Microirrigacao_IT_157_2018_1_aula

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MICROIRRIGAÇÃO
(Irrigação Localizada)
Conceitos
◼ MICROIRRGAÇÃO (IRRIGAÇÃO 
LOCALIZADA) - processo de aplicação de 
água em alta frequência e baixo volume, 
sobre ou abaixo da superfície do solo, 
mantendo-se com alto grau de umidade um 
pequeno volume de solo que contém o 
sistema radicular das plantas
Forma de aplicação da água
INTRODUÇÃO
Gotejamento Microaspersão
Fonte: catalogo AmancoFonte: catalogo NAANDANJAIN
Adaptabilidade do sistema
• Solos 
Topografia
Clima
Culturas (questões econômicas e práticas)
Características da microirrigação
◼ Economia de água
Fonte: Frizzone et al. 2012
◼ Permite irrigações mais frequentes
◼ Eficiência de aplicação de fertilizantes 
◼ Ervas daninhas
◼ Facilidade na automação
◼ Consumo de energia
◼ Facilita práticas culturais
Características da microirrigação
Limitações
◼ Manutenção (obstrução de emissores)
◼ Danos aos tubos de polietileno
◼ Acumulação de sais na periferia do bulbo 
úmido
◼ Pode restringir o sistema radicular
◼ Custo de aquisição elevado (malha fixa)
◼ Custo de manutenção elevado
Componentes do sistema de irrigação
Fonte: Frizzone et al. 2012
Cabeçal de controle
Fonte: Frizzone et al. 2012
Componentes do sistema de irrigação
- Injetor de fertilizantes (Bomba injetora)
Componentes do sistema de irrigação
- Injetor de fertilizantes (Venturi)
Componentes do sistema de irrigação
- Filtros
Areia: responsável pela retenção de partículas sólidas em
suspensão, algas, matéria orgânica, microorganismos.
Componentes do sistema de irrigação
- Filtros
Tela ou disco: eficientes na retenção de partículas, porém
facilmente obstruídos por matéria orgânica. Devem ser usados para
baixa concentrações de sólidos em suspensão, sendo comumente
instalados a jusante do filtro de areia.
Filtro de tela Filtro de disco
Componentes do sistema de irrigação
Emissores
Gotejadores (1 a 10 L h-1)
Microaspersores (20 a 150 L h-1)
Gotejador Microaspersor
Fonte: catalogo NAANDANJAIN
Fonte: catalogo AMANCO
Emissores
Gotejador online (tipo botão)
Fonte: catalogo John Deere
Emissores
Gotejador online com múltipla saída para cultivo em vasos
Fonte: catalogo Rivulis Plastro
Emissores
Gotejador integrado ao tubo – tubo gotejador (tipo bobi)
Fonte: catalogo Drip-Plan
Emissores
Gotejador integrado ao tubo – tubo gotejador (tipo bobi)
Fonte: catalogo Amanco
Microaspersores rotativos (tipo bailarina)
Emissores
Fonte: catalogo Amanco
Emissores
Microaspesor fixo 
Fonte: catalogo Rivulis Plastro
Emissores
Microaspesor Spray microjet
Fonte: catalogo Amanco
Seleção de emissores 
• Tipo de solo a ser irrigado 
• Necessidades de água das plantas
• Vazão do emissor
• Qualidade da água
• Vazão disponível
Seleção de emissores 
• Condições de vento e demanda 
evaporativa da atmosfera
• Características topográficas do terreno 
• Custos do emissor e riscos inerentes ao 
sistema
• Porcentagem de área molhada
Relação vazão x pressão de emissores
xPskq =
Em que:
q=vazão do emissor;
Ps=pressão de serviço;
k e x = parâmetros da equação
Relação vazão x pressão de emissores
Curva de emissores autocompensante 
Curva de emissores autocompensante 
Relação vazão x pressão de emissores
Curva de emissores convencionais (não compensante)
Relação vazão x pressão de emissores
Fonte: catalogo Amanco
Componentes do sistema de irrigação
- Linhas adutoras e linha principal
São constituídas por tubos em polietileno
ou em PVC. Podem ser superficiais ou
enterradas.
