Capítulo 2 Seleção do Irrigâmetro Este capítulo trata dos procedimentos para indicação dos modelos de réguas de Manejo, Temporal e Percentual do Irrigâmetro, incluindo diversos exemplos. A sua leitura é recomendada aos técnicos que prestam serviços na área de irrigação. Assim, os usuários que têm interesse apenas na montagem, na operação e na manutenção do Irrigâmetro podem se abster da leitura deste capítulo, embora as informações nele contidas sejam importantes na compreensão do manejo da irrigação. Considerações gerais Para implementar um programa de manejo é necessário fazer um diagnóstico prévio do sistema de irrigação e a caracterização do solo, da água, do clima e da cultura. O manejo da irrigação utilizando o Irrigâmetro integra estas características, sendo o aparelho equipado com réguas que são específicas para as condições do solo,
22 Manual do Irrigâmetro da cultura e do sistema de irrigação existentes na propriedade. Na seleção da Régua de Manejo do Irrigâmetro, que indica quando irrigar, é necessário saber qual cultura será irrigada, além das seguintes características do solo: umidade na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente e a densidade do solo. Dependendo do sistema de irrigação existente na propriedade, o Irrigâmetro deve ser equipado com uma Régua Temporal, se o sistema de irrigação for aspersão convencional, gotejamento ou microaspersão, ou com uma Régua Percentual, se o sistema for pivô central ou linear. Na seleção da Régua Temporal é necessário conhecer a intensidade líquida de aplicação de água do sistema de irrigação, que depende do modelo do emissor, da sua vazão e do espaçamento entre emissores. Na seleção da Régua Percentual é necessário conhecer a lâmina líquida aplicada pelo pivô central ou pelo sistema linear, com o equipamento se deslocando na velocidade de 100%. O diagnóstico prévio do sistema de irrigação deve considerar a uniformidade e a eficiência de aplicação de água, além de verificar as condições operacionais dos sistemas de bombeamento, das tubulações e dos emissores. No caso de aspersão convencional, gotejamento ou microaspersão deve-se verificar se há problemas de vazamentos, se os emissores são d0 mesmo modelo e diâmetro de bocal, se operam com pressão adequada e não apresentam entupimento e se estão igualmente espaçados ao longo da tubulação. Na aspersão convencional, deve-se
Seleção do Irrigâmetro 23 observar ainda se os tubos de elevação do aspersor têm a mesma altura e se estão posicionados verticalmente. No caso de pivô central ou sistema linear, deve-se verificar se há problemas de vazamentos, de entupimento de aspersores e se há válvulas reguladoras de pressão com defeito. No caso de pivô central, deve-se verificar também se os aspersores estão posicionados de acordo com a seqüência de bocais especificada no projeto e no caso de sistema linear verificar se os aspersores são de mesmo modelo e se possuem o mesmo diâmetro de bocal. Com o resultado do diagnóstico, se for constatado algum problema, devem-se fazer as correções necessárias e, posteriormente, avaliar a uniformidade de aplicação de água do sistema de irrigação existente na propriedade. Conceitos Básicos Aplicados ao Irrigâmetro 1. Lâmina de água Em irrigação, a quantidade de água aplicada no solo é usualmente expressa em milímetros. Se for aplicado um litro de água numa superfície impermeável, plana e horizontal, de um metro quadrado de área, será formada uma camada líquida com altura de um milímetro; portanto, lâmina de água é a altura da camada resultante da aplicação de certo volume de água numa área. A unidade usual de lâmina de água em irrigação é, portanto, o milímetro (1 mm = 1 L/m 2 = 10 m 3 /ha).
