PROJECT OF AN IRRIGATION SYSTEM TO MEET THE WATER DEMAND OF FORAGE CORN IN THE LESS RAIN PERIOD OF THE YEAR
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7831318
Amauri Mesquita de Sousa1
Marcos Vinicius Afonso Cabral2
Resumo: A irrigação é uma prática agrícola que utiliza um conjunto de técnicas para atender a demanda total ou parcial hídrica para as culturas plantadas, assim como o método de irrigação por aspersão convencional. A pesquisa é baseada em revisão bibliográfica e procedimentos técnicos embasada na projeção do sistema de irrigação por aspersão convencional fixo, considerando as exigências metodológicas de um sistema de irrigação, sendo realizado o passo a passo para o dimensionamento de um sistema de irrigação desde a escolha do aspersor, o cálculo da linha lateral, da linha principal, finalizando com o dimensionamento da potência do conjunto motor bomba. O estudo foi realizado no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará (IFPA) Campus Castanhal-PA. Assim sendo, objetivou-se projetar um sistema de irrigação que melhor se adapte às condições do local para atender a demanda hídrica do milho forrageiro no período menos chuvoso do ano, analisando a capacidade de suprir as necessidades hídricas da cultura. No alcance do objetivo do estudo foi realizado previamente o levantamento de dados da área de cultivo de milho, visando conhecer as condições do solo, também foram feitos a medição da área de plantio de 1 hectare, e a localização da fonte de água que será utilizada para a implantação do sistema de irrigação por aspersão convencional. conclui-se que o sistema mais adequado é o sistema de aspersão convencional fixo.
Palavras-chave: Agricultura. Milho forrageiro. Irrigação. Sistema por aspersão.
Abstract: Irrigation is an agricultural practice that uses a set of techniques to meet the total or partial water demand for planted crops, as well as the conventional sprinkler irrigation method. The research based on a bibliographical review and technical procedures was based on the projection of the sprinkler irrigation system by fixed conventional sprinkler, considering the methodological requirements of an irrigation system, being carried out step by step for the dimensioning of an irrigation system from the choice of the sprinkler, the calculation of the lateral line, the main line, ending with the sizing of the power of the motor-pump set. The study was carried out at the Federal Institute of Education, Science and Technology of Pará (IFPA) Campus Castanhal-PA. Therefore, the objective was to design an irrigation system that best adapts to the local conditions to meet the water demand of forage corn in the less rainy period of the year, analyzing the capacity to supply the water needs of the crop. In order to reach the objective of the study, a survey of data from the corn cultivation area was previously carried out, in order to know the soil conditions, the planting area of 1 hectare was also measured, and the location of the water source that will be used for the implementation of the conventional sprinkler irrigation system. It is concluded that the most suitable system is the conventional fixed sprinkler system.
Keywords: Agriculture. Forage corn. Irrigation. Sprinkler system.
INTRODUÇÃO
A irrigação é uma prática agrícola que utiliza um conjunto de técnicas para atender a demanda total ou parcial hídrica para as culturas plantadas, assim como o método de irrigação por aspersão convencional. A prática consiste no fornecimento de determinada quantidade de água no solo em uma área específica e no momento certo para criar umidade ideal para o desenvolvimento das culturas, tanto no período chuvoso e menos chuvoso do ano.
A irrigação por aspersão é o método que fornece água ao solo e às plantas como se fosse uma chuva artificial. Sendo o mais utilizado atualmente, pode ser fixo ou móvel, podendo ser de forma convencional ou mecânica (SENAR, p. 8, 2019).
O método de irrigação por aspersão possui diversos tipos de sistemas para atender as diversas características do local que será implementado tais como: variação do solo, clima, tipo de cultura, disponibilidade de energia, condições socioeconômicas do produtor.
Neste sentido, considerando as características do solo presente do IFPA Campus Castanhal e as características de clima e as demais condições supracitadas, o método de irrigação por aspersão convencional fixo é o mais ideal para implementação na área de cultivo de plantas forrageiras, como é o caso do milho.
