Projeto de irrigação por autopropelido

Projeto de irrigação por autopropelido

(Parte 2 de 7)

A irrigação é praticada principalmente em regiões áridas e semi-áridas porque nesta região a chuva é geralmente insuficiente para o desenvolvimento do ciclo completo de uma cultura, de tal forma que a produção agrícola ou é impossível ou é severamente prejudicada sem a aplicação artificial de água. É comum também em regiões úmidas, a presença de períodos de déficit de água que limitam drasticamente a produtividade do solo, e, nestes casos a irrigação suplementar garante a agricultura produtiva (REICHARDT, 1978).

A produtividade e a qualidade das culturas agrícolas aumentaram sensivelmente nas ultimas décadas, principalmente devido a um preparo melhor do solo, uso de fertilizantes, melhores variedades, controle de pragas e moléstias e melhores praticas agrícolas. Como um resultado de todas estas melhorias, a água no solo tem se tornado freqüentemente o fator limitante da produtividade, mesmo em climas considerados úmidos (REICHARDT, 1978).

Apesar das relações água-solo-planta variarem bastante de situação para situação, todas as culturas apresentam algumas relações comuns (REICHARDT, 1978):

  • Todas as culturas são mais sensíveis ao potencial da água do que à quantidade de água presente (umidade do solo). Isto acontece porque para um mesmo potencial diferentes solos possuem diferentes umidades. Devido a isto, critérios de quando irrigar, baseia-se em potenciais e não em umidades.

  • Nenhuma cultura necessita de irrigação quando o fluxo de água no solo supre a demanda da evapotranspiração;

  • Todas as culturas são mais sensíveis a potenciais baixos (mais negativos) de água em determinados estágios de crescimento do que em outros.

Os dois principais parâmetros para estimar a quantidade de irrigação necessária são a evapotranspiração e a precipitação efetiva. Porém, em áreas irrigadas de regiões áridas e semi-áridas, faz-se irrigação total, porque nestas a intensidade da precipitação efetiva é pouco significativa. Já nas regiões úmidas ou semi-úmidas, quando o cultivo é realizado fora da época das chuvas ou em “veranicos”, a quantidade de irrigação necessária é baseada exclusivamente na evapotranspiração (BERNARDO, 1995).

1.3.1 Evapotranspiração

A evapotranspiração é definida como o volume de água evaporada e transpirada por uma superfície com vegetal, durante um determinado período, incluindo a evaporação da água do solo, a evaporação da água depositada por irrigação, chuva ou orvalho na superfície das folhas e a transpiração vegetal. Este processo necessita de energia para a evaporação da água, portanto, depende da quantidade de energia solar recebida, da planta, do solo e do clima; sendo que o clima predominante sobre os demais, de modo que a quantidade de água, requerida por uma cultura, varia com a extensão da área coberta pelo vegetal e com as estações do ano (BERNARDO, 1995).

1.3.2 Função de produção água-cultura

Para quantificar os benefícios econômicos da irrigação, é necessário saber quantificar o esperado aumento na produtividade em função do aumento de água aplicada.

A representação gráfica ou matemática desta relação é denominada função de produção “água-cultura”.

Na Figura 1, tem- se um exemplo clássico de uma função de produção “água-cultura” (BERNARDO,1995).

Figura 1. Exemplo Típico de Função de Produção “Água – Cultura”.

O objetivo de um bom sistema de irrigação é aplicar a água ao solo de tal forma que o solo, em todas as partes do campo, seja uniformemente molhado até a mesma profundidade (REICHARDT, 1978).

  • 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.

  • 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 (IRRIGAÇÃO..., 2008).

  • Limitação da Irrigação:

  • Alto custo inicial

  • Falta de mão de obra especializada, o agricultor deve ser orientado para saber a diferença entre irrigar e molhar (IRRIGAÇÃO..., 2008).

1.3.3 Quando irrigar

A água deve ser aplicada ao solo quando o potencial de sua água ainda está suficientemente alto, sem expor a planta a uma carência de água que afeta seu desenvolvimento e quando a condutividade hidráulica do solo ainda é suficientemente grande para, através da equação de Darcy, atender a demanda evaporativa da atmosfera. Ela deve ser fornecida em quantidades certas, evitando perdas, tanto por escoamento superficial como por drenagem profunda. Na prática, este critério é geralmente simplificado, atendendo às condições de cada caso particular (REICHARDT, 1978).

