Dentre os sistemas por aspersão, o pivô central vem sendo utilizado com relativo sucesso devido à menor demanda de mão de obra, possibilidade de redução no custo da energia elétrica com irrigações noturnas e ainda possui um maior nível de automação e controle (SILVA e COELHO, 2003). Nesse tipo de sistema, uma área circular é projetada para receber uma estrutura suspensa que, por sua vez, recebe uma tubulação em seu centro.
Esse sistema consiste em aplicar água ao solo sob a forma de aspersão, em que os aspersores são instalados sobre uma haste apoiada em torres que giram em torno de um ponto fixo e a água é aspergida por cima da plantação. As torres são acionadas por dispositivos elétricos ou hidráulicos e se movem de forma circular, fazendo com que a área irrigada seja função do comprimento do pivô (Figura 06).
a) Pivô Central – foto real b) Área irrigada pelo pivô
Figura 6- Pivô Central
Segundo Bernardo et al. (2006), o pivô central foi construído pela primeira vez em 1948, por Frank L. Zybach, que submeteu o invento para ser analisado e finalmente patenteado em 1952, no Colorado, Estados Unidos. Em 1954, Zybach vendeu os direitos de fabricação para a empresa americana Valley, localizada no Estado do Nebraska. A partir de 1968, outra empresa, denominada Lindsay, também iniciou a fabricação de pivôs, e atualmente ambas dividem a liderança do mercado mundial de pivôs.
O comprimento do raio do pivô pode variar de 200 a 1500 metros, sendo o mais comum de 400 a 600 metros, e a área irrigada por unidade de comprimento aumenta com o incremento do raio. As principais partes desse sistema são mostradas na Figura 07: torre central, caixa de controle, tubulação de distribuição, torres móveis, conjunto motorredutor e lance final em balanço (BISCARO, 2009). As principais vantagens do pivô central são a pequena exigência de mão de obra, a alta uniformidade de distribuição de água e a alta eficiência de irrigação, entre 85% a 90%, mas com um custo por unidade de área (aquisição e instalação) elevado (MAROUELLI et al., 2011).
Figura 7- Componentes de um equipamento de irrigação tipo pivô central
Fonte: Adaptado de Biscaro (2009)
O pivô central é um dos sistemas de irrigação por aspersão mais automatizado disponível no mercado. Gilley et al. (1983), Fraisse et al. (1993), Sadler et al. (1996),
Evans et al. (2013) e Evans e King (2011) demonstram que o irrigador tipo pivô central ou linear móvel é particularmente adequado para a condição de irrigação de precisão devido principalmente aos seus atuais níveis de automação e da grande área que o pivô pode irrigar.
3.2.1 Funcionamento
A velocidade de deslocamento de um pivô-central é controlada em sua última torre. Essa velocidade é estabelecida por um temporizador, instalado na caixa de comando central do pivô, o qual controla o tempo de acionamento do motor da última torre. Por exemplo, a situação em que o tempo de parada do motor é igual ao de movimento corresponde à regulagem de 50% da velocidade máxima estabelecida pelo percentímetro de controle do temporizador. Na velocidade máxima de 100%, o motor da última torre fica continuamente em movimento (BERNARDO et al., 2006, SILVA e AZEVEDO, 1998).
Uma das informações importantes no dimensionamento de um pivô-central é a velocidade de deslocamento da lateral. Essa velocidade depende das características construtivas do motorredutor, da redução na roda e da rotação do motor de cada torre, e, com o comprimento do raio até a última torre, determina o tempo de rotação que leva o pivô para completar um giro. Esse tempo, conhecido por tempo de giro ou de rotação, pode ser calculado pela seguinte Equação (1):
(1)
em que, Tgiro = tempo de giro da lateral do pivô-central (h);
R = distância da última torre em relação ao ponto pivô (m);
v = velocidade linear no arco de deslocamento da última torre (m/h). As torres internas movem-se toda vez que o ângulo de declinação de um vão em relação ao outro for superior a um valor predeterminado (em geral, 5 graus). Um mecanismo simples detecta tal variação no ângulo e mecanicamente, aciona uma chave elétrica, permitindo a passagem de corrente para um motor de ¾ ou de 1 cv, localizado sobre a base da torre (Figura 08).
