CARACTERIZAÇÃO HIDRAULICA DE UM SISTEMA
DE IRRIGAÇÃO POR GOTEJO
V. M. Vidal1; J. F. V. Bessa1; J. S. Pedrosa2; F. L. V.alério3; F. A. L. Soares4; M. B. Teixeira4
RESUMO - A irrigação é um método de aplicação artificial pelo qual a água é emitida ao solo,
tem como finalidade disponibilizar água de forma controlada, uniforme e quantidades
suficientes para suprir a necessidade hídrica da cultura de acordo com seu estádio, e assim
procurando sempre alcançar o máximo de produtividade sem alterar a disponibilidade
nutricional do solo. O objetivo do trabalho foi avaliar a caracterização hidráulica de um projeto
de irrigação por gotejamento, na unidade experimental da Universidade Estadual de Goiás –
Santa Helena de Goiás. As medições e avaliações de dimensão e vazão média da mangueira
gotejadora, foram conduzidas de acordo com a norma ISO 9261/2004, e comparada com valores
estipulados por esta. Na medição de espessura da parede, foi utilizado um paquímetro com
precisão de 0,02 mm, visaram-se quatro pontos equidistantes no final das quatro mangueiras. O
sistema obteve de acordo com os dados obtidos bom desempenho, e é ideal para ser instalado
quando se deseja obter maior produtividade.
PALAVRAS-CHAVE: espessura da parede, medições de dimensões, avaliação do sistema.
CHARACTERIZATION OF A HYDRAULIC SYSTEM
DRIP IRRIGATION
ABSTRACT - Irrigation is a method of applying artificial through which water is delivered to
the soil, water aims to provide a controlled, uniform and sufficient quantities to meet the water
requirement of the culture according to its state, and thus always trying to achieve maximum
productivity without changing the availability of nutrients from the soil. The objective of this
study was to evaluate the hydraulic characterization of a drip irrigation project, the experimental
unit of the State University of Goiás - Santa Helena de Goiás measurements and evaluations of
size and average discharge hose drip, were conducted in accordance with the ISO 9261/2004,
and compared with values stipulated by this. The measurement of wall thickness, was used a
caliper to an accuracy of 0.02 mm, is aimed at four equally spaced points at the end of the four
hoses. The system obtained in accordance with performance data, and is suitable for installation
where one wishes to obtain greater productivity.
KEYWORDS: Wall thickness measurements of dimensions, the assessment system.
1
Mestrando em Ciências Agrárias, Instituto Federal Goiano, Rod. Sul Goiana Km 01, Zona Rural, Rio Verde, GO.
Fone (64) 3620-5600. e-mail: [email protected].
2
Engenheira Agrícola, UEG;
3
Graduanda em Engenharia Agrícola - UEG.
4
Professor Doutor, Instituto Federal Goiano, Rio Verde, GO
V. M. Vidal et al.
INTRODUÇÃO
Aqueles que utilizam a água em agricultura irrigada devem estar conscientes que esta, é um
bem cada vez mais escassa, tanto em qualidade quanto em quantidade, por isso são obrigados a
utilizá-la sempre com maior eficiência possível, levando em conta as considerações econômicas
(LÓPEZ et. al., 1992). Estudos realizados por Dias et. al. (2004), mostram que todo sistema de
irrigação localizada, assim como todo sistema de irrigação possui algumas necessidades de
cuidados quanto à qualidade da água, a fim de, manter o máximo de limpeza no sistema, e assim
garantir uma satisfatória uniformidade de aplicação, e maior durabilidade do equipamento.
A irrigação por gotejamento necessita de menores pressões de serviço em relação aos demais
sistemas de irrigação por aspersão, uma vez que sua emissão de água é fornecida de gota a gota
ou jorros, diretamente no sistema radicular da cultura, com isso, há uma grande economia de
água, energia e insumos.
Em relação a seu pequeno diâmetro, a irrigação por gotejamento tem como principal
limitação seu elevado índice de entupimento, tornando então uma característica bastante
inerente pela sua pequena área de condução e emissão de água (PITTS et al., 1996).
