Revista Agrária Acadêmica
doi: 10.32406/v7n2/2024/127-137/agrariacad
Avaliação da uniformidade de um sistema de irrigação por gotejamento em uma propriedade rural em Jaraguari – MS. Evaluation of the uniformity of a drip irrigation system on a rural property in Jaraguari – MS.
Denilson de Oliveira Guilherme
1, Giovanna Ferreira Campos2, Lucas Valentin Pequim Taveira3, Bruno Biondi Joerke3
1- Docente do Curso de Agronomia – Universidade Católica Dom Bosco – UCDB, Campo Grande – MS. E-mail: rf3223@ucdb.br
2- Mestranda em Ciências Ambientais e Sustentabilidade Agropecuária – Universidade Católica Dom Bosco – UCDB, Campo Grande – MS. E-mail: giferreira.agro@gmail.com
3- Agronomia – Universidade Católica Dom Bosco – UCDB, Campo Grande – MS.
Resumo
É fundamental analisar periodicamente a uniformidade de distribuição da irrigação a fim de garantir que o sistema funcione com alta efetividade proporcionando melhor desenvolvimento as plantas e consequentemente boa produtividade. O sucesso do sistema inclui técnicas de dimensionamento e manejo além do acompanhamento e identificação de problemas que resultam em diminuição da uniformidade de distribuição de água como o entupimento dos gotejadores. Este trabalho analisou a uniformidade de distribuição da irrigação dos quatro setores instalados na cultura dos citros na propriedade rural Nossa Senhora da Vitória, os dados coletados foram analisados e processados para a determinação do valor do coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) com base no valor de vazão encontrado nos gotejadores amostrados. Com base na classificação dos sistemas de irrigação por gotejamento o setor 1 foi classificado como bom, o setor 2 classificado como excelente, o setor 3 classificado como excelente e o setor 4 classificado com ruim. Fatores relacionados ao dimensionamento do sistema, escolha do material do sistema e fatores hidráulicos influenciam diretamente na funcionalidade do sistema de irrigação por gotejamento analisado e são esses fatores os principais responsáveis pelos valores obtidos.
Palavras-chave: Fruticultura. Pingar. Produção. Limão ‘Tahiti’. Citrino.
Abstract
It is essential to periodically analyze the uniformity of irrigation distribution in order to ensure that the system works with high effectiveness, providing better plant development and consequently good productivity. The success of the system includes sizing and management techniques in addition to monitoring and identifying problems that result in a decrease in the uniformity of water distribution, such as clogging of drippers. This work analyzed the uniformity of irrigation distribution in the four sectors installed in citrus cultivation on the Nossa Senhora da Vitória rural property. The collected data was analyzed and processed to determine the value of the distribution uniformity coefficient (CUD) based on the value flow rate found in the sampled drippers. Based on the classification of drip irrigation systems, sector 1 was classified as good, sector 2 classified as excellent, sector 3 classified as excellent and sector 4 classified as poor. Factors related to system sizing, choice of system material and hydraulic factors directly influence the functionality of the analyzed drip irrigation system and these factors are mainly responsible for the values obtained.
Keywords: Fruit growing. Drip. Production. ‘Tahiti’ lemon. Citrine.
Introdução
A irrigação é capaz de proporcionar intenso aumento da produtividade agrícola desde que bem utilizada, respeitando o manejo correto fornecendo a quantidade necessária de água e no momento adequado (PAOLINELLI; DOURADO NETO; MANTOVANI, 2022). A importância da irrigação pode ser sintetizada em muitas vantagens destacando o fato de proporcionar um seguro contra secas, melhorar a produtividade das culturas, melhorar a qualidade do produto, possibilitar o cultivo e a colheita fora da época tradicional e alcançar maior eficiência no uso de fertilizantes (COELHO; SILVA, 2013).
