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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA
CURSO DE AGRONOMIA
JOÃO FILIPE DE LIMA E LIMA
JÚLIA CUNHA LIMA
UNIFORMIDADE E EFICIÊNCIA DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR PIVÔ
CENTRAL NA REGIÃO DE ULIANÓPOLIS-PA
PARAGOMINAS
2019
JOÃO FILIPE DE LIMA E LIMA
JÚLIA CUNHA LIMA
UNIFORMIDADE E EFICIÊNCIA DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR PIVÔ
CENTRAL NA REGIÃO DE ULIANÓPOLIS-PA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Universidade Federal Rural da Amazônia, como
parte das exigências do curso de Engenharia
Agronômica, para obtenção do título de
Engenheiro Agrônomo.
Área de concentração: Engenharia da Irrigação.
Orientador: D Sc. Rossini Daniel
PARAGOMINAS
2019
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação
Universidade Federal Rural da Amazônia
Bibliotecário: Milton Fernandes – CRB-2 1325
Lima, João Filipe de Lima e
Uniformidade e eficiência de um sistema de irrigação por pivô
central na região de Ulianópolis-PA / João Filipe de Lima e Lima e Júlia
Cunha Lima. – Paragominas, PA, 2019.
49 f.
Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia
Agronômica) - Universidade Federal Rural da Amazônia, 2019.
Orientador: Profº. D Sc. Rossini Daniel
1. Irrigação 2. Água - distribuição - uso eficiente 3. Cana de açúcar
I. Lima, Júlia Cunha II. Daniel, Rossini (orient.) III. Título.
CDD – 631.798115
JOÃO FILIPE DE LIMA E LIMA
JÚLIA CUNHA LIMA
UNIFORMIDADE E EFICIÊNCIA DE UM SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR PIVÔ
CENTRAL NA REGIÃO DE ULIANÓPOLIS-PA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal Rural da Amazônia,
como parte das exigências do Curso de Engenharia Agronômica, para obtenção do título de
Engenheiro Agrônomo. Área de concentração: Engenharia da Irrigação.
Aprovado em 18 de fevereiro de 2019
BANCA EXAMINADORA
D Sc. Rossini Daniel
(Orientador)
Universidade Federal Rural da Amazônia
D Sc. Edmir dos Santos Jesus
Universidade do Estado do Pará
À Deus pelo dom da vida,
À minha família, perpétua base de sustentação.
João Filipe de Lima e Lima
Aos meus pais, à minha avó Maria e meu bisavô
Gerardo, que me inspiraram a continuar em busca dessa
conquista.
Júlia Cunha Lima
AGRADECIMENTOS
À Deus pelo dom da vida e aos meus familiares que através do amor me mantiveram de pé
durante essa jornada;
Ao meu orientador D Sc Rossini Daniel pela amizade e companheirismo;
À Universidade Federal Rural da Amazônia, campus Paragominas;
Aos meus amigos, parceiros de todas as horas;
À PAGRISA – Pará Pastoril e Agrícola pelo apoio irrestrito;
À minha parceira de TCC, pela amizade e companheirismo inabaláveis.
João Filipe de Lima e Lima
Em primeiro lugar, gratidão a Deus;
Ao orientador D Sc. Rossini Daniel;
À Universidade Federal Rural da Amazônia, campus Paragominas;
À família por todo apoio que ofereceram em todos os momentos;
À empresa PAGRISA – Pará Pastoril e Agrícola, por todo suporte e atenção oferecidos;
E ao meu parceiro de TCC, por todo empenho e dedicação na realização deste trabalho.
Júlia Cunha Lima
RESUMO
A demanda hídrica dos sistemas de irrigação tem provocado discussões sobre o tema,
em virtude do aumento de áreas irrigadas e consequente aumento na demanda desse recurso
natural. Soluções têm sido buscadas para amenizar danos ao meio ambiente através da
redução do consumo de água por meio de metodologias de avaliação de sistemas de irrigação
desenvolvidas para avaliar quantitativa e qualitativamente essa técnica. Dessa forma, também
é possível identificar falhas no funcionamento e na distribuição de água, fatores importantes
na adequação do manejo da irrigação e na manutenção do equipamento. O ensaio teve como
objetivo avaliar a distribuição de água e a eficiência de aplicação em um pivô central através
do uso de coeficientes. Utilizou-se os seguintes parâmetros: coeficiente de uniformidade de
Christiansen (CUC), coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD), coeficiente de
uniformidade estatístico (CUE), três modelos matemáticos para o cálculo de eficiência em
potencial de aplicação de água (EpaKeller, EpaBernardo) e o percentual de área adequadamente
irrigada (Pad). Para o estudo foi utilizado um pivô central com 896 m em uma área efetiva
252 ha cultivada com cana-de açúcar, pertencente à PAGRISA, na região de Ulianópolis, PA.
No teste foram distribuídos coletores espaçados de 8 m ao logo do seu raio. O equipamento
apresentou resultados considerados satisfatórios em CUC e CUD, sendo 88,78% e 81,22%
respectivamente. Para CUE, o resultado foi classificado como regular com 77,39%. EpaBernardo
e EpaKeller, foi tido como excelente com 97,18% e 98,02%, respectivamente, resultados
positivos pelas condições atmosféricas favoráveis para irrigação no momento do teste. O valor
de Pad, foi de 28,57%, considerado ruim. O pouco tempo de uso do pivô central contribuiu
para bons resultados em uniformidade de distribuição de água. Porém, foi identificada uma
vazão inferior à da ficha técnica, que não teve influência sobre a distribuição e a eficiência da
aplicação de água, mas que afetou os resultados condicionados à lâmina padrão, que só foi
atingida em menos de 30% de seu comprimento, indicando que é necessária uma correção de
lâmina no manejo do equipamento.
Palavras-chave: Cana-de-açúcar. Distribuição de água. Eficiência de aplicação. Uso eficiente
da água.
ABSTRACT
The water demand of irrigation systems has caused discussion on the theme, due to the
increase of irrigated areas and consequent increase in the demand of this natural resource.
Solutions have been sought to reduce damages to the environment through the reduction of
water consumption through irrigation system evaluation methodologies developed to
quantitatively and qualitatively evaluate this technique. In addition, it is possible to identify
faults in the operation and distribution of water, important factors in the adjustment of
irrigation management and maintenance of the equipment. The objective of this experiment
was to evaluate the water distribution and the application efficiency in a central pivot through
coefficients and other mathematical models. The following parameters were under usage:
Christiansen uniformity coefficient (CUC), coefficient of distribution uniformity (CUD),
coefficient of statistical uniformity (CUE), three mathematical models for potential water
application efficiency (EpaKeller, EpaBernardo) and the percentage in properly irrigated area
(Pad). The study had a central pivot with 896 m in an effective area of 252 ha cultivated with
sugarcane, which belongs to PAGRISA, in the region of Ulianopolis, PA. For the test,
collectors in distribution under the spacing of 8 m from its radius. The equipment presented
satisfactory results in the (CUC) and (CUD), being 88.78% and 81.22%, respectively. For the
CUE, the equipment presented a regular result with 77.39%. EpaBernardo e EpaKeller, considered
excellent, with 97.18% and 98.02%, respectively. Positive results also due to atmospheric
conditions considered good for irrigation. The value of Pad, was 28,57%, considered bad. The
short time of use of the central pivot, contributed to good results in water distribution
uniformity. However, the flow rate was lower than the one from the project, which had no
influence on the distribution and efficiency of the water application, but affected the results
conditioned to the standard blade, which only occurred in less than 30% of its length,
indicating that blade correction is required for the equipment management.
