FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE RONDONÓPOLIS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLÓGICAS

CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL

Avaliação de coeficientes de uniformidade em sistema de aspersão barra móvel

BACHAREL EM ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL

SIVALDO PITER WASHINGTON DE SOUZA SILVA

Rondonópolis, MT – 2021

Avaliação de coeficientes de Uniformidade em sistema de aspersão barra móvel

por

Sivaldo Piter Washington de Souza Silva

Monografia apresentada à Universidade Federal de Mato Grosso como parte dos requisitos do Curso de Graduação em Engenharia Agrícola e

Ambiental para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Agrícola e Ambiental.

Orientador: Profº. Dr. Tonny José Araújo da Silva

Rondonópolis, Mato Grosso – Brasil

2021

Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.

Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos

pelo (a) autor (a).

Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada à fonte.

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CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL

A comissão examinadora abaixo assinada aprova o trabalho de

curso

Avaliação de coeficientes de Uniformidade em sistema de aspersão barra móvel

elaborado por

Sivaldo Piter Washington de Souza Silva

como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Agrícola

e Ambiental

Comissão Examinadora

Prof. Dr. Tonny José Araújo da Silva (Orientador) UFR – Universidade Federal de Rondonópolis

Prof. Dr. Thiago Franco Duarte UFR – Universidade Federal de Rondonópolis

Prof. Dr. Marcio Koetz UFR – Universidade Federal de Rondonópolis

Rondonópolis, 04 de Fevereiro de 2021.

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho primeiramente a Deus por todas as conquistas e

realizações durante todo o curso.

A toda a minha família em especial meu tio e minha mãe, que sempre

esteve ao meu lado nos momentos mais difíceis, me apoiando e me motivando

a prosseguir.

Aos meus queridos amigos de curso, que esteve ao meu lado, me

apoiando e escutando.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus por todas as conquistas e as realizações

e por ter me dado força em muitos momentos difíceis durante esse período

acadêmico.

A minha mãe Neuraci Gomes de Souza, por sempre me motivar e me

apoiar durante todo curso, por todo o carinho e força e a confiança que sempre

tem depositado.

Aos meus colegas de curso Renato Avelar, Uanderson, Mayko Douglas e

Rosa Mirely, por sempre estarem ao meu lado em todos os momentos.

A Universidade Federal de Mato Grosso em especial a Coordenação do

Curso de Engenharia Agrícola e Ambiental.

Ao meu orientador Tonny José Araújo da Silva por aceitar fazer parte

deste projeto.

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AVALIAÇÃO DE COEFICIENTES DE UNIFORMIDADE EM SISTEMA DE ASPERSÃO BARRA MÓVEL

Graduando: Sivaldo Piter Wshington de Souza Silva

Orientador: Prof. Dr. Tonny José Araújo da Silva

RESUMO

Muitos coeficientes são usados para expressar a variabilidade de distribuição da água aplicada por um sistema de irrigação por aspersão, na superfície do solo. O objetivo desse trabalho é demonstrar por meio de comparação qual o melhor coeficiente de uniformidade em irrigação em barra móvel dentre cinco modelos tomada de. O experimento teve três repetições, foi realizado na Estação Experimental da Universidade Federal de Rondonópolis – UFR (16º27'41.75"S 54º34'52.55"O, altitude de 292 m). O clima da localidade é tropical de savana com estação seca no outono/inverno e a estação chuvosa, na primavera/verão conforme a classificação de Köppen é Aw. O solo da área é classificado como Latossolo Vermelho distrófico, com relevo plano. O experimento foi conduzido em três linhas com distancias variáveis entre si, cada linha possui 16 coletores com espaçamento de 1m. Houve variação significativa entre os coeficientes de uniformidade, concluindo que existe um modelo ideal para atribuir o sistema de irrigação tipo barra móvel.

Palavras-chaves: Coeficiente de uniformidade, irrigação, barra móvel.

.

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EVALUATION OF UNIFORMITY COEFFICIENTS IN A MOBILE BAR SPRAYING SYSTEM

Graduate: Sivaldo Piter Washington de Souza Silva

Advisor: Prof. Dr. Tonny José Araújo da Silva

ABSTRACT

Many coefficients are used to express the variability in water distribution applied by a sprinkler irrigation system on the soil surface. The objective of this work is to demonstrate, by means of comparison, which is the best uniformity coefficient in mobile bar irrigation among five models taken from. The experiment had three repetitions, it was carried out at the Experimental Station of the Federal University of Rondonópolis - UFR (16º27'41.75 "S 54º34'52.55" O, altitude of 292 m). The climate of the locality is tropical savanna with dry season in autumn / winter and the rainy season in spring / summer according to the Köppen classification is Aw. The area's soil is classified as a dystrophic Red Latosol, with flat relief. The experiment was conducted in three lines with varying distances, each line has 16 collectors with 1m spacing. There was a significant variation between the uniformity coefficients, concluding that there is an ideal model to assign the mobile boom type irrigation system.

