Irrigação por Superfície: Sulcos - UFG · solos argilosos férteis com ... exige dos projetistas e técnicos uma maior atenção ... requer sistematização do terreno. A declividade

Faculdade de Engenharia Agrícola/UNICAMP Irrigação: Técnicas, Usos e Impactos

Prof. Roberto Testezlaf 1

Irrigação por Superfície: Sulcos

INTRODUÇÃO

Sob a definição de irrigação por superfície está incluída os métodos de irrigação quedistribuem a água diretamente sobre a superfície do solo, a partir de uma extremidade dacultura e cobrindo a área de forma gradual. A velocidade de avanço desse escoamentodepende principalmente da vazão de entrada e das características de infiltração do solo.Outros fatores podem afetar essa taxa de avanço como: declividade da área, rugosidade dasuperfície do solo, geometria ou forma da seção transversal de escoamento.

Os sistemas de irrigação por superfície recebem também o nome de irrigação porgravidade, uma vez que a água é aplicada diretamente sobre a superfície do solo e peloefeito da gravidade se movimenta e se infiltra no solo. O esquema da Figura 1, apresentauma propriedade agrícola que possui praticamente todos os tipos de sistemas de irrigaçãopor superfície.

Figura 1:Esquema mostrando exemplos de sistemas de irrigação por superfície que podem serutilizados em uma propriedade agrícola.

As primeiras civilizações que se tem conhecimento já praticavam a irrigação porsuperfície. Nessas irrigações a água era desviada de rios para áreas adjacentes inundáveis,através de barragens ou canais de distribuição. Essas áreas se caracterizavam por teremsolos argilosos férteis com pouca declividade. Entretanto, as técnicas existentes atualmentepermitiram levar esses métodos para terras altas, com características de solo e topografiabem diferentes das planícies inundáveis. Essas áreas tendem a ter uma maior variabilidadeno tipo de solo, apresentando solos bem permeáveis e com pouca fertilidade. Esse fatoexige dos projetistas e técnicos uma maior atenção no dimensionamento e no manejo dosistema.

Apesar das inovações tecnológicas que surgiram nas últimas décadas, os sistemas deirrigação por superfície apresentam ainda a maior percentagem de área irrigada no mundo e



no Brasil. Este fato se justifica pelas características que esses sistemas apresentam comrelação aos outros sistemas pressurizados:

• A simplicidade operacional permite que boa parte dos agricultores que tenhamum mínimo de conhecimento operem e mantenham satisfatoriamente ossistemas;

• O maior custo inicial na irrigação por superfície está associado ao preparo e aonivelamento do solo, mas se a topografia não for ondulada, a necessidade deinvestimento inicial é baixo;

• A maior parte da energia consumida pelos sistemas de irrigação por superfícievem da gravidade, portanto esses sistemas possuem a potencialidade para baixosconsumos de energia;

• A operação desses sistemas não é afetada pela qualidade de água, possibilitandoo aproveitamento de água com baixa qualidade física, química ou biológica;

• Diferentemente da aspersão esses sistemas podem operar com vento semproblemas;

• Potencialidade para apresentar boas eficiências de aplicação de água;• Não interferem com os tratos fitosanitários da cultura, principalmente, os

realizados na área foliar da planta;• Adaptabilidade a várias culturas, principalmente o arroz, a maior cultura de

subsistência humana.

Entretanto, apresentam algumas limitações importantes:• O projeto e as práticas de manejo desses sistemas são bem mais complexas para

serem definidas e implementadas do que outros sistemas, principalmente porqueos desempenhos são afetados pelas altas variações espaciais e temporais daspropriedades do solo;

• Requerem ensaios de campo para se obter parâmetros de projeto;• Necessitam de reavaliações de campo para manter boas eficiências de aplicação;• A necessidade de utilizar a superfície do solo na condução e distribuição de água

requer áreas bem niveladas. Os custos de sistematização dessas áreas podem seraltos, limitando o seu uso para áreas que tenham pouca declividade. Casocontrário, exigem solos sistematizados, ou com algum trabalho de nivelamentosuperficial;

• Não são recomendados para solos extremamente permeáveis ou que apresentamaltas velocidades de infiltração;

• Requerem alta demanda de água quando são projetados com baixas eficiências.• Esses sistemas tendem a requerer muita mão-de-obra, apesar de não se

necessitar de pessoal especializado. Entretanto, para se atingir boas eficiências épreciso utilizar práticas corretas de monitoramento que exigem do agricultorcertas habilidades de julgamento.

