1

IRRIGAÇÃO PRESSURIZADA

A irrigação pressurizada pode ser subdividida em irrigação por aspersão e

localizada. A aspersão engloba as modalidades irrigaçãoconvencional, pivô-central,

auto propelido, tubos perfurados e o sistema em malha. A irrigação localizada

compreende-se as modalidades gotejamento e a micro aspersão.

IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO

Neste método a água é conduzida dentro de tubulações até aos aspersores, a

partir daí em função do atrito do jato de água com o ar, a mesma é fracionada e cai na

superfície do solo ou sobre o dossel das plantas em forma de gotas.

As principais vantagens da irrigação por aspersão com relação aos métodos de

superfície são:

1) Adapta-se bem a solos que apresentam elevada capacidade de infiltração de

água no solo;

2) Apresentam, se as condições atmosféricas não forem de baixa umidade

relativa do ar e com ventos fortes, boa eficiência de irrigação;

3) Adapta-se bem a topografias irregulares e com declividade geralmente

limitada em 15%;

4) O uso de mão de obra é menos intensivo.

As principais desvantagens da irrigação por aspersão com relação aos métodos

de superfície:

1) Não se adapta a solos com baixa capacidade de infiltração;

2) Requer energia para pressurização da água;

3) A eficiência de irrigação torna-se baixa em condições de ventos fortes, baixa

umidade relativa do ar e elevadas temperaturas.

Sistemas de irrigação por aspersão mais usados no Brasil

Conforme apresentado no inicio deste capitulo a irrigação por aspersão possui

diversas variáveis, no entanto no Brasil é predominante, para pequenas áreas irrigadas, o

método convencional com linha principal fixa(em cima do solo ou enterrada) e linhas

laterais móveis ou fixas, e para grandes áreas o sistema de irrigação por pivô central.

2

Sistema convencional: geralmente são constituídos por uma linha principal e de linhas

laterais que movem em torno da linha principal. Pode ainda ser classificada em sistemas

fixos e portáteis, deste último têm-se osfixos portáteis que são fixos somente enquanto

durar o ciclo da cultura,os semifixos apresentando linha principal fixa e as linhas

laterais móveis. Existem ainda aqueles constituídos por linha principal e linhas laterais

fixas, geralmente portando aspersores de pequeno alcance cujo objetivo é a irrigação de

gramados. A Figura 1 ilustra um sistema semifixo com linha principal fixa e enterrada e

duas linhas laterais, que giram em torno da linha principal.

Figura 1: Ilustração de um sistema de irrigação por aspersão convencional. Quando a

irrigação finalizar nas áreas representadas pelos hidrantes 1 e 8, as linhas laterais são

desmontadas e montadas nas posições 2 e 7.

1

2

3

5

6

7

8

linha lateral com 6 aspersores

linha principal

hidrantes

Fonte de Água

Moto - Bomba

3

Na Figura 1 se, para cada linha lateral existir um ramal de espera, estes já

deverão estar nas posições 2 e 7 para reiniciar a irrigação assim que terminar as

posições 1 e 8. A vantagem da adoção de ramais de espera é que não há necessidade de

computar o tempo gasto para mudança das linhas laterais já que esta mudança pode ser

feita com o sistema em funcionamento.

Sistema pivô central: Consiste numa torre fixa e central onde estão localizados os

equipamentos de controle. As outras torres são moveis, por isso são montadas sobre um

sistema rodante com dois pneus e um motor elétrico propulsor de cada torre. Em cima

dessas torres monta-se a linha lateral que pode ser dotada por aspersores ou difusores.

AFigura 2 e 3 ilustra um sistema de irrigação por pivô-central.

Figura 2: Ilustração de um pivô – central mostrando a linha principal enterrada, a torre

central fixa e as torres móveis.

Sentido de giro

Linha principal

Moto-bomba

Fonte de água

4

Figura 3: Fotografia de um pivô central mostrando em detalhes as estruturas de

sustentação e rodagem, bem como as bengalas nas quais estão inseridos os difusores.

As vantagens do sistema pivô – central com relação ao sistema convencional é

com a economia de mão de obra e com a possibilidade de irrigar grandes áreas com o

uso de um único equipamento, sendo que um único operário pode cuidar de diversos

equipamentos. Outra vantagem deste equipamento é que ao fim de cada irrigação o

mesmo fica localizado na posição de iniciar a próxima irrigação.

