AVALIAÇÃO DA UNIFORMIDADE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE MICROASPERSORES NOVOS E USADOS

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1 AVALIAÇÃO DA UNIFORMIDADE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE MICROASPERSORES NOVOS E USADOS Márcio Mesquita 1,5 ; Kady Salomão Espindola Bessa 2,5 ; Delvio Sandri 3,5 ; Lazaro Carlos Roberto Assis Prado 4,5 1 PBIC-UEG, UnUCET. marciomes@gmail.com. 2,4 PVIC-UEG, UnUCET. kseb40@hotmail.com 3 Pesquisador orientador. sandri@ueg.br. 5 Curso de Engenharia Agrícola, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, UEG Resumo - O objetivo deste trabalho foi determinar a equação vazão x pressão, o coeficiente de variação de fabricação (CVf) e de vazão (CVq), uniformidade de distribuição de água para diferentes graus de sobreposição, dos microaspersores: grupo modular, bocal laranja, novos e usados e Green Spin, bocal verde da marca NaanDan, funcionando na posição invertida; modelo rondo, bocal verde, marca Plastro, funcionando na posição invertida para peças novas e em posição normal para peças usadas e autocompensadas, instalados a 1,20 m do piso do laboratório. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Hidráulica da Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás. As pressões de ensaio foram de 150, 200, 250, 300 e 350 kpa para os microaspersores modular; 100, 150, 200, 250 e 300 kpa para os do grupo rondo novos; 50, 100, 150, 200 e 250 kpa para o modelo Green Spin e Rondo (usados). O CVf foi considerado excelente (ASAE, 1994) para todos os modelos de microaspresores (< 5%), com bom ajuste da equação vazão x pressão. O aumento do espaçamento entre microaspersores e laterais resultou em redução dos índices de uniformidade para todas as pressões e modelos de microaspersores estudados. Palavras-chave: irrigação, estufa, ambiente protegido. Introdução A utilização de sistemas de irrigação mais eficientes é uma busca constante na agricultura irrigada, pois existe tendência de aumento no custo da energia e de redução da disponibilidade hídrica dos mananciais (AZEVEDO, 1986). A uniformidade da irrigação tem efeito no rendimento das culturas e é considerada um dos fatores mais importantes no dimensionamento e na operação de sistemas de irrigação. O conceito de uniformidade de distribuição foi introduzido por Christiansen em 1942, referindose à variabilidade da lâmina de água aplicada ao longo da extensão da superfície do terreno 1

2 irrigado. Reduzidos valores de uniformidade determina em geral, maior consumo de água e energia, maior perda de nutrientes e, ao mesmo tempo, podem proporcionar plantas com déficits hídricos, em significativa proporção da área irrigada (SCALOPPI e DIAS, 1996). Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar as características de desempenho de três diferentes modelos de microaspersores para diferentes pressões de funcionamento e grau de sobreposição. Material e Métodos O trabalho foi realizado no Laboratório de Hidráulica da UnUCET/UEG, Anápolis GO. Foi utilizado um reservatório com capacidade de 0,50 m 3 e uma motobomba centrifuga de 3 CV. Avaliou-se um emissor por vez instalado em uma tubulação de ¾ e a 1,20 m do piso do laboratório. A pressão foi medida com um manômetro de Bourdon, com escala de 0 a 600 kpa. Para avaliar a uniformidade de distribuição de água, a vazão precipitada em cada pluviômetro, durante o período de uma hora foi obtida pelo método gravimétrico, com uma balança eletrônica digital com precisão de 0,01 g. Foram ensaiados os modelos de microaspersores Green Spin (novo), bocal verde, em posição invertida, o microaspersor pertencente ao grupo Modular (novos e usados), com bocal laranja, funcionado com válvula anti-gotas de baixa pressão LPD fêmea, marca NaanDan. Os microaspersores possuem 7 anos de uso em ambiente protegido, ambos em posição invertida, classificados como não autocompensantes e de círculo completo. Avaliou-se também o microaspersor pertencente ao grupo Rondo (novos e usados), marca Plastro, com bocal verde, não autocompensantes e em posição invertida, os microaspersores foram usados por 3 anos em um pomar de laranja em posição normal e classificado como autocompensante. Avaliou-se 20 microaspersores de cada modelo, na pressão de 200 kpa, com um tempo de coleta de 2 minutos com auxílio de um cronômetro digital, com três repetições para cada microaspersor para determinar o CVf e CVq. Determinou-se a equação que relaciona a vazão x pressão dos microasepersores, com os dados obtidos dos 10 microaspersores com vazão mais próximos da média geral na pressão 200 kpa, sendo estes avaliados nas pressões de 100, 150, 200, 250 e 300 kpa, para os microaspersores Plastro (novos); 150, 200, 250, 300 e 350 kpa, para os microaspersores NaanDan (novos e usados) e 50, 100, 150, 200 e 250 kpa para 2

