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Irrigação e Drenagem
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Conceito Irrigação
• Irrigação é uma técnica utilizada na agricultura que tem por objetivo o fornecimento controlado de água para as plantas em quantidade suficiente e no momento certo, assegurando a produtividade e a sobrevivência da plantação. Complementa a precipitação natural, e em certos casos, enriquece o solo com a deposição de elementos fertilizantes.
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Conceito Drenagem
•Drenagem é uma técnica que permite controlar o excesso de água eventualmente presente no solo, para permitir o processo de aeração, a movimentação de máquinas e evitar a salinização.
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Importância da Irrigação
•Área irrigada: 4,8% •Responsável por 16% da produção agrícola total. •O que representa 35% do valor da produção.•O Brasil tem potencial para irrigar 30 milhões de hectares.
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Vantagens da Irrigação
• Garantia de produção - com a instalação de um sistema de irrigação adequado, você não ficará mais na dependência das chuvas.
• Diminuição dos riscos - após todos os investimentos na preparação do solo, na compra de sementes,
• Na aplicação de corretivos e adubos, você não correrá o risco de ver tudo perdido por falta de água.
• Colheita na entressafra - a irrigação possibilita obter colheitas fora de época de safra, o que resulta em remuneração extra e abastecimento regular do mercado consumidor.
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Vantagens
• Aumento de Produtividade - com todos os fatores do processo produtivo devidamente equilibrados,
• O uso da irrigação, além de garantir a produção, possibilitará, também um aumento dos
• rendimentos. • Fertirrigação - possibilita a aplicação de adubo por
meio da água de irrigação, substituindo a • adubação convencional por meio de tratores,
reduzindo o consumo de óleo, desgaste de máquina e o emprego de mão de obra.
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Limitações
• Alto custo inicial • Falta de mão de obra especializada, o
agricultor deve ser orientado para saber a diferença entre irrigar e molhar.
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Situação da Irrigação no Brasil
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Métodos de Irrigação
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Irrigação Localizada
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Aspersão
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Superfície
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Para irrigar devemos estudar o sistema solo X planta X Agua
• Solo é um corpo de material inconsolidado, que recobre a superfície terrestre emersa, entre a litosfera e a atmosfera. Os solos são constituídos de três fases: sólida (minerais e matéria orgânica), líquida (solução do solo) e gasosa (ar).
• Base para agricultura.
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Onde esta a agua no solo?
• Poros do solo: Parte não ocupada pela matriz.• Umidade do Solo.
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Como encontrar a umidade no solo.
• Método direto: - Método gravimétrico • Métodos indiretos:Método dos blocos de resistência elétrica Método do tensiômetro Método da moderação de nêutrons Reflectometria no domínio do tempo
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Método gravimétrico (padrão)
• - Bastante preciso • - Exige balança e estufa • - Só fornece o resultado 24 horas depois
• Procedimento: • - Retirar a amostra da profundidade desejada • - Colocar em recipiente fechado • - Determinar a massa do conjunto (amostra + recipiente) • - Abrir o recipiente e lavá-lo para a estufa (105ºC) durante 24
horas • - Pesar o conjunto com a amostra seca
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Exemplo
• massa recipiente + amostra úmida = 230 g • massa recipiente + amostra seca = 205 g • massa recipiente = 110 g • Determinar a umidade com base em massa
(U). • Resposta: U = 20,83%
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Método dos blocos de resistência elétrica
• Baseado na medida da resistência elétrica do solo • Praticidade e rapidez • Bloco de gesso, nylon ou fibra de vidro • A resistência elétrica do solo varia com o seu
conteúdo de água • ↑ úmido ↓ Resistência ⇒• A solução no interior do bloco entra em equilíbrio
com a solução do solo • Necessita de calibração
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Disponibilidade total de água no solo (DTA)
• A disponibilidade de água é considerada uma característica importante do solo, pois se refere à água nele contida entre a capacidade de campo (CC) e o ponto de murcha permanente (PMP)
• Calculada por: DTA = 10 * (CC-PMP)
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• Onde:• CC é a capacidade de campo com base em
volume (cm3 água/cm3 solo).• PMP é o ponto de murcha permanente (cm3
água/cm3 solo).• Exemplo:
• CC = 0,45% e PMP = 0,15%• DTA = 10 * (0,45 – 0,15) • DTA = 3,0 mm de água/cm de solo
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Capacidade total de água no solo (CTA)
• A capacidade total de água no solo (CTA) representa a quantidade total armazenada na zona radicular:
• Calculada por : CTA = DTA * Z• Onde Z= profundidade do sistema radicular.