2 R Tgiro v =
Figura 8- Movimento de um pivô central
Fonte: Adaptado de Silva e Azevedo (1998)
Os aspersores podem ser distribuídos ao longo da lateral com o mesmo espaçamento, variando o tamanho dos bocais, ou com espaçamento decrescente a partir do ponto pivô, mas mantendo a mesma vazão dos aspersores. A água é aplicada por meio de aspersores do tipo spray, que funcionam na posição invertida, como mostrado na Figura 9a.
Para plantio no formato circular (círculos concêntricos), cada emissor irriga uma linha de plantas e, neste caso, a irrigação pode ser aplicada de forma localizada pelos aspersores do tipo LEPA (low energy precision application – aplicação precisa de baixo consumo de energia), como mostrado na Figura 9b (RAJAN et al., 2015). A escolha correta dos aspersores representa um dos pontos fundamentais do projeto de um pivô- central.
a) aspersores do tipo spray b) aspersores do tipo LEPA
Figura 9- Tipos de aspersores mais comuns em pivô central
3.2.2 Lâmina Aplicada por Volta do Pivô
Quanto maior o tempo necessário para o pivô central dar um giro completo, maior será a lâmina aplicada por ele. Desse modo, para aumentar a lâmina aplicada por rotação, tem-se que reduzir a velocidade de rotação do pivô e vice-versa. Essa lâmina é dada pela Equação (2):
(2)
em que, L = lâmina média aplicada pelo pivô central (mm); 𝑄0 = vazão do sistema (l/s);
Tgiro = tempo para dar uma volta completa (h); A = área total irrigada (ha);
= eficiência de irrigação (decimal).
3.2.3 Determinação do Intervalo de Irrigação
Deve-se evitar a irrigação diária, pois essa prática mantém a superfície do solo sempre úmida, aumentando as perdas por evaporação. Além disso, quando muito frequente, a irrigação umedece apenas uma pequena camada de solo, o que dificulta o desenvolvimento das raízes. O intervalo entre irrigações pode ser determinado de três maneiras: turno de rega fixo, lâmina de irrigação fixa e irrigação com base na tensão de água no solo (BERNARDO et al., 2006), a saber:
Turno de rega fixo (TRF) refere-se ao tempo que pode ser decorrido entre uma
irrigação e a próxima. Em outros termos, é o intervalo de tempo, geralmente em dias, entre duas irrigações sucessivas e o tempo necessário para que a cultura consuma, através da evapotranspiração potencial da cultura (ETpc), a disponibilidade total de água (DTA) no solo na profundidade efetiva do sistema radicular (Z), como é visto na Equação (3):
(3)
em que, TRF = Turno de Rega Fixo (dias);
DTA = Disponibilidade Total de Água (mm de água/cm de solo); Z = Profundidade efetiva do sistema radicular (m);
ETpc = Evapotranspiração Potencial da Cultura (mm);
0 0,36 Q Tgiro Ef L A = f E DTA Z TRF ETpc =
Lâmina de irrigação fixa: neste método, a irrigação é realizada sempre que a
evapotranspiração máxima da cultura acumulada (ETca) atinge um valor pré- estabelecido, que vai depender principalmente do tipo de solo. Quanto maior a capacidade de retenção de água apresentada pelo solo, maior poderá ser o valor de ETca, e quanto maior esse valor, maior será o intervalo de irrigação.
Irrigação com base na tensão da água no solo: é semelhante ao método da lâmina
de irrigação fixa, mas ao invés de utilizar um valor pré-fixado da ETca, utiliza-se, como base da irrigação, um valor pré-estabelecido da tensão da água no solo. Essa tensão está diretamente relacionada ao teor de umidade do solo, pois quanto mais seco o solo, maior a tensão com que a água é retida. Na prática, o intervalo de irrigação representa o número de dias que o solo terá reserva de água suficiente para suprir a necessidade hídrica das plantas, sem prejudicar o seu desenvolvimento (REICHARDT, 1990).
Independentemente do tipo de turno de rega adotado no manejo da irrigação, fixo ou variável, o sistema de irrigação deverá repor ao solo a mesma quantidade de água que foi evapotranspirada pela cultura após a última irrigação ou chuva.