24 Manual do Irrigâmetro volume de água (L) Lâmina (mm) = 2 área (m ) Exemplo 1. Numa área cultivada com milho, de 30 hectares, foi feita uma irrigação aplicando uma lâmina média de 20 mm. Qual o volume de água aplicado? Volume de água (L) = lâmina (mm) x área (m 2 ) Sabendo-se que um hectare é igual a 10.000 m 2, tem-se: Área (m 2 ) = 30 ha x 10.000 m 2 /ha = 300.000 m 2 Volume de água (L) = 20 mm x 300.000 m 2 L 2 Volume de água = 20 x 300.000 m 2 m Volume de água = 6.000.000 de litros de água Exemplo 2. Um sistema de irrigação do tipo pivô central irriga uma área de 100 hectares, cultivada com feijão. A necessidade de água da cultura, durante dois dias, foi de 7 mm. Por não fazer manejo da água de irrigação, o produtor utilizou o pivô central regulado para aplicar uma lâmina no solo, disponível à cultura, de 12 mm. Qual o desperdício de água nesta irrigação e o seu custo financeiro, sabendo-se que a lâmina de 1 mm/ha custa ao produtor R$1,10. Lâmina de água aplicada em excesso = 12 mm 7 mm Lâmina de água aplicada em excesso = 5 mm L 5 mm = 5 2 m
100 ha = 100 x 10.000 m 2 = 1.000.000 m 2 Cálculo do desperdício de água na irrigação: L 5 m 2 x 1.000.000 m 2 Seleção do Irrigâmetro 25 = 5.000.000 L de água Custo financeiro do desperdício de água: R$1,10 mm ha x 5 mm x 100 ha = R$550,00 2. Densidade do solo - Ds A densidade do solo é a relação entre a massa de uma amostra de solo seco e o seu volume. A unidade usual de Ds utilizada em irrigação é kg/m 3 e g/cm 3. O valor da densidade do solo está relacionado à sua textura e à sua estrutura, além de ser indicativo de seu nível de compactação. Em irrigação, a determinação da densidade do solo é necessária para converter o valor de umidade obtido em base gravimétrica para base volumétrica, o que permite calcular a lâmina de água armazenada no solo. Para determinar a densidade do solo é necessário retirar uma amostra de volume conhecido, usualmente com o trado Uhland (Figura 4), secá-la em estufa durante 24 horas e, em seguida, obter sua massa. A densidade do solo é calculada aplicando a seguinte fórmula:
26 Manual do Irrigâmetro massa de solo seco D s = volume de solo Figura 4. Amostragem de solo para determinação de sua densidade usando trado Uhland. O trado Uhland não é facilmente encontrado no mercado e seu uso tem sido restrito a instituições de ensino e pesquisa. Visando facilitar a amostragem para determinação da densidade do solo para fins de manejo da irrigação com uso do Irrigâmetro, os autores deste Manual propuseram e testaram um método alternativo denominado Método do Tubo de PVC. O Método do Tubo de PVC é simples e de baixo custo. Em um solo previamente umedecido (Figura 5) crava-se um tubo de 50 mm de diâmetro com 15 cm de comprimento (Figura 6) até que o solo atinja a sua borda superior. Em seguida, escava-se o solo em torno do tubo de PVC para facilitar o acesso à sua extremidade inferior. Com uma faca, corta-se o solo na base do tubo (Figura 7), retira-se o conjunto (tubo com solo) e apara-se a base da
Seleção do Irrigâmetro 27 Figura 5. Umedecimento do solo para retirada de amostra pelo Método do Tubo de PVC. Figura 6. Cravação do tubo de PVC no solo.
28 Manual do Irrigâmetro Figura 7. Retirada do tubo após abertura de trincheira. amostra, para eliminar o excesso de solo (Figura 8). Limpar o tubo e vedar as duas extremidades da amostra de solo com fita plástica adesiva (Figura 9). O tubo de PVC com a amostra de solo deve ser enviado para um laboratório de física do solo, solicitandose a determinação de sua densidade. No laboratório, o tubo é cortado transversalmente (Figura 10) retirando-se 2,5 cm em cada extremidade, ficando a amostra de solo com 10 cm de comprimento (Figura 11).
Seleção do Irrigâmetro 29 Figura 8. Retirada do excesso de solo na base do tubo de PVC. Figura 9. Vedação das extremidades do tubo de PVC.
30 Manual do Irrigâmetro Figura 10. Corte de 2,5 cm em cada extremidade do tubo de PVC. Figura 11. Amostra de solo preparada no laboratório para determinação da densidade do solo.
Seleção do Irrigâmetro 31 Em seguida, a amostra de solo é retirada do tubo e colocada em estufa regulada na temperatura de 105º C, durante 24 horas. Após esse tempo, a amostra de solo seco é pesada e a densidade do solo é obtida da seguinte maneira: D s massa de solo seco = volume de solo em que D s é a densidade do solo em g/cm 3. O volume da amostra de solo é calculado pelo volume interno do tubo de PVC, multiplicando área da seção transversal do tubo pelo seu comprimento. π D volume de solo = 4 em que: 2 x C D = diâmetro interno do tubo de PVC, em cm; e C = comprimento do tubo de PVC, em cm. Exemplo 3. O Método do Tubo de PVC foi utilizado na amostragem para determinação da densidade de um solo argiloso de uma área irrigada por pivô central no município de Piedade do Rio Grande, MG. O tubo utilizado na amostragem tinha um diâmetro interno de 47,5 mm e comprimento de 15 cm. A amostra foi enviada pelo correio para o Laboratório de Hidráulica da Universidade Federal de Viçosa, onde foi preparada, ficando com 10 cm de comprimento. O solo foi retirado do tubo e levado à estufa
32 Manual do Irrigâmetro por 24 horas. Em seguida pesou-se o solo seco, obtendo-se 161,3 gramas. Qual o valor da densidade deste solo? π D volume de solo = 4 volume de solo = 177,2 cm 3 D s 2 3,1416 x 4,75 x C = 4 massa de solo seco 161,3 = = = 0,91g/cm volume de solo 177,2 3. Capacidade de campo - Cc 2 3 x 10 Capacidade de campo representa a condição de armazenamento máximo de água no solo que ocorre após a drenagem da água contida nos macroporos pela ação gravitacional. Quando a umidade do solo está na capacidade de campo é o momento em que as plantas encontram a condição mais favorável à absorção de água e nutrientes. A umidade na capacidade de campo é usualmente expressa em % ou kg/kg. A capacidade de campo pode ser determinada em campo, porém é mais usual a sua determinação em laboratório com uso de extrator de Richards (Figura 12). O laboratório fornece a umidade do solo correspondente a diferentes tensões às quais as amostras foram submetidas.