• As vezes, os sistemas são projetados de forma que dificultam a aplicaçãofreqüente de pequenas lâminas de irrigação quando necessário.

Aliada a essas limitações, a utilização desses métodos por agricultores tendem a sereduzir, devido a falta de uma maior divulgação dos sistemas por técnicos (principalmente



por falta de conhecimento) e pelas críticas que recebem pelos problemas ambientais quepodem se originar do manejo incorreto.

TIPOS DE SISTEMAS

A classificação dos sistemas de irrigação por superfície varia arbitrariamente naliteratura técnica. O mesmo sistema pode ser referenciado por diferentes nomes. Apesar dairrigação por superfície incluir uma boa variedade de sistemas, optar-se-á por classificá-losde uma forma geral em: sistemas de irrigação por sulcos, sistemas de irrigação porinundação.

• Sistemas de irrigação por sulcos: a água é aplicada na área a ser irrigada pelainundação parcial da mesma, acompanhando as linhas da cultura, e escoando por sulcosconstruídos na superfície do solo. Nesse caso , a água se infiltra durante a suamovimentação na área e também no tempo em que permanecer acumulada na superfíciedo solo após atingir o final do sulco. O melhor exemplo de cultura que utiliza essesistema no Brasil, principalmente no estado de São Paulo é a do tomate de mesa.Entretanto, culturas anuais e permanentes como soja e citros, respectivamente, podemtambém ser irrigadas por esse sistema (Figura 2).

Figura 2: Cultura de soja (esquerda) e de citrus (direita) irrigadas por sulcos.

• Sistemas de irrigação por inundação (tabuleiros ou faixas): a água é aplicada sobretoda a área e se acumula na superfície do solo. Nesse caso , além da água se infiltrardurante a sua movimentação na área, ela pode permanecer acumulada na superfície deforma permanente, no caso da cultura do arroz, ou de forma temporária, no caso deoutras culturas.Pela Figura 3 é possível diferenciar a irrigação por inundação da irrigação por sulcos.No caso do arroz, toda área cultivada é preparada para ser inundada por uma lâminauniforme de água que permanecerá acumulada durante todo o ciclo da cultura.



Figura 3: Exemplos de irrigação por inundação na cultura do arroz.

IRRIGAÇÃO POR SULCOS

Introdução

A irrigação por sulcos consiste na distribuição da água através de pequenos canaisou sulcos paralelos às fileiras das plantas, por onde se movimenta ao longo do declive(Figura 4).

Figura 4: Fotografia da realização da irrigação por sulcos.

Nesse sistema, a água se infiltra no fundo e nas laterais do sulco (perímetromolhado) se movimentando vertical e horizontalmente no perfil do solo e proporcionando aumidade necessária para o desenvolvimento vegetal. A Figura 5 apresenta um exemplo deesquema de como a água se infiltra e se movimenta no perfil do solo.



Figura 5: Esquema do processo de infiltração e de movimetação da água no sulco.

A irrigação por sulcos, como pode ser visto na Figura 4, não molha toda a superfíciedo solo, molhando normalmente de 30 a 80% da superfície do solo, dependendo doespaçamento entre sulcos e da cultura a ser irrigada. Em conseqüência dessa característica,há uma redução nas perdas por evaporação e também na formação de crostas superficiaisem alguns solos. A irrigação por sulcos possibilita ao irrigante manejar as irrigações a fimde atingir boas eficiências, permitindo adequá-la às mudanças que ocorrem no campodurante a safra.