3 microaspersores Plastro (usados) e Green Spin. O coeficiente de variação de fabricação foi obtido conforme KELLER e BLEISNER (1990). Para determinar a uniformidade de distribuição de água (CUD) e o coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) avaliou-se os 3 microaspersores que apresentaram a vazão mais próxima à média obtida na pressão de 200 kpa. O tempo de funcionamento de cada microaspersor foi de 1 hora. Para classificação dos índices de uniformidade de distribuição de água foi utilizado as indicações das seguintes normas: ASAE EP (1994), Projeto de norma 12: ABNT (1986) e ISO 9260/1 (2001) Para obtenção da lâmina de irrigação, foi utilizado um kit de ensaio de precipitação, com área da boca de 0,00504 m 2 e altura de 0,102 m. Os coletores foram instalados sobre o piso do laboratório e dispostos de 0,5 m x 0,5 m, formando uma malha, conforme a Norma 12: da ABNT (1986). Para simular a uniformidade de distribuição de água para diferentes graus de sobreposição, utilizou-se o Software CATCH 3D, versão 4.6, Dept. Biological and Irrigation Engineering, Utah State University, Logan. Os espaçamentos considerados entre laterais foram de 3,0; 4,0; 5,0 e 6,0 m e entre microaspersores de 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 e 3,0 m, para todos os modelos de microaspersores. Resultados e Discussão Características hidráulicas - O microaspersor novo do grupo modular apresentou CVf entre 0,89% (150 kpa) e 2,36% (350 kpa) e valor médio de 1,67%, sendo classificado como bom (ABNT, 1986) e excelente (ASAE EP 405.1, 1994). Na pressão de 200 kpa as vazões obtidas foram entre 1,0% e 8,7% menores em comparação as informações do catálogo do fabricante. As vazões médias obtidas no ensaio para as pressões de 200, 250 e 300 kpa foram de 113,65, 122,53 e 131,23 L h -1, enquanto que no catálogo do fabricante eram de 120, 134 e 147 L h -1, respectivamente, aproximadamente 8,2% menores. A equação vazão x pressão obtida foi: q = 11,5336H 0,4278, onde: q = vazão do emissor, em L h -1, H = pressão na entrada do emissor, em kpa, e R 2 = 0,996, possuindo assim um ótimo ajuste da equação. O expoente x próximo de 0,5, caracteriza o emissor como sendo de fluxo turbulento (KELLER e KARMELLI, 1974). O microaspersor usado do grupo modular apresentou CVq entre 1,34% ( 250 kpa) e 8,81% (200 kpa) e valor médio de 3,33%, sendo classificado como bom (ABNT, 1986) e excelente (ASAE EP 405.1, 1994), demonstrando haver uma grande variação de vazão entre os microaspersores devido ao tempo de uso. Para esta mesma pressão, a maior vazão em 3