Um excesso de água pode, em determinadas condições, elevar o nível do lençol freático introduzindo no solo condições de salinidade, forçar as necessidades de praticas de drenagem ou provocar o processo de erosão pelo escoamento superficial da água. Estes fatos tornam importante aplicar ao solo a quantidade exata de água em cada situação (REICHARDT, 1978).

1.3.4 Métodos de irrigação

Método de irrigação é a forma pela qual a água pode ser aplicada às culturas. Basicamente, são quatro os métodos de irrigação: superfície, aspersão, localizada e subirrigação. Para cada método, há dois ou mais sistemas de irrigação que podem ser empregados. A razão pela qual há muitos tipos de sistemas de irrigação é devido à grande variação de solo, clima, culturas, disponibilidade de energia e condições socioeconômicas para as quais o sistema de irrigação deve ser adaptado (REICHARDT, 1978).

A escolha do método de irrigação a ser usado em cada área deve ser baseada na viabilidade técnica e econômica do projeto e nos seus benefícios sociais. Em geral, os sistemas de irrigação por superfície são os de menor custo por unidade de área, os de aspersão de custo médio e os de gotejamento de maior custo (BERNARDO, 1995).

Na escolha do método de irrigação a ser usado, devem-se considerar os seguintes pontos:

a) Uniformidade da superfície do solo

A irrigação por superfície requer superfícies uniformes e com declividade não muito acentuada. Assim, terrenos com declividade acentuada limitam o uso de irrigação por superfície, permitindo somente irrigação por aspersão e gotejamento. Para colocar a superfície do terreno em condições de poder praticar uma eficiente irrigação por superfície, há, em geral, necessidade de sistematizar o terreno. E quanto maior for à desuniformidade natural do terreno, maior será o custo e maiores serão os problemas com a sistematização (BERNARDO, 1995).

b) Tipo de solo

Deve-se considerar também o tipo de solo da área a ser irrigada. Solos com baixa capacidade de retenção d’água exigem irrigações leves e freqüentes, as quais são de difícil manejo na irrigação por superfície e de fácil manejo na irrigação por aspersão e por gotejamento (BERNARDO, 1995).

Solos com alta capacidade de infiltração facilitam o uso de irrigação por aspersão e gotejamento, por permitirem irrigações com maior intensidade de aplicação, diminuindo assim o tempo de irrigação por posição, e dificultam o uso de irrigação por superfície, por causa das grandes perdas por percolação, a menos que os sulcos ou as faixas sejam muito curtos (BERNARDO, 1995).

c) Quantidade e qualidade da água

Na prática da irrigação, à longo prazo, a qualidade da água é um dos fatores mais importantes. Pequenas quantidades de soluto podem, em projetos de irrigação mal elaborados, transformar lentamente uma área fértil em um solo salino de baixa produtividade (REICHARDT, 1978).

Águas com muitas partículas sólidas em suspensão têm uso limitado em microaspersão e gotejamento, a menos que se usem filtros com melhores características, o que encarece o sistema. Este tipo de água dificilmente causa problemas na irrigação por superfície, exceto a sedimentação nos canais (BERNARDO, 1995).

Quando a quantidade de água for limitante ou seu custo for muito elevado, ela devera ser usada com a máxima eficiência possível (BERNARDO, 1995).

Portanto, a quantidade, a qualidade e o custo da água também influem na escolha do método de irrigação.

d) Clima

Em regiões em que a velocidade média dos ventos exceda a 5 m/s, não deve ser recomendada a irrigação por aspersão, pois haverá muita perda d’água por arrastamento pelo vento e alteração do perfil de distribuição dos aspersores, causando baixa uniformidade de distribuição. Em regiões com baixa umidade relativa do ar e alta temperatura, deve-se, sempre que possível, evitar o uso irrigação por aspersão, em virtude de grande perda por evaporação, exceto em regiões onde o resfriamento da cultura também é objetivo da irrigação (BERNARDO, 1995).

e) Cultura

É muito importante que fique bem claro que não há propriamente um método de irrigação mais eficiente que outro para quaisquer condições, mas sim que, para determinada condição, há métodos que se adaptam melhor. Deve-se, primeiro, estudar bem as características da cultura e da área que se quer irrigar e depois escolher o método que melhor se adapte a essas características (BERNARDO, 1995).

Dependendo das condições locais de solo e da cultura a ser irrigada, um método de irrigação pode ser de mais fácil manejo que outro. Nos métodos por aspersão e gotejamento, há melhor controle da lâmina aplicada por irrigação (BERNARDO, 1995).