Seleção do Irrigâmetro 33 Figura 12. Extrator de Richards. Na irrigação, para fins práticos, a umidade correspondente à capacidade de campo tem sido geralmente obtida na tensão de 10 kpa, em solos arenosos, e de 33 kpa, nos argilosos. No entanto, para uso do Irrigâmetro em solos argilosos, o valor da umidade na capacidade de campo deve ser obtido tirando-se a média dos valores de umidade nas tensões de 10 e 33 kpa. 4. Ponto de murcha permanente - Pm Ponto de murcha permanente é a capacidade mínima de armazenamento de água do solo que ocorre quando as plantas murcham por causa de deficiência hídrica e não recuperam a sua turgidez. O ponto de murcha permanente representa a condição de umidade do solo que restringe severamente a absorção de água pelas plantas, que morrerão se não houver reposição da água no solo. A
34 Manual do Irrigâmetro umidade no ponto de murcha permanente é usualmente expressa em % ou kg/kg. Na irrigação, para fins práticos, a umidade correspondente ao ponto de murcha permanente tem sido obtida na tensão de 1.500 kpa. Exemplo 4. A amostra usada na determinação da densidade do solo, considerada no Exemplo 3, foi também utilizada na determinação da umidade do solo nas tensões de 10, 33 e 1.500 kpa, obtendo-se os valores apresentados na Tabela 5. Quais os valores de umidade de capacidade de campo e de ponto de murcha permanente que devem ser usados no cálculo da disponibilidade total de água no solo para fins de uso do Irrigâmetro? Tabela 5. Valores de umidade do solo nas tensões de interesse para uso do Irrigâmetro. Tensão (kpa) Umidade do solo (% em peso) 10 36,07 33 33,85 1.500 23,55 Por se tratar de um solo argiloso, a capacidade de campo é obtida pela média dos valores de umidade nas tensões de 10 e 33 kpa. 36,07 + 33,85 Cc = = 34,96% em peso 2 O valor da umidade do solo no ponto de murcha permanente é 23,55% em peso, correspondente à tensão de 1.500 kpa.
Seleção do Irrigâmetro 35 Exemplo 5. Na análise física de uma amostra de solo retirada num lote do projeto Jaíba, localizado no norte de Minas Gerais, obteve-se os resultados apresentados na Tabela 6. Quais os valores de umidade de capacidade de campo e de ponto de murcha permanente que devem ser usados no cálculo da disponibilidade total de água no solo para fins de uso do Irrigâmetro? Tabela 6. Valores de umidade do solo nas tensões de interesse para uso do Irrigâmetro. Tensão (kpa) Umidade do solo (% em peso) 10 4,72 30 4,41 1.500 2,96 Por se tratar de um solo arenoso, a capacidade de campo é obtida diretamente do valor de umidade na tensão de 10 kpa, igual a 4,72%. O valor da umidade do solo no ponto de murcha permanente é 2,96%, correspondente à tensão de 1.500 kpa. 5. Disponibilidade total de água no solo - DTA O solo é o reservatório natural de água para as plantas. Para fins de irrigação, a água disponível no solo é a quantidade armazenada entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente. Na Figura 13 está apresentada uma curva de retenção de água de um solo argiloso, onde se observa que a
36 Manual do Irrigâmetro umidade diminui à medida que aumenta a tensão da água no solo, ficando a água remanescente mais fortemente retida entre as partículas do solo. Figura 13. Curva de retenção de água num solo argiloso. A disponibilidade total de água (DTA) é a lâmina armazenada numa camada de solo de um centímetro de espessura, entre as condições de capacidade de campo e de ponto de murcha permanente. A unidade usual de DTA, em irrigação, é mm/cm. A disponibilidade total de água no solo é calculada aplicando-se a seguinte equação: (Cc - Pm) DTA = 10 em que x Ds
Seleção do Irrigâmetro 37 DTA = disponibilidade total de água no solo, mm/cm; Cc = capacidade de campo, % em peso; Pm = ponto de murcha permanente, % em peso; e Ds = densidade do solo, g/cm 3. Os solos arenosos possuem baixa capacidade de reter água, com valores de DTA compreendidos entre 0,3 a 1,0 mm/cm. Em solos de textura média, os valores de DTA variam entre 1,1 e 1,6 mm/cm. Por outro lado, os solos argilosos possuem alta capacidade de reter água, geralmente encontrando-se valores de DTA maiores que 1,7 mm/cm. Seleção da Régua de Manejo A Régua de Manejo é selecionada de acordo com a classe de sensibilidade da cultura ao déficit hídrico (Tabela 3) e com a disponibilidade total de água no solo, cujo valor deve ser expresso com uma decimal. A Régua de Manejo é codificada com letras e números, sendo as letras as abreviações das três classes de enquadramento das culturas (CMS, CS e CPS de acordo com a Tabela 3) e os números representam o valor da DTA. Portanto, na seleção da Régua de Manejo existe um modelo específico que deve equipar o Irrigâmetro para atender as condições de cultura e solo. No caso de irrigação localizada, a freqüência de irrigação é alta, o que torna os sistemas de irrigação por gotejamento e por microaspersão pouco dependentes da