4 relação às informações do catálogo do fabricante foi de 16,9% e a menor de 26,2%. As vazões médias obtidas no ensaio para as pressões de 200, 250 e 300 kpa foram de 108,56; 121,72 e 133,82 L h -1, enquanto que no catalogo do fabricante eram de 120, 134 e 147 L h -1, respectivamente, aproximadamente 9,3% menor. A equação vazão x pressão obtida foi: q = 8,3666H 0,486, R 2 = de 0,998. O microaspersor novo modelo Rondo apresentou CVf entre 1,49% (150 kpa) e 3,38% (100 kpa) e valor médio de 2,41%, sendo classificado como bom (ABNT, 1986) e excelente (ASAE EP 405.1, 1994). Na pressão de 200 kpa o microaspersor que apresentou a maior vazão em relação às informações do catálogo do fabricante de 11,3% e a menor de 2,3%. As vazões médias obtidas no ensaio para as pressões de 150, 200 e 250 kpa foram de 70,47; 79,54 e 88,83 L h -1, enquanto que no catalogo do fabricante eram de 64, 75 e 83 L h -1, respectivamente, aproximadamente 7,0% maior. A equação vazão x pressão foi: q = 7,1357H 0,4572, R 2 = 0,999. O microaspersor usado modelo Rondo apresentou CVq entre 3,74% (100 kpa) e 8,08% (250 kpa) e valor médio de 5,89%, sendo classificado como bom (ABNT, 1986) e marginal (ASAE EP 405.1, 1994), demonstrando haver uma grande variação de vazão entre os microaspersores ao longo do tempo de uso e maior desvio padrão das vazões foi de 5,89 L h -1 para a pressão de 250 kpa. Para esta mesma pressão os microaspersores ensaiados apresentaram a maior vazão em relação às informações do catálogo do fabricante de 0,4% e a menor de 20,1%. As vazões médias obtidas no ensaio para as pressões de 150, 200 e 250 kpa foram de 58,75; 69,29 e 72,98 L h -1, enquanto que no catálogo do fabricante eram de 64, 75 e 83 L h -1, respectivamente, aproximadamente 9,3% menor. A equação vazão x pressão foi: q = 6,9786H 0,4274, R 2 = 0,995, sendo o fluxo do emissor considerado turbulento O microaspersor novo Green Spin apresentou CVf entre 0,63% (250 kpa) e 2,25% (200 kpa) e valor médio de 1,43%, classificado como bom (ABNT, 1986) e excelente (ASAE EP 405.1, 1994), com pequena diferença na vazão devido ao processo de fabricação. A vazão média obtida no ensaio para a pressão de 200 kpa foi de 101,75 L h -1, enquanto que no catalogo do fabricante era de 120 L.h -1, aproximadamente 15,2% menor. A equação vazão x pressão foi: q = 9,621H 0,4443, R 2 = 0,9972. Uniformidade de distribuição de água e raio de alcance do jato de água - O maior CUC foi de 49,5% (200 kpa) e CUD de 49,0% (250 kpa) para os microaspersores modular novo e para o usado o CUC foi de 42,9% e o CUD de 39,9 % (150 kpa). Considerando diferentes graus de sobreposições, verificou-se que a maior uniformidade ocorreu no espaçamento de 3,0 4

