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ADEQUAÇÃO DA DEMANDA HÍDRICA E DA POTÊNCIA
INSTALADA EM SISTEMAS DE RECALQUE PARA O AR-
ROZ NA DEPRESSÃO CENTRAL DO RIO GRANDE DO SUL
por
Henrique Cunha Corrêa
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Agrícola, Área de Concentração em Enge-
nharia de Água e solo, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM,
RS), como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Agrícola
Orientador: Prof. Dr. – Ing. Osvaldo König
Santa Maria, RS, Brasil
2007
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2
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Rurais
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
A comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a Dissertação de Mestrado
ADEQUAÇÃO DA DEMANDA HÍDRICA E DA POTÊNCIA INSTALADA
EM SISTEMAS DE RECALQUE PARA O ARROZ NA DEPRESSÃO
CENTRAL DO RIO GRANDE DO SUL
elaborada por
Henrique Cunha Corrêa
Como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Agrícola
COMISSÃO EXAMINADORA:
Osvaldo König. Dr. Ing.
(Presidente Orientador)
Luis Antonio de Avila, Dr. (UFSM)
Luiz Carlos P. Martini, Dr. (UFSC)
Santa Maria, 28 de fevereiro de 2007.
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AGRADECIMENTOS
Aos meus pais Fermino Antonio e Maria Aparecida pela educação e valores a
mim transmitidos e aos meus irmãos Vicente e Izabel pelo amor incondicional.
Aos meus tios Pedro e Maria Bernadete por toda ajuda quando mais foram
necessárias.
Ao Programa de Pós – Graduação em Engenharia Agrícola da Universidade
Federal de Santa Maria pela oportunidade a mim ofertada.
Ao amigo e orientador Prof. Dr. Ing. Osvaldo König pelos conhecimentos
transmitidos, pela dedicação, confiança e amizade a mim depositados.
Aos amigos e colegas de Grupo NUMIR, João Fernando, Paulo, Josué,Toshio
pela convivência, amizade e auxílio sempre quando necessário.
Ao Werner e Herbert Arns pela estrutura e apoio dado a coleta de dados na
minha querida cidade de Uruguaiana.
Aos demais Professores e colegas do Programa de Pós Graduação em Enge-
nharia Agrícola pelos conhecimentos adquiridos.
A todos que de uma maneira ou de outra contribuíram para a realização deste
trabalho.
4
RESUMO
Dissertação de mestrado
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Universidade Federal de Santa Maria
ADEQUAÇÃO DA DEMANDA HÍDRICA E DA POTÊNCIA INSTALADA
EM SISTEMAS DE RECALQUE PARA O ARROZ NA DEPRESSÃO
CENTRAL DO RIO GRANDE DO SUL.
AUTOR: Henrique Cunha Corrêa
ORIENTADOR: Osvaldo König
Data e Local da Defesa: Santa Maria, 28 de fevereiro de 2007.
É incontestável a grande relevância da cultura do arroz para a economia do Rio
Grande do Sul. São plantados anualmente em torno de um milhão de hectares. Em
sendo uma cultura irrigada por inundação contínua, o suprimento da elevada de-
manda hídrica do cultivo é efetivada em 70% da área através de sistemas de recal-
que (bombeamento), representando uma parcela apreciável do custo de produção,
situada acima de 20% do custo total, entre custos diretos e indiretos. Associa-se a
este fato a necessidade de redução no consumo de água e energia, objeto de várias
ações oficiais e privadas empreendidas nos últimos anos com vistas a preservar os
mananciais, reduzir custos e contornar conflitos no acesso à água. O foco do presen-
te trabalho voltou-se para a busca de uma ferramenta de planejamento de fácil e ágil
aplicação, visando subsidiar os dimensionamentos de sistemas de recalque para a
irrigação do arroz. Partiu-se de dados reais conhecidos relativos ao sistema solo-
planta-clima da Região Orizícola da Depressão Central, estabelecendo-se um proce-
dimento de cálculo baseado no balanço hídrico simplificado adaptado ao sistema
“lavoura de arroz”. Foram calculadas as demandas hídricas instantâneas para as
fases de inundação inicial e para a manutenção da inundação até o final do ciclo de
irrigação. Objetivando a redução tanto das vazões quanto das potências instaladas,
foi adotado um fracionamento das áreas totais estabelecidas na simulação (entre 10