38 Manual do Irrigâmetro capacidade de retenção de água no solo. Assim, quando a DTA for maior que 1 mm/cm, a seleção da Régua de Manejo deve ser feita com o código numérico igual a 1.0, como mostrado nos dois exemplos seguintes. Exemplo 6. Uma lavoura de café está sendo irrigada por gotejamento no município de Campos Altos, MG. Na análise físico-hídrica do solo, obtiveram-se os seguintes resultados: Capacidade de campo = 41,2 % em peso; Ponto de murcha permanente = 27,5 % em peso; Densidade do solo = 1,22 g/cm 3. O valor da disponibilidade total de água no solo (DTA) é: (Cc - Pm) DTA = 10 x Ds (41,2-27,5) DTA = x 1,22 = 1,67 mm/cm 10 Neste caso, por se tratar da cultura do café (cultura pouco sensível ao déficit hídrico) e de irrigação localizada, a Régua de Manejo que deve equipar o Irrigâmetro nesta propriedade é a CPS 1.0. Exemplo 7. Uma lavoura de tomate está sendo irrigada por gotejamento no município de Pedra do Anta, MG. Na análise físico-hídrica do solo, obtiveram-se os seguintes resultados:
Capacidade de campo = 27,0 % em peso; Seleção do Irrigâmetro 39 Ponto de murcha permanente = 18,5 % em peso; Densidade do solo = 1,33 g/cm 3. O valor da disponibilidade total de água no solo (DTA) é: (27,0-18,5) DTA = 10 x 1,33 = 1,13mm/cm Assim, a Régua de Manejo que deve equipar o Irrigâmetro é a CMS 1.0, por ser o tomate uma cultura muito sensível ao déficit hídrico e por se tratar de irrigação localizada. Seleção da Régua Temporal A Régua Temporal é codificada com um número que corresponde ao valor da intensidade líquida de aplicação de água (I L ) do sistema de irrigação. No sistema de irrigação por aspersão convencional a I L pode ser determinada de duas maneiras: (a) distribuindose coletores igualmente espaçados na área irrigada, entre aspersores da linha lateral (Figura 14), fazendo-se, posteriormente, a sobreposição das lâminas coletadas e o cálculo do coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) e da lâmina líquida média aplicada; ou (b) medindose a vazão dos aspersores da linha lateral, em litros por hora, obtendo-se posteriormente a vazão média, cujo valor deve ser dividido pelos espaçamentos entre aspersores e
40 Manual do Irrigâmetro entre linhas laterais, em metros, sendo o resultado multiplicado pela eficiência de aplicação (Ea) do sistema de irrigação em decimal. Em locais de clima árido ou semi-árido, a eficiência de aplicação de sistemas de irrigação por aspersão convencional bem dimensionados pode ser assim estimada: 70%, para condições de velocidade média do vento maior que 2 m/s; 75% para velocidade do vento entre 1 e 2 m/s e 80% para condição de velocidade do vento menor que 1 m/s. Em locais de clima ameno, a eficiência de aplicação pode ser estimada em 75, 80 e 85% para os intervalos respectivos de velocidade do vento descritos anteriormente. Figura 14. Teste de uniformidade de aplicação de água de um sistema de aspersão convencional, mostrando a distribuição dos coletores na área irrigada.
Seleção do Irrigâmetro 41 Exemplo 8. Na avaliação de um sistema de irrigação por aspersão convencional, com aspersores espaçados de 12 x 12 m, foram distribuídos 48 coletores numa malha de 3 m de acordo com a Figura 15, sendo que cada coletor foi posicionado no centro da quadrícula com dimensões 3 m x 3 m. Após duas horas de funcionamento, mediram-se as lâminas de água em cada coletor (Figura 16) e os valores, em milímetros, foram anotados (Figura 17). Figura 15. Esquema de distribuição de coletores em torno de um aspersor da linha lateral num teste de uniformidade de aplicação de água de um sistema de aspersão convencional.
42 Manual do Irrigâmetro Figura 16. Medição das lâminas de água dos coletores. Figura 17. Valores de lâminas de água coletadas, em milímetros, após duas horas de funcionamento do sistema de irrigação.
Seleção do Irrigâmetro 43 Posteriormente fez-se a sobreposição dos valores das lâminas (Figura 18). O primeiro valor em cada quadrícula é contribuição da linha lateral superior e o segundo é da linha lateral inferior. O terceiro valor que aparece em algumas quadrículas é a contribuição de outra linha lateral que estará posicionada 12 m abaixo da linha lateral inferior. O resultado da sobreposição das lâminas de água (Figura 19) é obtido somando-se os valores das lâminas de água em cada quadrícula da Figura 18. Figura 18. Processo de sobreposição das lâminas de água, mostrando os valores de contribuição das linhas laterais espaçadas de 12 m.
