OCORRÊNCIA DE HISTERESE EM GOTEJADORES
UTILIZADOS EM IRRIGAÇÃO POR
GOTEJAMENTO SUBSUPERFICIAL
P. H. P. Ribeiro1; N. F. Silva2; N. L. N. Silva3; M. B. Teixeira4; H. R. Gheyi5; J. Dantas Neto6
RESUMO: Neste trabalho foi avaliada a suscetibilidade de um modelo de tubo gotejador
quanto à ocorrência de histerese. O experimento foi desenvolvido na área experimental do
Instituto Federal Goiano - Campus Urutaí. Utilizou-se conjunto moto-bomba, sistema de
filtragem e três linhas laterais com 3,0 m de comprimento. Foram avaliados dez gotejadores
subsuperficial em cada linha, com pressões de 50, 100, 150, 200 e 250 kPa, com um tempo de
cinco minutos de avaliação por gotejador. Posteriormente efetuaram-se os cálculos de vazão
média, coeficiente de variação de vazão e uniformidade de distribuição de água. O modelo
analisado foi sensível a ocorrência de histerese para valores de pressão superior a 200 kPa.
PALAVRAS-CHAVE: coeficiente de variação de vazão; vazão média; irrigação localizada.
OCCURRENCE OF HYSTERESIS IN EMITTERS USED
IN SUBSURFACE DRIP IRRIGATION
SUMMARY: In this study, we evaluated the susceptibility of a dripper on the occurrence of
hysteresis. The experiment was conducted in the experimental area of Instituto Federal Goiano Campus Urutaí. We used a motor-pump, filtration system and lateral line with dimensions: 3.0
m long. We evaluated ten emitters subsurface emitters in each of the three lateral lines, used
under pressures of 50, 100, 150, 200 and 250 kPa, with a evaluation time of five minutes
evaluation by drip. Subsequently, we carried out the calculations of average flow rate, flow
variation coefficient and uniformity of water distribution. The drippers analyzed were sensitive
to the occurrence of hysteresis for pressure values greater than 200 kPa.
KEYWORDS: flow rate variation coefficient; flow rate; microirrigation.
1
Tecnólogo em Irrigação e Drenagem, Mestrando em Engenharia Agrícola, UFCG/CTRN, Campina Grande – Pb.
CEP. 58429-015. Fone: 083-99850319. Email: [email protected]
2
Bolsista Iniciação Cientifica, CNPq – IF Goiano Campus Rio Verde.
3
Bolsista Voluntária, UFCG/CTRN, Campina Grande – PB.
4
Prof. Doutor, Agronomia, IF Goiano, Campus Rio Verde.
5
Prof. Visitante Doutor, UFRB
6
Prof. Doutor, Depto. Engenharia Agrícola, UFCG/CTRN;
P. H. P. Ribeiro et al.
INTRODUÇÃO
A importância da minimização da quantidade de água aplicada na agricultura pela irrigação
intensificou o uso de métodos de aplicação localizada. A irrigação por gotejamento possibilita
manter a umidade do solo na zona radicular, próximo da capacidade de campo, com o uso de
pequenas vazões e elevada frequência, ou seja, para baixas pressões, a aplicação de fertilizantes
via água de irrigação se torna um processo mais eficiente, geralmente superior a 90%,
possibilitando um bom controle da lâmina de irrigação (BERNARDO, 2006; LEITE, 1995;
RESENDE, 1999). O sistema de irrigação localizada por gotejamento subsuperficial (IGS) aplicação da água diretamente na raiz da planta com pequenos volumes aplicados a alta frequência
e com auxílio das forças capilares (TESTEZLAF, 2002) - representa significativa evolução no
processo da aplicação de água às culturas. Esse método é uma resposta para a necessidade de se
procurar novos sistemas de irrigação que sejam mais eficientes, que reduzam o consumo dos
recursos hídricos, assim como, seu custo de instalação e, sobretudo, que minimizem os problemas
de escassez de água. PHENE et al. (1987) comparando o sistema de gotejamento superficial com o
subsuperficial, apresentaram cinco vantagens para o IGS: i) aumento da vida útil do sistema junto
com uma menor mão de obra anualmente empregada; ii) como a superfície do solo fica
geralmente seca, ocorre a redução de doenças bem como no controle da infestação de ervasdaninhas; iii) com o solo seco entre as linhas de cultivo, aumenta a trafegabilidade e reduz a
compactação do solo; iv) água e nutrientes são usados com mais eficiência; e v) há uma
significativa melhora nos rendimentos, bem como em algumas qualidades na produção.
