Irrigação Localizada - gotejamento

Irrigação Localizada - gotejamento

Irrigação Localizada Gotejamento

Eng. Agrônomo Lucas de Paula Mera

O sistema de irrigação por gotejamento se desenvolveu em função da escassez de água. Este sistema aplica água em apenas parte da área, reduzindo assim a superfície do solo que fica molhada, exposta às perdas evaporação. Com isto, a eficiência de aplicação é bem maior e o consumo de água menor. Os emissores utilizados podem ser gotejadores ou microaspersores.

O sistema de irrigação por gotejamento se desenvolveu em função da escassez de água. Este sistema aplica água em apenas parte da área, reduzindo assim a superfície do solo que fica molhada, exposta às perdas evaporação. Com isto, a eficiência de aplicação é bem maior e o consumo de água menor. Os emissores utilizados podem ser gotejadores ou microaspersores.

COMPONENTES

Os principais componentes de um sistema de gotejamento são:

Os principais componentes de um sistema de gotejamento são:

• Emissores (gotejadores ou microaspersores)

• Laterais (tubos de polietileno que suportam os emissores)

• Ramais (tubulação em geral de PVC 35, 50, 75 ou 100mm)

• Filtragem (filtros separadores, tela, disco ou areia)

• Automação (controladores, solenoides e válvulas)

• Válvulas de segurança (controladora de bomba, ventosa, anti-vácuo)

• Fertirrigação (reservatórios, injetores, agitadores)

• Bombeamento (motor, bomba, transformador, etc)

Emissores

a) Gotejadores

Os gotejadores podem ser do tipo “on line” que compreendem os gotejadores que são acoplados à tubulação de polietileno após perfuração da mesma.

Os gotejadores “in line” são emissores que já vêm inseridos na tubulação de polietileno. Qualquer que seja o tipo, eles podem ser normais ou autoreguláveis (gotejadores cuja vazão varia muito pouco se a pressão variar).

Os gotejadores “in line” são emissores que já vêm inseridos na tubulação de polietileno. Qualquer que seja o tipo, eles podem ser normais ou autoreguláveis (gotejadores cuja vazão varia muito pouco se a pressão variar).

A equação que descreve a vazão dos gotejadores pode ser escrita como:

A equação que descreve a vazão dos gotejadores pode ser escrita como:

onde q é a vazão em l/h, K e x são constantes do gotejador e h a pressão (mca). Por exemplo, o gotejador Hidrogol (fabricado pela Plastro) tem K = 0.69 e x = 0.502. Por isso, com pressão de 10 mca ele goteja 2.19 l/h.

b) Microaspersores

b) Microaspersores

Os microaspersores são emissores que como o próprio nome indica funcionam como aspersores de porte reduzido.

Alguns têm partes móveis (rotativos ou dinâmicos) como a foto ao lado e outros não têm (sprays ou estáticos), ilustrado na foto no próximo slide.

Filtros

A filtragem da água de irrigação constitui-se em uma medida eficaz na redução de bloqueios físicos dos emissores. Para isto, a escolha dos filtros deve ser realizada de acordo com o tipo de emissor e a qualidade da água, garantindo assim a prevenção de bloqueios dos emissores.

A filtragem é realizada de modo que a água tenha que passar por orifícios tão pequenos que as impurezas possam ser retidas. Em geral esses orifícios possuem tamanho de 1/6 a 1/10 da menor passagem existente dentro dos emissores.

Filtros Centrifugadores - São filtros que separam partículas por mecanismos de força centrífuga. São muito utilizados para remover partículas de areia presentes em águas subterrâneas.

Filtros Centrifugadores - São filtros que separam partículas por mecanismos de força centrífuga. São muito utilizados para remover partículas de areia presentes em águas subterrâneas.

Filtros de Tela - A tela pode ser de tela (plástico ou inox). A velocidade de filtragem é da ordem de 0.15 m/s. Os tamanhos vão desde pequenos filtros plásticos de ¾ polegadas até filtros metálicos automáticos de grande porte.