A irrigação por gotejamento é caracterizada por sistemas de irrigação que aplicam água ao solo diretamente sobre a região radicular, em pequenas intensidades, porém com alta frequência de maneira que mantenha a umidade do solo na zona radicular próxima a capacidade de campo (BERNARDO; SOARES; MANTOVANI, 2008).
O sistema de irrigação localizada por gotejamento possui diversas qualidades dentre as quais estão o fato de possuir a maior eficiência no uso da água, defensivos agrícolas e fertilizantes; o fato de se adaptarem a diferentes tipos de solos e topografia; maior eficiência no controle fitossanitário visto que evita irrigar plantas invasoras e não molha a parte aérea da planta de interesse o que reduz a incidência de patógenos nas folhagens e frutos e consequentemente minimiza gastos com herbicidas, inseticidas e fungicidas e ainda possibilita economia de mão de obra por se tratar de um sistema fixo (PAULINO et al., 2009).
Como desvantagens é possível destacar a sensibilidade ao entupimento dos emissores, alto custo inicial de implantação, exigência em manutenção com maior frequência e complicações de uso em águas com altos teores de ferro (VIEIRA et al., 2020).
Para que se tenha aumento no rendimento das culturas e consequentemente retorno econômico ao agricultor é fundamental que haja uniformidade de distribuição de água, este critério permite avaliar a performance do sistema e definir estratégias de manutenção e manejo de uso desde a fase de dimensionamento e principalmente após a implantação. O acompanhamento do desempenho do sistema de irrigação proporciona otimização do uso da água e de insumos (AVELINO NETO; SANDRI; SILVA, 2019; ANDRADE et al., 2021).
O entupimento dos emissores altera a pressão ao longo da linha de irrigação e acarreta perda de uniformidade da distribuição de água pelo sistema (DANTAS NETO et al., 2013; CUNHA et al., 2006).
Segundo Cunha et al. (2013) fatores hidráulicos e a qualidade dos gotejadores são fatores que estão relacionados com a uniformidade de aplicação de água em um sistema de irrigação por gotejamento, a qualidade da água e o uso da fertirrigação podem contribuir para a desuniformidade do sistema uma vez que são fatores que podem ocasionar a obstrução dos emissores.
Carvalho et al. (2006) alegam que para o bom funcionamento do sistema de irrigação por gotejamento é necessário também um eficiente sistema de filtragem para reduzir a possibilidade de entupimento dos gotejadores. Uma baixa uniformidade de distribuição de água possibilita um desenvolvimento desigual dentro da cultura uma vez que determinadas plantas irrigadas pelo sistema recebem mais água e adubo do que outras.
O objetivo deste trabalho foi a avaliação da uniformidade de distribuição da irrigação por gotejamento em um pomar de lima acida Tahiti em uma propriedade rural em Jaragurari – MS.
Materiais e métodos
A avaliação foi realizada na propriedade rural Nossa Senhora da Vitória localizada próximo ao município de Jaraguari no estado de Mato Grosso do Sul localizada nas coordenadas geográficas 20°3´29´´S 54°33´20´´O. Durante os meses de abril e maio de 2021, em um sistema de irrigação localizada com gotejadores embutidos na mangueira de irrigação da marca Netafim Stremaline.
A área total irrigada é de 1 ,40 ha e totaliza 700 plantas. Os gotejadores estão espaçados a uma distância de 0,4 metros entre si e as mangueiras de irrigação espaçadas a uma distância de 5 metros. O espaçamento entre as plantas é de 4 metros e o espaçamento entre linhas de 5 metros. O tempo de funcionamento do sistema é de 6 meses, instalado em uma lavoura de citros, na cultura de lima ácida Tahiti. A avaliação seguiu a metodologia proposta por Keller e Karmeli (1975).
O sistema de irrigação é abastecido por água proveniente de cisterna localizada na propriedade e direcionada para duas caixas d´água de volume igual a 10.000 litros que abastecem o sistema. O sistema de filtragem é composto por filtro de disco da marca Irritec com 120 mesh. Duas tubulações principais de PVC flexível sendo a primeira de 75 mm de diâmetro e a segunda de 50mm de diâmetro direcionam a água para os quatro setores do sistema. O dimensionamento do sistema de irrigação é exposto na Figura 1.