44 Manual do Irrigâmetro Figura 19. Resultado da sobreposição das lâminas de água. A lâmina média de água coletada (Lm) na área irrigada durante duas horas (15,1 mm) foi determinada dividindo-se a soma dos dados da Figura 19 por 16, que é o número de quadrículas existentes no espaçamento 12 x 12 m. A intensidade líquida de aplicação de água (I L ) do sistema de irrigação foi calculada dividindo-se a lâmina média (15,1 mm) pelo tempo de duração do teste (2 h), obtendo-se 7,55 mm/h. A avaliação do desempenho do sistema de irrigação foi feita calculando-se o coeficiente de uniformidade de Christiansen com a aplicação da equação:
Seleção do Irrigâmetro 45 CUC 100 1 n L i= 1 = Lm = 15,1 mm i n L - L m m N = 16 n L i=1 i - L m = 15,9 15,1 + 17,8 15,1 + 19,0 15,1 +...+ 14,5 15,1 + 14,0 15,1 n Li - Lm = 0,8 + 2,7 + 3,9 +... + 0,6 + 1,1 = 21,6 i= 1 21,6 CUC = 100 1- = 91,1% 16 x 15,1 A uniformidade de aplicação de água do sistema de irrigação é satisfatória, visto que o valor do CUC foi maior que 80%. Uma vez constatado que o equipamento de irrigação está operando com bom desempenho e que a intensidade líquida de aplicação de água é 7,55 mm/h, a Régua Temporal que deve equipar o Irrigâmetro é a 7.5 (Tabela 1).
46 Manual do Irrigâmetro Exemplo 9. Na avaliação de um sistema de irrigação por aspersão convencional com aspersores espaçados de 12 x 18 m, mediu-se a vazão dos dois bocais de quatro aspersores (Figura 20) de uma linha lateral, cujos valores se encontram na Tabela 6. Figura 20. Medição de vazão do aspersor. Tabela 6. Valores de vazão, em litros por segundo, de quatro aspersores do sistema de irrigação Vazão Aspersores 1 2 3 4 Bocal maior 0,432 0,442 0,441 0,435 Bocal menor 0,307 0,247 0,310 0,310 Aspersor 0,739 0,689 0,751 0,745 A vazão média dos aspersores é 0,73 L/s. A intensidade de aplicação de água do sistema de irrigação, em mm/h, foi calculada dividindo-se a vazão média dos aspersores (0,73 L/s) pelo valor dos espaçamentos entre
Seleção do Irrigâmetro 47 aspersores (12 m) e entre linhas laterais (18 m), e multiplicando o resultado por 3.600, obteve-se 12,2 mm/h. A intensidade líquida de aplicação de água foi calculada multiplicando-se a intensidade de aplicação do aspersor (12,2 mm/h) pelo valor, em decimal, da eficiência de aplicação estimada em 80%, para condição de clima ameno com velocidade média do vento entre 1 e 2 m/s. O valor encontrado foi 9,75 mm/h. Portanto, a Régua Temporal que deve equipar o Irrigâmetro é a 9.5 (Tabela 1). Embora esta metodologia seja mais fácil de ser aplicada, recomenda-se usar a primeira para determinar a intensidade líquida de aplicação de água, pois ela possibilita calcular o valor do CUC e certificar se o equipamento está em boas condições de operação. Exemplo 10. Na instalação de um Irrigâmetro para manejar a irrigação de uma área cultivada com coco-anão (Figura 21), plantado no espaçamento 7,0 x 7,0 m, foi necessário avaliar o sistema de microaspersão. O sistema possui dois setores, cada um deles com 36 pares de linhas laterais de 94,5 m de extensão (14 plantas). Os emissores estão instalados na linha lateral, espaçados de 7 m, próximos às plantas. Na avaliação determinou-se a vazão de quatro microaspersores em quatro linhas laterais, coletando-se o volume de água em cada um deles, durante 30 segundos (Tabela 7). Em cada linha lateral, mediu-se o volume de água no primeiro microaspersor, nos outros posicionados a 1/3 (5º microaspersor) e a 2/3 do início da linha lateral (9º
48 Manual do Irrigâmetro microaspersor) e no último (14º microaspersor), de acordo com a Figura 22. As quatro linhas laterais avaliadas no setor estavam nos pares 1 (início do setor), 12 (1/3 do início do setor), 24 (2/3 do início do setor) e 36 (último par do setor). As linhas laterais localizadas nas posições 1 e 24 estão à direita da linha de derivação e as linhas laterais localizadas nas posições 12 e 36 estão situadas à esquerda (Figura 23). Figura 21. Plantas jovens de coqueiro irrigadas por microaspersão.
Seleção do Irrigâmetro 49 Tabela 7. Volumes de água, em mililitros, coletados durante 30 segundos em 16 emissores de quatro linhas laterais de um sistema de irrigação por microaspersão Posição do par de linhas laterais no setor Posição do microaspersor na linha lateral avaliada 1 5 9 14 1 521 520 516 503 12 513 508 503 492 24 504 493 488 478 36 491 479 473 459 Figura 22. Posição dos quatro microaspersores nas linhas laterais avaliadas.