Por outro lado a principal desvantagem do pivô central com relação ao sistema

convencional é o risco de escoamento superficial no fim da linha móvel devido à

elevada taxa de aplicação de água. Também na maioria das vezes não se consegue

aplicação de grandes lâminas de água, tornando as irrigações muito frequentes e no caso

de áreas originais quadradas 20% da área é perdida dentro do quadrado no qual o

círculo irrigado é inscrito.

5

Componentes do sistema de irrigação por aspersão

1) Aspersores: é o principal componente do sistema de irrigação por aspersão, pode

ser classificado com relaçãoa diversos aspectos, a saber:

a) Quanto ao ângulo de inclinação do jato com a horizontal (6° - 30°). Aspersor

sobcapa, α ≤ 12°, sobre copa α ˃ 12°;

b) Quanto ao número de bocais – um e dois bocais;

c) Quanto ao mecanismo de rotação – a maioria é de impacto, mas existem também

os de ação binária;

d) Quanto à pressão de serviço (PS), abrange os aspersores de:

PS muito baixa (4 a 10 mca), possuindo raio de ação pequeno, nesta categoria de

PS enquadram-se osmicro aspersores e os aspersores de jardim.

PS baixa (10 a 20 mca), possuindoraio de ação entre 6 e 12 m,são movidos por

impacto e normalmente de precipitação subcopa.

PS média (20 a 40 mca). Consiste na maioria dos aspersores usados nos sistemas

convencionais de irrigação por aspersão,possuindo raio de ação entre 12 e 24 m.

Aspersores gigantes ou canhão hidráulico, divididos em médio e longo

alcance.Médio alcance – PS variando entre 40 e 80 mca e raio de alcance entre 20 a 40

m e Longo alcance – PS variando entre 50 e 100 mca e raio de ação entre 40 e 60 m.

A Figura 4 mostra um esquema de um aspersor de dois bocais e o ângulo (α)

formado entre os bocais e a horizontal.

α

Figura 4: Ilustração de um aspersor de dois bocais mostrando o ângulo de inclinação α.

2) Tubulações (Podem ser de diversos tipos de engates e materiais,podem suportar

diversas pressões conforme sua classe (espessura da parede) e podem ser de diversos

comprimentos, sendo a maioria de 6 m.Quanto ao material podem variar de cimento

amianto a alumínio, sendo os mais comuns os de aço zincado ou galvanizado e PVC

rígido. Os tubos de cimentos amianto só podem ser usados emlinhas principais fixas.

6

3) Moto-bomba:A maioria são as centrífugas de eixo horizontal, podendo ter

transmissão eixo-eixo (motores elétricos) e polia correia (motores a diesel).No caso de

poços artesianos como fonte de água, são comuns as bombas centrífugas de eixo

vertical.

4) Acessórios:Compreendem os registros (a maioria de gaveta e fechamento lento),

as curvas (30, 45, 60 e 90°), tampão final, redução, cruzeta, cotovelo, manômetro,

abraçadeiras, válvulas, tubo de elevação e tripé de fixação.

Distribuição da água e espaçamento dos aspersores

A irrigação por aspersão tem como objetivo simular uma precipitação de forma que

se aplique com a maior uniformemente possível, sobre a área a ser irrigada, quantidades

de água preestabelecidas. Como a maioria dos aspersores aplica água em formas

circulares (Figura 5) e com distribuição que decresce do centro para as extremidades, há

necessidade de superposição entre a área molhada entre um aspersor e outro, para se

obter uma uniformidade de aplicação satisfatória. No entanto há ainda uma série de

fatores que podem afetar direta ou indiretamente essa uniformidade. A Figura 6 ilustra

os perfis de distribuição de água de aspersores com formato triangulares, mostram-se

também os trechos sobrepostos. Existem também aspersores com formatos de

distribuição semielípticos.

Figura 5: Ilustração da distribuição circular de água dos aspersores. Nesta figura cada

linha simboliza uma isoieta de precipitação, sendo que a precipitação decresce da isoieta

central para as extremidades.

Sobreposição

7

Figura 6: Ilustração de um perfil triangular de distribuição de água de alguns aspersores,

nesta figura o cruzamento das linhas representam os trechos sobrepostos.

Fatores que afetam a uniformidade de distribuição de Água dos aspersores

Os fatores que afetam a uniformidade de distribuição e consequentemente o

desempenho dos aspersores são:

Bocal: A distribuição de água dos aspersores varia com o tipo e com número de

bocais usados. A maioria dos aspersores possui um ou dois bocais, havendo

alguns com três. Existem duas categorias de bocais: uma para longo alcance e

outro de alcance menor com a finalidade de espalhar o jato nas proximidades do

aspersor.