e 190 ha), com conseqüente escalonamento temporal da semeadura e do processo
de irrigação. Atingiu-se dessa forma uma redução de até 64% na vazão de inunda-
ção inicial e de até 63% na potência instalada elétrica dos sistemas de recalque,
quando comparados a processo de inundação simultânea das áreas totais das la-
vouras. Aplicando análise de regressão foram obtidas equações para ajuste de va-
zões e de potências requeridas em função das áreas totais, para estimativas no in-
tervalo de áreas adotado no trabalho. O recurso possibilita o planejamento prévio de
lavouras no tocante a demanda instantânea para inundação inicial e para o supri-
mento de manutenção, bem como em relação às potências elétricas mínimas cor-
respondentes, contemplando sistemas de recalque na modalidade de instalações em
paralelo (dois ou mais conjuntos motor-bomba). Outra aplicação possível refere-se
aos procedimentos de elaboração dos “Planos de Bacia” pelos Comitês de Gerenci-
amento de Bacias Hidrográficas e correspondentes processos de outorga de direito
do uso da água, visto oferecer informações básicas confiáveis ao estabelecimento de
áreas máximas cultiváveis em função das disponibilidades mínimas regionalmente
estabelecidas para a atividade.
Palavras Chave: irrigação por inundação, vazão específica, arroz, planejamento.
5
ABSTRACT
Master’s Dissertation
Graduation Program in Agricultural Engineering
Federal University of Santa Maria – RS, Brazil
ADJUSTMENT OF THE HYDRIC DEMAND AND INSTALLED POWER
OF PUMPING STATION FOR RICE OF THE CENTRAL DEPRESSION
IN RIO GRANDE DO SUL
AUTHOR: Henrique Cunha Corrêa
ADVISOR: Osvaldo König
Date and local of presentation: Santa Maria, February 28
th
, 2007.
The rice culture for Rio Grande do Sul economy is of great relevance. Annually,
around one million of hectares are planted. As it is a culture irrigated by a continuum
flood, the supply of the high hydric demand is done in 70% of the area through pump-
ing station, representing a significant portion of the production costs. Associate with
this fact, there is a necessity in reducing water and energy consumption, object of
several official and private actions undertaken in the latest years with the object of
preserving the sources, reducing costs and contouring conflicts in the water access.
The objective of this work was to find an easily and quickly way of planning, trying to
help the extensions of the pumping station to rice irrigation. Real known data were
used related to the ground-plant-climate system of the Central Depression rice culture
region, doing a calculation based in the simplified hydric balance adapted to the “rice
farming” system. Instantaneous hydric demands were calculated for the initial flood
and for the maintenance of the flood until the end of the irrigation cicle. To reduce
either outflows or installed powers was adopted a division of the total areas estab-
lished in the simulation (between 10 and 190 ha), and after was done a temporal
stagger of the sowing and the irrigation process. A reduction of 64% in the outflow of
the initial flow was attained and 63% in the installed electrical powers of the pumping
station, when compared to the simultaneous flow process of the farming total areas.
When it was used the regression analysis, were got equations for outflows adjust-
ment and required power in operation of total areas for estimations in the intervals of
the adopted areas in the work. The resource makes possible the previous planning of
farmings relating to the instantaneous demand for initial flow and support supply, as
well as in relation to the electrical powers, observing pumping stations in installations
in parallel (two or more pump motor system) sets. Another possible application refers
to the procedures of elaborating “Basin Administrative Committees and correspond-
ing processes of warranting right of water use, in order to offer basic and trustful in-
formation to establish maximum cultivable areas because of the minimum availabil-
ities established regionally to the activity.
Key words: flood irrigation, specific flow, rice, planning
.