Os tubos de polietileno de baixa densidade são economicamente mais competitivos que os
demais tubos fabricados com os demais materiais disponíveis no mercado, isso para tubulações
que transportam menores vazões requeridas nas unidades irrigadas, (GOMES, 1999).
As indústrias têm fabricado produtos de diversas dimensões, no intuito de serem utilizados de maneira
adequada nas diversas condições, e consequentemente aumentando a viabilidade do uso do gotejamento.
Quando pressurizada as mangueiras tem forma circular e quando não pressurizada a forma
colapsada, os emissores têm normalmente fluxo turbulento e não exigem dispositivos de
compensação de energia.
Em geral, os fabricantes, disponibilizam vários modelos de mangueira gotejadora, porém,
não apresentam informações sobre as relações dimensionais destes. Essas relações são de
grande importância para se prever a uniformidade de escoamento e de aplicação no decorrer da
execução do projeto hidráulico.
As dimensões tais como, diâmetro interno, espessura de parede e espaçamento entre unidade
gotejadora, podem ser interferidas em virtude das variações na pressão de serviço e processo de
fabricação, sendo assim, a perda de carga real e consequente a uniformidade de aplicação
podem ser alteradas nas condições hidráulicas projetadas, quando se toma para os cálculos os
dados informados pelo fabricante, para maior exatidão o projetista deve medir estas variáveis e
utiliza-las no dimensionamento. Outra variável importante para a caracterização hidráulica de
um sistema por gotejamento é a vazão em relação à pressão de serviço, esta pode ser interferida
pelo nível de entupimento e pela dimensão da mangueira gotejadora.
Neste contexto, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar a caracterização hidráulica
através das vazões reais emitidas, submetidas a níveis de pressão de serviço, levando em
consideração as dimensões de mangueira gotejadora no modelo GOLDENDRIP 15.
V. M. Vidal et al.
MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi realizado na área experimental, localizada na Universidade Estadual de Goiás –
UEG, Unidade Universitária de Santa Helena de Goiás - GO. O solo é classificado como
Latossolo Vermelho Eutroférrico típico textura argilosa, sem erosão evidente, muito poroso, sua
estrutura é forte, muito pequena e granular, tem consistência macio friável, é pegajoso e
plástico, drenado excessivamente e sua porosidade é elevada (Embrapa 1999). O relevo tem
altitude de 560 m, a vegetação predominante é a floresta nativa, Cerradão e o clima é
classificado em tipo AW de Köppen, (Rosa et al., 2003).
Os gotejadores são espaçados em 0,2 metros e são de modelo integrado de parede delgada do
tipo bob. O campo experimental proporcionou uma pressão de serviço até 40 metros de coluna
d’ água (mca), fornecida por fonte de água pressurizada por gravidade, sendo o suficiente para a
condução do experimento, que exigiu no mínimo 20 mca. Teve como meio de controle um
registro de esfera, seguido de um manômetro de glicerina com escala de 1 mca.
Com o auxílio de proveta e cronômetro, foi aferida a vazão em cada emissor em um tempo
de 180 segundos. Calculou-se o coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC), coeficiente
de uniformidade de distribuição (CUD) utilizando as seguintes equações:
(eq. 1)
(Eq. 2)
As medições e avaliações de dimensão e vazão média da mangueira gotejadora, foram
conduzidas de acordo com a norma ISO 9261/2004, e comparada com valores estipulados por
esta. Na medição de espessura da parede, foi utilizado um paquímetro com precisão de 0,02
mm, visaram-se quatro pontos equidistantes no final das quatro mangueiras, e após foi feita a
média calculada, conforme mostrado na Figura 1.
Uma ferramenta cônica com ângulo ápice de 10º foi utilizada para demarcar a circunferência,
tomando cuidado para não alargar o seu diâmetro utilizando força excessiva, e após foi medido
com auxilio do paquímetro o diâmetro interno da mangueira gotejadora em quatro pontos ao
final de cada mangueira gotejadora.