Pressão: A descarga do aspersor vai depender do diâmetro e da pressão do

bocal. Pressão muito alta causa excessiva pulverização do jato de água,

diminuindo seu raio de alcance e causando precipitação excessiva próxima ao

aspersor. Pressão muito baixa resultará numa inadequada pulverização do jato de

água, o que causará um perfil de distribuição muito irregular.

Sobreposição: Para obter boa uniformidade de distribuição da água sobre a área

irrigada, os aspersores devem ser espaçados de modo que se obtenha uma

sobreposição entre os perfis de distribuição de água dos aspersores ao longo da

linha lateral, e entre linhas laterais ao longo da linha principal. A sobreposição

depende do tipo do aspersor e da velocidade do vento na área a ser irrigada.

Vento:O vento afeta a uniformidade de distribuição de água dos aspersores,

além de que, quanto maior for a velocidade do vento e menor o diâmetro das

gotas de água, menor será a uniformidade de aplicação em virtude das perdas

por arrastamento e evaporação.

Espaçamento entre aspersores:Enquanto a sobreposição entre os o jato de

água dos aspersores é em função da velocidade do vento o espaçamento entre

aspersores é em função da sobreposição, do diâmetro de alcance dos aspersores e

do comprimento dos tubos. A tabela seguinte sugere o percentual útil do alcance do

8

jato de água que sai dos aspersores em função da velocidade do vento.O

comprimento dos tubos padrão é de 6 m, daí os espaçamentos mais comuns nos

sistemas de irrigação convencionalserem de 6 x 6, 6 x 12, 12 x 12, 12 x 18, 18 x 18,

18 x 24, 24 x 24, 24 x 30, 30 x 30, 30 x 36 e 36 x 36 m.

Tabela 1: Percentual útil do diâmetro de alcance do jato de água a ser utilizado no

espaçamento entre aspersores em função da velocidade do vento

Vel. Vento (m/s) e % do diâmetro de cobertura.

Sem vento 67 a 70

0,0 a 2,0 55 a 65

2,0 a 4,0 45 a 55

˃ 4,0 30 a 45

No sistema pivô-central o espaçamento entre emissores depende da vazão,do diâmetro

de alcance deles e da posição dos mesmos ao longo do pivô-central. A denominação,

emissores, serve para designar aspersores ou difusores.

Eficiência de Irrigação por aspersão em sistemas convencionais

A eficiência de um sistema de irrigação é definida como a relação entre a quantidade

de água a ser disponibilizada ao solo com limite de acordo com o comprimento do

sistema radicular e a capacidade de retenção pela quantidade total derivada da fonte.É

um dos parâmetros mais utilizados para avaliar o desempenho de um sistema de

irrigação. Para se determinar a eficiência de um sistema de irrigação deve levar em

conta todas as perdas possíveis, que no sistema de irrigação por aspersão correspondem

às perdas por percolação, perdas por evaporação e arrastamento pelo vento e perdas por

vazamento no sistema de condução de água.

O Coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) considerando a sobreposição

entre aspersoresé calculado pela seguinte equação:

9

1001 1

Xn

XXCUC

n

ii

(3)

Em que:

n =numero de quadrículas;

Xi= precipitação individual coletada em cada quadricula em mm;

X = precipitação média coletada em cada quadricula em mm

Exemplo 1: Calculara eficiência de aplicação (Ea) e o coeficiente de uniformidade

(CUC) para um aspersor isolado simulando um espaçamento de 18 m entre aspersores e

de 24 m entre linhas laterais, conforme o retângulo seguinte. São dados do problema:

Área de cada quadrícula representativa de cada coletor (a) = 3 m x 3 m = 9 m2, vazão do

aspersor = 3 m3/h e duração do teste = 2h e 12 min = 2,2h.Os quadros seguintes

mostram os valores das lâminas coletadas.