Keywords: Sugarcane. Water distribution. Application efficiency. Water efficient usage.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Painel de controle do pivô, modelo Field Boss 24
Figura 2 – Coletores construídos para a realização do estudo 26
Figura 3 – Esquema gráfico da montagem dos coletores 27
Figura 4 – Esquema de distribuição dos coletores na linha do carreador 27
Figura 5 – Disposição dos coletores ao longo do carreador 28
Figura 6 – Altura da cana-de-açúcar em relação aos coletores 28
Figura 7 – Distribuição das lâminas coletadas ao longo do pivô central 33
Figura 8 – Distribuição de água coletada do 1º ao 4º vão (Setor A) 34
Figura 9 – Distribuição de água coletada do 5º ao 8º vão (Setor B) 35
Figura 10 – Distribuição de água coletada do 9º ao 12º vão (Setor C) 36
Figura 11 – Distribuição de água coletada do 13º ao 16º vão (Setor D) 38
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Informações meteorológicas fornecidas pela Estação DAVIS
Vantage Pro2 no momento do teste 23
Tabela 2 – Pressão de entrada, pressão de saída e pressão no bombeamento do
pivô central teste, em Ulianópolis, PA 31
Tabela 3 – Resultados encontrados de CUC, CUD, CUE, EpaBernardo, EpaKeller e Pad 31
Tabela 4 – Classificação de CUC, CUD e CUE de acordo com Mantovani (2001) 31
Tabela 5 – Lâminas médias obtidas em cada vão do pivô central 33
Tabela 6 – Médias de CUC e CUD, registrados a cada 4 vãos 34
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 10
2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 12
2.1 Objetivo geral: .............................................................................................................. 12
3 REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................. 13
3.1 Potencial hidrológico brasileiro .................................................................................... 13
3.2 Expansão da agricultura irrigada brasileira .................................................................. 13
3.3 Produtividade de sistemas irrigados ............................................................................. 14
3.3.1 Produtividade em cana-de-açúcar irrigada ................................................................... 15
3.3.2 Uso da Vinhaça na produção da cana de açúcar irrigada ............................................. 16
3.4 Demanda hídrica da irrigação ....................................................................................... 18
3.5 Avaliação de sistemas de irrigação ............................................................................... 18
3.5.1 Uso de coeficientes para avaliar sistemas de irrigação ................................................. 19
3.6 Fatores de influência na irrigação ................................................................................. 20
3.6.1 Fatores climáticos ......................................................................................................... 21
3.6.2 Fatores não climáticos .................................................................................................. 22
4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................... 23
4.1 Localização e características da área do ensaio ............................................................ 23
4.2 Características do pivô central avaliado ....................................................................... 23
4.2.1 Sistema de bombeamento ............................................................................................. 24
4.2.2 Características e distribuição dos aspersores ................................................................ 25
4.3 Metodologia aplicada no ensaio ................................................................................... 25
4.4 Coeficientes matemáticos utilizados ............................................................................. 29
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................ 32
6 CONCLUSÃO ............................................................................................................. 38
7 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 39
10
1 INTRODUÇÃO
Estima-se que a população brasileira chegará a 233,2 milhões de pessoas no ano de
2047. No ano de 2018, a projeção era de 208,5 milhões (INSTITUTO BRASILEIRO DE
GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2018). Com tamanho crescimento demográfico, aumenta-se
a demanda por água e alimentos. Lima, Ferreira e Christofidis (1999), afirmam que o melhor
aproveitamento do solo e o uso da irrigação, são uma saída para essa problemática, que
contribui para impulsionar a agricultura irrigada tanto para complementar as necessidades
hídricas das plantas de regiões úmidas, quanto para permitir a produção em locais áridos e
semiáridos que representam 55% de toda área continental. Dessa forma, fica evidente a
importância da agricultura irrigada no cenário brasileiro e mundial para a produção dos
alimentos. Infelizmente, essa é uma área que ainda sofre com crescimento lento no Brasil em
virtude dos baixos investimentos.
Para os próximos anos, o país pode ter um papel protagonista na agricultura, pois,
atualmente é um dos maiores exportadores de seus produtos, contribuindo significativamente
com preços acessíveis aos consumidores, geração de emprego e elevação de renda, que faz
com que o setor do agronegócio tenha uma importante participação no Produto Interno Bruto
(PIB) brasileiro (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA, 2018).
Dentro dessas perspectivas, poderá haver mais investimento em tecnologia para produzir mais
sem a necessidade de aumentar as áreas já cultivadas e a irrigação pode ser uma ferramenta
importante dentro deste quadro.
No Pará, a agricultura responde por cerca de 40% da economia na região de acordo
com a Agência de Defesa Agropecuária do Estado do Pará (2017). Fatores como o clima,
água em abundância e preço baixo da terra, contribuem para que o Estado tenha uma grande
importância no setor agrícola da região amazônica, além da sua enorme capacidade de
expansão, tendo em vista que de toda a sua área territorial, a agricultura responde atualmente
por apenas 0,26% (FAPESPA, 2017).
Dentro desse cenário, também cresce a agricultura irrigada no estado, e vem ganhando
cada vez mais espaço entre grandes e pequenos produtores que utilizam a aplicação artificial
da água para conseguir manter e otimizar durante o ano, as produções de pastagens,
hortaliças, e outras culturas de grande importância econômica; embora dados da Agência
Nacional de Águas (2017), mostrem que a região Norte ainda é considerada a de menor
desenvolvimento em irrigação, pelos números de investimentos ainda serem pouco
expressivos.
11
O estado do Pará é uma região abundante em água, mas que necessita de atenção para
a preservação dos recursos hídricos, pois, a falta de manejo adequado, na prática da irrigação,
provoca desperdício de água, gastos em energia, perda de nutrientes na lavoura por lixiviação,
queda em produtividade das culturas pelo excesso de água aplicada e queda na receita líquida
do produtor (CAMARGO, 2016).
Outro fator preocupante é a carência de informações sobre irrigação no estado, que faz
com que muitos produtores invistam nesse mercado de forma empírica, considerando apenas o
projeto hidráulico e ignorando os aspectos agronômicos (NETTO e BASTOS, 2013) e fatores
como a qualidade da água utilizada da fonte, que pode prejudicar o funcionamento dos
aspersores e o tempo de vida útil do equipamento, em casos onde há presença de grandes
quantidades de material orgânico e/ou outros detritos (MAROUELLI; SILVA; SILVA, 2008).
Lima, Ferreira e Christofidis (1999), definem eficiência de irrigação como a razão da
quantidade de água efetivamente usada pela cultura e a quantidade retirada da fonte. A
eficiência de irrigação em termos mundiais ainda é muito baixa e a simples melhora de 1%,
representaria uma economia de água em 200 mil litros por agricultor, por hectare ano. Por
essa razão, faz-se necessário o desenvolvimento de pesquisas para a obtenção de dados
confiáveis sobre eficiência de irrigação na região Norte, para incentivar uma produção de
alimentos mais sustentável, com mais economia de água e energia, permitindo gerar melhores
resultados em produtividade e garantir maior rentabilidade ao produtor.
12
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral:
Avaliar a distribuição de água por um sistema de pivô central através do uso de
coeficientes matemáticos, bem como determinar a eficiência em potencial de aplicação de
água.