Componentes do sistema de irrigação
- Linhas de derivação
Transporta a água da LP até as linhas laterais.
São sempre em polietileno ou em PVC.
Normalmente são instaladas válvulas para
controle de pressão no início das LD e
controlar o tempo de irrigação (cavalete).
Componentes do sistema de irrigação
- Cavalete
Fonte: Frizzone et al. 2012
Componentes do sistema de irrigação
- Linhas laterais
São constituídas por tubos em polietileno,
com o diâmetro variando de 12 a 32 mm. O
espaçamento entre as LL é dependente do
espaçamento entre as fileiras de plantio.
Fonte: Frizzone et al. 2012
Quantidade de água necessária
- Evapotranspiração
Lloc K.ETcETc =
P1,0KL = Keller & Bliesner (1990)
Em que:
ETcloc=evapotranspiração da cultura sob irrigação localizada;
ETc= Evapotranspiração da cultura;
KL=fator de localização.
P= o maior valor entre a percentagem de área molhada (PAM) e
area sobreada (PAS), %.
Quantidade de água necessária
100=
AT
AMe
PAM
Em que:
Ame: área molha por planta;
AT: área total ocupada pela planta.
Na determinação do valor do PAM, há dois
casos a considerar:
- Quando se irriga uma faixa contínua do solo,
o que é mais comum na irrigação por
gotejamento;
Quantidade de água necessária
- Quando se irriga por árvore, não se formará
uma faixa molhada contínua, mas sim
bulbos molhados ou áreas molhadas, mais
comuns na microaspersão.
O valor mínimo recomendado para a PAM é
dependente do clima. Em clima úmido → PAM
> 20%, e em regiões áridas e semiáridas →
PAM > 33%. O valor máximo de PAM é 60%.
Quantidade de água necessária
100=
AT
AS
PAS
Em que:
Ame: área molha por planta;
AT: área total ocupada pela planta.
Quantidade de água necessária
Exercício:
Cultura: Café
Espaçamento entre plantas= 0,75 m
Espaçamento entre fileiras= 3,0 m
Faixa sombreada= 1,5 m
Irrigação por gotejamento com faixa molhada de 
1,0 de largura.
Calcular a o fator KL. 
Quantidade de água necessária
Solução:
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,75 × 3 = 2,25 𝑚2
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑎 = 0,75 × 1 = 0,75 𝑚2
𝑃𝐴𝑀 =
0,75 × 1
0,75 × 3
× 100 = 33,33%
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒𝑎𝑑𝑎 = 0,75 × 1,5 = 1,125 𝑚2
𝑃𝐴𝑆 =
0,75 × 1,5
0,75 × 3
× 100 = 50%
𝐾𝐿 = 0,1 50 = 0,71
Quantidade de água necessária
- Lâmina e intervalo de irrigação
Na microirrigação é comum prefixar um valor de TR
em função do solo e das especificidades do manejo
de água, normalmente de 1 a 3 dias. Uma vez
definido o valor de TR, calcula-se a lâmina de
irrigação:
locloc ETcTRIRN .=
Dimensionamento
◼ Lâmina bruta de irrigação
Em que:
ITN – lâmina bruta de irrigação
IRN – lâmina líquida
FL – fator de lixiviação
Ea – eficiência de aplicação
ITN =
IRN
1 − FL Ea
Dimensionamento
◼ Tempo de irrigação (Ti)
◼ Número de irrigações por dia (Ni)
Em que:
nh=número de horas disponível por dia
Np=número de emissores por planta
Ti =
ITN × SP × SL
Np × q
Ni =
nh
Ti
Dimensionamento
◼ Número de total de unidades (NT)
◼ Área de cada unidade (AU)
NT = Ni × TR
AU =
AT
NT
Dimensionamento hidráulico
◼ Critério de uniformidade
-Linha lateral: 50% de ∆P
-Linha de derivação: ∆P - ∆PLL
∆P = 1 + 𝑞𝑣𝑎𝑟
1
x − 1 𝑃𝑠
qvar=variação de vazão 
permitida 
x=expoente da equação de 
vazão em função da 
pressão.
