Irrigação e Drenagem

Conceito Irrigação

• Irrigação é uma técnica utilizada na agricultura que tem por objetivo o fornecimento controlado de água para as plantas em quantidade suficiente e no momento certo, assegurando a produtividade e a sobrevivência da plantação. Complementa a precipitação natural, e em certos casos, enriquece o solo com a deposição de elementos fertilizantes.

Conceito Drenagem

•Drenagem é uma técnica que permite controlar o excesso de água eventualmente presente no solo, para permitir o processo de aeração, a movimentação de máquinas e evitar a salinização.

Importância da Irrigação

•Área irrigada: 4,8% •Responsável por 16% da produção agrícola total. •O que representa 35% do valor da produção.•O Brasil tem potencial para irrigar 30 milhões de hectares.

Vantagens da Irrigação

• Garantia de produção - com a instalação de um sistema de irrigação adequado, você não ficará mais na dependência das chuvas.

• Diminuição dos riscos - após todos os investimentos na preparação do solo, na compra de sementes,

• Na aplicação de corretivos e adubos, você não correrá o risco de ver tudo perdido por falta de água.

• Colheita na entressafra - a irrigação possibilita obter colheitas fora de época de safra, o que resulta em remuneração extra e abastecimento regular do mercado consumidor.

Vantagens

• Aumento de Produtividade - com todos os fatores do processo produtivo devidamente equilibrados,

• O uso da irrigação, além de garantir a produção, possibilitará, também um aumento dos

• rendimentos. • Fertirrigação - possibilita a aplicação de adubo por

meio da água de irrigação, substituindo a • adubação convencional por meio de tratores,

reduzindo o consumo de óleo, desgaste de máquina e o emprego de mão de obra.

Limitações

• Alto custo inicial • Falta de mão de obra especializada, o

agricultor deve ser orientado para saber a diferença entre irrigar e molhar.

Situação da Irrigação no Brasil

Métodos de Irrigação

Irrigação Localizada

Aspersão

Superfície

Para irrigar devemos estudar o sistema solo X planta X Agua

• Solo é um corpo de material inconsolidado, que recobre a superfície terrestre emersa, entre a litosfera e a atmosfera. Os solos são constituídos de três fases: sólida (minerais e matéria orgânica), líquida (solução do solo) e gasosa (ar).

• Base para agricultura.

Onde esta a agua no solo?

• Poros do solo: Parte não ocupada pela matriz.• Umidade do Solo.

Como encontrar a umidade no solo.

• Método direto: - Método gravimétrico • Métodos indiretos:Método dos blocos de resistência elétrica Método do tensiômetro Método da moderação de nêutrons Reflectometria no domínio do tempo

Método gravimétrico (padrão) • - Bastante preciso • - Exige balança e estufa • - Só fornece o resultado 24 horas depois

• Procedimento: • - Retirar a amostra da profundidade desejada • - Colocar em recipiente fechado • - Determinar a massa do conjunto (amostra + recipiente) • - Abrir o recipiente e lavá-lo para a estufa (105ºC) durante 24

horas • - Pesar o conjunto com a amostra seca

Exemplo

• massa recipiente + amostra úmida = 230 g • massa recipiente + amostra seca = 205 g • massa recipiente = 110 g • Determinar a umidade com base em massa

(U). • Resposta: U = 20,83%

Método dos blocos de resistência elétrica

• Baseado na medida da resistência elétrica do solo • Praticidade e rapidez • Bloco de gesso, nylon ou fibra de vidro • A resistência elétrica do solo varia com o seu

conteúdo de água • ↑ úmido ↓ Resistência ⇒• A solução no interior do bloco entra em equilíbrio

com a solução do solo • Necessita de calibração

Disponibilidade total de água no solo (DTA)

• A disponibilidade de água é considerada uma característica importante do solo, pois se refere à água nele contida entre a capacidade de campo (CC) e o ponto de murcha permanente (PMP)

• Calculada por: DTA = 10 * (CC-PMP)

• Onde:• CC é a capacidade de campo com base em

volume (cm3 água/cm3 solo).• PMP é o ponto de murcha permanente (cm3

água/cm3 solo).• Exemplo:

• CC = 0,45% e PMP = 0,15%• DTA = 10 * (0,45 – 0,15) • DTA = 3,0 mm de água/cm de solo

Capacidade total de água no solo (CTA)

• A capacidade total de água no solo (CTA) representa a quantidade total armazenada na zona radicular:

• Calculada por : CTA = DTA * Z• Onde Z= profundidade do sistema radicular.

Exemplo

• Z para a café = 50 cm• CTA = 3,0 x 40 • CTA = 12 mm

Capacidade real de água no solo (CRA)

• representa uma parte da capacidade total de água no solo (CTA), pois do ponto de vista da agricultura irrigada, não interessa planejar a utilização da água até o ponto de murcha da planta.

• A capacidade real de água no solo (CRA) é calculada pela seguinte fórmula:

• CRA = CTA * f, • onde f é o fator de disponibilidade.