2.2 Objetivos específicos:
Determinar a uniformidade através do uso de três coeficientes matemáticos visando a
melhoria do uso da água para fins de irrigação
Determinar a eficiência em potencial de aplicação de água utilizando dois modelos
matemáticos
Determinar o percentual de área adequadamente irrigada
13
3 REVISÃO DE LITERATURA
3.1 Potencial hidrológico brasileiro
O Brasil possui cerca de 12% da disponibilidade mundial dos recursos hídricos, valor que
pode chegar até 18% se considerado as vazões das bacias estrangeiras que entram no país, o
que representa 267 000 m³ s-1 (MINISTÉRIO DA INTEGRAÇÃO NACIONAL, 2008). São
200 mil microbacias distribuídas em 12 regiões geográficas, dentre elas a bacia do São
Francisco, bacia do Paraná e a bacia Amazônica. Esta, considerada a maior bacia do mundo,
onde 60% é pertencente ao território brasileiro.
Todo esse potencial hídrico pode oferecer 19 vezes o volume de água por pessoa,
estabelecido pela Organização das Nações Unidas (ONU), de 1 700 m³ s-1
por indivíduo por
ano, conforme dados do Ministério do Meio Ambiente [201-]. Mesmo assim, a distribuição de
água dentro do país ocorre de maneira desigual, onde a região amazônica é a mais
beneficiada, por deter 73% dos recursos hídricos brasileiro num local onde se concentra a
menor parte da população. (AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS, 2018; PARÁ, 2012).
3.2 Expansão da agricultura irrigada brasileira
Estima-se que o Brasil passará de 75 milhões de hectares plantados em 2017/18, para 85
milhões nos próximos dez anos (BRASIL, 2018). Desses 85 milhões, cerca de 76 milhões têm
potencial para irrigação, pois, embora esteja entre os dez países com a maior área irrigada, o
Brasil ainda está muito aquém de seu potencial estimado, considerando sua extensão
territorial, solo, clima favorável e grande disponibilidade hídrica (AGÊNCIA NACIONAL
DE ÁGUAS, 2017a).
Dados da Agência Nacional de Águas (2017b) estimam a área irrigada no ano de 2030,
em mais de 10 milhões de hectares, enquanto em 2015 havia pouco mais de 6,95 milhões.
Esse aumento se deve a fatores ligados ao crédito rural, ao barateamento da tecnologia e
também na solidez do agronegócio nacional, que permite uma segurança nos investimentos.
14
Culturas agrícolas como milho e soja são as que mais são cultivadas no sistema de
irrigação por pivô central. A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (2016) executou
estudos detalhados de viabilidade econômica da soja irrigada, feitas na região sul do estado de
Mato Grosso do Sul, na safra 2015/2016, constatando uma renda líquida positiva com
produtividade estimada em 70 sacas por hectare. Foi identificado que a cada real investido
nesse sistema de cultivo, obtinha-se um retorno líquido de 24 centavos de real. Foi também
verificada no estudo, a viabilidade da prática, mesmo com pequenas oscilações negativas de
preço, características importantes para dar segurança ao dispendioso investimento do
irrigante. Dessa forma, somam-se a viabilidade financeira, a possibilidade de se cultivar até
três ciclos culturais durante um único ano agrícola com a sucessão de culturas como milho,
feijão e olerícolas (SILVEIRA, 2011).
Quanto à região Norte, é a que menos sofre expansão na agricultura irrigada, com
exceção somente do estado do Tocantins, que teve aumentos expressivos nos últimos 30 anos.
O Pará, ainda apresenta uma tímida expansão na sua área irrigada em comparação com o
restante do país, crescendo em ritmo próximo a 1%, muito aquém dos 4% da média brasileira
(Agência Nacional de Águas, 2017, op. cit.). Um dos fatores que pode justificar essa ausência
de investimento em equipamentos de irrigação, seria o processo burocrático na região, que faz
com que muitos produtores abandonem essa alternativa. Apesar do grande potencial de
aumento da irrigação no norte do país, há ausência de trabalhos acadêmicos na região, pois
ainda não há referencial cientifico para planejar o manejo de irrigação, o que fragiliza os
investimentos na área.
3.3 Produtividade de sistemas irrigados
O incremento de produtividade em culturas irrigadas é bastante evidente, já que se faz
possível o suprimento da necessidade hídrica da cultura ao longo de seu ciclo fisiológico.
Conceição et al.(2018), em avaliações na variação do suprimento da demanda hídrica da
cultura do feijão, constatou ganhos entre 40 e 100% dá área foliar e melhoria em outros
fatores fisiológicos como o diâmetro de caule. Esses valores aumentaram conforme a
disponibilidade hídrica se elevava entre os 25% e 125% da demanda de água da cultura, o que
demonstra a capacidade de potencialização de produtividade em sistemas de cultivos
irrigados, não só fornecendo água durante períodos sem precipitação frequente, como fazendo
15
a complementação da demanda em períodos de veranico, garantindo à planta a quantidade de
água necessária, no tempo certo para seu desenvolvimento adequado.
A irrigação de forragens para a produção animal, também tem ganhado força devido à
grande responsividade das plantas forrageiras tropicais mais comuns no Brasil. O capim
mombaça (Panicum maximum) é um exemplo de forragem comum em sistemas pecuários
paraenses e foi avaliada por Pedreira (1979), que através de cortes no verão e inverno,
identificou que a curva de crescimento da espécie era coincidente com a curva de distribuição
de pluviosidade no mesmo período. Maldonado et al. (1997), ao observar a produção de
matéria seca do capim Elefante (Pennisetum purpureum Schum), identificou o aumento da
produção linear às lâminas aplicadas, independentemente da época do ano. Essa resposta das
forrageiras tropicais à irrigação, traz segurança aos sistemas de produção animal intensivos,
com maior produção de matéria seca por área e manutenção da curva de produtividade vegetal
crescente durante todo o ano, servindo como banco de alimento para os rebanhos.
Culturas perenes como o café, também respondem de forma satisfatórias à irrigação.
Coelho (2005), verificou que a irrigação e fertirrigação durante os meses do ano com menor
pluviosidade, apresentou ganhos na produtividade e na redução do impacto do ciclo bienal do
café, que consiste na oscilação da produção a cada dois anos. Já Silva et al. (2005),
verificaram o efeito acumulado das seis primeiras colheitas da cultivar Acaiá Cerrado MG-
1474, cultivada em Lavras, e concluíram que a aplicação de 100% da evaporação do tanque
classe A, gerou produções 51% maiores em comparação com a testemunha. Incrementos de
produção como esses, atestam a viabilidade produtiva de culturas em sistemas irrigados,
ficando a cargo do produtor avaliar o melhor método, sistema e a viabilidade do investimento.
3.3.1 Produtividade em cana-de-açúcar irrigada
A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) é uma espécie pertence ao grupo das
gramíneas com maior eficiência fotossintética, pelo seu metabolismo C4 (CASAGRANDE,
1996), e desde que exista disponibilidade de água e radiação solar em medidas adequadas,
possui grande capacidade de converter carboidratos em biomassa (INMAN-BAMBER e
SMITH, 2005). A cana de açúcar é talvez, pela característica metabólica, uma das mais
responsivas à irrigação. Barros et al. (2012), avaliou na microrregião de Teresina-PI, em
sistema de irrigação por pivô central, um incremento de produtividade proporcional ao
16
aumento das lâminas aplicadas em algumas cultivares de até 196,6 Mg ha-1
, com aplicação de
150% da evapotranspiração da cultura (ETc), valores produtivos muito acima dos
considerados aceitáveis em cultivos irrigados (100 a 150 Mg ha-1
), deixando a cargo do
irrigante a responsabilidade de calcular o custo-benefício do manejo a ser adotado.