Filtros de Tela - A tela pode ser de tela (plástico ou inox). A velocidade de filtragem é da ordem de 0.15 m/s. Os tamanhos vão desde pequenos filtros plásticos de ¾ polegadas até filtros metálicos automáticos de grande porte.

A limpeza dos filtros de tela pode ser manual ou automatizada. Toda vez que a diferença entre a pressão de entrada e a pressão de saída superar um valor predeterminado, em geral 5 a 8 mca, ocorre a lavagem automática do filtro que pode ser auxiliada por escovas, dispositivos de sucção, etc.

A limpeza dos filtros de tela pode ser manual ou automatizada. Toda vez que a diferença entre a pressão de entrada e a pressão de saída superar um valor predeterminado, em geral 5 a 8 mca, ocorre a lavagem automática do filtro que pode ser auxiliada por escovas, dispositivos de sucção, etc.

Filtros de Disco – Nestes filtros a água é forçada a passar entre discos plásticos ranhurados, como mostra a figura a seguir para um modelo já comercializado pela Rain Bird.

Filtros de Disco – Nestes filtros a água é forçada a passar entre discos plásticos ranhurados, como mostra a figura a seguir para um modelo já comercializado pela Rain Bird.

Filtros de areia – Esses filtros funcionam retendo impurezas num meio poroso. Normalmente a água é forçada a passar entre partículas de areia de 0,8 a 1,5 mm. Partículas de areia de 1.5 mm equivalem a 100 a 130 mesh, de 1.20mm (130 a 140mesh), de 0.78mm (140 a 180mesh), de 0.70mm (150 a 200 mesh) e 0.47mm (200 a 250 mesh).

Filtros de areia – Esses filtros funcionam retendo impurezas num meio poroso. Normalmente a água é forçada a passar entre partículas de areia de 0,8 a 1,5 mm. Partículas de areia de 1.5 mm equivalem a 100 a 130 mesh, de 1.20mm (130 a 140mesh), de 0.78mm (140 a 180mesh), de 0.70mm (150 a 200 mesh) e 0.47mm (200 a 250 mesh).

* mesh refere-se ao número de aberturas em uma polegada (25.4mm)

As partículas são em geral arestadas para reter com mais eficiência filamentos orgânicos. As partículas não possuem exatamente o mesmo diâmetro. Por isso são preparadas de modo que tenham coeficiente de uniformidade 1.2 a 1.5 (o diâmetro do orifício que deixa passar 60% das partículas é 50% maior que o diâmetro que deixa passar 10%).

As partículas são em geral arestadas para reter com mais eficiência filamentos orgânicos. As partículas não possuem exatamente o mesmo diâmetro. Por isso são preparadas de modo que tenham coeficiente de uniformidade 1.2 a 1.5 (o diâmetro do orifício que deixa passar 60% das partículas é 50% maior que o diâmetro que deixa passar 10%).

Filtros de areia

A velocidade da filtragem é tal que cada metro quadrado de seção transversal do meio poroso filtre aproximadamente 50 m3/h. A espessura do leito filtrante é da ordem de 40 a 50cm.

A velocidade da filtragem é tal que cada metro quadrado de seção transversal do meio poroso filtre aproximadamente 50 m3/h. A espessura do leito filtrante é da ordem de 40 a 50cm.

Em geral, emprega-se mais de um tanque para possibilitar a retrolavagem. Neste caso, enquanto um tanque filtra a água, no outro a água passa no sentido inverso, para expandir em cerca de 30% a areia, afastando os grânulos um do outro, possibilitando a saída das impurezas retidas.

Filtros de areia

Filtros de areia

A areia dos filtros é trocada somente após vários anos de funcionamento (5 a 10 anos), bastando apenas completar anualmente pois alguns grânulos podem escapar juntamente com a água da retrolavagem. A retrolavagem ocorre sempre que a diferença de pressão (entrada-saída) ultrapassar o valor de 5 a 8 mca. Este processo dura de 1 a 4 minutos, dependendo da quantidade de impurezas retidas.