No quadro abaixo se apresenta uma planilha de campo, onde os números centrais correspondemàs precipitações em mm, oriundas do teste de um aspersor.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 2 2 2 3 1 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 1 2 4 3 3 2 1 0 0 0 0 160 0 0 0 1 2 3 4 5 4 2 1 0 0 0 0 220 0 0 0 2 3 5 5 6 4 3 2 1 0 0 0 310 0 0 3 5 6 7 8 9 6 4 3 2 2 0 0 550 0 0 2 6 6 8 9 10 7 7 5 3 2 0 0 650 0 0 3 6 10 14 19 18 15 8 6 4 2 0 0 1050 0 0 2 7 9 13 17 19 14 10 6 3 1 0 0 1010 0 0 1 6 8 11 15 16 13 10 5 2 1 0 0 880 0 0 0 3 5 9 12 13 11 6 4 3 0 0 0 660 0 0 0 1 4 5 9 12 10 7 4 2 0 0 0 540 0 0 0 1 3 4 5 5 3 2 2 0 0 0 0 250 0 0 0 0 3 4 5 4 4 3 1 0 0 0 0 240 0 0 0 0 1 3 3 2 2 1 1 0 0 0 0 130 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Observação: O ponto negro no centro do quadro anterior representa o aspersor testado

e os pequenos círculos simulam os locais onde seriam instalados os futuros aspersores,

considerando o espaçamento de 18 x 24 m.

SOMA 675 mm

10

O quadrado abaixo se ilustra um retângulo de 18 m X 24 m onde serão simuladas as precipitações após a sobreposição dos aspersores. Neste a dimensão 18 m representa o espaçamento entre aspersores e 24 m o espaçamento entre laterais.

Para determinar a eficiência de aplicaçãousa-se a equação (6). Parao aspersor em teste, e

espaçamento de 18 m x 24 m tem-se:

(6)

%9292,0/32,2

675,093

2

hmhmm

VaspVsEa

Em que:

Vs = volume de água que cai no solo ou no dossel dos cultivos em m3;

Vasp = volume de água que sai do aspersor em m3;

a = área de cada quadrícula em m2;

Ai= Área irrigada em m2 correspondente ao espaçamento entre aspersores;

Td = tempo de duração do teste em horas;

qa = vazão do aspersor em m3/h.

18 m

24 m

qaTdXan

qaTdXA

qaTd

Xa

VaspVsEa i

n

ii

1

11

Fazendo a sobreposição da precipitação para aspersores no espaçamento de 18 m x

24 m tem-se o quadro abaixo onde os números em negrito representam, após a

sobreposição, a precipitação total em cada quadrícula:

Quadro representativo da precipitação de um aspersor após a sobreposição

considerando espaçamento entre aspersores de 18m X 24m. Nesse caso os números em

negrito representam a lâmina coletada após a sobreposição.

19 0 14 2 10 7 6 9 3 13 1 1719 16 17 15 16 18

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 016 0 13 1 10 6 5 8 2 11 1 15

18 17 17 13 15 182 0 3 0 1 0 0 0 0 2 0 2

13 0 11 0 6 3 4 5 3 9 0 1216 14 11 11 14 16

3 0 3 0 2 0 1 1 0 2 0 412 0 10 0 7 1 4 4 2 5 0 9

17 14 11 11 10 135 0 4 0 2 1 1 2 0 3 0 45 0 3 0 2 1 2 3 0 4 0 5

11 7 8 10 10 106 0 4 0 3 2 2 3 1 5 0 54 0 4 0 3 0 1 3 0 4 0 5

13 13 12 13 13 159 0 6 3 4 5 3 6 2 7 2 82 0 2 0 1 0 1 1 0 3 0 3

12 11 14 13 14 14

10 0 7 2 7 6 5 6 3 8 2 90 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

18 18 14 16 18 21

18 0 15 3 8 6 6 10 4 14 2 19

Para se determinar o coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) para o

espaçamento 18 m x 24 m inicialmente calcula-se a precipitação média dentro do quadro

acima resultando em 14,1 mm.

mmnX

X i 1,1448675

%8383,01,1448

1,1421....1,14161,141911

Xn

XXCUC

i

12

PLANEJAMENTO E DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR

ASPERSÃO

Por serem os sistemas de irrigação por aspersão mais comuns no Brasil, serão

vistos neste capítulo, como se planeja os sistemas de irrigação por aspersão

convencional e pivô central.

Sistema convencional

No planejamento de sistemas de irrigação convencional devem ser levados em

consideração os seguintes parâmetros:

Localização da fonte de água: A água pode ser captada de rios, ribeirões,

córregos, lagos, açudes, lagoas, poços e barragens etc., e o transporte até as plantações

se dá por meio de linhas principais e em alguns casos por meio de linhas principais e

secundárias. É importante ressaltar que em cada tipo de fonte de água existem

particularidades com relação à sua captação e bombeamento.