Algumas limitações que a irrigação por sulcos apresenta, dificulta a sua utilizaçãopelos agricultores, como:

• Existência de perdas de água por escoamento superficial no final do sulco;• Aumento no potencial de erosão da área;• Dificuldade do tráfego de equipamentos e tratores sobre os sulcos;• Acúmulo de sais entre sulcos;• Aumento do custo inicial devido a construção dos sulcos;• Exigência de muita mão-de-obra e de alguma especialização para se operar

corretamente o sistema;• Dificuldades em se automatizar o sistema, principalmente com relação a aplicar

a mesma vazão em cada sulco;

Por outro lado, a principal limitação da utilização da irrigação por sulco atualmenteé a imagem que o sistema possui de desperdiçar excessivamente os recursos hídricos, o quevem determinando a lacração de moto-bombas de agricultores em bacias com usosconflitantes da água.

Parâmetros de Projeto

Topografia

Esses sistemas exigem topografia adequada, com declive suave e as condiçõessuperficiais do terreno uniformes. Caso contrário, requer sistematização do terreno. Adeclividade na direção da irrigação (para onde a água escoa) pode variar de 0% até 2%, emcondições adequadas de vazão e solo. Na direção perpendicular ao escoamento de água, o



declive pode atingir até 10%, desde que, sejam asseguradas medidas que reduzam os riscosde erosão.

Tipo de solo

A utilização desse sistema em solos com alta capacidade de infiltração (porexemplo, solos arenosos) não é recomendável, devido a elevadas perdas por percolação.Em solos excessivamente impermeáveis, o problema pode ser as perdas excessivas de águapor escoamento superficial.

Disponibilidade de água

Devido as baixas eficiências de aplicação de água utilizadas nos projetos, exigemalta demanda de água. As vazões individuais para cada sulco pode variar geralmente de 0,2a 2 L/s.

A vazão aplicada por sulco é um dos parâmetros mais importantes para se obter umairrigação eficiente. A vazão utilizada deve ser a máxima possível capaz de não causarerosão. O valor da vazão para um sulco pode ser estimado inicialmente pela equaçãorecomendada pelo SCS-USDA:

sq

631,0max =

sendo:qmax = vazão máxima não erosiva (L/s)s = declividade do sulco (%)

Por exemplo, para uma declividade de 0,5% , a máxima vazão admissível seria de1,3 L/s. Esta equação superestima o valor da vazão máxima para declividades menores que0,5% e subestima para valores superiores a essa declividade. O preferível é utilizar o valorestimado pela equação como referência para ensaios de campo, aonde o valor real da vazãodeve ser calculado.

Como a velocidade de infiltração decresce exponencialmente com o tempo, o idealseria ter um sistema que permitisse a utilização de vazões decrescentes durante a irrigaçãopara se evitar perdas excessivas. A técnica de vazões reduzidas é uma das formas que setem para aumentar a eficiência de aplicação de água nesses sistemas.

Espaçamento dos Sulcos

A velocidade de infiltração claramente influencia a entrada de água no perfil do soloe o desempenho da irrigação nesse tipo de sistema. Através das características de infiltraçãoe dos parâmetros relacionados ao movimento de água no seu perfil, principalmente acondutividade hidráulica, é possível determinar o perfil de umedecimento dos sulcos. Essesperfis se diferenciam em função da textura e da estrutura do solo irrigado. A Figura 6apresenta uma comparação do perfil de umedecimento ou bulbo molhado em dois tipos desolos.



Figura 6: Perfil de umidade do sulcos em dois tipos diferentes de solos.

A seção molhada em solos mais permeáveis (Solo A) apresenta forma maisalongada e com tendência a ter uma movimentação vertical maior que a horizontal. Sendoque solo menos permeáveis (Solo B), apresentam uma tendência de movimentação lateral(horizontal) maior. Por essa razão, como regra geral, os sulcos podem se mais espaçadosem solos argilosos que nos solos arenosos.