Keywords: Uniformity coefficient, irrigation, movable boom.

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Resultados de modelos de coeficientes de uniformidade em sistema de irrigação tipo barra móvel. ........................................................................... 17

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Imagem de satélite da área experimental delimitada pelo retângulo com pontos representando a disposição de todos os coletores nas linhas. (Google Earth, 2019) ........................................................................................ 14 Figura 2: Foto de proveta usada para medição dos níveis de água encontrado em coletores pós irrigação. (Google Imagens, 2019) ....................................... 15 Figura 3: Foto de sistema de irrigação e coletores em uma linha de coleta no momento da irrigação. (Lima, 2009) ................................................................. 15 Figura 4: Aspecto gráfico da comparação de coeficientes de irrigação na análise da barra móvel com valores em porcentagem. (Autor,2019) ............... 17 Figura 5: Foto de estrutura do sistema de irrigação barra móvel. (Autor, 2020) ......................................................................................................................... 18

Sumário 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 12

2 REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................... 13

3 METODOLOGIA .............................................................................................................. 14

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................ 17

5 CONCLUSÕES .................................................................................................................. 20

6 REFERÊNCIAS .................................................................................................................. 21

1 INTRODUÇÃO

As tecnologias usadas afim de estabelecer uma adaptabilidade de meios

produtivos ao meio ambiente enfrenta constantes desafios, paradigmas como a

necessidade da chuva para se cultivar, por exemplo, foi fortemente impactado

com os avanços de sistemas de irrigação, e hoje safras em períodos de estiagem

são possíveis, tais como opções de grande produtividade por meio dos mesmos.

Mesmo no período de chuvas a utilização da irrigação de forma

complementar à chuva, tem-se o aumento da produção efetiva (TESTEZLAF, et

al., 2002).

Muitos coeficientes são usados para expressar a variabilidade de

distribuição da água aplicada por um sistema de irrigação por aspersão, na

superfície do solo. O método pioneiro entres estes coeficientes foi proposto por

Christiansen (1942) como característica, se utiliza de um desvio médio absoluto

como medida de dispersão (CUC).

Um outro coeficiente de uniformidade agora determinado por Wilcox &

Swailes (1947) mostra o desvio-padrão como medida de dispersão, para o qual

se aceitam valores acima de 75% (CUE); já Criddle et al. (1956) fomentaram

uma nova avaliação da uniformidade, onde a razão entre a média do menor

quartil e a lâmina média coletada eram consideradas (CUD).

Hart (1961) propôs um coeficiente de uniformidade usando também o

desvio-padrão como medida de dispersão (CUH).

CUC é igual a CUH quando o volume superficial aplicado de água pelos

aspersores tem distribuição normal.

Por fim temos ainda Hart e Reynolds (1965), desenvolvendo outro

coeficiente para representar a uniformidade de distribuição da água, conhecido

como Eficiência Padrão da UDH, que inglês é HSPA sigla essa para Associação

dos Produtores de Açúcar Havaiano, é importante frisar que quando a lâmina de

irrigação aplicada tem distribuição normal, o CUD é igual a UDH.

Este trabalho tem o objetivo de comparar cinco diferentes modelos de

coeficientes de uniformidade e identificar possíveis problemas e solução na

irrigação em estudo.

2 REVISÃO DE LITERATURA

Segundo Lima et al, 1999 a irrigação é definida como a soma de

processos orientados a manejar a água no tempo ou no espaço com intuito de

alcançar objetivos agrícolas de acordo com cada região assim, superando as

limitações de uma frequência de precipitação natural local.

Dentre os sistemas de irrigação temos a irrigação por aspersão no qual

Biscaro, 2009 define como a divisão de jatos de água pulverizando em uma

grande quantidade de gotículas no ar, que se destina ao solo como uma

precipitação artificial. a pulverização do jato se dá pela pressurização da água

obtida ao passar através de orifícios de pequena dimensão. Todo o sistema,

essencialmente, necessita de bombeamento, a água percorre um conjunto de

tubulações gerando a pressão necessária para acionar os aspersores.

Um efeito da uniformidade de aplicação de água na produtividade das

culturas foi observado por Li (1998) onde observou resultados similares aos de

Mantovani (1995), onde ambos obtiveram como conclusão, que o menor gasto

de recurso hídrico é proporcionalmente ligado ao maior valor do coeficiente de

Uniformidade usando como referência o alcance da produção máxima.

Finalmente, a quantidade ótima de irrigação depende da uniformidade de

distribuição de água e dos fatores económicos, decrescendo com a

uniformidade, mas aumentando com a razão do preço do produto e da água.