∆P=variação de pressão 
permitida na unidade
∆PLL= variação de pressão 
na linha lateral∆P = 1,1
1
x − 1 𝑃𝑠
Para qvar=0,1
Dimensionamento hidráulico
◼ EXERCÍCO COMPLEMENTAR
Calcular a variação da pressão permitida 
em unidade de irrigação para os emissores 
com os seguintes valores de expoente de 
vazão pressão de serviço de 10 mca:
emissor1: x=0,1
Emissor2: x=0,5
Emissor3: x=0,85
Qual o valor de variação de pressão 
permitida na linha lateral para cada uma das 
condições?
Dimensionamento hidráulico
◼ SOLUÇÃO
emissor1: x=0,1
Emissor2: x=0,5
∆P = 1,1
1
0,1 − 1 10 = 15,93 𝑚𝑐𝑎
∆P𝐿𝐿= 7,96 𝑚𝑐𝑎
∆P = 1 + 0,1
1
0,5 − 1 10 = 2,1 𝑚𝑐𝑎
∆P𝐿𝐿= 1,05 𝑚𝑐𝑎
Dimensionamento hidráulico
◼ SOLUÇÃO
Emissor3: x=0,85
∆P = 1 + 0,1
1
0,85 − 1 10 = 1,19 𝑚𝑐𝑎
∆P𝐿𝐿= 0,59 𝑚𝑐𝑎
hfLL𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 = 0,5∆P ± ∆Z𝐿𝐿
hfLL =
0,0008QLL
1,75LLL
D4,75
F
hfLL-perda de carga na linha lateral, m
QLL-vazão na entrada da linha lateral, m3/s
LLL-comprimento da linha lateral, m
D-diâmetro, m
F- fator de perda de carga
μ=viscosidade da água, m2s-1
◼ Perda de carga admissível na linha lateralPinLL = 𝑃𝑠 + 0,75hfLL ±
∆Z𝐿𝐿
2
◼ Pressão no início da linha lateral
◼ Exercício proposto
Seja uma linha lateral com as seguintes características:
Pressão de serviço=10 mca
Comprimento da linha=100 m
Espaçamento entre gotejadores=0,5 m
Linha lateral em nível
Dimensionar a linha lateral.
𝑞 = 1,21𝑃𝑠0,52
Solução
- limite de hf = 0,5 x 2,0 = 1,0 mca
- QLL = 200 x 4 L h
-1 = 800 L h-1 = 2,22 x 10-4 m3 s-1
- L = 100 m
- F200 = 0,37
∆P = 1 + 0,1
1
0,52 − 1 10 = 2,0 𝑚𝑐𝑎
𝑞 = 1,21 10 0,52 = 4 𝐿ℎ−1
Solução
Será adotado o diâmetro comercial imediatamente superior ao
calculado. Caso não exista um diâmetro comercial superior, deve-se
buscar outra alternativa de emissor ou de arranjo da linha lateral que
proporcione um diâmetro calculado ao diâmetro comercial.
D =
0,0008QLL
1,75LLL
hfLL
F
1
4,75
= 0,0213 𝑚
Dimensionamento da linha de derivação
Admite-se que a variação de pressão seja igual a
variação de pressão na subunidade menos a
variação de pressão na linha lateral.
hfLD = ∆P − ∆𝑃LL ± ∆Z𝐿𝐷
Dimensionamento da linha de derivação
-calcular PinLD
PinLD = 𝑃inLL + hfLD ± ∆ZLD
PinLD= pressão no início da linha de derivação
hfLD=perda de carga na linha de derivação
∆ZLD=desnível da linha de derivação
Dimensionamento da linha principal e secundária
-usar critério de velocidade 
-usar critério econômico
Avaliação do sistema
Mede-se a vazão de vários gotejadores e verifica-se a
uniformidade de distribuição, expresso por um coeficiente de
uniformidade. Deste caso queremos que todos os emissores apliquem a
mesma vazão, e não que todas superfície receba a mesma lâmina.












