GRUPO DE INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA DEL RIEGO (UPM) LEONOR RODRÍGUEZ SINOBAS

GRUPO DE INVESTIGACIÓN HIDRÁULICA DEL RIEGO (UPM)

LEONOR RODRÍGUEZ SINOBAS

(leonor.rodriguez.sinobas@upm.es)

AGRADECIMENTOS

Organizadores do

Congresso

Brasileiro de

Engenharia

Agrícola 2011

Professor

Joao Zocoler

UNESP/ ILHA SOTERA

Professor

Joao Saad

IRRIGAÇÃO POR GOTEJAMENTO SUBSUPERFICIAL

MÉTODO DE IRRIGAÇÃO

PRESSURIZADA COM BOA EFICIÊNCIA Y

MENORES REQUERIMENTOS DA AGUA Y

ENERGIA

UTILIZAÇÃO DE RECURSOS HÍDRICOS



INTRODUÇÃO



ELEMENTOS DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO



EFEITO DO SOLO NA VAZÃO DO EMISSOR



COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE

IRRIGAÇÃO NO CAMPO



DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE

IRRIGAÇÃO



CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS

DE PROJETO E OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO



DESENVOLVIMENTOS FUTURO

INTRODUÇÃO

SUPERFICIE IRRIGADA

No mundo: 278.800.000 ha

Irrigação localizada: 6.089.534 ha (2,2%)

(Evolução da irrigação localizada no mundo no periodo 1981-2006 Fonte: GMIA, 2006. IWMI)

Irrigação subsuperficial: ¿?(USA 0,6%)

(U.S.D.A., Farm and Ranch Irrigation Survey, 1999)

Países: Australia, Israel, México, Nova Zelanda, África do

Sul e Estados Unidos

Na Espanha

(ESYRCE, 2008)

Superficie total irrigada: 3.319.790 ha

Irrigação localizada: 1.381.835 ha (41,6%)

Irrigação subsuperficial ¿?

INTRODUÇÃO

CULTURAS

Cultivos hortícolas: alface, aipo ou

esparrago e alho, dentre outros,

Culturas arbóreas: citrus, maça, videira e

oliveira

Outros: alfafa, milho, algodão, gramado,

batata, cana-de-açúcar etc

.



Reduz: evaporação, perdas de água e abudos por

infiltração profunda e escoamento, herbas daninas



Uso de águas tratadas



Aplica a solução nutritiva na zona radicular e

melhora a produção nas culturas

INTRODUÇÃO

Vantágens do GS (Gotejamento sub-superficial)

Inconvenientes do GS (Gotejamento sub-superficial)

Intrusão das raízes

Acumulação de sedimentos e partículas de solo

Difícil avaliação

Tubulação de limpeza

ELEMENTOS DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO

Tuberías Portarramales Tubería Secundaria Tuberías de limpia Goteros Tanque químico Filtro primario Manómetro Tubería Principal Filtro secundario Cabezal de Control Ventosa Llave Manómetro Ramales Chave Manômetro Tubulação Tubulação Válvula Tubulação de distribuição

Manômetro Chave

Ec. Vazão do emissor na superfície

x

h

k

q

m

x

CV

u

h

k

q

1

m

x

s

u

CV

h

h

k

q

1

Ec. Vazão do emissor sob a superfície do solo

x

s

)

h

-(h

k

q

h

₀

h

_s

Shani & Or (1995)

1

8

2

f

q

r

K

r

h

o

s

o

s

2

5

4

_s

f

K

q

SOLO

hs (m)

Arenoso

< 0.5

Franco

< 1

Solo de campo hs 8 m

EFEITO DO SOLO NA VAZÃO DO EMISSOR

EMISSORES AISLADOS

COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO

400 450 500 550 600 650 700 750 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 t (s) Q (L /h) 1A 2A 3A 4A 5A 6A 1B 2B 3B 4B 5B 6B 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700 725 750 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 t (s) Q (L /h) 2A 4A 5A 2B 3B 6B

RAMAIS ENTERRADOS

Compensantes < 3.5 %

não Compensantes < 2,5 %

Compensantes= 7.5-10.5 %

não Compensantes = 2.5-3.6 %

Vazão diminui

COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO

EMISSOR COMPENSANTE

3,25 3,30 3,35 3,40 3,45 3,50 3,55 3,60 3,65 3,70 3,75 0 50 100 150 200 250 tempo de trabalho(min) q ( l/h) h o = 10,2 mca h o = 14,8 mca h o = 8 mca

Variação 2.5-3.5 %

07/07; H 0 media = 11,3 mca (CV H0 = 0,30) 500 550 600 650 700 750 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 t (s) Q (L /h ) R1 R2 R3 R4 R5 R6 Ho disminui Ho aumenta Variación q < 6 % R7 variação < 6%

COMPORTAMENTO DAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO NO CAMPO

UNIDADE COM EMISSOR COMPENSANTE

560 600 640 680 720 760 800 840 880 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 t (s) Q (L /h) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Ho disminui variação q (%)= [10-19]

SURFACING

AVALIAÇÃO DE UNIDADES DE IRRIGAÇÃO EM CAMPO

2V

UP

DW

CV

q

0.108

0.198

0.153

CV

h

0.102

0.042

0.141

DAY 1

CV

m

0.038

0.123

CV

0.080

0.123

CV

h

0.064

0.115

DAY 2

CV

m

0.048

0.043

Note: 2V= evaluation with the two valves fully open; UP= evaluation

with the upstream valve fully open; DW evaluation with downstream

valve fully open;

h

= hydraulic variation and

m

= manufacture, and wear

variation.

