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/Etc
Onde: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
-1
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.
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 bomba
Hman= altura manométrica
Rmb= 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 vazão
na 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 latera
deve ser igual a pressão de serviço (no início da linha teremos uma
pressão maior, no fina
uma 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
•
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•
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•
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•
•
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.