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Exemplo
• Z para a café = 50 cm• CTA = 3,0 x 40 • CTA = 12 mm
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Capacidade real de água no solo (CRA)
• representa uma parte da capacidade total de água no solo (CTA), pois do ponto de vista da agricultura irrigada, não interessa planejar a utilização da água até o ponto de murcha da planta.
• A capacidade real de água no solo (CRA) é calculada pela seguinte fórmula:
• CRA = CTA * f, • onde f é o fator de disponibilidade.
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FATOR F
• O fator de disponibilidade (f) é um fator de segurança para o irrigante que tem como referência a umidade mínima a que uma cultura pode ser submetida sem afetar significativamente sua produtividade.
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Irrigação real necessária (IRN) ou lâmina líquida
• A irrigação real necessária representa o consumo real de água pela cultura.
• É determinada por meio da seguinte equação:
• IRN = (Cc − Pm) · Ds · Z · f 10
• Onde: • IRN é a irrigação real necessária (mm);• CC é a capacidade de campo com base em volume (cm3 água/cm3 solo);• Pm é o ponto de murcha permanente (cm3 água/cm3 solo);• Ds é a densidade do solo (g / cm3);• Z é a profundidade efetiva do sistema radicular (cm);• f é o fator de disponibilidade.
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Exemplo
• Qual Irrigação real necessária (IRN) para uma cultura em solo com CC capacidade de campo em 0,45% e PMP ponto de murcha permanente em 0,15%, densidade de solo em 1,4 , profundidade de raiz em 50cm e fator de disponibilidade em 0,4?
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Resolvendo?
• IRN = (Cc − Pm) · Ds · Z · f• 10
• Resposta 8,4mm
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Irrigação total necessária (ITN) ou lâmina bruta
• Representa a quantidade de água necessária para a planta:• Calculada por:
• ITN = IRN/Ea• Onde:• ITN é a irrigação total necessária (mm);• IRN é a irrigação real necessária (mm);• Ea é a eficiência de aplicação média dos sistemas de irrigação
(%).• A eficiência de aplicação (Ea) representa todas as perdas que
ocorrem durante a aplicação de água por toda a área. Varia de 65 a 90%, dependendo do método de irrigação empregado.
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Turno de rega
• Representa o intervalo de dias entre duas irrigações sucessivas. É descrito através da fórmula:
• TR = IRN/EtcOnde:É expresso em dias, uma vez que a IRN (irrigação real necessária) é expressa em mm e a ETc evapotranspiração da cultura) em mm d-1. Ao se determinar o TR, é comum encontrar valor fracionário, mas, como só podemos usá-lo com valor inteiro, aproximamos para o imediatamente inferior.
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Exemplo
• Se TR = 4,4 dias, adotaremos 4 dias e ajustamos o IRN em função do TR e da ETc.
• Qual turno de Rega para uma cultura com IRN em 32 mm e ETc em 6,00mm dia ?
• TR= IRN/ETc• TR= 32mm/6,00 U.S.I (Unidades do SI)• 5,33 dias.