Correia (2013), verificou ganhos qualitativos na produção da cana-de-açúcar sob
regime irrigado, detectando incrementos na pureza do caldo e nos teores de sacarose das
plantas submetidas a um manejo de demanda hídrica totalmente suprida. Experimentos como
esses, comprovam a necessidade da inclusão da irrigação no conjunto de técnicas de manejo
sucroalcooleiro, de modo se obter melhores resultados quantitativos e qualitativos na
produção.
A irrigação está entre as melhores e mais eficientes ferramentas para incremento de
produção e produtividade nos tempos atuais e tem se tornado um fator determinante na
qualidade e quantidade dos alimentos ricos em fibras e energias disponíveis para uma
população que cresce a um ritmo acelerado. No entanto, também é uma das mais complexas e
exigentes de conhecimento técnico específico. Netto e Bastos (2013) afirmam que atualmente,
há resultados produtivos que não seriam possíveis de alcançar se não fosse pela aplicação
artificial de água no solo para suprir a demanda de água das culturas. Entretanto, essa é uma
área multidisciplinar, que abrange física do solo, agrometeorologia, fitotecnia, fisiologia
vegetal, hidráulica, topografia e outras, que infelizmente são ignoradas na maioria das vezes
dentro de um projeto de irrigação.
3.3.2 Uso da Vinhaça na produção da cana de açúcar irrigada
A vinhaça é o resíduo liquido da fermentação do licor de cana-de-açúcar para
produção do álcool, que sai da indústria com temperaturas por volta de 100º C e sua produção
depende da tecnologia da destilaria e do teor alcoólico obtido na fermentação da calda, indo
de 10 litros até 18 litros de vinhaça para cada litro de álcool produzido. Rosseto (1987),
identificou que se trata de um material que contém entre 2% e 6% de sólidos, sendo a maior
parte matéria orgânica. Quanto aos minerais, há quantidades relevantes de potássio, magnésio
e cálcio em menor quantidade.
Por suas características, a vinhaça tem potencial para causar grandes impactos
ambientais quando descartada inadequadamente, podendo afetar de forma irreversível os
17
afluentes superficiais, lençóis freáticos e toda a fauna e flora circundante. Por esses motivos, a
Portaria/GM Nº 323 - de 29 de Novembro de 1978, proíbe expressamente o lançamento da
vinhaça em afluentes, o que forçou a busca por alternativas adequadas para seu descarte, com
o mínimo de danos ao ambiente, mantendo a viabilidade financeira.
A vinhaça é produzida em grandes quantidades no Brasil, e foi classificada por Freire e
Cortez (2000) como contendo grande valor fertilizante e também alto poder poluente; cerca de
100 vezes maior que o esgoto humano comum, suas características como o pH baixo e poder
corrosivo são devastadores para fauna e flora. A solução encontrada foi sua utilização como
fertilizante, através do seu lançamento racional em cultivos de cana-de-açúcar, estando ela
pura ou através da fertirrigação.
Glória e Orlando filho (1984) detectaram modificações no solo fertilizado com vinhaça,
como aumento da disponibilidade de íons, aumento do pH e melhorias físicas no solo como a
capacidade de retenção de água. Esses fatores são também identificados por estudos como o
de Silva e Ribeiro (1998), que verificou o aumento do pH do solo para 7, em áreas onde após
anos de uso da vinhaça como fertilizante, aumentou a atividade de microrganismos benéficos
além da adição de matéria orgânica, demonstrando a sustentabilidade e benefícios do uso
adequado da vinhaça no sistema produtivo da cana-de-açúcar.
A fertirrigação com vinhaça é possível em praticamente todos os sistemas de aspersão
comumente utilizados na indústria sucroalcooleira, com a adoção de algumas técnicas para
evitar a corrosão dos equipamentos. Martins e Oliveira (2016), recomendam a adição de leite
da cal para o aumento do pH até 10 durante a lavagem de sistemas fechados. Essa prática
anula a acidez da vinhaça e impede a corrosão. Já para tubulações metálicas é fundamental o
emborrachamento das paredes internas.
Fatores como corrosão e a presença de grandes quantidades de matéria orgânica na
vinhaça, podem influenciar significativamente na eficiência da irrigação por pivô central,
tanto pelo acúmulo de matéria orgânica no interior do pivô e a consequente complicação da
passagem da água em pontos críticos como em válvulas, aspersores e seus bocais, quanto pela
eventual corrosão de partes desprotegidas, o que implica a necessidade de avaliações
periódicas nos equipamentos de irrigação como pivôs centrais, que forem utilizados para a
fertirrigação com vinhaça, a fim de manter seu adequado funcionamento.
18
3.4 Demanda hídrica da irrigação
Os volumes de água demandados pelos equipamentos de irrigação de grande porte, geram
discussões ao redor do consumo na agricultura, que representa uma grande parte do uso
global. No entanto, há uma tendência de decréscimo na demanda de água por kg de alimento
produzido e isso se reflete nas projeções futuras de consumo de água, feitas pela Agência
Nacional de Águas, que estimaram as demandas de água (inclusive as da agricultura), para o
ano de 2030.
Em 2015, eram retirados 969 mil L s-1 para irrigar uma área de 6,95 milhões de hectares.
Em 2030, estima-se que essa demanda aumentará para 1,13 milhão de L s-1, irrigando uma
área de quase 10,1 milhões de hectares. Dessa forma, observa-se que em 2015 eram
demandados cerca de 139 L s-1 por hectare e espera-se que em 2030 o consumo de água seja
reduzido para 132 L s-1 por hectare, com tendência contínua de diminuição. Dados como
esse, mostram que mesmo com o aumento significativo da área irrigada no Brasil para os
próximos anos, haverá uma redução considerável do consumo de água dos irrigantes para que
seja produzida a mesma quantidade de alimentos, sem comprometer a viabilidade do aumento
da produção, produtividade e qualidade dos produtos, com respeito ao meio ambiente e
racionalidade no uso dos recursos hídricos (AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS, 2017).
3.5 Avaliação de sistemas de irrigação
A previsão da redução do consumo de água tem fundamentação na evolução
tecnológica dos equipamentos e na melhoria do manejo da irrigação, permitindo o uso mais
eficiente dos recursos hídricos. Entretanto, há técnicas que visam avaliar equipamentos e
sistemas de irrigação, com objetivo de verificar falhas principalmente na distribuição e na
eficiência de aplicação de água. Araujo et. al (2001), afirma que o aumento sistemático dos
custos energéticos no bombeamento de água, além de fatores ambientais relacionados a
retirada de grandes volumes de água de efluentes e do subsolo para uso em pivôs centrais, tem
trazido ao centro da discussão, o aumento da eficiência do uso de água, com objetivo de
atenuar impactos ambientais através da redução de seu consumo ao longo do tempo.
19
Mendonza e Frizzone (2012) verificaram uma correlação positiva entre o aumento da
uniformidade de distribuição de água e a produção de feijão por hectare, constatando que o
aumento da uniformidade não só gerava economia, como contribuía para o acréscimo na
produção de feijão.
A importância de avaliar o funcionamento desses equipamentos, a distribuição e
eficiência de aplicação de água, são de grande importância para identificação de problemas,
que servem de base para a realização de ajustes, que poderão contribuir para um melhor
manejo da água e da cultura plantada.