Os métodos usados para aplicar a água ao solo podem ser divididos em três grupos, dependendo da forma pela qual a água é distribuída na superfície. Métodos de aspersão simulam a chuva, pois a água é distribuída às varias partes do campo por meio de tubulações e depois é pulverizada no ar caindo no solo na forma de precipitação. Métodos de superfície são aqueles nos quais a água é distribuída às diferentes partes do campo escorrendo sobre a superfície do solo. São aplicáveis apenas em casos onde existe uma camada menos permeável abaixo da zona radicular, que não permita uma drenagem profunda excessiva e que estimule o movimento horizontal da água (REICHARDT, 1978).

1.3.4.1 Métodos de irrigação por aspersão

Analisando especificamente os métodos por aspersão, estes requerem uma análise detalhada do solo, cultura, topografia e condições climáticas. Estes métodos se adaptam adequadamente a solos com alta taxa de infiltração (condutividades hidráulicas) e a solos de topografia ondulada, que dificilmente possam ser nivelados. A aplicação de água nunca deve ser feita em taxa superior à taxa de infiltração da água no solo. Para solos arenosos a taxa de infiltração se torna constante logo depois do inicio da irrigação, tendendo para Ko. Desta forma, a taxa de aplicação nunca deve ser superior a Ko (REICHARDT, 1978).

Os sistemas de aspersão podem ser permanentes ou móveis. Os permanentes são fixos, muitas vezes com tubulações subterrâneas para facilitar o tráfego de máquinas. Os sistemas móveis são os mais comuns, constituídos de tubulações leves, alumínio ou PVC, de fácil conexão, que podem ser transportadas com relativa facilidade. Estes sistemas são levados de uma área para outra, de acordo com um esquema planejado para atender às necessidades de irrigação da propriedade (REICHARDT, 1978).

1.3.4.2 Autopropelido

No caso de sistema de aspersão por autopropelido, este constitui-se de um único canhão ou mini canhão que é montado num carrinho, que se desloca longitudinalmente ao longo da área a ser irrigada. A conexão do carrinho aos hidrantes da linha principal é feita por mangueira flexível. A propulsão do carrinho é proporcionada pela própria água. É o sistema que mais consome energia e apresentava no passado, problemas com a durabilidade da mangueira. É bastante afetado por vento e produz gotas de água grandes, que podem prejudicar algumas culturas (BERNARDO, 1995).

O autopropelido pode possuir dois tipos de agente movimentador, movimentação por cabo-de-aço e movimentação por carretel enrolador. No caso do autopropelido com movimentação por carretel enrolador, o equipamento movimenta-se através do recolhimento da própria mangueira de condução da água de irrigação, por um carretel enrolador. É o mais utilizado atualmente, possuindo uma vida útil maior que o outro tipo, pois, a mangueira já vai sendo enrolada e não se arrasta pelo chão (SISTEMA...,2008).

Na prática, qualquer sistema de irrigação apresenta certo grau de desuniformidade, resultando em áreas irrigadas com excesso ou com déficit. No sistema de irrigação autopropelido esta uniformidade de distribuição de água é influenciada pelo tipo de perfil de distribuição do aspersor, pela velocidade e direção do vento, pressão de serviço, uniformidade de rotação do aspersor, altura de elevação do aspersor, diâmetro e tipo de bocal dos aspersores (ROSA, 1986; citado por Rocha et al., 2005).

De acordo com Addink et al. (1983) citado por Rocha et al. (2005), o coeficiente de uniformidade de aplicação de água de um equipamento de irrigação decresce caso a velocidade de deslocamento do carro aspersor ao longo do carreador não seja constante. Estes autores relatam que na literatura encontram-se valores extremos de até 60% de variação de velocidade de deslocamento de autopropelidos. A causa desta variação é atribuída a variações no diâmetro do carretel enrolador de mangueira e a variações na velocidade de rotação do mecanismo propulsor.

1.3.4.2.1 Tipos de autopropelido

a) Com movimentação por cabo-de-aço

O equipamento movimenta-se pelo recolhimento de um cabo-de-aço. É o mais antigo, de menor custo de aquisição, sua principal limitação é a baixa durabilidade da mangueira. Geralmente necessita de maquinário para enrolamento da mangueira após a irrigação no local (CIENTEC..., 2008).

b) Com movimentação por carretel enrolador

O equipamento movimenta-se através do recolhimento da própria mangueira de condução da água de irrigação, por um carretel enrolador. É o mais utilizado atualmente, possuindo uma vida útil maior que o outro tipo, pois, a mangueira já vai sendo enrolada e não se arrasta pelo chão (CIENTEC..., 2008).