50 Manual do Irrigâmetro Figura 23. Posição das quatro linhas laterais com microaspersores (nos pares 1, 12, 24 e 36) avaliadas no setor de irrigação. Após medir os volumes de água aplicada pelos microaspersores que foram avaliados, calculou-se a vazão, em litros por hora, dividindo-se o volume, em litros, pelo
Seleção do Irrigâmetro 51 tempo de coleta de água (30 segundos), sendo o resultado multiplicado por 3,6 (Tabela 8). Tabela 8. Vazão, em L/h, dos 16 microaspersores utilizados na avaliação do sistema de irrigação por microaspersão. Posição da linha lateral no setor Posição do microaspersor na linha lateral 1 5 9 14 1 62,5 62,4 61,9 60,3 12 61,5 61,0 60,4 59,0 24 60,5 59,2 58,5 57,3 36 58,9 57,5 56,8 55,1 UE = em que A uniformidade de emissão pode ser calculada por: q Q x100 UE = uniformidade de emissão, %; (q ) = vazão média do menor quartil, ou seja, a média dos 25% menores valores de vazão, L/h; e Q = vazão média dos microaspersores, L/h. Os quatro menores valores de vazão dos microaspersores (25% dos 16 avaliados) são: 55,1; 56,8; 57,3 e 57,5 L/h, cuja média é 57 L/h ( q ). A média dos 16
52 Manual do Irrigâmetro valores de vazão é 59,55 L/h (Q). Aplicando-se os valores médios na equação anterior tem-se: 57 UE = x100 = 95,7% 59,55 O sistema de irrigação por microaspersão opera adequadamente, uma vez que o valor de uniformidade de emissão é superior a 90%. A intensidade de aplicação de água é calculada dividindo-se a vazão média dos microaspersores (59,55 L/h) pelos valores dos espaçamentos entre os microaspersores na linha lateral (7 m) e entre as linhas laterais (7 m). Ia = Q E E x E LL em que E E = espaçamento entre os emissores, m; E LL = espaçamento entre as linhas laterais 59,55 Ia = = 1,21 mm/h 7 x 7 O valor encontrado foi 1,21 mm/h. Portanto, a Régua Temporal que deve equipar o Irrigâmetro é a 1.2 (Tabela 1).
Seleção do Irrigâmetro 53 Exemplo 11. Deseja-se instalar um Irrigâmetro numa área de 10 hectares cultivada com café, plantado no espaçamento 0,6 x 4,0 m e irrigado por gotejamento. O sistema de irrigação é constituído por dois setores, possuindo cada um deles 125 pares de linhas laterais de 50 m de comprimento. Ao longo de cada fileira de plantas foi instalada uma linha lateral com gotejadores espaçados de 0,5 m. Na avaliação do sistema de irrigação, mediu-se a vazão de oito gotejadores em quatro linhas laterais. Em cada linha lateral, a vazão foi medida no primeiro gotejador e nos seguintes, posicionados a 1/7 (15º gotejador); 2/7 (29º gotejador); 3/7 (43º gotejador); 4/7 (57º gotejador); 5/7 (71º gotejador) e a 6/7 (85º gotejador) do início da linha lateral e no último gotejador, de acordo com a Figura 24. As quatro linhas laterais estavam localizadas nos pares 1 (primeiro par do setor localizado no início da linha de derivação), 42 (1/3 do início da linha de derivação), 83 (2/3 do início da linha de derivação) e 125 (último par do setor, localizado no fim da linha de derivação). A primeira linha lateral do primeiro par e outra situada a 2/3 do início do setor estão à direita da linha de derivação e as linhas laterais, localizadas a 1/3 do início do setor e no final, estão situadas à esquerda. Em cada emissor coletou-se o volume de água numa proveta, durante 5 minutos (Tabela 9). Após medir os volumes de água aplicada pelos gotejadores avaliados, calculou-se a vazão em litros por hora, dividindo-se o volume em mililitros por 1.000 e pelo tempo de coleta de água (5 minutos), multiplicando o resultado por 60 (Tabela 10).
54 Manual do Irrigâmetro Os oito menores valores de vazão dos gotejadores (25% dos 32 avaliados) são: 1,75; 1,77; 1,77; 1,80; 1,81; 1,84; 1,87 e 1,87 L/h, cuja média é 1,81 L/h ( q ). A média dos 32 valores de vazão é 1,97 L/h. Aplicando-se os valores médios na equação para cálculo da uniformidade de emissão, tem-se: Figura 24. Posição dos oito gotejadores nas quatro linhas laterais avaliadas. 1,81 UE = x100 = 92,05% 1,97 O sistema de irrigação por gotejamento opera adequadamente, uma vez que o valor de uniformidade de emissão é superior a 90%.