3.5.1 Uso de coeficientes para avaliar sistemas de irrigação
As avaliações de uniformidade de distribuição de água em sistemas de irrigação
podem ser feitas de diversas formas, escolhendo uma ou mais equações de avaliação. A
primeira metodologia foi proposta foi Christiansen (1942), que adota o desvio médio absoluto
como medida de dispersão, sendo referido como CUC (Coeficiente de Uniformidade de
Christiansen). Wilcox e Swailes (1947) propuseram o CUE (Coeficiente de Uniformidade
Estatístico), que admitia o desvio-padrão como medida de dispersão, no qual se aceitam
valores acima de 75%. Criddle et al. (1956), introduziu um coeficiente conhecido como CUD
(Coeficiente de Uniformidade de Distribuição) que levava em consideração a média do menor
quartil e a lamina média coletada.
Hart (1961) também propôs um coeficiente usando o desvio-padrão como medida de
dispersão o CUH (Coeficiente de Uniformidade de Hart), no entanto, tem-se que o CUH é
igual ao CUC quando a distribuição de água é considerada normal. O mesmo autor propôs o
HSPA ou UDH (Eficiência Padrão da HSPA ou UDH), que se propõe a representar a
uniformidade de distribuição de água, sabendo-se que quando a lâmina aplicada e sua
distribuição se apresentam normais, o UDH têm valores iguais ao CUD.
Karmeli e Keller (1975) propuseram o CUA (Coeficiente de Uniformidade Absoluto)
que inclui as vazões máximas, mínimas e a média coletada. Não há impedimento de utilização
de um ou mais dos coeficientes, mas leva-se em consideração que as diferenças nos resultados
apresentados podem sofrer de sensíveis variações, ou nenhuma como no caso dos coeficientes
UDH e CUD, que apresentam resultados iguais, ou CUH e CUC que também apresentam
20
resultados iguais, anulando a necessidade da aplicação desses coeficientes na mesma
avaliação.
Keller e Bliesner (1990), propuseram a percentagem de área adequadamente irrigada
(Pad), que consiste em calcular a área que recebeu lâmina igual ou superior à programada,
usando para isso o número de coletores e a lâmina coletada.
A eficiência potencial de aplicação de água (Epa) é a avaliação de o quanto foi emitido
pelo equipamento, e o quanto chegou ao alvo, sem se perder para o ambiente por evaporação
ou arraste. Bernardo (1995), desenvolveu uma metodologia que leva em consideração a razão
entre a lâmina padrão e a lâmina coletada. Já Keller (1984), desenvolveu uma equação que
leva em consideração fatores atmosféricos como velocidade do vento e evapotranspiração de
referência, além de características do equipamento, como: pressão e diâmetro de bocal, sendo
uma equação mais precisa, no entanto mais complexa e dependente de sensores como os
presentes nas estações meteorológicas.
3.6 Fatores de influência na irrigação
A irrigação por aspersão consiste em simular chuva aplicando água em forma de gotas,
distribuindo-as o mais uniformemente possível sobre a área. Esse método possui algumas
limitações técnicas, pois o ambiente exerce grande influência sobre esse tipo de irrigação.
Heinemann et al. (1997), destacou alguns fatores que afetam de forma significativa a
uniformidade de distribuição de água, que podem ser divididos em dois tipos: climáticos e
não climáticos. Os climáticos são: evaporação, temperatura, umidade relativa do ar e fatores
locais de vento (velocidade e direção) e os fatores não climáticos, relacionados à característica
do equipamento e do método de avaliação, como: diâmetro de tubulação, tipo e características
do aspersor, vazão, tamanho médio de gotas emitidas, comprimento de linhas principais e
laterais, entre outros.
21
3.6.1 Fatores climáticos
Fatores atmosféricos podem apresentar grande relevância durante o planejamento da
irrigação, por competir com o solo e com as plantas por água, além de ser capaz de transportar
parte da água emitida pelo sistema, para outras áreas adjacentes, longe do interesse do
irrigante. O vento é um dos fatores mais importantes a serem observados durante a irrigação.
Olitta (1996), já alertava sobre a influência do vento sobre a irrigação por aspersão.
Sua ação afeta a distribuição da água emitida pelo aspersor e pode gerar distorções da lâmina
ao longo da área irrigada. Essa distorção ocorre quando o vento transporta a água para outras
áreas, às vezes longe do interesse do irrigante. Esse fenômeno depende principalmente da
velocidade do vento e do tamanho das gotas emitidas pelo equipamento: quanto maior a
velocidade do vento e menor o tamanho de gotas, maior será a distorção em comparação com
o mesmo sistema em condições de vento calmo. Por essa razão, é indispensável a observação
deste elemento no momento e local da irrigação, para melhorar a eficiência do uso da água. O
autor também afirma que as perdas por percolação profunda e escoamento superficial podem
ser reduzidas com a correta calibração do manejo do sistema, deixando desperdícios
ocorrerem apenas por evaporação durante a aplicação ou na superfície molhada, fatores que
não estão sob o controle humano.
Smajstrla e Zazueta (2003) classificam a perda de água por evaporação, como a parte
da água que evapora após ser pulverizada no ar pelo equipamento e a perda por arraste como a
ocorrida quando o vento leva gotas para fora da área irrigada. A perda por arraste também é
conhecida por deriva, e se refere à água que acaba por cair em áreas onde as plantas de
interesse não tem acesso, por ação do vento. São diversos os fatores que acabam por
influenciar na parte da água perdida por evaporação. Tarjuelo (2000), classificou como
principais a umidade relativa do ar, temperatura do ar atmosférico, temperatura da água a ser
emitida pelo equipamento, altura dos aspersores, tamanhos das gotas e a velocidade do vento,
no momento e local da aplicação.
22
3.6.2 Fatores não climáticos
Fatores não climáticos são aqueles que não estão sob influência direta do meio
ambiente onde o equipamento está instalado, se referindo principalmente aos aspectos
mecânicos, como: tubulações, válvulas e outras peças que compõem o sistema. Klar et al.
(2001), avaliou dois pivôs centrais antes e depois da substituição de válvulas reguladoras de
pressão, calculando os coeficientes de uniformidade de distribuição. Os coeficientes
apresentados inicialmente pelos dois equipamentos foram de 58,5% e 67%. Após a
substituição das válvulas, modificaram para 89% e 88% respectivamente. Um ganho
expressivo de 30,5% e 21% em uniformidade, que garante ao irrigante melhor eficiência da
irrigação, economia de energia, melhorias produtivas e principalmente, o aumento da
produtividade da água.
Além das válvulas reguladoras de pressão, existem diversos componentes que podem
apresentar interferência na uniformidade de aplicação e eficiência do sistema. A observação
do coeficiente de uniformidade de distribuição é capaz de diagnosticar esses problemas, mas
para detecção do componente desgastado ou defeituoso, são necessárias avaliações mais
completas do sistema.
23
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Localização e características da área do ensaio
O ensaio foi realizado na empresa Pará Pastoril e Agrícola S.A. (PAGRISA), localizada
no município de Ulianópolis-PA, a 3°41'58"S e 47°46'35"O e 129 m de altitude. A região
apresenta clima tropical Aw de acordo com Köppen, com temperatura média de 30º C,
podendo sofrer variações de 22 até 38º C. A umidade relativa do ar média de 85% e
precipitação pluviométrica em torno de 2500 mm ao ano (LOPES et al., 2013). O solo
predominante na área avaliada era Latossolo amarelo, com topografia levemente acidentada.