Figura 1 – Planta baixa do sistema de irrigação. Fonte: Autores (2021).
Foram avaliados os quatro setores de irrigação da propriedade, em cada setor foram avaliadas 4 linhas laterais de mangueira com gotejador embutido e com diâmetro de 16 mm, foram analisados em cada setor a primeira linha, as localizadas a 1/3, a 2/3 do início do setor e a última. Em cada linha lateral foram avaliados 4 gotejadores por linha, sendo eles o primeiro, os situados a 1/3 e a 2/3 do comprimento da linha e o último gotejador, seguindo o método proposto de Keller e Karmeli (1975) totalizando 16 gotejadores analisados por setor de irrigação (Figura 2).
Figura 2 – Esquema da metodologia de determinação da uniformidade em gotejamento. Fonte: Keller e Karmeli (1975), extraído de Mantovani (2007).
As vazões dos gotejadores foram determinadas utilizando-se um recipiente para a coleta de água, uma proveta de 50 ml para medição do volume e um cronometro digital para controlar o tempo (1 minuto). As medidas das vazões no início e no final das linhas foram determinadas utilizando-se um recipiente para coleta da água e o tempo foi controlado por cronometro digital (1 minuto). Para medir a pressão no início e no final das linhas foi utilizado um manômetro manual.
As medições foram feitas no início e no final das 4 linhas laterais selecionadas em todos os 4 setores de irrigação pertencentes ao sistema de irrigação. Os valores foram anotados em planilha de campo, os valores foram anotados em (mL) e posteriormente transformados em valores (L h-1) e posteriormente processados para determinação do Coeficiente de Uniformidade de distribuição (CUD).
Para representar numericamente a uniformidade de aplicação de cada setor componente do sistema de irrigação foi utilizado o Coeficiente de Uniformidade de Distribuição (CUD) apresentado por Keller e Karmeli (1975) que é baseado na razão entre as vazões mínimas e médias dos emissores. O CUD é calculado pela equação:
CUD = 100. (q25% / qm)
Em que:
CUD – Coeficiente de Uniformidade de Distribuição (%)
q25% – Vazão média dos 25% menores valores de vazão observadas (L h-1)
qm – Média de todas as vazões (L h-1)
Resultados e discussão
A classificação de Merriam e Keller (1978) classifica como ruim os sistemas de irrigação por gotejamento com CUD inferior a 70%, razoável entre 70% e 80%, quando o CUD está entre 80% e 90% o sistema é classificado como bom e quando o valor de CUD for superior a 90% o sistema de irrigação é classificado como excelente.
Seguindo a metodologia proposta foram determinados os valores de vazão medidas nos gotejadores dos pontos de amostragem nas linhas de irrigação, a vazão total no início e no final de cada linha analisada bem como a pressão no início e final destas linhas, os valores encontrados nos quatro setores estão apresentados nas Tabelas 1, 2, 3 e 4.
Tabela 1 – Vazão dos gotejadores, vazão total e pressão do setor 1. Fonte: Autores (2021).
Tabela 2 – Vazão dos gotejadores, vazão total e pressão do setor 2. Fonte: Autores (2021).
É possível observar uma variação de vazão de 0,87 L h-1 a 1,29 L h-1 entre o gotejador com a menor vazão encontrada e o gotejador de maior vazão. Nas linhas 1, 2 e 3 a vazão segue uma ordem crescente sendo menor nos primeiros gotejadores e aumentando até o valor máximo encontrado nos gotejadores localizados a 2/3 do comprimento da linha, tal condição é incomum e pode ser explicada devido ao entupimento parcial das mangueiras de irrigação e consequentemente dos gotejadores aferidos.