6
LISTA DE TABELAS
TABELA 1- Sistema de captação de água, por área (ha) e percentual (%) nas
regiões orizícolas do RS – safra 2004/2005....................................................15
TABELA 2- Características gerais dos horizontes selecionados de solo de
Unidade de Mapeamento Vacacaí do RS........................................................21
TABELA 3- Parâmetros agronômicos e hídricos de entrada para a
simulação..........................................................................................................31
TABELA 4- Resultados físico-hídricos de um Planossolo (unidade de
mapeamento Vacacaí, RS). Média de quatro repetições...............................38
TABELA 5- Valores calculados de: (Qit) vazão mínima de inundação inicial
simultânea da área total; (Qin) vazão máxima de inundação inicial
escalonada e (Qrm) vazão reduzida média de manutenção da inundação,
para áreas totais de lavoura de 10 a 190 ha...................................................42
TABELA 6- Vazões específicas (módulos de irrigação) para a fase de
inundação inicial na modalidade escalonada para áreas totais irrigadas de
10 a 190ha.........................................................................................................45
TABELA 7- Valores calculados das potências elétricas totais instaladas [Pm =
motor(es)] , em kW, para áreas totais de lavoura de 10 a 190 ha,
correspondentes às vazões de inundação simultânea, escalonada e de
manutenção......................................................................................................47
7
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1- Esquema do balanço hídrico no sistema “lavoura de arroz”...........20
FIGURA 2- Esquema simplificado parcial de lavoura de arroz irrigado (perfil
edáfico e dinâmica hídrica)..............................................................................31
FIGURA 3- Esquema do progresso da inundação inicial em relação à área total
...........................................................................................................................33
FIGURA 4- Vazões calculadas (Q
it
, Q
in
e Q
rm
) para as áreas de 10 a 190 ha.......43
FIGURA 5- Regressão linear das vazões de inundação inicial simultânea da
área total (Qit) e áreas totais entre 10 e 190 ha..............................................43
FIGURA 6- Regressão linear das vazões de inundação inicial escalonada (Q
in
) e
áreas totais de 10 a 190 ha..............................................................................44
FIGURA 7- Regressão linear das vazões reduzidas de manutenção (Q
rm
) e áreas
totais de lavoura selecionadas na simulação................................................44
FIGURA 8- Regressões das vazões específicas aparente e efetiva....................46
FIGURA 9- Regressão linear da potência instalada (Pm) para vazão de
inundação inicial simultânea da área total (Q
it
).............................................47
FIGURA 10- Regressão da potência elétrica instalada (Pm) para vazão de
inundação inicial escalonada (Q
in
)..................................................................48
FIGURA 11- Regressão linear da potência elétrica instalada (Pm) para vazão
reduzida de manutenção (Q
rm
)........................................................................48
FIGURA 12- Fracionamento das potências elétricas totais instaladas (Pm) para
as vazões de inundação inicial escalonada (Q
in
) e de manutenção (Q
rm
) por
área total de lavoura.........................................................................................49
8
LISTA DE APÊNDICES
APÊNDICE A - Evaporação da água medida no Tanque Classe 'A' (ECA)
instalado na estação meteorológica da Universidade Federal de Santa
Maria, para os meses de outubro de 2005 a dezembro 2005. .......................60
APÊNDICE B - Evaporação da água medida no Tanque Classe 'A' (ECA)
instalado na estação meteorológica da Universidade Federal de Santa
Maria, para os meses de janeiro de 2006 a março de 2006. ..........................61
APÊNDICE C - Adequação de instalações de bombeamento para irrigação do
arroz – inundação contínua. .............................................................................62
APÊNDICE D - Resumo dos resultados das vazões Qit, Qni e Qrm, para área de
90 ha . ...........................................................................................................63
APÊNDICE E - Diâmetros das tubulações para as vazões Qit, Qni e Qrm, para
área de 90 ha. .....................................................................................................64
APÊNDICE F - Seleção da bomba hidráulica e da potência do motor para a
vazão Qit para área de 90 ha. ...........................................................................65
APÊNDICE G - Seleção da bomba hidráulica e da potência do motor para a
vazão Qin para área de 90 ha. ..........................................................................66
APÊNDICE H - Seleção da bomba hidráulica e da potência do motor para a
vazão Qrm para área de 90 ha..........................................................................67
9
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO..................................................................................................12
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.............................................................................15
2.1. A situação orizícola na Depressão Central do Rio Grande do Sul..........15
2.2. Irrigação por superfície (ou gravidade)......................................................16
2.3. Demanda hídrica em lavoura de arroz.......................................................17
2.4. Modelos para estimativa da demanda da hídrica......................................18