O croqui da área irrigada pelo pivô e a captação de água, constam no Anexo 7.
No momento da avaliação, as condições climáticas locais foram monitoradas por uma
estação automática DAVIS, modelo Vantage Pro2, instalada a 2 km da área experimental. Os
dados meteorológicos (Tabela 1) como velocidade e direção do vento, temperatura e umidade
do ar no momento do teste, foram armazenados em datalogger.
Tabela 1 – Informações meteorológicas fornecidas pela Estação DAVIS Vantage Pro2 no momento do
Teste em Ulianópolis, PA
Hora
Vento Temperatura do ar Umidade do ar
Velocidade
(km/h) Direção (°C) (%)
08:30 1,62 E-NE* 27,9 72
11:00 1,62 N-NE** 30,8 57
12:40 1,62 N-NE** 32,4 54
*E-NE: Leste – Nordeste, **N-NE: Norte – Nordeste.
Fonte: Pagrisa Pará Pastoril e Agrícola S.A.
4.2 Características do pivô central avaliado
Selecionou-se um pivô central fabricado pela Lindsay, modelo 9500P canavieiro, com 16
vãos e comprimento de 896 metros, com cada vão medindo entre 45 e 55 metros e uma área
irrigada de 252,21 hectares e vazão de 136,22 l s-1
. O sistema operava há 10 meses até o
momento da avaliação, a cultura estabelecida sobre a área era a cana-de-açúcar, cultivar RB
24
579, plantada há 60 dias, medindo aproximadamente 1 m de altura. Seu estágio fenológico era
o perfilhamento inicial.
O equipamento tinha por controlador um painel modelo Field Boss, da própria ©Lindsay
(Figura 1), montada na torre central do pivô, de onde foi possível coletar dados no momento
da avaliação, como pressão da água na entrada do pivô, pressão ao fim do pivô, pressão de
bombeamento e dados de posição, velocidade de avanço e programação da lâmina a ser
aplicada.
Figura 1 - Painel de controle do pivô, modelo Field Boss
Fonte: ©Lindsay, 2019.
4.2.1 Sistema de bombeamento
O sistema de bombeamento utilizado foi composto por uma bomba KSB modelo MEG
200-150-400 de 128,64 cv e motor elétrico trifásico de 250 cv da WEG-W22, instalado à
1240 m do centro do pivô. A adutora possuía dois diâmetros, um trecho com 299,8 mm e 648
m de comprimento em PVC 300/125 e o segundo trecho com 309 mm de diâmetro e 592 m de
comprimento com tubos de PVC 300/80.
25
4.2.2 Características e distribuição dos aspersores
O pivô central estava configurado com aspersores da Senninger modelo IWob UP3
com pressão de operação padrão entre os 0,69 e 1,03 bar, e diâmetros molhados entre os 9,5 e
18 m. Estes estavam uma altura de aproximadamente dois metros do solo acoplados a
reguladores de pressão de 10 mca (metros de coluna de água) fixados a uma mangueira
totalmente distendida, presas aos pontos de saída da tubulação aérea (plugs).
O espaçamento entre aspersores era variável. Do 1° até o 3° vão o espaçamento entre
aspersores era de 6 m, e do 4° vão ao 16° era de 3 m. Essa disposição tem a função de regular
a vazão, pois ao longo do pivô a pressão de saída dos aspersores é a mesma, mas varia o
diâmetro de bocais, alterando a vazão.
4.3 Metodologia aplicada no ensaio
Para a realização da avaliação da uniformidade e eficiência de aplicação de água no
equipamento, utilizou-se como base a NBR 14244 da ABNT (1998), utilizada para avaliações
em equipamentos do tipo pivô central. Essa avaliação consiste na disposição de pluviômetros
em linha uniforme ao longo do raio do equipamento, para a coleta das lâminas de água
aplicada e posterior avaliação com o uso de coeficientes matemáticos.
Neste trabalho, essa metodologia foi adaptada para as condições locais do ambiente,
pois o pivô central possuía um comprimento de 896 m, que para esse estudo, exigiria uma
maior mão de obra e maior tempo, o que poderia comprometer a avaliação. Além disso, em
razão do porte dos equipamentos da empresa e as lâminas aplicadas variarem de 3 a 35 mm,
optou-se pela utilização de coletores maiores, capazes de avaliar outros equipamentos
instalados na empresa além do pivô central, possibilitando que sejam reutilizados em
avaliações posteriores em outros sistemas de grande porte como o autopropelido.
Na NBR 14244 (1998), o espaçamento adotado era de 3 metros entre coletores e área
útil de coleta dos pluviômetros de 30 cm². Foi observada a correlação de 10 cm² de área útil
de coleta para cada metro linear de espaçamento entre coletores, o que exige uma grande
quantidade de coletores para avaliações em equipamentos mais longos. Para este ensaio foi
feita a correlação de 10 cm² de área útil de coleta para cada metro linear de espaçamento entre
26
pluviômetros, que resultou em 78,53 cm² para 7,8 m entre coletores. Dessa forma, optou-se
por utilizar o espaçamento de 8 m entre pluviômetros.
Essa adaptação não modifica a correlação original da NBR 14244 (1998), ao mesmo
tempo em que permite reduzir o número total de coletores e acelerar a coleta das lâminas após
a passagem do equipamento, além de facilitar a logística no local de avaliação e montagem do
estudo em campo, sendo necessárias apenas 112 unidades para avaliar um pivô com 896 m de
raio irrigado, enquanto que utilizando o coletor padrão sugerido pela norma, seriam
necessários 298 unidades.
Os coletores utilizados no estudo foram construídos na Universidade Federal Rural da
Amazônia, campus Paragominas, utilizando tubos de PVC branco e caps de 100 mm. Foram
cortados em forma de um copo (Figura 2a), com altura de 23 cm, área total de coleta de 78,53
cm² e volume de 1,8 litros. Esses foram fixados ao solo por uma haste de alumínio de 70 cm
de comprimento, presa ao centro da base do coletor (Figura 2b).
Figura 2 - Coletores construídos para a realização do estudo
Fonte: Os autores.
As hastes de sustentação foram fixadas ao solo a 20 cm de profundidade do solo e 50
cm de altura, alinhadas verticalmente (Anexo 2). Em seguida receberam os coletores
devidamente numerados (Figura 3) e distribuídos na margem do carreador de transporte,
partindo do centro do pivô (Figuras 4 e 5, Anexo 5). A numeração dos coletores foi feita de
fora para dentro, onde o primeiro coletor foi posicionado na borda da área irrigada e o último
a 8 metros do centro do pivô.
A instalação na linha do carreador foi necessária para que não houvesse interceptação
vegetal da água aplicada pelo pivô (Anexo 3), já que a cultura apresentava 1 m de altura,
suficiente para interceptar parte da lâmina aplicada (Figura 6).
a) b)
27
Figura 3 - Esquema gráfico da montagem dos coletores
Fonte: Os autores.
Figura 4 - Esquema de distribuição dos coletores na linha do carreador
Fonte: Os autores.
28
Figura 5 - Disposição dos coletores ao longo do carreador.
Fonte: Os autores.
Na Figura 6 é demonstrado um coletor que seria influenciado pela interceptação
vegetal da lâmina a ser aplicada. Nesse caso, a planta foi desbastada até que as folhagens não
inferissem na área de coleta de água.