 −
−= =
qn
qq
1100CUC
n
1i
i
( )CVCUE −= 1100
Projeto de um sistema
Dimensionar um sistema de irrigação por gotejamento, sendo dados:
•área: 540 x 180 m;
•cultura: figo, com espaçamento de 3 x 3 m;
•ETc = 3,6 mm dia-1;
•turno de rega = 1 dias;
•vazão do gotejador = 3,5 L h-1;
•expoente de vazão = 0,45
•pressão de serviço do gotejador = 10 mca;
•espaçamento entre gotejadores = 1,5 m;
•serão utilizados 2 gotejadores por árvore;
•considerar número de horas de irrigação diária igual a 24;
•PAS = 60%; PAM = 39%
•considerar Ea = 90%
•Desnível topográfico= 5m
•Perda de carga no sistema de filtragem=3 mca
Projeto de um sistema
Resolução
1) Evapotranspiração
2) Lâminas líquida e bruta necessárias
3) Tempo de irrigação por posição
4) Número de unidades operacionais
5) Dimensionamento das linhas laterais
6) Pressão no início da LL
7) Dimensionamento das linhas de derivação
8) Pressão no início da LD
9) Dimensionamento da linha principal
1) Evapotranspiração
18,278,0.6,3
78,0601,01,0
−==
===
dmmETc
PKL
loc
mmTRETcIRN loc 8,218,2. ===
mm
Ea
IRN
ITN 1,3
90,0
8,2
===
2) Lâminas líquida e lâmina bruta
3) Tempo de irrigação por posição 
Ti =
ITN × SP × SL
Np × q
=
3,1 × 3 × 3
2 × 3,5
= 4,0 ℎ
4) Número de subunidades
Como a área total do projeto é 9,72 ha (540 x 180), cada
subunidade terá 1,62 ha.
Ni =
nh
Ti
=
24
4
= 6 𝑖𝑟𝑟𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎
NT = Ni × TR = 6 × 1 = 6 irrigações
AU =
AT
NT
=
9,72
6
= 1,62 ℎ𝑎
5) Croqui da área
90 m
6) Dimensionamento das linhas laterais
De acordo com o croqui, o comprimento das LL é de, aproximadamente,
90 m. Como o espaçamento entre gotejadores é de 1,5 m, cada LL terá
60 gotejadores.
- limite de hf = 0,5 x 2,36 = 1,18 mca
- QLL = 60 x 3,5 L h
-1 = 210 L h-1 = 5,83 x 10-5 m3 s-1
- L = 90 m
- F60 = 0,37
∆P = 1 + 0,1
1
0,45 − 1 10 = 2,36 𝑚𝑐𝑎
6) Dimensionamento das linhas laterais
Será adotado o diâmetro comercial de 16 mm.
D =
0,0008QLL
1,75LLL
hfLL
F
1
4,75
= 0,0123 𝑚
hfLL = 0,34 𝑚𝑐𝑎
7) Pressão no início da LL
mcaPin
ZhfPsPin
LL
LLLL
25,1034,0.75,010
.5,0.75,0
=+=
+=
8) Dimensionamento das linhas de derivação
De acordo com o croqui, cada LD terá 90 m de comprimento, com 60 LL
cada uma (30 LL de cada lado).