2.4.1. Saturação do solo (ΔW)..............................................................................20
2.4.2. Profundidade de irrigação (perfil de interesse agronômico)........................21
2.4.3. Lâmina de inundação superficial (L)............................................................21
2.4.4. Perdas de água pelo “sistema lavoura de arroz”.........................................22
2.4.5. Evapotranspiração máxima da cultura (ETm).............................................23
2.5. Estações elevatórias para irrigação do arroz e potências instaladas.....24
2.6. Dimensionamento das tubulações.............................................................25
2.7. Custo anual do bombeamento....................................................................26
2.8. Solos.............................................................................................................28
2.8.1. Planossolo Hidromórfico eutrófico Vacacaí (Unidade de Mapeamento
Vacacaí).................................................................................................................28
3. MATERIAL E MÉTODOS..................................................................................30
3.1. Método de cálculo adotado na simulação das demandas hídricas.........30
3.1.1. Procedimento de cálculo da demanda hídrica instantânea (vazão) para a
fase de inundação inicial da lavoura......................................................................32
10
3.1.1.1 Volume unitário para saturar o solo (perfil acima da camada de impe-
dimento) -(V
1
)..................................................................................................32
3.1.1.2. Volume unitário para formar a lâmina superficial média de água -
(V
2
)...................................................................................................................32
3.1.1.3. Volume unitário para repor as perdas por evaporação durante a inun-
dação (V31)......................................................................................................32
3.1.1.4. Demanda hídrica de inundação inicial simultânea da área total da la-
voura ...............................................................................................................33
3.1.1.5. Procedimento de cálculo para a redução da vazão de inundação inici-
al......................................................................................................................34
3.1.2. Procedimento de cálculo da vazão reduzida de manutenção da inundação,
depois de completada a inundação inicial da lavoura............................................35
3.2. Solo...............................................................................................................37
3.3. Caracterização climática.............................................................................38
3.4. Cultivar..........................................................................................................38
3.5. Áreas totais de lavoura (A
T
)........................................................................39
3.6. Prazo para inundação inicial (P
i
)................................................................39
3.7. Evapotranspiração da cultura do arroz (ETm)...........................................39
3.8. Jornada de trabalho do sistema (J
t
)...........................................................40
3.9. Lâmina superficial de inundação (h
l
).........................................................40
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................41
4.1. Demandas hídricas instantâneas para a inundação inicial e posterior
manutenção da inundação.....................................................................................41
4.2. Análise de regressão das vazões calculadas............................................43
4.3. Vazões específicas (módulos de irrigação)...............................................45
11
4.4. Demandas de potência instalada para os sistemas de recalque
simulados................................................................................................................46
4.5. Análise de regressão das potências instaladas calculadas....................47
5. CONCLUSÕES.................................................................................................52
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................54
12
1. INTRODUÇÃO
A agricultura é a atividade humana que mais consome os recursos hídricos do
planeta. Este consumo se deve, em grande parte, à irrigação. Cerca de 18% das á-
reas utilizadas no mundo para a agricultura são irrigadas. No entanto, a agricultura
irrigada contribui com aproximadamente metade do valor da produção mundial dos
alimentos. Em 1995, a área irrigada no mundo era de 254 milhões de hectares, com
expectativa de aumento de 30% até 2025. Entretanto, a proporção de água utilizada
na agricultura deverá diminuir devido principalmente ao aumento na demanda da
indústria e do uso público (SHIKLOMANOV, 1998). Dos 18% das terras cultivadas no
mundo com irrigação, aproximadamente 56% são irrigados por métodos de superfí-
cie (ou gravidade). Em 2002 estimou-se uma área irrigada no Brasil de 3,15 milhões
de hectares, distribuídos entre os seguintes métodos: irrigação por superfície
(33,65%), irrigação sub-superficial (18,23%), irrigação por aspersão convencional
(19,54%), irrigação por pivô central (20,69%) e irrigação localizada (7,89%) (CHRIS-
TOFIDIS 2002).
Dentre as práticas agrícolas atualmente em uso, a irrigação é provavelmente
uma das mais antigas. O seu surgimento confunde-se com o aparecimento das mais
antigas civilizações. A irrigação dos campos com objetivos agrícolas sempre foi in-
tensamente praticada pela maioria dos povos que habitaram a terra, em diferentes
épocas e continentes (TESTESLAF, 1992).