5 x 1,0 m (95,5 %) na pressão de 350 kpa para o microaspersor novo e no espaçamento de 4,0 x 2,0 m (97,3 %) na pressão de 250 kpa para o microaspersor usado. Observou-se redução no CUC com aumento do espaçamento entre os microaspersores, embora espaçamentos entre laterais de até 5,0 m em todas as pressões para modelos novos e usados, exceto para os espaçamentos 4,0 x 2,5 m, 4,0 x 3,0 m, 5,0 x 2,5 m e 5,0 x 3,0 m na pressão de 150 kpa para o microaspersor novo, ainda apresentaram CUC superiores a 80%, sendo este valor mínimo recomendável para um sistema de irrigação pressurizado (GOMES, 1999). O maior índice de CUC foi de 54,9% e CUD 47,8% de para os microaspersores Rondo novos na pressão de 300 kpa e de 59,5% (CUC) e 58,1% (CUD) para os usados na pressão de 200 kpa. Considerando diferentes graus de sobreposições, verificou-se que a maior uniformidade ocorreu no espaçamento 3,0 x 1,0 m (94,4 %) na pressão de 300 kpa para microaspersores novos e no espaçamento de 3,0 x 1,0 m (96,6 %) na pressão de 300 kpa para microaspersores usados. Espaçamentos entre laterais de até 5,0 m em todas as pressões para modelo usado, apresentaram CUC superiores a 80%. Para o microaspersor novo houve uma tendência de redução com o aumento dos espaçamentos laterais e entre emissores, porém observou-se que para a lateral espaçados de 4,0 m que houve redução em relação à de 5,0 m, sendo uma característica do microaspersor, devido ao alcance do jato de água. O maior CUC foi de 34,30% para os microaspersores Green Spin novos na pressão de 150 kpa e o menor de 16,3% para a pressão de 250 kpa. Considerando diferentes graus de sobreposições, verificou-se que a maior uniformidade ocorreu no espaçamento 4,0 x 1,0 m (95,4 %) na pressão de 200 kpa e a menor no espaçamento de 6,0 x 3,0 m (45,3 %) na pressão de 100 kpa. Na pressão de funcionamento de 150 kpa, apenas nas distâncias de 3,0 e 4,0 entre laterais e em todas os espaçamentos entre microaspersores observou-se elevado índice de CUC, chegando a 92,2% na disposições de 4,0 x 1,0 m e 4,0 x 1,5 m. Considerando os índices de CUC mínimo aceitável de 80%, observa-se que para as pressões de 200, 250 e 300 kpa, nas distâncias entre laterais de 3,0 m e 4,0 m e todos os espaçamentos entre microaspersores, satisfizeram esta condição, chegando a 95,4% na disposição de 4,0 x 1,0 m. Nas distâncias entre laterais de 5,0 e 6,0 m e todos os espaçamentos entre microaspersores, os índices de CUC foram menores que 80%, em todas as pressões estudadas. Foram observados índices excelente de CUC (> 90%) de acordo com a Norma ABNT, NBR (1998), apenas para os espaçamentos 4,0 x 1,0 m e 4,0 x 1,5 m nas pressões de 100 kpa e 150 kpa e nos espaçamentos, de 4,0 x 2,0 m nas pressões de 200, 250 e 300 kpa. 5

6 Conclusões O CVf foi considerado excelente (ASAE, 1994) para todos os modelos de microaspresores (< 5%), com bom ajuste da equação vazão x pressão. Espaçamentos entre laterais de 3, 4 e 5 m e entre microaspersores de 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 e 3,0 m apresentaram CUC acima de 80% para pressões maiores que 200 kpa para os microaspersor modular novo, 150 kpa para o modular usado, 100 kpa para o rondo usado. Para o rondo novo o CUC foi acima de 80% no espaçamento entre laterais de 4 e 5 m entre microaspersores de até 2,0 m para pressões maiores que 150 kpa e espaçamentos entre laterais de 3 e 4 m para todos os espaçamentos entre microaspersores para pressão maior que 150 kpa para o modelo Green Spin. O aumento da distância entre microaspersores e laterais resultou em redução do CUC e CUD para todas as pressões e modelos de microaspersores estudados. Referências Bibliográficas ABNT. Requisitos mínimos para elaboração de projeto de sistema de irrigação localizada. PNBR 12: São Paulo, 1986, 8p. ASAE. Equipamentos de irrigação mecanizada Pivô central, lateral móvel providos de emissores fixos ou rotativos Determinação da uniformidade de distribuição de água. ABNT, NBR São Paulo, AZEVEDO H.M. Irrigação localizada. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.12, n.139, p.40-53, CHRISTIANSEN, J.E. Irrigation by sprinkling.berkeley: University of Califórnia, p. ISO Agricultural irrrigation equipment emitters specification and test methods, 1991.Switzerland. 9260/1. 6p. KAMERLI D.; KELLER J. Evaluation of a trickle irrigation system, In: INTERNATIONAL DRIP IRRIGATION CONGRESS, 2, 1974,San Diego. Anais p KELLER, J.; BLIESNER, R.D. Sprinkle and trickle irrigation. New York,: Van Nostrand Reinhold , GOMES, H.P. Hidráulica dos sistemas pressurizados: Aspersão e gotejamento. 3 ed. Campina Grande: Universidade Federal da Paraíba, p. SCALOPPI, J.E.; DIAS, K.F.S. Relação entre a pressão de operação e a uniformidade de distribuição de água de aspersores rotativos por impacto. In: CONGRESSO BRASILEIRO 6

7 DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 26, 1996, Bauru. Resumos... Bauru: Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola, CD Rom. 7