O espaçamento entre sulcos dependerá além do perfil de umedecimento do solo, dacultura a ser irrigada e do tipo de equipamento que será utilizado nos tratos culturais. Oespaçamento entre sulcos deverá ser escolhido de forma a assegurar o movimento lateral deágua entre sulcos adjacentes, umedecendo toda a zona radicular da cultura e evitando oumedecimento das áreas abaixo dela (perdas). O espaçamento entre sulcos pode variar entre0,30 a 1,80 m, com a média ao redor de 1,0 m.

Declividade do sulco

Geralmente, a declividade do sulco segue a declividade média do terreno, mas podevariar de 0,2 a 3%, não devendo exceder a 2% para se evitar problemas potenciais deerosão. No caso de se utilizar vazões de projeto com valores reduzidos pode-se utilizarvalores de declividade em seus limites superiores.

Recomenda-se valores de declividades entre 0,2 a 0,5% para solos mais arenosos eentre 0,5 a 1,5 % para solos mais argilosos.

Comprimento do sulco

Além da vazão, a determinação do comprimento do sulco é um fator essencial parao sucesso da irrigação por sulcos. Um erro no cálculo desse parâmetro pode levar a efeitosindesejáveis para o agricultor.



Se seu valor for superestimado, isso pode causar:• Aumento nas perdas por percolação no inicio do sulco;• Diminuição significativa na uniformidade de distribuição de água no sulco;Mas, se o seu valor for subestimado, isso pode levar a:• Aumento na quantidade de mão-de-obra;• Aumento no custo de irrigação;• Incremento nas perdas de área de cultivos em função da presença de canais

e obras de infra-estrutura;• Dificuldades na mecanização da área.O principais fatores que devem ser considerados na determinação do comprimento

do sulco são:Tipo do solo: Quanto mais arenoso ou permeável for o solo mais curto deve ser o

sulco e, quanto mais argiloso ou impermeável for o solo, mais longo poderá ser o sulco.Declividade: Para um dado valor de vazão, o comprimento do sulco pode aumentar

a medida que a declividade aumenta (declividades suaves entre 0,2 a 0,5%). Entretanto paradeclividades maiores que 0,5%, o comprimento do sulco deve diminuir, a medida que adeclividade aumenta, porque a vazão deverá decrescer para se evitar a erosão.

Cultura: Como a lâmina bruta de água a ser applicada pela irrigação estárelacionada com a capacidade de retenção de água no solo e com a profundidade do sistemaradicular da cultura, pode-se utilizar sulcos mais compridos com plantas de sistemaradicular profundo em solos argilosos do que plantas com sistema radicular rasos em solosarenosos.

Forma e tamanho da área: Para pequenas áreas, o comprimento do sulco deve serdeterminado em função das dimensões do terreno. Para grandes áreas, é recomendável queo comprimento seja um sub-múltiplo de umas das dimensões da área, para que se tenha umnúmero inteiro de sulcos com o mesmo comprimento, o que facilita o manejo da irrigação.

A determinação do comprimento do sulco mais correto para a área a ser irrigadadeve ser realizada mediante ensaios de campo, onde deverá ser avaliado diferentesdeclividades, vazões e comprimentos de sulco.

Uma das recomendações que existe na literatura é a de Criddle et al. (1956) queafirma que o comprimento do sulco deve ser tal que a água deve chegar ao final do sulcoem ¼ do tempo de irrigação, ou seja, do tempo necessário para aplicar a lâmina bruta deirrigação.

Tipos de sistemas de irrigação por sulcos

Os tipos mais comuns de sistemas de irrigação por sulcos que existem no Brasilpermite classificá-los com relação a declividade que possuem: em nível ou em declive, ecom a forma de disposição no terreno, retos ou em contorno. As Figuras 7 a 9 apresentamexemplos desses tipos de sistemas de sulcos.