Cultivado em 150 milhões de hectares, com uma produção mundial de 600 mi-
lhões de toneladas em base de casca, o arroz é um dos cereais mais produzidos e
consumidos em todo o mundo (GOMES e MAGALHÃES JÚNIOR, 2004). Atualmente
considerado o alimento de maior importância na maioria dos países em desenvolvi-
mento, constitui dieta básica para aproximadamente 2,4 bilhões de pessoas e, se-
gundo estimativas, necessita-se aumentar sua oferta para atender a demanda do
dobro desta população até 2050. Em 2004, o Brasil ocupava a nona posição entre os
maiores produtores mundiais de arroz, contribuindo com 2,2% do total produzido no
mundo (FAO, 2004).
Difundido largamente no país, o arroz é cultivado praticamente em todos os
estados e consumido por todas as classes sociais, principalmente pelas de mais bai-
13
xa renda. O arroz ocupa posição de destaque do ponto de vista econômico e social,
sendo responsável por suprir a população brasileira com um considerável aporte de
calorias e proteínas na sua dieta básica (GOMES e MAGALHÃES JÚNIOR, 2004).
Atualmente, 70% da irrigação do arroz irrigado no Rio Grande do Sul é efetu-
ada mediante sistemas de recalque mecanizados (bombas hidráulicas) e o custo di-
reto da irrigação corresponde a cerca de 11,5% do custo total, tornando-se assim a
água um dos fatores que contribui de forma significativa para o alto custo de produ-
ção hoje verificado (IRGA, 2006).
A irrigação por inundação é o método de irrigação em que a aplicação de á-
gua é feita mediante construção de bacias ou tabuleiros, ou seja, áreas quase pla-
nas, de tamanho variado, limitadas por diques ou taipas. É o principal método de irri-
gação usado na cultura do arroz, com inundação contínua ou permanente, durante
grande parte do ciclo dessa cultura (BERNARDO, 2006). Nesse método, a distribui-
ção de água é feita por gravidade, sendo que necessita de uma série de estruturas
hidráulicas que assegurem um consumo hídrico de maneira regular. Exige ainda per-
feito conhecimento da quantidade de água necessária e o tipo de abastecimento que
se pretende fazer. O maior entrave é o custo inicial, na maioria das vezes, muito ele-
vado. Para a elaboração de um projeto de irrigação, deve-se observar que a instala-
ção deverá ser a mais eficiente, adaptável e econômica possível (BERTINI, 1976).
Em trabalho realizado por Marcolin (2000) na região da Depressão Central do
Rio Grande do Sul, constatou-se que as potências nominais instaladas estavam en-
tre 200% e 4250% acima das necessárias e que há desperdício de energia na irriga-
ção de lavoura de arroz. Deve-se ressaltar que o acentuado crescimento da deman-
da de energia elétrica está se aproximando de forma preocupante à capacidade de
oferta disponível no sistema elétrico.
Vianna (1997) destaca o aspecto histórico (a energia barata até a primeira cri-
se mundial do petróleo, em 1973), sendo que as instalações de irrigação existentes
foram implantadas quando o petróleo valia menos de USS$ 2/barril sendo compre-
ensível que apresentasse, na época, uma eficiência extremamente baixa, assim
sendo eram altamente consumidoras de energia e levando a um desperdício que em
muitos casos superavam a 50% do consumo, gerando aumento considerável do cus-
14
to de produção e, consequentemente, reduzindo a já escassa lucratividade da ativi-
dade agrícola orizícola.
O presente trabalho teve como objetivo geral desenvolver, avaliar e propor um
procedimento de cálculo, mediante simulação com base em dados reais, através do
qual se possa adequar agronômica e regionalmente as demandas hídricas instantâ-
neas (vazões) para as fases de inundação inicial e de posterior manutenção da i-
nundação em lavouras de arroz na Depressão Central do Rio Grande do Sul. Com
tal adequação visou-se subsidiar tecnicamente os processos de planejamento e de
redimensionamento de sistemas elevatórios, contemplando a redução das demandas
hídricas e das correspondentes potências instaladas dos sistemas de recalque me-
cânico destinadas à irrigação do arroz na região considerada.
