA VAZÃO DO EMISSOR q k (h- h s ) x

11 EFEITO DO SOLO NA VAZÃO DO EMISSOR h 0 Shani & Or (1995) h s h s 2 8 K s r o r o q EMISSORES AISLADOS q f f 1 4 Ks 2 5 SOLO hs (m) Arenoso < 0.5 Cavidade esferica Franco < 1 Solo de campo hs 8 m

12 Q (L/h) Q (L/h) COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO RAMAIS ENTERRADOS RAMAIS SOB A SUPERFíCIE Vazão diminui t (s) 1A 2A 3A 4A 5A 6A 1B 2B 3B 4B 5B 6B t (s) 2A 4A 5A 2B 3B 6B Compensantes= % não Compensantes = % Compensantes < 3.5 % não Compensantes < 2,5 %

13 COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO q (l/h) 3,75 3,70 3,65 EMISSOR COMPENSANTE Variação % Efeito da fadiga membrana 3,60 3,55 h o = 10,2 mca h o = 14,8 mca 3,50 3,45 h o = 8 mca 3,40 3,35 3,30 3, tempo de trabalho(min)

14 COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO Q (L/h) 750 UNIDAD COM EMISSOR NÃO COMPENSANTE 07/07; H 0 media = 11,3 mca (CV H0 = 0,30) 700 Ho disminui Variación variação q < 6% < 6 % Ho aumenta t (s) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

15 Q (L/h) COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO UNIDADE COM EMISSOR COMPENSANTE Ho disminui variação q (%)= [10-19] t (s) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

16 COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO SURFACING

17 AVALIAÇÃO DE UNIDADES DE IRRIGAÇÃO EM CAMPO DAY 1 DAY 2 2V UP DW CV q CV h CV m CV CV h CV m Fuente: Note: 2V= Rodriguez-Sinobas evaluation with et the al. two 2010 valves fully open; UP= evaluation with the upstream valve fully open; DW evaluation with downstream Entupimento do emissor % valve fully open; h = hydraulic variation and m = manufacture, and wear Unidadade variation. sete anos

18 COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO ENTRADA DE RAÍZES Fuente: Ronaldo Souza 2003

19 AVALIAÇÃO DE UNIDADES DE IRRIGAÇÃO EM CAMPO h 0 = [10-15] mca Tempo irrigação : min Filtro R D= 63 mm Q R = Regulador depresión Contador Sensor de presión h 0 50 m D= 32 mm Separação entre emissores,s: 0.3 m Profundidade do ramal, p: 0.3 m h L D= 32 mm 7 m

20 AVALIAÇÃO DE UNIDADES DE IRRIGAÇÃO EM CAMPO UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DA ÁGUA EMISSOR NC SOLO FRANCO HOMOGÊNEO Ramai 1 Ramai 2 Ramai 3 Ramai 4 Ramai 5 Ramai 6 q (L/h) h 0 (m) h L (m) CV sup CV ent Nota: L= 50 m; D= 14.6 mm y s = 0.3 m. Emisor: x = 0.48; CVm = y le (comprimento equivalente no ponto de inserção do emissor) = 0.76 m. sup = superficial, ent = sob a superfície.

21 AVALIAÇÃO DE UNIDADES DE IRRIGAÇÃO EM CAMPO UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DA ÁGUA EMISSOR NC SOLO FRANCO NÃO HOMOGÊNEO Ramal 1 Ramal 2 Ramal 3 Ramal 4 Ramal 5 Ramal 6 q (L/h) h 0 (m) h L (m) CV sup CV ent Nota: L= 50 m; D= 14.6 mm y s = 0.3 m. Emisor: x = 0.48; CVm = y le (comprimento equivalente no ponto de inserção do emissor) = 0.76 m. sup = superficial, ent = sob a superfície.

22 DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO SDI Solo homogêneo Emissores na superfíe do solo q= k[ h 0 -h s ] x Emissores com a misma pressão UNIFORMIDADE: Maior quanto menor h 0 Maior quanto menor r 0 Maior FR que AR AR ARENOSO FR FRANCO

23 DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO SDI UNIFORMIDADE NAS RAMAIS Solo homogêneo Com menor Ks menor uniformidade Emissores na superfíe do solo 3 L/h 2 L/h 1 L/h Com mais alta vazão nominal do emissor q n menor uniformidade AR FR AC

24 DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO SDI UNIFORMIDADE NAS RAMAIS Com menor Ks menor uniformidade Emissores Emisores na en superfíe superficie do solo Solo com variabilidade espacial Com mais alta vazão nominal do emissor q n menor uniformidade 3 L/h 2 L/h 1 L/h AC FR AR Recomendação altas h 0 y baixos q n

25 CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO Projeto Valores máximos de vazão Separação entre emissores Profundidade do ramais Manejo Emissor zona seca q Emissor t Pressão de trabalho Tempo da irrigação zona úmida zona úmida (Adaptado de: NETAFIM, 2008)

26 % Variación q* CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO VALORES MÁXIMOS DE VAZÃO 110% q* = q/h x 0 h* = (h 0 -h s )/h 0 q* VARIACIÓN DEL CAUDAL CON LA PRESIÓN GENERADA EN EL SUELO k ( x h*) 100% 90% Todos os modelos em cada grupo ~ 1 linha 80% 70% 60% 50% 40% 30% Relação lineal (%) AUTOCOMPENSANTE 2 L/h AUTOCOMPENSANTE 8 L/h AUTOCOMPENSANTE 24 L/h NO COMPENSANTE 2 L/h NO COMPENSANTE 4 L/h NO COMPENSANTE 8 L/h 20% 10% 10% 0% 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 Fuente: Gil et al h*