A areia dos filtros é trocada somente após vários anos de funcionamento (5 a 10 anos), bastando apenas completar anualmente pois alguns grânulos podem escapar juntamente com a água da retrolavagem. A retrolavagem ocorre sempre que a diferença de pressão (entrada-saída) ultrapassar o valor de 5 a 8 mca. Este processo dura de 1 a 4 minutos, dependendo da quantidade de impurezas retidas.

Para escolha do filtro a ser utilizado, é necessário conhecer o teor de sedimentos inorgânicos e orgânicos da água a ser filtrada. Em geral pode-se empregar as seguintes recomendações:

Para escolha do filtro a ser utilizado, é necessário conhecer o teor de sedimentos inorgânicos e orgânicos da água a ser filtrada. Em geral pode-se empregar as seguintes recomendações:

Fertirrigação

Para fazer a aplicação do fertilizante junto a água de irrigação é necessário que o sistema possua um injetor para incorporar os produtos na água. Este injetor é considerado um dos principais componentes do sistema de irrigação localizada.

Os injetores podem ser classificados em três grupos:

Os injetores podem ser classificados em três grupos:

• Os que utilizam pressão positiva (por exemplo, bomba injetora);

• Os que utilizam diferença de pressão (por exemplo, tanque de derivação);

• Os que utilizam pressão efetiva negativa como, por exemplo, injetor tipo Venturi; e injeção por meio da tubulação de sucção da própria bomba do sistema de irrigação (este método não é recomendável pois pode poluir as fontes de água).

* Bomba injetora

* Bomba injetora

É um equipamento que retira o fertilizante a ser aplicado de um reservatório e o injeta diretamente no sistema de irrigação. Os equipamentos que promovem a injeção do fertilizante podem ser do tipo pistão, do tipo diafragma ou mesmo uma bomba centrífuga.Usa-se a bomba de pistão quando o sistema a trabalhar é de alta capacidade e alta pressão.

As bombas injetoras do tipo centrífugas são as mais utilizadas atualmente e são comercializadas acopladas a motores elétricos. A potência dos motores é de aproximadamente 1 CV e o material da bomba em contato com o adubo é, em geral, de inox ou plástico.

As bombas injetoras do tipo centrífugas são as mais utilizadas atualmente e são comercializadas acopladas a motores elétricos. A potência dos motores é de aproximadamente 1 CV e o material da bomba em contato com o adubo é, em geral, de inox ou plástico.

* Tanque de derivação de fluxo

* Tanque de derivação de fluxo

Este sistema é muito raro e já não é utilizado mais. É um cilindro hermeticamente fechado. O fertilizante é colocado dentro deste cilindro formando a solução nutritiva junto com a água que se destina às plantas. Parte da água da irrigação é derivada, passando pelos tanques, arrastando consigo a solução que lá se encontra. Esta água passa por diferença de pressão transportando, desta forma, os nutrientes até os emissores.

O tanque é um equipamento relativamente barato, porém tem a desvantagem de aplicar o fertilizante de forma não uniforme em relação ao tempo de aplicação. No princípio da aplicação a concentração é alta, e em seguida seu valor diminui exponencialmente com o tempo. Neste caso é mais recomendável o seu uso quando as aplicações forem mais demoradas ou menos freqüentes.

O tanque é um equipamento relativamente barato, porém tem a desvantagem de aplicar o fertilizante de forma não uniforme em relação ao tempo de aplicação. No princípio da aplicação a concentração é alta, e em seguida seu valor diminui exponencialmente com o tempo. Neste caso é mais recomendável o seu uso quando as aplicações forem mais demoradas ou menos freqüentes.

* Venturi

* Venturi

Este é um injetor que se baseia no princípio hidráulico de Venturi. Este equipamento é muito utilizado e consiste de um estrangulamento de uma tubulação, causando um grande aumento da velocidade. Como a energia total da água é a mesma, o aumento considerável da velocidade causa uma redução na pressão a ponto de promover uma sucção resultante da mudança de velocidade do fluxo. Com isso, a solução contida num reservatório aberto é aspirada e incorporada na água de irrigação.