-1
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Evapotranspiração da cultura (Etc)
• Quantidade de água consumida em um intervalo de tempo pela cultura em plena atividade vegetativa, livre de enfermidades com o teor de umidade no solo próximo à capacidade de campo.
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Etc
• Etc = ET0 x Kc • Kc – coeficiente de cultivo • – O valor de Kc varia: • – Para uma mesma cultura, durante as
diversas fases de desenvolvimento.
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Dimensionamento
• O maior erro das pessoas e perguntar primeiro, qual moto-bomba ele deve comprar, quando esse é o ultimo item a ser levantado.
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Potência do moto-Bomba
•Pot = Q × Hman 75 × Rmb
Onde: Pot.= potencia da moto bombaHman= altura manométricaRmb= Rendimento da moto bomba
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Altura manométrica
• Hman = hs + hr + hfLP + Pi• Onde:• hs = altura geométrica de sucção;• hr = altura geométrica de recalque;• hfLP = perda de carga na linha principal;• Pi = pressão na linha principal.
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Altura geométrica de sucção
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hr = altura geométrica de recalque
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hfLP = perda de carga na linha principal
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Logo voltaremos
• Partes do sistema de irrigação.
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Iremos falar primeiro do sistema por aspersão
• Componentes• - Moto-bomba • - Tubulações • - Aspersores • - Acessórios
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Moto-Bomba
• A mais utilizada no brasil possui bomba centrifugas, com motores elétricos ou a diesel.
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Aspersores/Assessórios
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Classificação dos Aspersores
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O que afeta um aspersor
• a) Diâmetro do bocal • b) Pressão • - Pressão excessiva: provoca a pulverização
excessiva com deposição de água próximo ao aspersor
• - Pressão baixa: provoca uma inadequada pulverização proporcionando uma maior deposição da água na extremidade
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Representação da pressão.
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• c) Vento: O vento altera o perfil distribuição do aspersor
d) Espaçamento entre aspersores .
e) Intensidade de aplicação
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O que o produtor pediu:
Aspersores a cada 10 metros.Assim temos que dimensionar as linhas.O diâmetro e o comprimento da linha lateral devem ser tais, que a maior diferença de vazãona linha não exceda 10% ou 20% da pressão de serviço do aspersor No dimensionamento deve-se considerar que a pressão no aspersor no meio da linha lateradeve ser igual a pressão de serviço (no início da linha teremos uma pressão maior, no finauma pressão menor e na média teremos a pressão de serviço) A relação entre a Pressão no início da linha lateral e a Pressão no meio é determinada por:
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• Pin – pressão no início da linha lateral • PS – pressão de serviço do aspersor • HF – perda de carga na linha lateral • ∆Z – desnível entre o início e o final da linha
lateral • Aa – altura do aspersor
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Percas de cargas
• Perda de carga em tubulações com múltiplas saídas
• HF = HF’ x F
• Em que:
• HF – perda de carga em tubulações com múltiplas saídas
• HF’ - perda de carga se não existisse saída intermediária • F – fator de múltiplas saídas (tabela ou fórmula)
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• Em que: • N – número de saídas ao longo da tubulação • m – coeficiente que depende do expoente da
velocidade na equação de utilizada para o cálculo da perda de carga
• Hazen Willians: m=1,85 • Darcy-Weisbach: m=2,00
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Selecionar aspersor:
- Pressão de serviço (PS) - Espaçamento.- A pressão média na linha lateral deve ser
igual a PS do aspersor - - A perda de carga na linha lateral deve ser
menor que 20% da PS - HF = 0,2 . PS
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• F• PS .2,0• ' HF = • QLL = nº aspersores . Qasp • QLL – vazão da linha lateral• Qasp – vazão do aspersor
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Para determinar o Diâmetro utilizo a fórmula de Hazen Willians:
HF’ – perda de carga; L – comprimento do tubo; D – diâmetro do tubo; Q – vazão; C – coeficiente de HW
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Exemplo
• Prof. Efetiva do sistema radicular = 50 cm • - Período de máxima demanda : ET0 = 6 mm/dia, Kc = 1,1 • - S/ considerar chuva • - Fator de disponibilidade = 0,5 • - Ucc = 35% • - Upmp = 18 % • - Densidade do solo = 1,2 g/cm3• - VIB = 10 mm/h • - Eficiência de aplicação de água = 85 % • - Jornada de trabalho = 16 h/dia • - Altura do aspersor = 1,8 m
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Primeiro
• Água disponível
• CTA = 2,04 . 50 = 102 mm • CRA = 102 . 0,5 = 51 mm • IRN ≤ 51 mm • ITN = 51/0,85 = 60 mm .