Freitas (2000) estudou o efeito da uniformidade de distribuição de

diferentes quantidades aplicadas em cada evento de Irrigação em avaliação de

produtividade da cultura do milho. O autor trabalhou com dois sistemas de

irrigação por aspersão um utilizando pivô central e outro barra móvel e para o

CUC, respectivamente obteve 84%, 67% de uniformidade.

Existem várias subdivisões de sistemas de irrigação por aspersão e um

se destaca pela economia e a praticidade de uso esse sistema é denominado

como irrigação por barra móvel nesse sistema desloca-se perpendicularmente à

fonte fornecedora de água (que pode ser uma tubulação com hidrantes ou um

canal de água).

A movimentação é exercida em geral através de motores instalados nas

torres de sustentação, de maneira que priorize a sincronização em relação a

aplicação da água.

3 METODOLOGIA

Para o experimento foi realizado três repetições, conduzido na Estação

Experimental da Universidade Federal de Rondonópolis – UFR (16º27'41.75"S

54º34'52.55"O, altitude de 292 m). O clima da localidade é tropical de savana

com estação seca no outono/inverno e a estação chuvosa, na primavera/verão

conforme a classificação de Köppen é Aw. O solo da área é classificado como

Latossolo Vermelho distrófico, com relevo plano.

O experimento foi conduzido em três linhas com distancias variáveis entre

si, cada linha possui 16 coletores com espaçamento de 1m (figura1

Figura 1: Imagem de satélite da área experimental delimitada pelo retângulo com pontos

representando a disposição de todos os coletores nas linhas. (Google Earth, 2019)

A avaliação se deu por meio da coleta de volumes de água irrigada pelo

sistema de irrigação, por aspersão tipo barra móvel, o equipamento deslocava-

se retilineamente ao longo do percurso (figura 3), em simultâneo a irrigação, os

coletores armazenaram a água proveniente da irrigação, os níveis de água eram

medidos com auxílio de proveta (figura 2).

Figura 2: Foto de proveta usada para medição dos níveis de água encontrado em coletores pós

irrigação. (Google Imagens, 2019)

A determinação desses volumes será empregue nas equações dos

coeficientes de umidade onde estes serão comparados entre si para implicar

qual coeficiente de uniformidade é o mais adequado ao sistema de irrigação por

aspersão tipo barra móvel.

Figura 3: Foto de sistema de irrigação e coletores em uma linha de coleta no momento da

irrigação. (Lima, 2009)

Na utilização dos coeficientes CUH, CUC, CUE, CUD e UDH é previsto

uma equação especifica para cada, que respectivamente são demonstradas

pelas Eqs. a, b, c, d, e.

a) 𝐶𝑈𝐻 = 100 {1 − √2

𝜋(

𝑆𝑑

𝑋𝑚é𝑑)} ,

b) 𝐶𝑈𝐶 = 100 {1 − ∑|𝑋𝑖−𝑋𝑚𝑒𝑑|

𝑛.𝑋𝑚𝑒𝑑

𝑛𝑖=𝑙 }

c) 𝐶𝑈𝐸 = 100 (1 −𝑆𝑑

𝑋𝑚é𝑑)

d) 𝐶𝑈𝐷 = 100 (𝑋25

𝑋𝑚é𝑑)

e) 𝑈𝐷𝐻 = 100 (1 − 1,27𝑆𝑑

𝑋𝑚é𝑑)

sendo:

CUC - coeficiente de uniformidade de Christiansen, em %

xi - valores de lâmina coletada, em mm

xméd - média geral dos valores de precipitação, em mm

n - tamanho da amostra

CUE - coeficiente de uniformidade estatístico, em %

Sd - desvio-padrão dos valores de precipitação, em mm

CUD - coeficiente de uniformidade de distribuição, em %

x25 - média do menor quartil, em mm.

CUH - coeficiente de uniformidade de Hart, em %

UDH - eficiência padrão da HSPA, em %.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos em experimentos que analisam o coeficiente de

uniformidade em irrigação devem sinalizar o método de análise, tal como

identificar possíveis problemas do sistema caso baixas eficiências sejam

constatadas, a confrontação dos diferentes coeficientes de uniformidade

contempla ainda o embasamento para estratégicas agronômicas dado a

literatura existente relacionando a produtividade com a uniformização na

irrigação, por fim temos que tais parâmetros estabelece limites esperados para

cada coeficiente estipulando valores mínimos de uniformidade a ser alcançado,

no Gráfico :1 temos o resultado do coeficiente de uniformidade em diferentes

análises.