O cultivo do milho (Zea mays L.), pertencente à família Poaceae, é um dos grãos mais cultivadas no mundo, e corresponde a um elemento básico na dieta alimentar da população, especialmente da agricultura familiar, também cultivado nas propriedades rurais para alimentação de animais como aves, suínos e bovinos, além de ser comercializado (ALVES et al., 2013; BARAVIERA et al., 2014; CRUZ et al., 2006; DUARTE, 2002; EMPRAPA, 2011; TONIN, 2007).
O Pará apresenta elevada perspectiva de crescimento para a produção de milho, visto que possui características favoráveis para desenvolvimento da cultura, além de contar com grandes dimensões de terras, favorável ao cultivo, mas, para isso, deve-se investir em pesquisas e tecnologias específicas para o cultivo (FREITAS et al., 2011).
A plantação do milho forrageiro depende das ações do clima e solo para boa produtividade agrícola, pois o seu potencial genético pode corresponder a 50% do rendimento final (CRUZ et al., 2004; HANASHIRO et al., 2013). O manejo nutricional, alinhados à necessidade hídrica são também fatores fundamentais para otimização dos resultados dos sistemas de produção de milho (MELGAR; DUGGAN, 2004).
A cultura do milho é considerada um cultivo que demanda muita água, mas também é uma das mais eficientes no uso da água, isto é, produz uma grande quantidade de matéria seca por unidade de água absorvida (ALBUQUERQUE; RESENDE, 2002).
De acordo com Fancelli e Dourado Neto (2000), a irrigação para a cultura do milho pode ser viável economicamente quando o fator limitante é a água e, ou o preço de venda do produto é favorável, o que possibilita a minimização de risco e estabilidade no rendimento.
Neste contexto, o manejo da irrigação da cultura do milho consiste em estabelecer o momento correto de aplicar água e a sua respectiva lâmina (quando e quanto aplicar). Porém para que se possa indicar o manejo da irrigação de forma que venha atender à necessidade hídrica da cultura é necessário a indicação do método e sistema de irrigação mais adequado (como irrigar) e a melhor configuração de projeto para atender à necessidade agronômica e hidráulica do local, respondendo as premissas básica da técnica de irrigação na sequência lógica: como, quando e quanto irrigar?
Assim sendo, objetivou-se projetar um sistema de irrigação que melhor se adapte às condições do local para atender a demanda hídrica do milho forrageiro no período menos chuvoso do ano, analisando a capacidade de suprir as necessidades hídricas da cultura, fazendo com que o cultivo se torne um plantio de qualidade com enchimento dos grãos nutridos, atendendo o crescimento da planta, maior massa verde, dando possibilidade de uma maior quantidade massa seca importante para a criação da silagem.
METODOLOGIA
O estudo foi realizado no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará (IFPA) campus Castanhal, que está localizado às margens da BR-316, Km 63. A cidade de Castanhal-PA está localizada nas coordenadas geográficas 1°17’46” S e 47°55’28” W, com temperaturas médias anual de 26,5 °C e pluviosidade de média de 2432 mm ao ano, com maiores intensidades nos meses entre janeiro e junho.
No alcance do objetivo do estudo foi realizado previamente o levantamento de dados da área de cultivo de milho, visando conhecer as condições do solo, também foram feitos a medição da área de plantio de 1 hectare, e a localização da fonte de água que será utilizada para a implantação do sistema de irrigação por aspersão convencional.
A pesquisa baseada em uma revisão bibliográfica e procedimentos técnicos foi embasada na projeção do sistema de irrigação por aspersão por aspersão convencional fixo, considerando as exigências metodológicas de um sistema de irrigação, sendo realizado o passo a passo para o dimensionamento de um sistema de irrigação desde a escolha do aspersor, o cálculo da linha lateral, da linha principal, finalizando com o dimensionamento da potência do conjunto motor bomba.