Figura 7: Exemplo de sulcos retos em declive.

Figura 8: Exemplo de sulcos retos em nível.

Figura 9: Exemplo de sulcos em contorno em declive.

Existe ainda uma outra classificação de irrigação por sulcos denominada decorrugação. Nesse caso, a água se movimenta sobre a superfície do solo através depequenos sulcos construídos na direção de maior declividade do terreno. Esse tipo deirrigação se adapta melhor em culturas que não exijam capinas e que tenham alta densidadede plantio, tais como pastagens, forrageiras, etc. Pode ser utilizada também em culturas



cultivadas em linhas contínuas, tais como arroz, trigo, e plantadas em nível. A Figura 10apresenta uma fotografia da aplicação dessa irrigação na cultura do feijão.

Figura 10: Exemplo de irrigação por corrugação na cultura do feijão.

Sistemas de distribuição de água em sulcosNa irrigação por sulcos pode-se encontrar geralmente cinco tipos de sistemas de

aplicação de água que permitem ao agricultor o controle da vazão aplicada. São eles: canaiscom sifões, canais com saídas laterais, canais com desvio manual, tubos janelados etubulações de distribuição enterradas com válvulas de subida.

Canais com sifões

Neste método de aplicação, canais de terra ou revestidos podem ser utilizados paraaplicar a água em sulcos ou em áreas a serem inundadas, através de tubos sifões instaladosno lado dos canais (Fig. 11). A água dentro do canal deve ser elevada até uma alturasuficiente para criar uma carga hidráulica acima do bocal de entrada do sifão quedeterminará a sua vazão. Esta elevação pode ser conseguida pela instalação de comportasou barragens de madeira ou outro material.

Os tubos sifões são geralmente feitos de alumínio ou de material termoplástico (PE)e, portanto, são leves e portáteis. Eles estão disponíveis nos diâmetros comerciais destastubulações. A vazão destes tubos é função da carga ou altura hidráulica disponível. Elespodem trabalhar com a sua saída livre ou afogada. Quando eles trabalham com a saída livrea carga hidráulica é igual a diferença de elevação entre a saída do sifão e o nível da águadentro do canal. Quando eles trabalham afogados a carga hidráulica é igual a diferença denível entre as superfícies da água dentro e fora do canal.

Os tubos sifões precisam ser escorvados para que possam operar. Isto é feitosubmergindo o tubo na água, deixando-o encher completamente e cobrindo uma das saídascom a mão e então, abaixando o mesmo vagarosamente no lado do canal, sem deixar que aponta que está submergida saia para fora da água.

Quando em uma seção do canal operam-se vários sifões podem ocorrer variaçõessignificativas da altura da água dentro do canal, o que pode afetar seriamente as vazões desaída dos sifões. Portanto, a eficiência de irrigação depende da experiência e habilidade doirrigante em manejar a irrigação utilizando tubos sifões.



Figura 11: Irrigante instalando sifões na irrigação por sulcos.

A técnica de vazão reduzida pode ser aplicada na irrigação por sulcos com autilização de tubos sifões. Isto é possível através do controle da carga hidráulica sobre aponta de entrada (descendo o nível da água no canal através da comporta, ou levantando osifão) ou iniciando-se a irrigação com dois sifões e após um determinado tempo deirrigação tirar um deles, ou mesmo trocando os sifões para diâmetros menores.

Canais com saídas lateraisNeste método tubos curtos de aço ou de alumínio são instalados na lateral de canais

de alvenaria ou de cimento para aplicar água em sulcos (Fig. 12). Neste caso, a água dentrodo canal também deve ser elevada até uma altura suficiente para criar uma carga hidráulicaacima da entrada do tubo o que determinará a sua vazão. Esta elevação pode ser conseguidapela instalação de comportas manuais ou automáticas.

Figura 12: Foto de um sistema de canais com saídas laterais em operação.