As vantagens deste injetor devem-se a sua simplicidade de operação, baixo custo e satisfatória eficiência em condições controladas de vazões e pressões de serviço. Muitas vezes, a velocidade não aumenta tanto com a simples derivação do fluxo (figura) e torna-se necessário o emprego de uma motobomba auxiliar (booster) para aumentar a capacidade do venturi. Essa motobomba é, em geral, de pequena potência (0,5 a 1,0 CV).

As vantagens deste injetor devem-se a sua simplicidade de operação, baixo custo e satisfatória eficiência em condições controladas de vazões e pressões de serviço. Muitas vezes, a velocidade não aumenta tanto com a simples derivação do fluxo (figura) e torna-se necessário o emprego de uma motobomba auxiliar (booster) para aumentar a capacidade do venturi. Essa motobomba é, em geral, de pequena potência (0,5 a 1,0 CV).

*Bombas dosadoras

*Bombas dosadoras

Estas bombas exigem manutenção e peças quase sempre importadas, por isso é preciso cautela no emprego deste tipo de equipamento.

Bombas dosadoras

FERTILIZANTES

Os principais fertilizantes empregados na fertirrigação são listados a seguir, com sua respectiva solubilidade em água.

COMPATIBILIDADE DOS FERTILIZANTES

Os fertilizantes empregados na fertirrigação não podem ser misturados aleatoriamente. É preciso verificar a compatibilidade entre eles para evitar complexação de íons, formação de outros compostos e precipitados químicos. A tabela a seguir pode ser utilizada para evitar possíveis problemas:

QUANTIDADE DE ÁGUA NECESSÁRIA

Lâmina bruta diária

A lâmina bruta é definida com base em dados de evapotranspiração potencial.

Para café na região dos cerrados tem sido muito empregado o valor de 3 mm/dia (3 l/m2/dia). Considerando que a largura da faixa molhada é de aproximadamente 1.5 metros, e o espaçamento entre ruas de 3.7 m, esta lâmina é aplicada na verdade em apenas 100 * 1.5/3.7 = 40.5% da área.

3 mm/dia / 0.405 = 7.4 mm/dia na faixa úmida

De um modo geral pode-se estimar a lâmina bruta multiplicando a evapotranspiração potencial máxima vezes o valor máximo de Kc e dividindo o resultado pela eficiência de aplicação. Como o gotejamento molha apenas parte da área, o resultado deverá ser multiplicado pelo percentual de área molhada.

De um modo geral pode-se estimar a lâmina bruta multiplicando a evapotranspiração potencial máxima vezes o valor máximo de Kc e dividindo o resultado pela eficiência de aplicação. Como o gotejamento molha apenas parte da área, o resultado deverá ser multiplicado pelo percentual de área molhada.

Este percentual é a razão entre a largura da faixa molhada pelo gotejamento e o espaçamento entre laterais. Na verdade expressão percentual da área total que é molhado pela irrigação localizada.

Este percentual é a razão entre a largura da faixa molhada pelo gotejamento e o espaçamento entre laterais. Na verdade expressão percentual da área total que é molhado pela irrigação localizada.

Em termos matemáticos pode-se escrever que:

Em termos matemáticos pode-se escrever que:

LB (mm/dia) = [(Kcmax * ETrmax) / (Ea)] * [PAM/100]

Obs: a constante 100 no denominador da expressão costuma ser substituída pelo valor 85 por projetistas Israelenses e Americanos, resultando numa lâmina bruta ainda maior.

PAM (percentual de área molhada)

Espaçamento entre plantas e laterais

Em geral, emprega-se uma ou duas linhas de gotejamento (laterais) por linha de planta. No café é utilizada uma lateral e na laranja adulta são empregadas duas laterais por linha de plantas.

Vazão do gotejador

A vazão do gotejador é da ordem de 3.4 a 4.0 l/h por metro linear. A largura do bulbo úmido depende da vazão do gotejador e da textura do solo (redistribuição horizontal da água).