Dados necessários para construção do projeto
• Dados do solo
• Umidade na Capacidade de Campo (CC)
• Umidade no Ponto de Murcha Permanente (PM)
• Densidade do solo (ds)
• Velocidade de Infiltração Básica do Solo (VIB)
• Dados da Cultura
• Milho
• Fator de disponibilidade de água (f)
• Profundidade efetiva das raízes (Z)
• Evapotranspiração máxima do período de cultivo (ETc)
• Área
• Dimensões (Largura e Comprimento)
• Irrigação
• Método e sistema de irrigação a ser implementado
• Eficiência de aplicação da irrigação
• Característica do emissor selecionado
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Considerando as características de solo, clima, cultura, disponibilidade de água e energia, assim como a disponibilidade socioeconômica do proprietário da área, o método irrigação mais indicado é o de aspersão por meio do sistema de irrigação por aspersão convencional fixa.
Um sistema de irrigação por aspersão convencional é composto, em geral, por aspersores, acessórios, tubulações (linhas laterais, linhas de derivação, linha principal, linha de recalque e linha de sucção) e conjunto motobomba.
Escolha dos aspersores
Um dos primeiros procedimentos a serem realizados em um projeto de irrigação por aspersão é a escolha do aspersor. A escolha do aspersor é feita após consulta criteriosa aos catálogos de fabricantes, onde são analisadas suas características, performance e, principalmente a intensidade de precipitação ou de aplicação que deve ser menor que a velocidade de infiltração básica do solo (VIB), a fim de evitar escoamento superficial da água no solo que poderá causar erosão e desperdício de água.
Deve-se adotar um aspersor que possua uma intensidade de aplicação de água (que é função do espaçamento entre aspersores) menor do que a VIB do solo. Isso evitará que seja aplicada ao solo uma quantidade de água maior do que ele poderá absorver.
Considerando a VIB média dos latossolos amarelos distróficos da região de 12 mm/h, o aspersor escolhido possui as seguintes características:
• Pressão de serviço = 25 m.c.a
• Vazão = 2,73 m³/h
• Diâmetro alcance = 29 m
• Espaçamento recomendado (Ea x El) = 18m x 18m
• Intensidade de aplicação de água do aspersor (Ia) = 8,9 mm/h
O aspersor acima foi escolhido porque segundo a especificação do fabricante a intensidade de aplicação de água é menor que a VIB, aferindo o critério de escolha do aspersor.
Croqui da área
Foi realizado o levantamento da área de plantio, tomando como bases duas dimensões de largura e comprimento, assim como também o local da fonte de água. A área possui 100 m de largura e 100 metros de comprimento, totalizando 10000 m², ou seja, 1 ha de área de milho plantada.
De acordo com o levantamento feito in loco a distribuição da linha principal de irrigação e das linhas laterais que melhor atenda a área teve a seguinte configuração: Linha principal cortando o meio da área totalizando 100 m e linhas laterais partindo da linha principal totalizando 50 m (Figura 1).
Figura 1. Croqui da área com as distribuições das linhas principais e laterais.
Fonte: autores, 2023.
Número de linhas laterais (NLL)
Na área são instaladas as linhas laterais distribuídas igualmente em toda a sua extensão, em distâncias múltiplas 18 metros, assim como está previsto nas características do fabricante (Eq. 01).
Figura 2. Distribuição das linhas laterais
Fonte: autores, 2023.
Sendo assim será utilizado 3 aspersores por linha lateral (Figura 3).
Figura 3. Distribuição dos aspersores
Fonte: autores, 2023.
Vazão do projeto ou sistema de irrigação
Dimensionamento da tubulação das linhas laterais
No dimensionamento de uma linha lateral o diâmetro escolhido deve atender o critério da perda permissível, considerando que essa perda de carga (hfl) não pode ultrapassar 20% da pressão de serviço do aspersor.
Considerando as características do aspersor a sua pressão de serviço é de 25 mca, portanto a hfl não pode ultrapassar de 5 mca ao longo da linha (Eq. 04).
Onde:
Fonte: autores, 2023.
Considerando que as tubulações comerciais são vendidas em varas de 6,0 metros, obtém as seguintes definições:
Figura 5. Dimensionamento da pressão inicial na linha lateral
Fonte: autores, 2023.
Dimensionamento da tubulação da linha principal – Perda de carga na linha principal.
Dimensionamento da tubulação de recalque.
Considerando que o diâmetro da tubulação de recalque pode ser igual ao diâmetro da tubulação de principal vai ser utilizado o diâmetro de 100 mm. Para composição da tubulação de recalque só serão necessárias duas varas de 6,0 metros, pois a distância da tubulação da bomba até a conexão de da linha principal é de 10 metros.