Tamanho e forma da área: A operacionalização do projeto é facilitada em áreas

quadradas ou retangulares e se a área for muito grande é conveniente dividi-la

elaborando um projeto para cada subárea.

Direção das Linhas Laterais: Em ordem de importância, observar os fatores:

a) Declividade: preferencialmente paralelo às curvas de nível.

b) Vento: de preferência perpendicular à direção predominante dos ventos.

c) Fileiras de cultivo: Como são normalmente em curvas de nível as linhas laterais

deve ser paralelo às fileiras de cultivo.

Comprimento das Linhas Laterais: O comprimento das linhas laterais é limitado

pela variação da pressão entre o primeiro e o último aspersor, variação esta que não

pode ultrapassar a 20% da pressão de serviço dos aspersores.

Linha Principal e Secundária: Relativo à direção devem ser perpendiculares às

curvas de nível e quanto à posição devem permitir a rotatividade das linhas laterais.

Diâmetro das tubulações: As linhas principais e secundárias podem ter quantas

variações de diâmetro forem necessárias, já as linhas laterais no máximo dois diâmetros

diferentes.

Período de irrigação, Irrigação total necessária e Vazão necessária (Q): Podem

ser calculados por meio das seguintes equações mencionadas no capítulo 1:

13

TRPI ETrcCRA

Na equação usada para o cálculo de CRA se a diferença entre ӨCC e ӨPM estiver em

cm3/cm3, não há necessidade de multiplicar a diferença por d (densidade reativa do

solo).

EdEaIRNITN

PIJTEiIRNAQ

78,2

Intensidade de aplicação (Ia) e Tempo para irrigar cada posição (TP): São

respectivamente calculados pelas equações abaixo. Normalmente nos sistemas

convencionais de irrigação por aspersão adota-se uma intensidade de aplicação de água

pelos aspersores menor que a velocidade de infiltração básica, no entanto se o tempo de

irrigação for de pequena duração a intensidade de aplicação (Ia) pode ser maior que a

velocidade de infiltração básica (fo), desde que )(tfIa . A Figura 3 ilustra a situação

em que )(tfIafo .

(1)

Em que qa é a vazão dos aspersores em L/s e S1 e S2 são respectivamente o

espaçamento entre aspersores na linha lateral e o espaçamento da linha lateral ao longo

da linha principal, ambos em m.

f(t)

21

3600SS

qaIa

HfdCRAIRN PMCC )(

Ia

fo

TPt

14

Figura 3 – Exemplificação do caso aonde fo ˂ Ia = )(tf

Na Figura 3 ilustra-se uma situação em que Ia iguala-se à f(t), trata-se do limite

máximo de Ia, porém nessa situação ainda não haverá escoamento superficial.

Finalmente calcula-se o tempo necessário para irrigar cada posição pela equação 2.

IaITNTP

(2)

Número de posições por dia (NPD) e número de linhas laterais (NLL): O NPD é função

do número total de posições (NTP) que é função do comprimento da área (CA) e do

espaçamento entre linhas laterais S2. NLL é função do NPD e do período de irrigação

(PI).

2SCANBNTP

(3)

Em que NB é o número de faixas em que a área é dividida.

PINTPNPD

(4)

)( tempmudTP

JTNPDNLL

(5)

Exemplo: seja a área, cuja disposição e dimensões estão representadas pela Figura 4,

nela o espaçamento entre LL é de 24 m e o comprimento da área de 480 m.

Considerando um PI de 8 dias e uma JT de 10 horas e o tempo de irrigação em cada

posição de 4 horas, pede-se o cálculo do número de linhas laterais.

Os respectivos cálculos estão dados na sequência:

posiçõesSCANBNTP 80

244804

2

diaposiçõesPINTPNPD /10

880

410410

NLLTP

JTNPDNLL

Neste caso obtiveram-se quatro linhas laterais, e nos cálculos não se considerou

o tempo para desmontar a LL da posição atual e montar na próxima posição (tempmud).

15

Ressalta-se, entretanto que um planejamento dessa forma só é possível se para cada LL

existir uma LL de espera.

moto-bomba

Figura 4: Ilustração de uma área a ser irrigada com o layout constituído por uma linha

principal, duas linhas secundárias, e quatro linhas laterais.

fonte de água

480 m

380 m