- limite de hf = 2,36-0,34= 2,02 mca
- QLD = 60 x 210 L h
-1 = 12600 L h-1 = 0,0035 m3 s-1
- L = 90 m
- F30 = 0,38
- Fr=0,37
D =
0,0008QL𝐷
1,75LL𝐷
hfL𝐷
F
1
4,75
= 0,05 𝑚
9) Pressão no início da LD
mcaPin
ZhfPinPin
LD
LDLLLD
27,1202,225,10 =+=
++=
10) Dimensionamento da linha principal
QLP=12,6 m
3 h-1 (vazão da linha de derivação)
LLP = 540 m (Croqui do item 5)
D=50 mm V=1,78 m s-1 (diâmetro escolhido)
Como o diâmetro é 50 mm, utilizar-se-á a equação de Hazen-Williams 
para PVC, C=140: 
hfLP =
10,646𝑄1,852𝐿
𝐶1,952𝐷4,87
=
10,646 0,0035 1,852 × 540
1401,952(0,05)4,87
= 37,4 𝑚
11) Potência hidráulica da bomba
𝑃𝑜𝑡 =
𝑄Hm
75𝜂
=
3,5 × 59,7
75 × 0,9
= 3,1 𝑐𝑣
Hm = HG + PINLD + hfLP +hf𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 +hfválvula
Hm = 5 + 12,27 + 37,4 + 3 + 2 = 59,7 𝑚𝑐𝑎
Exercícios complementares
Ex1)
Calcular o tempo de irrigação, considerando os seguintes dados:
Cultura: café
Espaçamento= 3,8 x 0,75 m 
PAS=50%
Kc=0,9
Eto=5 mm/dia
Gotejamento com faixa molhada de 0,9 m
Vazão do gotejador=2,3 L h-1
Espaçamento entre os gotejadores=0,75 m
Espaçamento entre linha lateral=3,8 m
Eficiência de aplicação=0,9
Turno de rega= 2 dias
Exercícios complementares
Ex1)
SOLUÇÃO:
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,75 × 3,8 = 2,85 𝑚2
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑎 = 0,75 × 0,9 = 0,675 𝑚2
𝑃𝐴𝑀 =
0,75 × 0,9
0,75 × 3,8
× 100 = 23,7%
𝑃𝐴𝑆 = 50%
Exercícios complementares
Ex1)
SOLUÇÃO:
𝐾𝐿 = 0,1 50 = 0,71
𝐸𝑇𝑐𝑙𝑜𝑐 = 𝐸𝑇𝑜 × 𝐾𝑐 × 𝐾𝐿 = 5 × 0,9 × 0,71 = 3,19 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎
Ti =
ITN × SP × SL
Np × q
=
7,11 × 0,75 × 3,8
1 × 2,3
= 8,8 ℎ
𝐼𝑅𝑁 = 𝐸𝑇𝑐𝑙𝑜𝑐 × 𝑇𝑅 = 3,2 × 2 = 6,4 𝑚𝑚
𝐼𝑇𝑁 =
𝐼𝑅𝑁
𝐸𝑎
=
6,4
0,9
= 7,11 𝑚𝑚
Solução:
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,75 × 3 = 2,25 𝑚2
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑎 = 0,75 × 1 = 0,75 𝑚2
𝑃𝐴𝑀 =
0,75 × 1
0,75 × 3
× 100 = 33,33%
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒𝑎𝑑𝑎 = 0,75 × 1,5 = 1,125 𝑚2
𝑃𝐴𝑆 =
0,75 × 1,5
0,75 × 3
× 100 = 50%
𝐾𝐿 = 0,1 50 = 0,71
Exercícios complementares
Exercícios complementares
EX2)
Considere um plantio de laranja irrigado por microaspersão. 
Calcular a tempo de irrigação conspirando os seguintes dados:
Espaçamento= 7,0 x 5,0 m
PAS=25%
Kc=0,6
Turno de rega=1 dia 
Vazão do microaspersor=31 Lh-1
Número de microaspersor por planta=1
Raio molhado= 2,1 m
Eficiência de aplicação=85%
Dia 31/01/2015: Eto=4,5 mm/dia
Dia 01/02/2015: Eto=5,0 mm/dia
Exercícios complementares
Ex2)
SOLUÇÃO:
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 7 × 5 = 35 𝑚2
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑎 = π𝑅𝑚2 = π 2,1 2 = 13,8 𝑚2
𝑃𝐴𝑀 =
13,8
35
× 100 = 39,6%
𝑃𝐴𝑆 = 25%
𝐾𝐿 = 0,1 39,6 = 0,63
Exercícios complementares
Ex2)
SOLUÇÃO:
𝐸𝑇𝑐𝑙𝑜𝑐 = 𝐸𝑇𝑜 × 𝐾𝑐 × 𝐾𝐿 = 4,5 × 0,6 × 0,63 = 1,7 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎
Ti =
ITN × SP × SL
Np × q
=
2 × 7 × 5
1 × 31
= 2, 26 ℎ
𝐼𝑅𝑁 = 𝐸𝑇𝑐𝑙𝑜𝑐 × 𝑇𝑅 = 1,7 × 1 = 1,7 𝑚𝑚
𝐼𝑇𝑁 =
𝐼𝑅𝑁
𝐸𝑎
=
1,7
0,85
= 2 𝑚𝑚
Dia 31/01/2015: Eto=4,5 mm/dia