Figura 6 - Altura da cana-de-açúcar em relação aos coletores
Fonte: Os autores.
.
O equipamento foi programado durante a avaliação para uma velocidade de avanço de
97,04%, o equivalente a uma lâmina aplicada de 4 mm. O tempo de mudança de posição do
sistema era em intervalos de 3 minutos e 10 segundos. O teste teve início às 9:40 h da manhã,
29
na posição de 263º e terminou às 12:40 h na posição 271º, as posições são definidas por
leitura azimutal, usando o Norte geográfico como posição 0. Imediatamente após a passagem
completa sobre os coletores, foi iniciada a coleta de água, com provetas graduadas de plástico
de 100 ml. As alturas de lâmina de água foram registradas em caderneta de campo, sendo
tabuladas posteriormente em planilha eletrônica do Excel.
4.4 Coeficientes matemáticos utilizados
Para reduzir o desperdício de água e sua aplicação de maneira eficiente, diversos
autores propuseram coeficientes para análise da distribuição de água que possibilitariam uma
melhor adequação do equipamento de irrigação. Neste trabalho, para os cálculos de
uniformidade de distribuição, eficiência e porcentagem de área adequadamente irrigada,
foram utilizados os coeficientes CUC (Equação 1), CUD (Equação 2), CUE (Equação 3),
EPABernardo (Equação 4) e EPAKeller (Equação 5) e Pad (Equação 6).
XN
X-Xi
-1100CUC
n
l-i
(1)
Onde:
CUC: Coeficiente de Uniformidade e Distribuição de Christiansen, em %;
Xi: Lâmina Coletada no i-ésimo coletor, em mm;
X: Lâmina Média Coletada em mm;
N: Número de coletores.
X
x100CUD 25
(2)
Onde:
CUD: Coeficiente de Uniformidade e Distribuição (%)
x25: Média das 25% das observações com menores valores (média do menor quartil);
30
X
Sd 100CUE
(3)
Onde:
CUE: Coeficiente de Uniformidade Estatístico (%)
Sd: Desvio Padrão dos valores de Precipitação (mm);
X̅: média geral dos valores de precipitação (mm).
Lapli
X100Epa Bernardo
(4)
Onde:
Eficiência em Potencial de Aplicação de Água (%);
X̅: Lâmina Média Coletada, em mm;
Lapli: Lâmina Aplicada, em mm.
EpaKeller = 0,976 + 0,005 ET0 – 0,00017 ET0 + 0,0012 Vv – Cl (0,00043 ET0 +
0,00018 Vv + 0,000016 ET0Vv) (5)
Onde:
EpaKeller: Eficiência em Potencial de Aplicação de Água (%)
ET0: Evapotranspiração de referência (mm dia-1
);
Vv: Velocidade do Vento (km h-1
);
CI: Coeficiente adimensional que caracteriza o potencial de Evaporação e Arraste, dado pela
seguinte equação:
11,3 Db P 0,032CI (6)
Onde:
P: Pressão de serviço (kPa);
Db: Diâmetro do bocal (mm).
coletores
aplicoletores
Nt
LNtPad
(7)
Onde:
Pad: Percentual de Área Adequadamente Irrigada (%)
31
Ntcoletores ≥ Lapli: Número total de coletores com lâmina igual ou maior que a lâmina média
aplicada;
Lapli: Lâmina média aplicada (mm)
32
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
No início do teste, às 09h40, foram verificados os parâmetros instantâneos do pivô em
relação às pressões de operação através do painel de controle (Tabela 2).
Tabela 2 - Pressão de entrada, pressão de saída e pressão no bombeamento do pivô central.
Entrada Saída Bombeamento
(mca*)
64,09 15,00 103,00
*mca: Metros de coluna de água.
Fonte: Os autores.
Na Tabela 3, constam os valores obtidos de CUC, CUD, EpaBernardo, EpaKeller, Pad,
estabelecidos pela NBR 14244 (ABNT, 1998) para avaliação de equipamento de aspersão do
tipo pivô central, bem como o coeficiente de uniformidade estatístico (CUE).
Tabela 3 - Resultados encontrados de CUC, CUD, CUE, EpaBernardo, EpaKeller e Pad .
Coeficientes de Uniformidade Eficiência de Aplicação de Água
Percentagem de Área
Adequadamente
Irrigada
CUC CUD CUE EpaBernardo EpaKeller Pad
(%) (%) (%)
88,78 81,82 77,39 97,17 98,02 28,57
Fonte: Os autores.
Mantovani (2001), classificou os valores de CUC, CUD e CUE, apresentados na tabela a
seguir:
Tabela 4 - Classificação de CUC, CUD e CUE de acordo com Mantovani (2001).
Fonte: Mantovani, 2001.
Keller e Bliesner (1990), avaliaram matematicamente CUC e CUD, afirmando que os
dois coeficientes podem ser relacionados pela seguinte equação:
CUD=100-1,59 (100-CUC) (8)
CUC (%) CUD (%) CUE (%) Classificação
> 90 > 84 > 90 Excelente
80-90 68-84 80-90 Bom
70-80 52-68 70-80 Razoável
60-70 36-52 60-70 Ruim
< 60 < 36 < 60 Inaceitável
33
Resende (1992) analisou os mesmos coeficientes e concluiu que CUD é sempre menor
que CUC devido as variáveis que leva em consideração na equação, considerando 25% da
área que recebeu as menores lâminas, enquanto CUC considera 50% da área, portanto, a
diferença entre os dois resultados é considerada normal.O valor de CUC (88,78%) obtido no
ensaio comparado com os valores definidos por Mantovani (2001), é classificado como bom.
Conforme essa mesma classificação, os valores de CUD (81,82%) e CUE (77,39%) foram
considerados como bom e regular, respectivamente. A velocidade de avanço (>97%) não
interferiu nos coeficientes de uniformidade, com resultados semelhantes encontrados por
Maccagnan (2013), que avaliou equipamentos com velocidade de 100% e obteve resultados
de CUC 89,73% e CUD 81,35%.
Os resultados dos dois coeficientes de uniformidade (CUC e CUD) se apresentaram
diferentes, mesmo utilizando os mesmos dados de precipitação coletados no teste, situação
considerada normal de acordo com Resende (1992).
O valor de CUE obtido na avaliação foi de 77,39%, razoável de acordo com
Mantovani (2001). A velocidade de avanço e a lâmina aplicada ligeiramente menor do que a
configurada, podem ter interferido no resultado dessa equação. Pinto, Silva e Oliveira (2006),
obtiveram lâminas de 2,75; 2,45 e 2,32 mm a 100% de deslocamento do pivô central, em três
épocas diferentes, valores abaixo da lâmina estipulada pelo fabricante de 3,47 mm.
Conforme a análise de variância dos mesmos autores foi verificada correlação
altamente significativa para velocidade de deslocamento do pivô. Portanto, a velocidade de
deslocamento do equipamento pode interferir na uniformidade de distribuição de água do
sistema de irrigação por aspersão.
Observa-se em algumas lâminas coletadas, diferenças muito grandes entre o maior
valor registrado (7,13 mm) e o menor valor (1,15 mm). A lâmina média obtida nos 112
coletores foi de 3,88 mm. Essas diferenças exercem influência sobre o resultado, já que o
coeficiente leva em consideração o desvio padrão e a média geral dos valores de precipitação.
A Figura 7, mostra a distribuição das lâminas obtidas em cada coletor, ao longo do
equipamento.