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Depois
• Turno de Rega
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Ainda Temos que:
• - Período de irrigação
• PI = 7 – 1 = 6 dias • Obs: 1 dia para manutenção do sistema • IRN para 7 dias • IRN = 7 dias . 6,6 mm/dia = 46,2 mm • ITN para 7 dias • ITN = 46,2 mm/0,85 = 54,4 mm
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- Seleção do aspersor
• - Selecionar um aspersor que tenha uma intensidade de aplicação de água menor do que a VIB; velocidade de infiltração
• - Aspersor Selecionado: • - Pressão de Serviço (PS) = 30 mca.(metro de
coluna de agua) • - Vazão = 3,5 m3/h • - Raio = 16 m • - Espaçamento = 18 x 24 m
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- Tempo de irrigação por posição (Ti)
•TI = ITN Ia
Assim: TI = 54,4/8,1=6,72horas
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Numero de Aspersores por linha
• O produtor aceitou 10 aspersores por linha assim temos que calcular a vazão da linha.
• - Dimensionamento da linha lateral • QLL = 35 m3• /h = 0,00972 m3/s • PS = 30 mca • Hfadmissível = 0,2 . 30 = 6 mca • Fator de múltiplas saídas (tabelado): F10 saídas = 0,402 • HF’= 6 / 0,402 = 14,92 mca • Coeficiente de Hazen Willians p/ PVC: C = 140
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Assim:
• D = 0,071 m = 71 mm • D escolhido comercial = 75 mm • HF’ para D = 75 mm (utilizar HW): HF’ = 11 ,46
mca • HF para D = 75 mm (utilizar F): HF = 4,6 mca • Pin = 30 + ¾ 4,6 + 1,8 = 35,25 mca
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Escolha da moto bomba depende agora:
• Altura manométrica total • Pin = 35,25 mca • Hf na linha principal = 12,04 mca • Hf na sucção = 0,28 mca • Altura geométrica de recalque = 15 m • Altura geométrica de sucção = 2 m • Hf localizada – 5% do total • Hman (s/ Hfloc)= 35,25 + 12,04 + 0,28 + 15 + 2 = 64,57 mca • Hfloc (5%) = 64,57 . 0,05 = 3,22 mca • Hman (c/ Hfloc) = 64,57 + 3,22 = 67,8 mca
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Vazão da bomba
• Q bomba = 4 . 35 = 140 m3/h • Potencia da moto bomba:
• Assim temos:
• Tendo escolhido uma bomba de: 23,33 CV• Ou 25 CV comercial.
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Irrigação localizada
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Componentes dos sistema de irrigação localizada.
• Motobomba • Cabeçal de controle• Linha principal • Válvulas • Linha de derivação • Linha lateral • Emissores
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• O cabeçal de controle fica após a moto bomba, no início da linha principal. O cabeçal de
• controle é constituído por: • - medidores de vazão • - filtro de areia, tela ou disco • - injetor de fertilizante • - registros • - manômetros
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Demais cálculos seguem a linha da irrigação por aspersão.
• Obrigado, e quando será o próximo encontro para fazermos outro projeto?
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Nota sobre tubulações:
• DN= diâmetro nominal• PN= pressão nominal.