Canais com desvio manual

Esse é o sistema utilizado por tomaticultores, aonde a água é aplicada em um canalprincipal que serve vários canais secundários, que distribuem água para os sulcos. Paradesviar a água desses canais secundários para os sulcos os irrigantes utilizam-se de umamontagem rústica denominada “bandeira”. Essa “bandeira” nada mais é que um pedaço demadeira aonde é afixado um saco plástico de adubo ou de outro agroquímico, que é puxadamorro abaixo e permitindo que a água que escoa no canal secundário seja desviada para osulco, por um tempo suficiente para a água chegar no final do sulco (Figura 13).



Figura 13: Irrigação por sulcos na cultura de tomate, sistema de aplicação de água feito pelo agricultor.

Apesar de extremamente prático e de baixo custo, esse sistema não permite nenhumcontrole sobre a vazão a ser aplicada em cada sulco. E. como toda a distribuição égeralmente feita em canais de solo nu, aonde as perdas por infiltração existem, cada sulcorecebe vazões cada vez menores.

Tubos janelados

Apesar do uso de tubos janelados serem extremamente populares nos EstadosUnidos, em função do incremento de eficiência que se obtêm com estes sistemas, o seu usono Brasil é relativamente baixo, a ponto de poucas empresas se interessarem em produzi-los.

Tubos janelados são tubos de alumínio, PVC, ou de outro material apropriado quepossuem orifícios igualmente espaçados ao longo do seu comprimento e, geralmente, nosdois lados da tubulação, que servem para aplicar a água em sulcos de irrigação (Figura 14).

Figura 14: Um sistema de tubos janelados em operação

Estes orifícios podem possuir externamente janelas, que com a sua abertura ou fechamentopermitem o controle da vazão, ou qualquer outro dispositivo que possibilite variar o volumede água aplicado ao sulco (Fig. 15).



Figura 15: Esquema de um tubo janelado

Os tubos janelados são geralmente conectados a tubulações de distribuição de águaenterrados e que através de tubos de subida dão acessos à válvulas hidrantes. Esteshidrantes podem ser de saídas simples ou duplas. Atualmente já se encontram em operaçãonos E.U.A. sistemas de tubos janelados automatizados, utilizando o princípio de fluxointermitente (Figura 16).

Figura 16: Sistemas automáticos de irrigação por sulcos utilizando o princípio de fluxo intermitente.

Tubulações de distribuição enterradas com válvulas de subida

Este método, que não é utilizado no Brasil, consiste de linhas ou tubulaçõesenterradas de baixa pressão (normalmente de cimento Portland ou cimento amianto) quedistribuem água a válvulas conectadas a tubos de subida instaladas ao longo do campo. Naparte superior destes tubos de subida existem orifícios através das quais a água é aplicadapara os sulcos ou áreas a serem inundadas (Figura 17).

A forma mais simples deste método é simplesmente manter aberto o tubo de subida.Outra forma um pouco mais custosa é de se instalar uma válvula tipo hidrante no tubo desubida.

A única preocupação de projeto é de se dimensionar o sistema de forma que a linhahidráulica de energia seja mantida dentro dos tubos de subida, para não havertransbordamento. Tampões podem ser adaptados nas saídas para se evitar este problema.Para se ter controle ou regulagem da vazão é necessário providenciar algum tipo dedispositivo, como uma janela de correr, que permita regular a abertura ou fechamento dosorifícios de saída.



Figura 17: Sistema de irrigação com tubos de subida de concreto e válvulas.

Referências

BERNARDO, S. Manual de Irrigação. Viçosa. U.F.V. Imprensa Universitária. 488 p. 1986.

JAMES, L.G. Principles of Farm Irrigation System Design.John Wylen & Sons. NewYork. 543 p. 1988.

OLITTA, A.F.L. Os métodos de irrigação. São Paulo. Nobel. 277 p. 1986.

PRONI. Programa Nacional de Irrigação. Tempo de irrigar: Manual do irrigante. SãoPaulo. Mater. 160 p. 1987.

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