FATOR F

• O fator de disponibilidade (f) é um fator de segurança para o irrigante que tem como referência a umidade mínima a que uma cultura pode ser submetida sem afetar significativamente sua produtividade.

Irrigação real necessária (IRN) ou lâmina líquida

• A irrigação real necessária representa o consumo real de água pela cultura.• É determinada por meio da seguinte equação:

• IRN = (Cc − Pm) · Ds · Z · f 10

• Onde: • IRN é a irrigação real necessária (mm);• CC é a capacidade de campo com base em volume (cm3 água/cm3 solo);• Pm é o ponto de murcha permanente (cm3 água/cm3 solo);• Ds é a densidade do solo (g / cm3);• Z é a profundidade efetiva do sistema radicular (cm);• f é o fator de disponibilidade.

Exemplo

• Qual Irrigação real necessária (IRN) para uma cultura em solo com CC capacidade de campo em 0,45% e PMP ponto de murcha permanente em 0,15%, densidade de solo em 1,4 , profundidade de raiz em 50cm e fator de disponibilidade em 0,4?

Resolvendo?

• IRN = (Cc − Pm) · Ds · Z · f• 10

• Resposta 8,4mm

Irrigação total necessária (ITN) ou lâmina bruta

• Representa a quantidade de água necessária para a planta:• Calculada por:

• ITN = IRN/Ea• Onde:• ITN é a irrigação total necessária (mm);• IRN é a irrigação real necessária (mm);• Ea é a eficiência de aplicação média dos sistemas de irrigação

(%).• A eficiência de aplicação (Ea) representa todas as perdas que

ocorrem durante a aplicação de água por toda a área. Varia de 65 a 90%, dependendo do método de irrigação empregado.

Turno de rega

• Representa o intervalo de dias entre duas irrigações sucessivas. É descrito através da fórmula:

• TR = IRN/EtcOnde:É expresso em dias, uma vez que a IRN (irrigação real necessária) é expressa em mm e a ETc evapotranspiração da cultura) em mm d-1. Ao se determinar o TR, é comum encontrar valor fracionário, mas, como só podemos usá-lo com valor inteiro, aproximamos para o imediatamente inferior.

Exemplo

• Se TR = 4,4 dias, adotaremos 4 dias e ajustamos o IRN em função do TR e da ETc.

• Qual turno de Rega para uma cultura com IRN em 32 mm e ETc em 6,00mm dia ?

• TR= IRN/ETc• TR= 32mm/6,00 U.S.I (Unidades do SI)• 5,33 dias.

-1

Evapotranspiração da cultura (Etc)

• Quantidade de água consumida em um intervalo de tempo pela cultura em plena atividade vegetativa, livre de enfermidades com o teor de umidade no solo próximo à capacidade de campo.

Etc

• Etc = ET0 x Kc • Kc – coeficiente de cultivo • – O valor de Kc varia: • – Para uma mesma cultura, durante as

diversas fases de desenvolvimento.

Dimensionamento

• O maior erro das pessoas e perguntar primeiro, qual moto-bomba ele deve comprar, quando esse é o ultimo item a ser levantado.

Potência do moto-Bomba

•Pot = Q × Hman 75 × Rmb

Onde: Pot.= potencia da moto bombaHman= altura manométricaRmb= Rendimento da moto bomba

Altura manométrica

• Hman = hs + hr + hfLP + Pi• Onde:• hs = altura geométrica de sucção;• hr = altura geométrica de recalque;• hfLP = perda de carga na linha principal;• Pi = pressão na linha principal.

Altura geométrica de sucção

hr = altura geométrica de recalque

hfLP = perda de carga na linha principal

Logo voltaremos

• Partes do sistema de irrigação.

Iremos falar primeiro do sistema por aspersão

• Componentes• - Moto-bomba • - Tubulações • - Aspersores • - Acessórios

Moto-Bomba

• A mais utilizada no brasil possui bomba centrifugas, com motores elétricos ou a diesel.

Aspersores/Assessórios

Classificação dos Aspersores

O que afeta um aspersor

• a) Diâmetro do bocal • b) Pressão • - Pressão excessiva: provoca a pulverização

excessiva com deposição de água próximo ao aspersor

• - Pressão baixa: provoca uma inadequada pulverização proporcionando uma maior deposição da água na extremidade

Representação da pressão.

• c) Vento: O vento altera o perfil distribuição do aspersor

d) Espaçamento entre aspersores .

e) Intensidade de aplicação

O que o produtor pediu:Aspersores a cada 10 metros.Assim temos que dimensionar as linhas.O diâmetro e o comprimento da linha lateral devem ser tais, que a maior diferença de vazãona linha não exceda 10% ou 20% da pressão de serviço do aspersor No dimensionamento deve-se considerar que a pressão no aspersor no meio da linha lateradeve ser igual a pressão de serviço (no início da linha teremos uma pressão maior, no finauma pressão menor e na média teremos a pressão de serviço) A relação entre a Pressão no início da linha lateral e a Pressão no meio é determinada por:

• Pin – pressão no início da linha lateral • PS – pressão de serviço do aspersor • HF – perda de carga na linha lateral • ∆Z – desnível entre o início e o final da linha

lateral • Aa – altura do aspersor

Percas de cargas

• Perda de carga em tubulações com múltiplas saídas

• HF = HF’ x F

• Em que:

• HF – perda de carga em tubulações com múltiplas saídas • HF’ - perda de carga se não existisse saída intermediária • F – fator de múltiplas saídas (tabela ou fórmula)

• Em que: • N – número de saídas ao longo da tubulação • m – coeficiente que depende do expoente da

velocidade na equação de utilizada para o cálculo da perda de carga

• Hazen Willians: m=1,85 • Darcy-Weisbach: m=2,00

Selecionar aspersor:

- Pressão de serviço (PS) - Espaçamento.- A pressão média na linha lateral deve ser

igual a PS do aspersor - - A perda de carga na linha lateral deve ser

menor que 20% da PS - HF = 0,2 . PS

• F• PS .2,0• ' HF = • QLL = nº aspersores . Qasp • QLL – vazão da linha lateral• Qasp – vazão do aspersor

Para determinar o Diâmetro utilizo a fórmula de Hazen Willians:

HF’ – perda de carga; L – comprimento do tubo; D – diâmetro do tubo; Q – vazão; C – coeficiente de HW

Exemplo• Prof. Efetiva do sistema radicular = 50 cm • - Período de máxima demanda : ET0 = 6 mm/dia, Kc = 1,1 • - S/ considerar chuva • - Fator de disponibilidade = 0,5 • - Ucc = 35% • - Upmp = 18 % • - Densidade do solo = 1,2 g/cm3• - VIB = 10 mm/h • - Eficiência de aplicação de água = 85 % • - Jornada de trabalho = 16 h/dia • - Altura do aspersor = 1,8 m

Primeiro

• Água disponível

• CTA = 2,04 . 50 = 102 mm • CRA = 102 . 0,5 = 51 mm • IRN ≤ 51 mm • ITN = 51/0,85 = 60 mm .

Depois

• Turno de Rega

Ainda Temos que:

• - Período de irrigação

• PI = 7 – 1 = 6 dias • Obs: 1 dia para manutenção do sistema • IRN para 7 dias • IRN = 7 dias . 6,6 mm/dia = 46,2 mm • ITN para 7 dias • ITN = 46,2 mm/0,85 = 54,4 mm

- Seleção do aspersor

• - Selecionar um aspersor que tenha uma intensidade de aplicação de água menor do que a VIB; velocidade de infiltração

• - Aspersor Selecionado: • - Pressão de Serviço (PS) = 30 mca.(metro de

coluna de agua) • - Vazão = 3,5 m3/h • - Raio = 16 m • - Espaçamento = 18 x 24 m

- Tempo de irrigação por posição (Ti)

•TI = ITN Ia

Assim: TI = 54,4/8,1=6,72horas

Numero de Aspersores por linha• O produtor aceitou 10 aspersores por linha assim temos

que calcular a vazão da linha.• - Dimensionamento da linha lateral • QLL = 35 m3• /h = 0,00972 m3/s • PS = 30 mca • Hfadmissível = 0,2 . 30 = 6 mca • Fator de múltiplas saídas (tabelado): F10 saídas = 0,402 • HF’= 6 / 0,402 = 14,92 mca • Coeficiente de Hazen Willians p/ PVC: C = 140

Assim:

• D = 0,071 m = 71 mm • D escolhido comercial = 75 mm • HF’ para D = 75 mm (utilizar HW): HF’ = 11 ,46 mca • HF para D = 75 mm (utilizar F): HF = 4,6 mca • Pin = 30 + ¾ 4,6 + 1,8 = 35,25 mca

Escolha da moto bomba depende agora:

• Altura manométrica total • Pin = 35,25 mca • Hf na linha principal = 12,04 mca • Hf na sucção = 0,28 mca • Altura geométrica de recalque = 15 m • Altura geométrica de sucção = 2 m • Hf localizada – 5% do total • Hman (s/ Hfloc)= 35,25 + 12,04 + 0,28 + 15 + 2 = 64,57 mca • Hfloc (5%) = 64,57 . 0,05 = 3,22 mca • Hman (c/ Hfloc) = 64,57 + 3,22 = 67,8 mca

Vazão da bomba

• Q bomba = 4 . 35 = 140 m3/h • Potencia da moto bomba:

• Assim temos:

• Tendo escolhido uma bomba de: 23,33 CV• Ou 25 CV comercial.

Irrigação localizada

Componentes dos sistema de irrigação localizada.

• Motobomba • Cabeçal de controle• Linha principal • Válvulas • Linha de derivação • Linha lateral • Emissores

• O cabeçal de controle fica após a moto bomba, no início da linha principal. O cabeçal de

• controle é constituído por: • - medidores de vazão • - filtro de areia, tela ou disco • - injetor de fertilizante • - registros • - manômetros

Demais cálculos seguem a linha da irrigação por aspersão.

• Obrigado, e quando será o próximo encontro para fazermos outro projeto?

Nota sobre tubulações:

• DN= diâmetro nominal• PN= pressão nominal.