Com auxilio de uma trena com precisão de 1 mm, foi medido 3 pontos o espaçamento dos
gotejadores, a maior alteração observada em campo foi relacionada com a estabelecida pelo
fabricante, possibilitando as comparações.
A vazão média (Qmed), em função da pressão de entrada, foi avaliada em pressão nominal
constante de 10 mca. O resultado calculado foi confrontado com o informado pelo fabricante,
possibilitando as comparações.
Foram obtidas as vazões em 128 gotejadores de parede delgada, que se dividiram em 4
repetições para cada uma das 4 linhas laterais, variando 8 diferentes pressões de serviço (PS),
suas médias foram calculadas com auxilio do aplicativo Microsoft Office Excel, totalizaram 32
amostras, as quais foram utilizadas para calcular, Qmed, CUC, CUD e EA.
O delineamento experimental foi conduzido pelo delineamento inteiramente casualizado em
esquema 8x4 sendo, 8 P.S variando em 2,5; 5,0; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5 e 20 mca e 4 repetições
totalizando 32 amostras.
V. M. Vidal et al.
Os resultados foram submetidos à análise de variância utilizando o software Sisvar, Ferreira
(2000), para análise estatística.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Quando as práticas de manejo de irrigação não são adotadas, o sistema fica exposto a problemas
que acarretarão sempre mais, em um baixo desempenho em seu funcionamento. Bernardo et al
(2006), afirma que a maioria dos sistemas de irrigação não adotam as práticas de manejo.
De acordo com a Norma Regulamentadora ISO 9261/2004, a espessura da parede do modelo
estudado foi 90% menor que a espessura de parede declarada pelo fabricante, atingindo 81%,
tornando este, um equipamento que teve problemas de controle de qualidade na parte de fabricação,
por outro lado, o menor valor encontrado foi 0,30 mm, conforme mostrado na Tabela 1.
Com isto, a conformidade da espessura da mangueira informada e medida podem ser ou não,
um fator de desuniformidade de aplicação. Esta dúvida gera ideias para se avaliar o desempenho
de um sistema de irrigação em relação a variação da espessura ao longo da mangueira.
Segundo especificações da norma, o diâmetro interno da mangueira gotejadora avaliado não
divergiu mais que 3% do diâmetro declarado pelo fabricante, caracterizando-o dentro das
especificações, Tabela 2. Os gotejadores estão bem espaçados pelo fato de estar de acordo com
a norma, que atribui uma divergência de no máximo 5% do espaçamento informado pelo
fabricante, conforme é mostrado na Tabela 3.
De acordo com a norma, a vazão média na pressão de 10 mca não divergiu da vazão nominal
mais que 7%, considerando grande qualidade do equipamento na relação vazão x pressão como
mostrado na Tabela 4.
A Figura 2 ilustra o desempenho do sistema de irrigação, verifica-se que a variação da vazão
tem aumento gradativamente em função do aumento da pressão de serviço, assim os dados
conclui que a vazão média e a pressão de serviço são diretamente proporcionais. A variação de
vazão e dimensão da mangueira gotejadora fazem correlação, e uniformidade de aplicação faz
relação com o desempenho hidráulico do sistema, tornando estes, ferramentas indispensáveis
quando se quer obter maior produtividade.
Analisando a Tabela 5, observa diferença significativa a 1% de probabilidade, quando aplicado
às variações de pressão de serviço, nas variáveis de Qmed e CUC, demonstrando que tem mais de
99% de probabilidade de existir diferença de pelo menos um tratamento. As variáveis, CUD e EA
apresentaram diferença significativa entre as pressões de serviço no nível de 5% de probabilidade,
ou seja, com mais de 95% de probabilidade de existir diferença de pelo menos um tratamento.
CONCLUSÕES
A vazão média calculada não divergiu da vazão nominal, considerando grande qualidade do
equipamento na relação vazão x pressão.