Seleção do Irrigâmetro 55 A intensidade de aplicação de água é calculada dividindo-se a vazão média do emissor (1,97 L/h) pelos valores dos espaçamentos entre os gotejadores na linha lateral (0,5 m) e entre as linhas laterais (4 m). Ia = Q E E x E LL 1,97 Ia = = 0,985 mm/h 0,5 x 4 O valor encontrado foi 0,985 mm/h. Portanto, a Régua Temporal que deve equipar o Irrigâmetro é a 1 (Tabela 1). Tabela 9. Volumes de água, em mililitros, coletados durante cinco minutos em 32 emissores de quatro linhas laterais de um sistema de irrigação por gotejamento. Posição do gotejador na linha lateral Posição do par das linhas laterais avaliadas no setor 1 42 83 125 1 192 188 171 168 15 185 179 161 166 29 179 167 160 160 43 174 165 163 159 57 172 157 158 156 71 172 157 157 156 85 167 150 148 151 100 163 148 153 146
56 Manual do Irrigâmetro Tabela 10. Vazão, em L/h, dos 32 gotejadores utilizados na avaliação do sistema de irrigação por gotejamento. Posição do gotejador na linha lateral Posição do par das linhas laterais avaliadas no setor 1 42 83 125 1 2,30 2,25 2,05 2,02 15 2,22 2,15 1,93 1,99 29 2,15 2,00 1,92 1,92 43 2,09 1,98 1,95 1,91 57 2,06 1,88 1,90 1,87 71 2,06 1,88 1,88 1,87 85 2,00 1,80 1,77 1,81 100 1,95 1,77 1,84 1,75 Exemplo 12. Um agricultor possui uma área irrigada por aspersão convencional no município de Janaúba, MG, a qual está sendo cultivada com algodão. Foi feita uma avaliação da intensidade líquida de aplicação de água dos aspersores do sistema de irrigação, obtendo-se 8,9 mm/h. Na área foram retiradas amostras de solo para sua caracterização físico-hídrica, obtendo-se os seguintes valores: Capacidade de campo (Cc) = 32 % em peso. Ponto de murcha permanente (Pm) = 19,8 % em peso. Densidade do solo (Ds) = 1,33 g/cm 3.
Seleção do Irrigâmetro 57 Quais os modelos de Régua de Manejo e de Régua Temporal que devem equipar o Irrigâmetro para atender esta situação? Seleção da Régua de Manejo: a cultura do algodão é classificada como pouco sensível ao déficit hídrico (CPS) para fins de uso do Irrigâmetro, de acordo com a Tabela 3. A disponibilidade total de água no solo (DTA) é calculada aplicando-se a seguinte equação: (Cc - Pm) DTA = 10 (32-19,8) DTA = 10 DTA =1,62 mm/cm x Ds x 1,33 Para fins de seleção da Régua de Manejo, o valor de DTA deve ser expresso com uma casa decimal. Sendo assim, o modelo da régua é CPS 1.6 (Tabela 4). Seleção da Régua Temporal: como o valor da intensidade líquida de aplicação de água dos aspersores do sistema de irrigação foi 8,9 mm/h, o Irrigâmetro deve ser equipado com a Régua Temporal 9 (Tabela 1). Seleção da Régua Percentual O código numérico da Régua Percentual corresponde ao valor da lâmina líquida aplicada pelo equipamento de irrigação (L L ) quando este está operando na velocidade percentual de 100%. A lâmina líquida é menor que a de
58 Manual do Irrigâmetro projeto em razão das perdas de água que ocorrem por evaporação e por deriva pelo vento e seu valor deve ser determinado em campo. Exemplo 13. Para avaliar um sistema de irrigação por pivô central, com velocidade de deslocamento de 100%, foram distribuídos em um raio do círculo molhado (Figura 25) 67 coletores espaçados de 6 m, de acordo com a Figura 26. Figura 25. Marcação da posição e colocação dos coletores ao longo de um raio do círculo de molhamento de um pivô central. Os coletores foram identificados do centro para a periferia do pivô central (Figura 26), sendo Ni o número do coletor (coluna 1 da Tabela 11).
Seleção do Irrigâmetro 59 Figura 26. Posição dos coletores dispostos em um raio do círculo de molhamento de um pivô central. Após o pivô central aplicar água sobre a linha de coletores (Figura 27), as lâminas (Li) foram medidas em milímetros (coluna 2 da Tabela 11).