1.3.4.2.2 Princípio de funcionamento do autopropelido

A água que é bombeada para a irrigação, movimenta uma turbina, que aciona um sistema de engrenagens promovendo a movimentação da plataforma por recolhimento do cabo-de-aço ou da mangueira pelo carretel enrolador (CIENTEC..., 2008).

É utilizado principalmente para irrigação de pastagens, cana-de-açúcar, pomares e cafezais.

A principal vantagem do sistema é permitir irrigar várias áreas com apenas um equipamento e a facilidade de projetar o sistema. As desvantagens são o excessivo consumo de energia em função de (CIENTEC..., 2008):

  • Grande perda de carga para promover a movimentação (acionar a turbina)

  • Alta pressão de serviço do canhão hidráulico.

  • Perda de carga promovida pelo grande comprimento da mangueira.

  • O maior inconveniente desse tipo de equipamento é a alta intensidade de aplicação de água (Ia);

  • É o campeão nacional de consumo de energia;

  • Seu uso tem diminuído no Brasil.

1.3.5 Irrigação do algodoeiro

Na cotonicultura irrigada, o inter-relacionamento do manejo do solo e da água e a demanda da cultura por uma adequada população de plantas, certamente são fatores determinantes para o sucesso na expansão da área (AL-KHAFAT et al., 1978; FOWLER, 1979; citado por OLIVEIRA et al, 1999). O manejo inadequado das irrigações é um dos fatores que mais tem limitado o rendimento do algodoeiro, cujo déficit de umidade no solo (MILLAR, 1976; GUINN et al., 1981; citado por OLIVEIRA et al, 1999) ou o excesso (LEVIN; SHMUELI, 1964; BRUCE; ROMKENS, 1965; citado por OLIVEIRA et al, 1999) pode causar redução significativa no rendimento da cultura.

Procurando minimizar os efeitos nocivos das secas periódicas e da irregularidade das chuvas sobre o rendimento da cultura, agricultores começam a mostrar interesse pela exploração da cotonicultura em regime de irrigação. Uma das vantagens desse cultivo é o curto período de ocupação da área (110 a 150 dias), baixo consumo de água (cerca de 4500 a 6000 m3 ha-1) e boa produtividade, variando em função do ciclo da cultivar e das condições edafoclimáticas da região produtora (ALMEIDA et al., 1990; BELTRÃO, 1999; citado por CORDÃO SOBRINHO et al., 2007), sendo os períodos de maior exigência de água para a cultura do algodoeiro: floração e formação do capulho (IRRIGAÇÃO..., 2008).

O sistema de aspersão convencional mais usado no Brasil para irrigar o algodoeiro é o sistema semiportátil, em que a linha principal é fixa e as laterais são móveis. Em relação aos demais sistemas por aspersão (fixo, canhão hidráulico, autopropelido e pivô central), este sistema requer menor investimento de capital; contudo, exige mais mão-de-obra, devido à maior necessidade de mudanças nas tubulações laterais. Dependendo do comprimento da linha lateral, a sua movimentação de uma posição a outra requer um tempo de mudança, que varia de 20 a 60 minutos. Para minimizar o seu custo, o sistema deve ser projetado para uma jornada de trabalho entre 18 e 24 horas por dia, porque o funcionamento contínuo do sistema reverte em menor custo por unidade de área. O tempo de funcionamento da lateral por posição é determinado em função da lâmina a ser aplicada em cada evento de irrigação e da intensidade de precipitação dos aspersores (ARAÚJO et al., 2006).

  1. Projeto

2.1 Objetivo

O objetivo do trabalho foi elaborar e implantar um projeto de irrigação por aspersão, através do uso de autopropelido, em uma área onde atualmente é cultivada a cultura do algodoeiro sob condições de sequeiro.

2.2 Informações para a elaboração do projeto

A área da propriedade é de 170 hectares, dos quais 135 hectares serão ocupados com a cultura do algodoeiro.

A propriedade Sítio do Exercício conta com um levantamento planialtimétrico na escala 1:7.500, com curvas de níveis espaçadas de 1m.

O abastecimento de energia elétrica à propriedade é feito em altas e baixas tensões.

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