A conformidade da espessura da mangueira indicada com a determinada gerou dúvidas,
podendo ser um fator de variação da uniformidade de aplicação, e tem relevância certa
relevância em ser estudada mais detalhadamente.
V. M. Vidal et al.
O sistema obteve de acordo com os dados obtidos e discutidos, bom desempenho, e é ideal
para ser instalado, quando se deseja obter maior produtividade.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8 ed. Viçosa: UFV, 2006. 625p.
DIAS, N. S.; OLIVEIRA, M. V. A. M.; COELHO, R. D. Resistência de diferentes tipos de tubogotejadores ao
entupimento por precipitação química de cálcio. Irriga, Botucatu, v.9, p. 115-125, 2004.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA – EMBRAPA. Sistema brasileiro de
classificação de solos. Brasília, 1999. 412p.
FERREIRA, D.F. Análises estatísticas por meio do Sisvar para Windows versão 4.0. In: 45ª Reunião Anual da
Região Brasileira da Sociedade Internacional de Biometria. UFSCar, São Carlos. 2000. 255-258P.
GOMES, H. P., Engenharia de Irrigação: Hidráulica dos Sistemas Pressurizados, Aspersão e
Gotejamento. 3 ed. Campina Grande: UFPB, 1999. 412p
LÓPEZ, J.R.; ABREU, J.M.H.; REGALADO, A.P.; HERNADEZ, J.F.G. Riego localizado. 2 ed. Madrid:
Centro Nacional de Tecnologia de Regadios, 1992. p.217-229.
PITTS, D.; PETERSON, K.; GILBERT, G.; FASTENAU, R. Field assessment of irrigation system
performance. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.12, n.3, p.307-313, 1996.ROSA, M. E. C.,
OLSZEVSKI, N., MENDONÇA, E.S., COSTA, L. M., CORREIA, J. R. Formas de carbono em latossolo
vermelho eutroférrico sob plantio direto no sistema biogeográfico do cerrado. Revista Brasileira de
Ciências do solo, 27:911-923, 2003.
Figura 1 - Posições dos pontos a serem medidos na mangueira gotejadora.
Figura 2. Representação gráfica da Qmed para as devidas P.S aplicadas no sistema
V. M. Vidal et al.
Tabela 1 - Espessuras da parede do tubo gotejador GOLDENDRIP 15, em mm.
Marca
Primeira secção
1
2
3
4
1
0,34
0,30
0,32
0,40
0,38
GOLDENDRIP 15
Terceira secção
1
2
3
4
1
0,40
0,32
0,34
0,34
0,32
Segunda secção
2
3
0,36
0,34
Quarta secção
2
3
0,42
0,36
4
0,34
4
0,38
Tabela 2 - Relação entre os diâmetros interno, informado e medido da mangueira gotejadora.
Diâmetro interno (mm)
Variação
Marca
Informado
Medido
+ 0,1
GOLDEN DRIP 15
16
16,1
Tabela 3. Relação entre os espaçamentos, medidos e informados entre unidades gotejadoras.
Espaçamento medido (mm)
Marca
1
2
3
Espaçamento informado
Maior variação
GOLDENDRIP 15
198
196
202
200
2%
Tabela 4 - Variação da vazão declarada com a medida, em pressão constante de 10 mca.
Vazão média (
)
Mangueira gotejadora
Variação observada (%)
Declarada
Medida
GOLDENDRIP 15
1,5
1,49
- 0,7
Tabela 5. Resumo da análise de variância para a vazão média (Qmed), coeficiente de uniformidade de
Christiansen (CUC), coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) e a eficiência de
aplicação de água (EA).
Quadrados Médio
Causas de Variação GL
Qmed
CUC
CUD
EA
Pressão de serviço
(7) 0,557** 6,584**
56,193*
45,507*
Resíduo
24
0,003
0,031
20,225
16,379
Total
31
0,034629 23,297182 18,870585
CV (%)
16,528
0.184
5,105
5,104
* Significativo, com teste F a 5% de probabilidade, ** Significativo, com teste F a 1% de probabilidade.