27 h s (m) CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO VALORES MÁXIMOS DE VAZÃO EMISSORES NÃO COMPENSANTES 6 h* ( h* = (h 0 -h s )/h 0 ) : Conheça h 0 h s Valores simulados: h s q FRANCO ARENOSO q máx Aumentada em 10% q (l/h) VALORES MEDIDOS VALORES SIMULADOS Emissor NC: Variação q* = 10% h* = 0,79 - h 0 = 10 m : - Solo FR: q máx = 2,35 L/h - Solo AR: q máx = 12,44 L/h Emissor compensante Variação q* < 10% se h* > pressão fechamiento (2 m) - h 0 = 10 m: - Solo FR: q máx = 10,73 L/h - Solo AR: q máx = 54,51 L/h

28 MANEJO DE IRRIGAÇÃO EMISSOR NÃO COMPENSANTE profundade ramais= 0.3 m. Pressão de trabalho: 11m SOLO K s (m/s) (m -1 ) Franco Irrigation time: 30 min 60min 90min

29 MANEJO DE IRRIGAÇÃO EMISSOR NÃO COMPENSANTE profundade ramais = 0.1 m. Pressão de trabalho: 11m SOLO K s (m/s) (m -1 ) Franco tempo da irrigação : 30 min 60min 90min

30 Vertical length above (mm) (cm) Vertical length below (cm) (mm) MANEJO DE IRRIGAÇÃO Horizontal length (cm) Horizontal length (mm) (cm) Variação da agua de solo Serie1 Serie2 Serie3 Serie z above 0.3 m (m 3 /m 3 ) z below (m 3 /m 3 ) (Adaptado de: NETAFIM, 2008) Serie1 140 Serie2 120 Serie3 100 Serie (m 3 /m 3 ) (m 3 /m 3 ) h=8m 30 min h=8m 30 min h=16m 30min h=16m 30min h=8m 60min h=8m 60min h=16m 60min h=16m 60min

31 CONCLUSÕES (I) As propriedades do solos com poros finos afetam a vazão dos emissores compensantes e não compensantes. A vazão dos ramais diminui de forma acentuada logo após os primeiros 10 a 15 minutos depois do inicio da irrigação e, posteriormente, se estabiliza. A variação da vazão no tempo na unidade com emissor compensante (entre 5 ao 19%) é maior que na não compensante (entre 2 ao 7%).

32 CONCLUSÕES (II) Os emissores compensantes podem perder seu efeito regulador por: fatiga do elastómero (da membrana), particulas de solo e/ou raízes depositadas no laberinto e do elastómero (da membrana). Nos solos homogêneos com infiltração pequena, a variabilidade da vazão ser que na irrigação superficial pelo efeito da auto regulação da vazão do emissor. A uniformidade de aplicação da água será maior na irrigação subsuperficial.

33 CONCLUSÕES (III) Nos solos com variabilidade espacial, tais como os solos agrícolas, a variabilidade da vazão é maior no ramal da irrigação subsuperficial do que na irrigação superficial em solos com poros finos e menor em solos de poros grossos. No primeiro caso, a variabilidade anula o efeito auto regulador do solo.

34 CONCLUSÕES (IV) Os programas de simulação do cálculo hidráulico de unidades de SDI são uma ferramenta útil para predizer a distribuição da água na unidade e, assim, determinar os índices de uniformidade e os resultados da irrigação. Pode ser útil, na tomada de decisões do manejo da irrigação (pressão e tempo de aplicação da água) e na seleção de variáveis do projeto (espaçamento entre emissores, profundidade). É preços de uma calibração com medição da vazão e das alturas de pressão no cabezal e/ou no fim dos diferentes ramais durante a avaliação de campo, assim como, as características físicohídricas do solo.

35 DESENVOLVIMIENTO DE EMISSORS ENTRADA DE PARTíCULAS DE SOLO La membrane entrada de raízes Fuente: NaanDanJain Irrigation

36 VALVE DE LAVAGEM Pressão de trabalho: bar Tempo de lavagem 1 bar: s Volume de água de lavagem: Baixo: L Alto: L Fuente: NaanDanJain Irrigation

37 LINHAS DE PESQUISA E INOVAÇAO DESENVOLVIMENTO DE CRITÉRIOS DE IRRIGAÇÃO SEGUNDO O TIPO DE SOLO DESENVOLVIMENTO DE EMISSORES QUE DIFICULTEM A INTRUSÃO DAS RAÍZES E O DEPÓSITO DE PARTÍCULAS DE SOLO DESENVOLVIMENTO DE ELEMENTOS DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO QUE FAVORECEM A LAVAGEM DE PARTÍCULAS DEPOSITADAS NAS TUBULAÇÕES E/OU EMISSORES DESENVOLVIMENTO MÉTODOS DE AVALIÇÃO EM CAMPO ESTUDO DO EFEITO DE ETERMINADAS QUALIDADES DE ÁGUAS TRATADAS

38 LEONOR RODRÍGUEZ SINOBAS GRUPO DE INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA DEL RIEGO (UPM)