60 Manual do Irrigâmetro Figura 27. Passagem do pivô central sobre a linha de coletores. Posteriormente calculou-se a lâmina ponderada (Lp - coluna 3 da Tabela 11) multiplicando-se o número de ordem do coletor (Ni) pela respectiva lâmina (Li), ou seja, Lp = Ni x Li. Em seguida calculou-se a lâmina média ponderada (Lm) dividindo-se a soma de todos os valores da lâmina ponderada pela soma do número de ordem dos coletores, ou seja:
Seleção do Irrigâmetro 61 Tabela 11. Número de ordem do coletor (N i ), lâmina coletada (L i ), lâmina ponderada (Lp) e desvio L, em valor absoluto, num teste de i L m avaliação de um pivô central. N i L i Lp i Li Lm (1) (2) (3) (4) 1 3,6 3,6 0,12 2 3,9 7,8 0,42 3 3,1 9,3 0,38 4 2,6 10,4 0,88 5 3,4 17,0 0,08 6 3,7 22,2 0,22 7 3,2 22,4 0,28 8 3,2 25,6 0,28 9 2,9 26,1 0,58 10 3,0 30,0 0,48 11 2,8 30,8 0,68 12 2,9 34,8 0,58 13 2,7 35,1 0,78 14 3,5 49,0 0,02 15 3,4 51,0 0,08 16 3,8 60,8 0,32 17 3,5 59,5 0,02 18 3,0 54,0 0,48 19 3,2 60,8 0,28 20 3,3 66,0 0,18 21 3,5 73,5 0,02 22 3,2 70,4 0,28 23 3,8 87,4 0,32 24 3,7 88,8 0,22 25 3,6 90,0 0,12
62 Manual do Irrigâmetro 26 3,6 93,6 0,12 27 4,1 110,7 0,62 28 4,1 114,8 0,62 29 3,6 104,4 0,12 30 3,8 114,0 0,32 31 4,0 124,0 0,52 32 3,5 112,0 0,02 33 3,5 115,5 0,02 34 3,5 119,0 0,02 35 4,0 140,0 0,52 36 3,4 122,4 0,08 37 3,5 129,5 0,02 38 3,3 125,4 0,18 39 3,1 120,9 0,38 40 3,5 140,0 0,02 41 3,0 123,0 0,48 42 3,4 142,8 0,08 43 3,0 129,0 0,48 44 2,6 114,4 0,88 45 3,4 153,0 0,08 46 3,5 161,0 0,02 47 3,6 169,2 0,12 48 3,2 153,6 0,28 49 4,5 220,5 1,02 50 3,0 150,0 0,48 51 3,1 158,1 0,38 52 4,0 208,0 0,52 53 3,0 159,0 0,48 54 3,7 199,8 0,22 55 3,2 176,0 0,28 56 3,5 196,0 0,02 57 3,9 222,3 0,42 58 4,0 232,0 0,52
Seleção do Irrigâmetro 63 59 3,0 177,0 0,48 60 4,3 258,0 0,82 61 3,0 183,0 0,48 62 3,6 223,2 0,12 63 3,0 189,0 0,48 64 3,0 192,0 0,48 65 3,6 234,0 0,12 66 1,5 99,0 1,98 67 6,4 428,8 2,92 Soma=2.278 Soma=7.924,2 Soma=26,32 Lm = n Lp i=1 n N i=1 i i n O termo Lp i é a soma dos valores da coluna 3 da i=1 Tabela 11, ou seja: 67 Lp i = 3,6 + 7,8 + 9,3 +...+ 99 + 428,8 = 7.924,2 i=1 O termo N n i é a soma dos valores da coluna 1 da i=1 Tabela 11, ou seja: 67 N i = 1 + 2 + 3 + 4 +...+ 66 + 67 = 2.278 i=1 Assim, a lâmina média ponderada (Lm) é igual a:
64 Manual do Irrigâmetro 67 Lp i=1 Lm = 67 N i=1 i i 7.924,2 = 2.278 = 3,48mm A uniformidade de aplicação de água do pivô central é calculada aplicando-se a seguinte equação: n Li - L i=1 CUC =100 1 N Lm n m O termo Li - Lm é a soma dos desvios, em valor i=1 absoluto, entre cada lâmina L i (coluna 2 da Tabela 11) e o valor calculado de Lm (3,48 mm). 67 L i=1 - L = 3,6-3,48 + 3,9-3,48 +... + 1,5-3,48 i m + 6,4-3,48 Todos os valores dos desvios absolutos estão apresentados na coluna 4 da Tabela 11 e a sua soma é: 67 Li - Lm = 0,12 + 0,42 +... + 1,98 + 2,92 = 26,32 i=1 Todos os desvios estão apresentados na coluna 4 da Tabela 11. Assim o valor do coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) do pivô central avaliado é:
Seleção do Irrigâmetro 65 26,32 CUC = 100 1 - = 88,7% 67 x 3,48 Neste caso, observa-se que o pivô central opera adequadamente, uma vez que o valor do coeficiente de uniformidade de Christiansen é superior a 80%. No entanto, mesmo tendo sido feita uma vistoria preliminar das condições de funcionamento do pivô central deve-se vistoriar novamente os aspersores e respectivas válvulas reguladoras de pressão que se encontram no final do equipamento, uma vez que o coletor de ordem 66 apresentou um valor de lâmina baixo (1,5 mm) e o de ordem 67, um valor elevado (6,4 mm). Uma vez constatado que o pivô central está operando em boas condições (CUC > 80%) e que a lâmina média coletada foi igual a 3,48 mm, deve-se equipar o Irrigâmetro com a Régua Percentual 3.5/100 (Tabela 2). No caso de irrigação de cultura com alto valor econômico, como em olerícolas, é conveniente calcular a lâmina líquida, para fins de indicação da Régua Percentual do Irrigâmetro, multiplicando-se a lâmina média coletada pelo valor do CUC, em decimal, e posteriormente, selecionar essa régua com base no valor da lâmina líquida.
66 Manual do Irrigâmetro