Em geral pode-se utilizar a equação

DB = a + bq

onde DB: diâmetro do bulbo (m), a e b são constantes empíricas e q é a vazão do gotejador (l/h)

Por exemplo, um gotejador de 3.4 l/h em latossolo vermelho escuro de cerrado (consideramos textura média)

Por exemplo, um gotejador de 3.4 l/h em latossolo vermelho escuro de cerrado (consideramos textura média)

DB = 0.7 + 0.11*3.4

DB = 1.07 metros

Espaçamento entre gotejadores

Em geral pode-se empregar espaçamento entre gotejadores equivalente a 90% do diâmetro do bulbo úmido.

A tabela a seguir serve como base para escolha do gotejador

Nos latossolos vermelho escuro emprega-se em geral gotejadores de 2,2 l/h espaçadosde 75cm.

PROCEDIMENTOS PARA CÁLCULO DA VAZÃO

a) Definir tubogotejador (vazão e espaçamento entre gotejadores)

a) Definir tubogotejador (vazão e espaçamento entre gotejadores)

Exemplo: vazão do gotejador (qg) = 2,2 l/h

Espaçamento entre gotejadores (Eg) = 0,75m

a) Definir espaçamento entre laterais e entre plantas

Exemplo: El = 3,7 metros entre laterais

Ep = 0,50 m entre plantas na linha

b) Calcular vazão por metro linear (ql)

b) Calcular vazão por metro linear (ql)

ql = qg/Eg

ql = 2,2 / 0,75 = 2,94 l/h/m

  • Espaçamento entre gotejadores (Eg)

  • Vazão do gotejador (qg)

c) Definir a lâmina aplicada por hora (Lh)

c) Definir a lâmina aplicada por hora (Lh)

Lh = qg / (El * Eg)

Lh = 2,2 / (3,7 * 0,75) = 0,793 mm/h

  • Vazão do gotejador (qg)

  • Espaçamento entre laterais (El)

  • Espaçamento entre gotejadores (Eg)

d) Definir a lâmina bruta diária (Lb)

d) Definir a lâmina bruta diária (Lb)

Exemplo = 3 mm/dia

e) Calcular o tempo de irrigação por setor (Ti)

Ti = Lb/Lh

Ti = 3,0 / 0,793

Ti = 3,78 horas

Lâmina aplicada por hora (Lh)

f) Definir a jornada diária e o número de setores (NS)

f) Definir a jornada diária e o número de setores (NS)

Exemplo = 21 horas por dia (evitando 3 horas do horário de ponta)

NS = Jornada / Ti

NS = 21 / 3,78 NS = 5,55 setores

NS = 5 setores (arredondar para baixo)

Tempo de irrigação por setor (Ti)

g) Corrigir a jornada diária

g) Corrigir a jornada diária

Jd = NS * Ti = 5 * 3,78 = 18,9 horas

h) Definir a área a ser irrigada e calcular o tamanho do setor

Exemplo A = 80 ha

As = A / NS = 80 / 5

As = 16 ha

i) Calcular o comprimento de tubogotejador por setor

i) Calcular o comprimento de tubogotejador por setor

CT = (As * 10000 m2/ha) / El CT = (16 * 10000 ) / 3,7

CT = 43244 metros

Área a ser irrigada (As)

Espaçamento entre laterais (El)

j) Calcular a vazão do gotejamento

j) Calcular a vazão do gotejamento

Q = CT * ql

Q = 43244 * 2.94

Q = 127137 l/h Q = 127 m3/h

Comprimento de tubogotejador por setor (CT).

Vazão por metro linear (ql)

k) Calcular volume aplicado diariamente em cada planta

k) Calcular volume aplicado diariamente em cada planta

Qpl = ql * Ep * Ti

Qpl = 2,94 * 0,5 * 3,78

Qpl = 5,55 l/planta/dia

Vazão por metro linear (ql)

Espaçamento plantas (Ep)

Tempo de irrigação por setor (Ti)

Fim

lucasdepaulamera@hotmail.com

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