Fuente: Rodriguez-Sinobas et al. 2010

Entupimento do emissor 25-38 %

Unidadade sete anos

ENTRADA DE RAÍZES

Fuente: Ronaldo Souza 2003

h

₀

= [10-15] mca

Tempo irrigação : 30- 70 min

Filtro D= 63 mm D= 32 mm D= 32 mm R Regulador depresión Contador Sensor de presión R = 50 m 7 m

Separação entre emissores,s: 0.3 m

Profundidade do ramal, p: 0.3 m

Q

h

_L

h

₀

Ramai 1 Ramai 2 Ramai 3 Ramai 4 Ramai 5 Ramai 6

q

(L/h)

2.79

2.82

3.21

3.18

3.95

3.87

h

₀

(m)

8.1

8.5

11.4

11.2

16.1

15.7

h

_L

(m)

5.4

5.8

8.0

7.8

11.1

10.9

CV

_sup

0.085

0.085

0.083

0.083

0.081

0.081

CV

_ent

0.082

0.080

0.077

0.077

0.078

0.078

Nota: L= 50 m; D= 14.6 mm y s = 0.3 m. Emisor: x = 0.48; CVm = 0.058 y le

(comprimento equivalente no ponto de inserção do emissor) = 0.76 m.

sup

= superficial,

ent

= sob a superfície.

UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DA ÁGUA EMISSOR

NC

SOLO FRANCO HOMOGÊNEO

Ramal 1 Ramal 2 Ramal 3 Ramal 4 Ramal 5 Ramal 6

q

(L/h)

2.75

2.77

3.13

3.10

3.91

3.82

h

₀

(m)

8.1

8.5

11.4

11.2

16.1

15.7

h

_L

(m)

5.4

5.8

8.0

7.9

11.2

10.9

CV

_sup

0.081

0.081

0.078

0.079

0.076

0.076

CV

_ent

0.116

0.115

0.106

0.107

0.091

0.092

Nota: L= 50 m; D= 14.6 mm y s = 0.3 m. Emisor: x = 0.48; CVm = 0.058 y

le (comprimento equivalente no ponto de inserção do emissor) = 0.76

m.

_sup

= superficial,

_ent

= sob a superfície

.

AVALIAÇÃO DE UNIDADES DE IRRIGAÇÃO EM CAMPO

UNIFORMIDADE DE APLICAÇÃO DA ÁGUA EMISSOR

NC

DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO SDI

Emissores com a misma pressão

Solo homogêneo

Emissores na superfíe do solo

AR

FR

ARENOSO

FRANCO

UNIFORMIDADE:

Maior quanto menor

h

₀

Maior quanto menor

r

₀

Maior FR que AR

UNIFORMIDADE NAS RAMAIS

Emissores na superfíe do solo AR FR AC 1 L/h 3 L/h 2 L/h

Solo homogêneo

Com menor Ks

menor uniformidade

Com mais alta vazão nominal do

emissor

q

_n

menor uniformidade

Solo com variabilidade espacial

Emisores en superficie

AR FR AC

Emissores na superfíe do solo

DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NAS UNIDADES DE IRRIGAÇÃO SDI

UNIFORMIDADE NAS RAMAIS

Com menor Ks menor uniformidade

Com mais alta vazão nominal do

_emissor

_q

n

menor uniformidade

1 L/h 3 L/h 2 L/h

CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E

OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO

zona úmida zona úmida Emissor Emissor zona seca

(Adaptado de: NETAFIM, 2008)

Manejo



Pressão de trabalho



Tempo da irrigação

Projeto



Valores máximos de

vazão



Separação entre

emissores



Profundidade do

ramais

q

_t

VARIACIÓN DEL CAUDAL CON LA PRESIÓN GENERADA EN EL SUELO

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

% V a ri a c ió n q * AUTOCOMPENSANTE 2 L/h AUTOCOMPENSANTE 8 L/h AUTOCOMPENSANTE 24 L/h NO COMPENSANTE 2 L/h NO COMPENSANTE 4 L/h NO COMPENSANTE 8 L/h

Todos os modelos em cada grupo  ~ 1 linha

10%

CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E

OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO

x

*)

h

(

k

*

q

q* = q/h

₀

x

h* = (h

₀

-h

_s

)/h

₀

Relação lineal (%)

0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 q (l/h) hs ( m )