Considerando que a dimensão de diâmetro da tubulação de recalque é igual à da tubulação de principal então a perda de carga da tubulação de recalque pode ser considerada desprezível, pois ao longo de 100 metros de tubulação da linha principal só se observa uma perda de carga de 1,8 mca. Sendo assim para 10,0 metros de comprimento de tubulação de recalque pode ser considerada desprezível para este cálculo da potência da bomba.
Dimensionamento da tubulação de sucção.
Considerando que a tubulação de sucção estará entre a bomba e a caixa d’água, distando 5,0 metros, só será necessária uma vara de 6,0 metros de diâmetro de 100 mm.
Altura manométrica total (Hman)
A altura manométrica total (Hman) é a pressão que é requerida pelo sistema moto-bomba para quando ocorrer todas perdas de pressão do sistema, as perdas mínimas estejam atendendo os critérios que foram mencionados (Eq. 05).
Resumo dos dados para dimensionamento da bomba.
Figura 7. Resumo das perdas de pressão para o cálculo da altura manométrica
Fonte: autores, 2023.
Dimensionamento da bomba
Orçamento das tubulações, dos aspersores e da bomba
Considerando as peças calculadas do sistema de irrigação por aspersão convencional segue o primeiro orçamento necessário para aquisição dos materiais (Tabela 1). Tabela 1. Orçamento inicial
Fonte: autores, 2023.
CONCLUSÃO
Sendo avaliado todas as características do local e a melhor configuração hidráulica para atender o menor custo benéfico para o tipo de sistema escolhido, conclui-se que o sistema mais adequado é o sistema de aspersão convencional fixo, com a linha principal cruzando a área no meio e as linhas laterais perpendicular à linha principal para que se tenha uma menor perda de carga e consequentemente uma bomba de menor potência.
REFERÊNCIAS
ALBUQUERQUE, P. E. P.; RESENDE, M. Cultivo do Milho: Manejo de Irrigação. Circular Técnico – Comunicado 47. Infoteca-e, EMBRAPA, Sete Lagoas – MG, 2002.
ALVES, J. D. N.; SOUZA, F. C. A.; MOTA, A. M.; OKUMURA, R. S. Fontes de crescimento da produção de milho e feijão-caupi na microrregião do Guamá no período de 2000-2011. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer – Goiânia, v.9, n.17; p.1486. 2013.
FANCELLI, Antônio Luiz e DOURADO NETO, Durval. Produção de milho. Guaíba: Agropecuária. 2000. Acesso em: 26 ago. 2022.
FREITAS, J. B.; SANTOS, T. S.; FERNANDES JÚNIOR, J. V. M.; ALMEIDA, M. L.; ALMEIDA, M. R.; A teoria de filiére aplicada à cadeia produtiva do milho em assentamento rural no Nordeste do Brasil. In: VIII – Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia – 2011.
IRRIGAÇÃO, UMA PRÁTICA QUE AUMENTA A PRODUTIVIDADE NO CAMPO. Disponível em: https://boaspraticasagronomicas.com.br/boas-praticas/irrigacao/. Acesso em: 06 abr. 2023.
MELGAR, R.; DUGGAN, M. T. Manejo de la fertilización em Maíz. Proyecto Fertilizar. EEA INTA Pergamino, Argentina. 2004.
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM RURAL. Irrigação: gestão e manejo de sistema por aspersão. / Serviço Nacional de Aprendizagem Rural. – Brasília: Senar, 2019. 75 p; il. 21 cm (Coleção Senar, 252).
Submissão de Trabalhos Científicos para o XIV SICOOPES e V FECITIS. Disponível em: https://www.ifpa.edu.br/component/content/article?id=1614. Acesso em:
¹Técnico em Agropecuária – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Brasil– Email:
amaurimesquita1904@gmail.com – ORCID: 0000-0002-4756-402X
²Especialista em Analise Ambiental, Mestrando em Ciências Ambientais, Universidade do Estado Pará – marcos.vacabral@aluno.uepa.br – ORCID: 0000-0002-1328-313X