A uniformidade de emissão de água pelos gotejadores é fator fundamental ao sucesso do
empreendimento. Para a realização de um eficiente manejo de água e fertirrigação, é necessário
que a uniformidade de aplicação de água pelos emissores seja a maior possível, pois, com a prática
sucessiva da fertirrigação, algumas plantas podem estar recebendo quantidade menor de
fertilizantes que outras e respondendo diferentemente em produção. Os fatores que afetam a
uniformidade de aplicação de água seguem a seguinte ordem: obstruções, coeficiente de variação
de fabricação, expoente de descarga do emissor, sensibilidade do emissor à temperatura e
variações de pressão, entre outros (SOLOMON, 1985). Os problemas de desuniformidade de
vazão também estão associados à diminuição da vazão nominal do gotejador, devido às obstruções
provocadas pela precipitação de CaCO3 nos reduzidos diâmetros dos condutos e bocais dos
emissores e pela lenta velocidade de escoamento, ou pelo aumento da vazão nominal do gotejador,
devido à deposição de materiais na membrana flexível dos gotejadores autocompensantes, assim
como pela deterioração da mesma (GILBERT e FORD, 1986).
MATERIAL E MÉTODOS
A primeira parte do projeto foi desenvolvida no Laboratório de Irrigação do Departamento
de Engenharia de Biosistemas - ESALQ – USP para caracterizar diferentes modelos de tubos
gotejadores comercializados no país. Nessa primeira etapa avaliaram-se as características
hidráulicas de quatro modelos de tubos gotejadores autocompensantes. Foram analisadas as
variáveis: vazão média, coeficiente de variação de fabricação e uniformidade de distribuição de
água sob pressão constante de 150 kPa. As vazões dos emissores foram determinadas coletando-
P. H. P. Ribeiro et al.
se os volumes de água, durante 10 min, sendo avaliados 10 emissores por linha. A segunda parte
do projeto foi desenvolvida no Instituto Federal Goiano - Campus Urutaí. Foi utilizada uma
bancada de madeira com as seguintes dimensões: 3,0 m de comprimento por 1,0 m de largura e
1,60 m de altura para a realização dos ensaios de caracterização hidráulica de tubos gotejadores
em condições subsuperficiais, os tubos foram conectados a um conjunto moto-bomba e um
sistema de filtragem de forma a fornecer a pressurização exigida no experimento e água de
qualidade. Foram avaliados em três linhas laterais dez gotejadores que foram selecionados
aleatoriamente. Para a construção da curva de vazão versus pressão utilizou-se as pressões de
50, 100, 150, 200 e 250 kPa, foram construídas tanto em sentido crescente (aumento de pressão)
quanto em sentido decrescente (decréscimo de pressão) com o intuito de verificar a ocorrência
de histerese. O sistema de pressurização utilizado no experimento foi composto por duas
motobombas centrífugas da marca KSB, modelo KSB Hydrobloc C750, sendo cada conjunto
motobomba específico para a aplicação de uma determinada qualidade de água.
Para evitar a entrada de partículas em suspensão no sistema com tamanho superior ao
diâmetro dos emissores, foi utilizado um filtro de disco de 120 mesh/Amiad com capacidade
para 15 m3 h-1 de vazão. Na entrada de cada nível, instalou-se uma tomada de pressão,
permitindo o ajuste da pressão de serviço no início de cada tubo gotejador durante os ensaios de
vazão. Para a medição e monitoramento da pressão de serviço, foi utilizado um manômetro com
faixa de leitura de 0 - 700 kPa. O procedimento para a realização da leitura de vazão consistiu
na pressurização do sistema, estabilização da pressão em 150 kPa (+/- 5 kPa) no início da linha,
posicionamento dos coletores sob os respectivos gotejadores, com 3 segundos de defasagem, e
retirada dos coletores com a mesma sequência e defasagem de tempo, após 5 minutos de coleta.
Posteriormente, tabularam-se os dados e efetuaram-se os cálculos da vazão, do coeficiente de
variação de vazão e uniformidade de distribuição pelas equações 1 a 3.
q=
P
60
1000 t
(eq. 1)
CV q =
s
100
q
(eq. 2)
UD =
q 25
100
q
(eq. 3)
em que: P – peso da água coletada, g; t – tempo de coleta, min; q – vazão do gotejador usado, L h-1;
CVq – coeficiente de variação de vazão, %; s – desvio padrão da vazão dos gotejadores, L h-1; UD –
uniformidade de distribuição de água, %; q 25 – vazão média de ¼ dos menores valores, L h-1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 1 mostra os valores de vazão média (L h-1), coeficiente de variação de fabricação (CVf,
%) e uniformidade de distribuição de água para gotejadores novos (UD, %). Segundo a classificação
do Projeto de Normas 12: 02-08-02 da ABNT (1986), os valores de coeficiente de variação de
fabricação medidos, enquadram-se como bons para todos os modelos de gotejadores avaliados.