Figura 4: Aspecto gráfico da comparação de coeficientes de irrigação na análise da barra

móvel com valores em porcentagem. (Autor,2019)

Tabela 1: Resultados de modelos de coeficientes de uniformidade em sistema de irrigação tipo

barra móvel.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

CUC UDH CUE CUD CUH

Unifo

rmid

ad

e %

Coeficiente de Uniformidade

Modelos de coeficientes de uniformidade em (%)

CUC UDH CUE CUD CUH

5,68 29,93 44,83 59,76 75,16

. Foi observado na avaliação o CUH obteve a maior porcentagem na

representação da uniformidade do experimento, mesmo com a maior valor o

coeficiente demonstrou está abaixo que Valnir Junior et al. (2013) propôs que

uma porcentagem de a partir de 80% pode ser considerável um sistema eficiente

isso pode ter relação a falta de ajuste do sistema de irrigação figura 4.

Figura 5: Foto de estrutura do sistema de irrigação barra móvel. (Autor, 2020)

O CUC obteve o menor valor dentre todos os modelos trabalhados, esse

resultado comparativo foi observado por Biscaro 2009, que identificou o modelo

CUC como o menos representativo para avaliação de uniformidade para

sistemas de aspersão por barra fixa.

A escolha do modelo ideal para coeficiente de irrigação afim de

conferência de eficiência do sistema é intrinsicamente ligada a equação do

mesmo, onde os modelos que se utilizam de diferentes aspectos através dos

seus cálculos, assim o CUC baseia-se no desvio médio absoluto, já CUH e CUE

representam a uniformidade da irrigação das lâminas utilizando o desvio-padrão

como medida de dispersão.

5 CONCLUSÕES

A observação da abordagem e leitura dos resultados da uniformidade de

distribuição de água aplicada na superfície por um sistema de irrigação por

aspersão barra móvel, com o experimento conduzido em metodologia citada no

trabalho, pode se concluir que:

1. Até mesmo os maiores índices encontrados para os coeficientes de

uniformidade foram aquém dos valores mínimos recomendados, isso mostra que

o equipamento apresentava necessidade de reparos estruturais já que todos os

mecanismos acoplados demostravam está em perfeitas condições. Um

problema identificável em campo era o desalinhamento da barra que

representava cerca de 3 cm a 5 cm isso infere a importância do alinhamento e

balanceamento da estrutura do sistema podendo ter sensível influencia na

uniformidade de irrigação.

2. Os coeficientes de uniformidade de distribuição da água avaliados não podem

ser usados indistintamente na análise de um sistema de irrigação por aspersão

em barra móvel, dada observação dos elevados coeficientes de variação.

6 REFERÊNCIAS

BISCARO, G. A. Sistemas de irrigação por aspersão, 2009. Christiansen, JE (1942) Irrigação por aspersão. Boletim da Estação Experimental Agrícola da Universidade da Califórnia n. 670, 124. CRIDDLE, W.D.; DAVIS, S.; PAIR, C.H.; SHOCKLEY, D.G. Methods for evaluating irrigation systems. Washington DC: Soil Conservation Service - USDA, 1956. 24p. HART, W . uvrhead Irrigation Pattern Parameters. Agricultural Engineering 42, n. 7, p 354-355, 1961. HART, W E.; W. N. REYNOLDS, 1965. Anal„ical Design of Sprinkler Systems. Transactions of the ASCE v. 8, n. l. p. 83-85, 89. 1965. LI, J. S. Modeling crop yield as affected by uniformity of sprinkler system. Agricultural Water Management, 38, n. 2 p. 135-146, 1998. LIMA, J. E. F. W.; FERREIRA, R. S. A. F.; CHRISTOFIDIS, D. O uso da irrigação no brasil. O uso da irrigação no Brasil, v. d, p. 1–16, 1999. MANTOVANI, E. C.; VIIHLOBOS, F. ORGAZ, F; FERERES, E. MjA!eling the effects of sprinkler irrigation uniformity in crop yield. Vicultural Water Management. v. 27, p. 243-257, 1995. MANTOVANI. E. C. Desarrolo y evaluacion de modelos para el manejo del riego: estimacion de la evapotranspiracion y efectos de la uniformldad de aplicaciön del riego sobre la producton de los cultivos. Cordoba: Universidad de Cördoba, 1993. 184 p. SOLO, P. D. O. et al. Uniformidade De Distribuição De Água Por Aspersão Convencional Na Superfície E No Water Distribution Uniformity of Conventional Sprinkle on Surface and in Soil Profile. n. 3, p. 154–160, 1999. TESTEZLAF, R.; MATSURA, E. E.; CARDOSO, J. L. Importância da irrigação no desenvolvimento do agronegócio. v. 1, p. 6, 2002. WILCOX, J.C.; SWAILES, G.E. Uniformity of water distribution by some under tree orchard sprinklers. Scientific Agriculture, v.27, n.11, p.565-583, 1947.