A linha 5 teve no primeiro gotejador a maior vazão encontrada e no último gotejador a segunda maior vazão pode-se concluir, portanto, que os gotejadores localizados a 1/3 e a 2/3 do comprimento da linha apresentam entupimento parcial. O valor encontrado de CUD do sistema é de 84% o que confere um resultado bom na classificação de Merriam e Keller (1978). Quando o CUD está acima de 80% gera uma menor perca de água no sistema de irrigação (SANTOS et al., 2015).
A variação de vazão entre o gotejador de menor vazão e o gotejador de maior vazão foi de 0,93 L h-1 e 1,20 L h-1. Ao analisar a vazão de gotejadores espera-se que estes tenham valores de vazão muito semelhante pois isto é que confere a uniformidade do sistema e que quando encontrada variação esta diferença além de ser pequena deve seguir uma ordem decrescente ou seja espera-se que os gotejadores localizados no início da linha tenham maior vazão e que os valores diminuam ao longo da linha de irrigação até que se encontre a menor vazão no último gotejador.
No entanto esta condição não ocorreu no setor 2 o que possibilita concluir que a diferença pode ser atribuída a diversos fatores como a qualidade da mangueira que é danificada com facilidade apresentando diversos danos e furos que resultam em perda de água, além disso os gotejadores embutidos entopem com maior facilidade situação a qual resulta em perda da uniformidade de irrigação.
Embora não desejável, a condição citada não é incomum de ser encontrada em sistemas de irrigação por gotejamento e apesar destes problemas o CUD encontrado no setor 2 é de 92%, o que confere um resultado alcançados por Souza, Santos e Bassoi (2017), o resultado encontrado pode ser explicado devido ao pequeno comprimento das linhas do setor sendo a variação da linha mais comprida e a mais curta 19 metros e 9 metros, linhas de irrigação de menor comprimento possuem menos gotejadores além de serem menos propicias a apresentarem obstruções e furos ao longo da mangueira.
O setor 3 possui três linhas de irrigação e por esse motivo a metodologia usada no trabalho teve de ser adaptada. Para a análise da uniformidade de distribuição da irrigação no setor três foram medidas e amostradas as linhas 1 e 3 determinando os valores de vazão do primeiro gotejador, dos gotejadores localizados a 1/3 e 2/3 do comprimento das linhas e o último gotejador da linha totalizando 8 valores de vazão dos gotejadores. A variação de vazão entre o gotejador de menor vazão e o gotejador de maior vazão foi de 1,14 L h-1 e 1,26 L h-1.
O cálculo do CUD foi realizado analisando as duas menores vazões, isto é, um quarto da amostra, pela média de todas as vazões de gotejadores coletadas no setor 3 obtendo CUD de 95%, valor o qual segundo a classificação adotada no trabalho confere ao setor 3 como classificação excelente. Embora o valor de CUD estimado seja excelente deve-se destacar que um menor número de amostra de linhas e consequentemente de gotejadores geralmente resulta em valores superestimados.
O setor 4 é o setor responsável por irrigar a maior parcela da área total analisada, o setor possui maior quantidade de linhas e as linhas possuem maior comprimento sendo a maior a linha 1 com 150 metros. A variação de vazão entre o gotejador de menor vazão e o gotejador de maior vazão foi de 0,54 L h-1 e 1,35 L h-1, está elevada amplitude pode ser considerada inaceitável visto que indica baixa uniformidade de irrigação.
Tabela 3 – Vazão dos gotejadores, vazão total e pressão do setor 3 e 4. Fonte: Autores (2021).
Tabela 4 – Vazão dos gotejadores, vazão total e pressão do setor 4. Fonte: Autores (2021).
A vazão de 0,54 L h-1 foi encontrada no gotejador localizado a 2/3 de comprimento da linha 7 , a baixa vazão pode ser explicada devido a uma derivação existente na linha citada, a derivação localiza-se um pouco antes dos 2/3 de comprimento da linha e ao medir a vazão dos gotejadores localizados na linha de irrigação analisada e na linha derivada logo após a derivação foi encontrado valores de 0,66 L h-1 e 0,69 L h-1 o que permite concluir que a perda do volume de água está diretamente relacionada à derivação citada.