A Figura 1 mostra as curvas de vazão em função da pressão para os gotejadores ensaiados
em condições de irrigação por gotejamento superficial com orifícios dos gotejadores
posicionados para baixo. Os resultados mostraram a ocorrência de histerese para valores de
pressão superiores a 200 kPa.
Tabela 1. Valores de vazão média (VM) em L h-1, coeficiente de variação de fabricação (CVf) em %, e
uniformidade de distribuição de água (UDnovo) em %, quantificados pela medição individual da
vazão dos gotejadores novos
Modelo
Vazão VM CVf UDnovo
P. H. P. Ribeiro et al.
(L h-1) (L h-1)
NAAN PC
2,1
2,09
RAM
2,3
2,34
HYDRO PC 2,0
2,13
DRIPNET
1,6
1,57
(%)
5,74
2,73
3,49
2,83
(%)
97,80
97,20
96,24
96,83
Figura 1. Curvas – Superficial – (gotejadores posicionados para baixo).
A Figura 2 mostra as curvas de vazão em função da pressão para os gotejadores ensaiados
em condições de irrigação por gotejamento superficial com os orifícios dos gotejadores
posicionados para cima.
Figura 2. Curvas – Superficial – (gotejadores posicionados para cima).
Conforme os dados mostrados na Figura 2, ocorreu histerese para valores de pressão
superiores a 250 kPa. A Figura 3 mostra as curvas de vazão em função da pressão para os
gotejadores ensaiados em condições de gotejo subsuperficial com os orifícios dos gotejadores
posicionados para cima.
Figura 3. Curvas – Subsuperficial – (gotejadores posicionados para cima).
Conforme os dados mostrados na Figura 3, ocorreu histerese para os valores de vazão
coletados utilizando-se as pressões igual a 50, 100 e 150 kPa. A Figura 4 mostra as curvas de
vazão em função da pressão para os gotejadores ensaiados em condições de gotejo
subsuperficial com os orifícios dos gotejadores posicionados para baixo. Conforme os dados
mostrados na Figura 4 ocorreu histerese para os valores de vazão coletados utilizando-se as
pressões igual a 50 e 150 kPa.
P. H. P. Ribeiro et al.
Figura 4. Curvas – Subsuperficial – (gotejadores posicionados para baixo).
CONCLUSÕES
Os modelos de gotejadores ensaiados na primeira parte do trabalho mostraram excelente
coeficiente de variação de fabricação e uniformidade de distribuição de água. Já o modelo de
tubo gotejador analisado na segunda parte do ensaio mostrou ser sensível a ocorrência de
histerese para valores de pressão superiores a 200 kPa, mas com início da ocorrência de
histerese a utilizando-se 150 kPa tanto para pressão crescente, quanto para pressão decrescente.
Dessa forma, verificou-se que a uniformidade de distribuição de água para o ensaio com pressão
em sentido decrescente foi superior aos ensaios com pressão crescente.
REFERÊNCIAS
BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8. ed. Viçosa: UFV. 2006, 625p.
GILBERT, R. G.; FORD, H. W. Operational principles / emitter clogging. In: NAKAYAMA, F. S.;
BUCKS, D. A. Trickle irrigation for crop production - design, operation and management. Amsterdam:
Elsevier, 1986. p. 142-163.
LEITE, J. A. O. Avaliação da susceptibilidade de tubogotejadores ao entupimento por precipitados
químicos de carbonato de cálcio. 1995. 64 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola)
Universidade Federal de Lavras, Lavras, 1995.
RESENDE, R. S. Suscetibilidade de gotejadores ao entupimento de causa biológica e avaliação do
desentupimento via cloração da água de irrigação, 1999. 77p. Dissertação (Mestrado em Irrigação e Drenagem)
- Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1999.
PHENE, C. J.; DAVIS, K. R.; HUTMACHER, R. B.; McCORMICK, R. L. Advantages of subsurface
irrigation for processing tomatoes. In: INTERNACIONAL SYPOSIUM ON INTEGRATED
MANAGEMENT PRATICES FOR TOMATO AND PEPPER PRODUCTION IN THE TROPICS, 1987,
Shanhua, Taiwan. Proceedings… Shanhua: [s.n.], 1987. p. 325-338.
SOLOMON, K. H. Global uniformity of trickle irrigation systems. Transactions of the ASAE, St. Joseph,
v.28, n.4, p.1151-1158, 1985.