34
Figura 7: Distribuição das lâminas coletadas ao longo do pivô central
Fonte: Os autores.
Na tabela 5, foram calculadas também as lâminas médias, CUC (Equação 1) e CUD
(Equação 2) de cada vão do pivô central, onde o maior valor de lâmina média encontrada foi
no 1º vão, com 4,18 mm; valor acima da lâmina aplicada pelo pivô, que pode ser justificado
pelo maior tempo de aplicação de água que ocorre nesse vão, diferente dos demais. A menor
lâmina média registrada ocorreu no 5º vão, com 3,60 mm. Esses cálculos foram realizados em
virtude do grande comprimento da linha lateral do equipamento (896 m), que poderia
apresentar variação na distribuição de água ao longo do pivô.
Tabela 5 – Lâminas médias obtidas em cada vão do pivô central.
Vão Comprimento
do vão (m)
Lâmina média
(mm)
1° 54,8 4,18
2° 54,5 3,69
3º 54,5 3,66
4º 54,5 3,78
5º 54,5 3,60
6º 54,5 3,63
7º 54,5 3,98
8º 54,5 3,80
9º 54,5 3,98
10º 54,5 4,08
11º 54,5 3,88
12º 54,5 4,08
13º 54,5 4,00
14º 47,9 4,05
15º 47,9 4,03
16º 47,9 3,88
Fonte: Os autores.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 21 41 61 81 101
Lâ
min
as
(mm
)
Coletores
Lâminas coletadas Lâmina aplicada (mm)
35
Calculou-se também, as médias de CUC e CUD a cada 4 vãos do pivô central
avaliado, divididos em setores: A, B, C e D (Tabela 6). A maior média de CUC e CUD
encontrada foi no setor C (9º, 10º, 11º e 12º vãos), com 94,24% e 92,72%, respectivamente. O
menor valor para CUC e CUD, foi encontrado no setor A, com 82,02% (CUC) e 75,75%
(CUD).
Tabela 6: Médias de CUC e CUD, registrados a cada 4 vãos.
Setor CUC (%) CUD (%)
A 82,02 75,75
B 90,94 87,02
C 94,24 92,72
D 93,29 92,48
Setor A: 1º ao 4º vão; Setor B: 5 º ao 8 º vão; Setor C: 9 º ao
12 º vão; Setor D: 13 º ao 16º vão.
Fonte: Os autores.
Foram construídos gráficos de distribuição de água a cada 4 vãos, divididos em 4
setores. Do 1º ao 4º vão, denominado Setor A (Figura 8), do 5º ao 8º vão, denominado Setor B
(Figura 9), do 9º ao 12º vão, denominado Setor C (Figura 10) e do 13º ao 16º vão,
denominado Setor D (Figura 11).
Figura 8: Distribuição de água coletada do 1º ao 4º vão (Setor A)
Fonte: Os autores.
0
2
4
6
8
91 94 97 100 103 106 109
Lâ
min
as
(mm
)
Coletores
Setor A
Lâminas coletadas Lâmina aplicada (mm)
36
Figura 9: Distribuição de água coletada do 5º ao 8º vão (Setor B)
Fonte: Os autores.
Figura 10: Distribuição de água coletada do 9º ao 12º vão (Setor C)
Fonte: Os autores
Figura 11: Distribuição de água coletada do 13º ao 16º vão (Setor D)
Fonte: Os autores
0
2
4
6
8
64 67 70 73 76
Lâ
min
as
(mm
)
Coletores
Setor B
Lâminas coletadas Lâmina aplicada (mm)
0
2
4
6
8
36 39 42 45 48 51
Lâ
min
as
(mm
)
Coletores
Setor C
Lâminas coletadas Lâmina aplicada (mm)
0
2
4
6
8
11 14 17 20 23
Lâ
min
as
(mm
)
Coletores
Setor D
Lâminas coletadas Lâmina aplicada (mm)
37
Os dados obtidos para a eficiência em potencial de aplicação de água proposta por
Bernardo (EpaBernardo), e Keller (EpaKeller) foram 97,17% e 98,02% respectivamente, o que
representa uma perda de água por arraste e evaporação de menos de 3%. Os dois modelos
apresentaram valores considerados ótimos, acima do valor mínimo determinado por Bernardo,
Soares e Mantovani (2006), de 78% para equipamentos de irrigação por aspersão.
Resultados semelhantes aos encontrados por Costa et al. (2005), que avaliou oito
pivôs centrais em Pinheiros-ES e encontraram resultados de EpaKeller que variaram entre
97,17 e 98,02%. Esses resultados podem ser atribuídos às condições climáticas locais, como
velocidade, temperatura e umidade do ar favorável à irrigação, causando pouca interferência
na irrigação durante a avaliação.
A equação de Bernardo, leva em consideração apenas a razão entre o valor para a
média da lâmina aplicada e a lâmina coletada, portanto, mais simples de ser obtida, porém,
menos precisa que a equação proposta por Keller, que leva em consideração fatores
atmosféricos como a velocidade do vento e evapotranspiração de referência e características
do equipamento como pressão e diâmetro de bocal do aspersor.
A percentagem de área adequadamente irrigada (Pad) obtida após a realização dos
cálculos foi de 28,57%, valor considerado ruim, de acordo com o exposto por Mantovani
(2001) já que representa apenas 73,14 ha de 252,2 ha totais. Vale ressaltar que 93,31 ha
receberam lâminas iguais ou superiores a 3,88 mm, determinada pelo fabricante, e 5%
menores que a lâmina aplicada (4 mm). No entanto, mesmo considerando essas lâminas
menores, não se deve negligenciar a necessidade de melhorias no sistema.
A velocidade de avanço de 97,04% influenciou no resultado da avaliação de área
adequadamente irrigada (Pad). Porém, essa configuração de velocidade não justifica que
menos de 30% dos coletores tenham recebido a lâmina padrão, indicando que o equipamento
apresenta uma vazão real ligeiramente menor que a de projeto, podendo ser corrigido com a
compensação dessas lâminas no planejamento da irrigação, ou com a calibração no
equipamento de controle. Vale lembrar que esse fator não influencia na uniformidade e
eficiência de aplicação de água do pivô.
38
6 CONCLUSÃO
Os resultados encontrados para o ensaio foram considerados bons para CUC e CUD,
obtendo-se 88,78% e 81,82%, respectivamente. O pouco tempo de uso do pivô central e
condições climáticas favoráveis contribuíram para os resultados. Já para o CUE o valor
encontrado foi de 77,40% considerado regular para esse tipo de sistema de irrigação.
A eficiência em potencial de aplicação utilizando os modelos de Keller e Bernardo foi
considerada excelente com valores de 98,02% e 97,17%, respectivamente.
A porcentagem de área adequadamente irrigada foi de 28,57%, considerada ruim, que
ocorreu em virtude da vazão inferior à da ficha técnica do equipamento. Esse valor não
interfere na uniformidade de distribuição e eficiência de aplicação de água pelo pivô e pode
ser corrigido através da compensação de lâminas ou calibração no equipamento de controle do
sistema.
39
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44
ANEXOS
Anexo 1: Lote de coletores prontos
Anexo 2: Alinhamento dos coletores
45
Anexo 3: Disposição de coletores ao longo do carreador
Anexo 4: Aproximação do pivô da linha de coletores
46
Anexo 5: Momento da passagem do pivô sobre a linha dos coletores
Anexo 7: Área do pivô central e a posição de sua adutora de captação