A linha 1 também possui derivação, mas está se localiza no final da linha e não causa grande impacto nas vazões dos gotejadores localizados na linha 1. A linha 3 possui derivação próxima aos 2/3 de comprimento da linha a qual influência nas vazões dos gotejadores da linha 3 resultando em perda de carga de água e consequentemente menor uniformidade de distribuição da irrigação. A linha 10 também possui derivação próxima aos 2/3 de comprimento da linha o que contribui para menor uniformidade de distribuição da irrigação e consequentemente compromete a funcionalidade do sistema.
O valor de CUD encontrado no setor 4 é de 66% conferindo um resultado ruim segundo a classificação de Merriam e Keller (1978), o valor encontrado é atribuído principalmente a influência negativa das derivações citadas, ao fato do sistema possuir linhas de irrigação maiores que 100 metros e assim estar mais propício a entupimentos e a sofrer danos e furos ao longo das mangueiras de irrigação além do maior número de gotejadores.
É possível observar que as plantas localizadas no final das linhas de irrigação do setor 4 apresentam pequeno grau de murchamento o que indica que a água não está chegando a estas plantas em quantidades suficientes para satisfazer as necessidades hídricas.
A pressão no início e final de cada linha amostrada nos quatro setores também foi analisada (Figuras 3 e 4), porém devido aos baixos valores o manômetro utilizado não registra com precisão decimal os dados, no entanto é possível observar que os valores de pressões encontrados são intoleráveis, visto que a pressão no final na maioria das linhas analisadas corresponde a uma perda de carga total e em algumas linhas o manômetro utilizado não registrou nenhum valor de pressão mesmo no início das linhas.
Figura 3 – Média das vazões ao longo das linhas analisadas de cada setor. Fonte: Autores (2021).
A vazão no início e no final de cada mangueira de irrigação analisada também foi registrada e os valores seguiram a normalidade visto que obviamente a vazão no início da linha deve ser maior do que no final da linha.
Figura 4 – Vazão média das linhas de gotejamento no pomar Tahiti. Fonte: Autores (2021).
Conclusão
A área onde foi realizado o trabalho tem a uniformidade do sistema de irrigação por gotejamento afetada por alguns fatores dentre os quais se destacam a escolha inadequada das mangueiras de irrigação pois estas são extremamente sensíveis a sofrerem danos e furos e os gotejadores embutidos são mais propícios a sofrerem entupimento necessitando de manutenção periódica.
A uniformidade de distribuição é afetada por fatores hidráulicos visto que o sistema funciona por gravidade. O espaçamento adotado entre gotejadores é muito curto o que resulta em maior perda de água e menor aproveitamento da irrigação pelas plantas. Derivações de linhas de irrigação presente no setor 4 influenciam diretamente a uniformidade de distribuição de irrigação do setor.
Os problemas citados afetam com maior intensidade a uniformidade de distribuição de irrigação no setor 4 e uma má distribuição de água pode ocasionar prejuízos à produtividade.
Conflitos de interesses
Nenhum dos autores tem relações financeiras ou pessoais que possam influenciar ou distorcer o conteúdo do artigo.
Contribuições dos autores
Todos os autores contribuíram para a concepção e o desenvolvimento do estudo. A preparação do material, coleta de dados e análise foram realizadas por Denilson de Oliveira Guilherme, Giovanna Ferreira Campos, Lucas Valentin Pequim Taveira, Bruno Biondi Joerke. Todos os autores comentaram versões anteriores do manuscrito, leram e aprovaram o manuscrito final.
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Recebido em 10 de outubro de 2023
Retornado para ajustes em 11 de março de 2024
Recebido com ajustes em 20 de março de 2024
Aceito em 16 de abril de 2024