VALORES MEDIDOS VALORES SIMULADOS



h* ( h* = (h

₀

-h

_s

)/h

₀

) : Conheça

h

₀



h

_s



Valores simulados: h

_s

 q



q

_máx

 Aumentada em 10%

VALORES MÁXIMOS DE VAZÃO

EMISSORES NÃO COMPENSANTES

CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE PROJETO E

OPERAÇÃO DA IRRIGAÇÃO

ARENOSO FRANCO

Emissor NC: Variação

q*

= 10% 

h

* = 0,79

- h

₀

= 10 m :

- Solo FR:

q

_máx

= 2,35 L/h

- Solo AR:

q

_máx

= 12,44 L/h

Emissor compensante  Variação q* < 10% se

h

* > pressão fechamiento (2 m)

- h

₀

= 10 m:

- Solo FR:

q

_máx

= 10,73 L/h

Irrigation time:

30 min 60min 90min

MANEJO DE IRRIGAÇÃO

SOLO

K

_s

(m/s)

(m

-1

₎

Franco

2.89·10

-6

_12.9

EMISSOR NÃO COMPENSANTE

EMISSOR NÃO COMPENSANTE

profundade ramais

= 0.1 m. Pressão de trabalho: 11m

tempo da irrigação

:

30 min 60min 90min

MANEJO DE IRRIGAÇÃO

SOLO

K

_s

(m/s)

(m

-1

₎

80 100 120 140 160 180 H o ri zo n ta l le n g th ( cm ) h=8m 30 min h=16m 30min h=8m 60min h=16m 60min 60 80 100 120 140 160 180 H ori z on ta l le ng th (c m ) h=8m 30 min h=16m 30min h=8m 60min h=16m 60min (m m )

MANEJO DE IRRIGAÇÃO

60 80 100 120 140 160 180 0.1 0.2 0.3 (m3/m3) V e rt ic a l le n g th a b o v e ( c m ) Serie1 Serie2 Serie3 Serie4 (m m )

(Adaptado de: NETAFIM, 2008)

60 80 100 120 140 160 180 V e rt ic a l le ng th be low ( c m ) Serie1 Serie2 Serie3 Serie4 (m m )

Variação da agua de solo

z

above

z

below

CONCLUSÕES (I)

As propriedades do solos com poros finos afetam a

vazão dos emissores compensantes e não

compensantes. A vazão dos ramais diminui de forma

acentuada logo após os primeiros 10 a 15 minutos

depois do inicio da irrigação e, posteriormente, se

estabiliza.

A variação da vazão no tempo na unidade com

emissor compensante (entre 5 ao 19%) é maior que

na não compensante (entre 2 ao 7%).

CONCLUSÕES (II)

Os emissores compensantes podem perder seu efeito

regulador por: fatiga do elastómero (da membrana),

particulas de solo e/ou raízes depositadas no laberinto e

do elastómero (da membrana).

Nos solos homogêneos com infiltração pequena, a

variabilidade da vazão ser que na irrigação

superficial pelo efeito da auto regulação da vazão do

emissor. A uniformidade de aplicação da água será

maior na irrigação subsuperficial.

CONCLUSÕES (III)

Nos solos com variabilidade espacial, tais como os solos

agrícolas, a variabilidade da vazão é maior no ramal da

irrigação subsuperficial do que na irrigação superficial

em solos com poros finos e menor em solos de poros

grossos. No primeiro caso, a variabilidade anula o efeito

auto regulador do solo.

CONCLUSÕES (IV)

Os programas de simulação do cálculo hidráulico de

unidades de SDI são uma ferramenta útil para predizer a

distribuição da água na unidade e, assim, determinar os

índices de uniformidade e os resultados da irrigação.

Pode ser útil, na tomada de decisões do manejo da

irrigação (pressão e tempo de aplicação da água) e na

seleção de variáveis do projeto (espaçamento entre

emissores, profundidade).

É preços de uma calibração com medição da

vazão e das alturas de pressão no cabezal e/ou

no fim dos diferentes ramais durante a avaliação

de campo, assim como , as características

físico-hídricas do solo.

La membrane

La membrane

ENTRADA DE PARTíCULAS DE SOLO

entrada de raízes

–Pressão de trabalho: 0.5-3.0 bar

–Tempo de lavagem 1 bar: 25-30 s

Volume de água de lavagem:

Baixo: 1-1.5 L

Alto: 2-2.5 L

LINHAS DE PESQUISA E INOVAÇAO

DESENVOLVIMENTO DE CRITÉRIOS DE IRRIGAÇÃO

SEGUNDO O TIPO DE SOLO

DESENVOLVIMENTO DE EMISSORES QUE DIFICULTEM A

INTRUSÃO DAS RAÍZES E O DEPÓSITO DE PARTÍCULAS

DE SOLO

DESENVOLVIMENTO MÉTODOS DE AVALIÇÃO EM

CAMPO

DESENVOLVIMENTO DE ELEMENTOS DO SISTEMA DE

IRRIGAÇÃO QUE FAVORECEM A LAVAGEM DE

PARTÍCULAS DEPOSITADAS NAS TUBULAÇÕES E/OU

EMISSORES

ESTUDO DO EFEITO DE ETERMINADAS QUALIDADES DE

ÁGUAS TRATADAS

LEONOR RODRÍGUEZ SINOBAS