Objetivos específicos:
1. Simular as demandas instantâneas (vazões mínimas de inundação inicial e
reduzida de manutenção) para diferentes extensões totais de áreas de lavou-
ras de arroz, cultivado nas condições edafo-climáticas da Depressão Central
do Rio Grande do Sul;
2. Calcular as correspondentes potências elétricas instaladas mínimas requeri-
das, para adequar o dimensionamento de conjuntos elevatórios (pré-
dimensionamento de sistemas de recalque) ao suprimento das vazões encon-
tradas na simulação (1);
3. Ajustar equações a partir dos resultados obtidos nas simulações (1 e 2), para
estimar, em 1ª aproximação, vazões e potências instaladas em função de á-
reas totais de lavoura no intervalo de áreas abrangido pelo estudo.
15
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. A situação orizícola na Depressão Central do Rio Grande do Sul.
Na região da Depressão Central, a distribuição da área plantada correspon-
deu a 15% da produção do Estado do Rio Grande do Sul na safra 2004/2005, com
um total plantado de 159.326 hectares (IRGA, 2006).
Ainda IRGA (2006), na Depressão Central existem 3.375 lavouras, distribuídas
entre os municípios de Cachoeira do Sul, Rio Pardo, Candelária, Agudo, Restinga
Seca, Santa Maria, São Sepé, Formigueiro, São Pedro do Sul e Caçapava do Sul.
O sistema de captação de água por instalação mecânica com acionamento
por motor elétrico é utilizado para irrigar 56,6% da área total do estado, seguido pelo
sistema natural (escoamento por gravidade), com 30% e por fim, o sistema mecânico
com acionamento por motor de combustão a óleo diesel, com 13,4%. Na região da
Depressão Central 43,8% da área é abastecida com sistema por gravidade, 34,3%
com o sistema mecânico elétrico e 21,9% com sistema mecânico diesel (tabela 1).
Tabela 1- Sistema de captação de água, por área (ha) e percentual (%) nas re-
giões orizícolas do RS – safra 2004/2005.
Rio Grande
do Sul
Mecânica diesel Mecânica elétrica Natural
Total
(ha) (%) (ha) (%) (ha) (%) (ha)
Fronteira
Oeste
16.831 6,7 198.502 79,0 35.826 14,3 251.159
Campanha 35.945 20,7 30.571 17,6 106.799 61,7 173.315
Depressão
Central
34.786 21,9 54.574 34,3 65.519 43,8 158.879
Planície
Costeira
interna
14.372 11,1 56.412 43,7 58.414 45,2 129.198
Planície cos-
teira externa
23.530 18,4 89.918 70,4 14.355 11,2 127.803
Zona Sul 10.201 6,0 142.678 83,3 18.336 10,7 171.215
SOMA 135.665 572.655 303.249 1.011.569
MÉDIA 13,4 56,6 30,0
16
Fonte: IRGA, Censo da Lavoura de Arroz Irrigado do Rio Grande do Sul: safra 2004/05, Equipe da
Política Setorial e Núcleo de Assistência Técnica e Extensão (Nate).
Na Depressão Central predomina o sistema de captação mecânica de água
(elevação por bombeamento), cobrindo 56,2% da área de plantio. No Estado do Rio
Grande do Sul a irrigação por bombeamento já atinge 70% do total da área cultivada
(IRGA 2006).
2.2. Irrigação por superfície (ou gravidade)
De acordo com Testeslaf (1992), o método de irrigação por superfície recebe
também o nome de irrigação por gravidade, uma vez que a água é aplicada direta-
mente sobre a superfície e distribui-se na área pelo efeito da gravidade. Os métodos
de irrigação por superfície, classificados de acordo com o tipo de aplicação de água
utilizado, são os seguintes: irrigação por sulcos, por tabuleiros ou inundação e irriga-
ção por faixas.
Bernardo (2006) diz que a irrigação por inundação em tabuleiros retangulares
pequenos, em grandes e em tabuleiros em contornos é indicada para cultura do ar-
roz irrigado, pomares, cereais, pastagens e capineiras.
Uma bacia de inundação ou tabuleiro é constituída de uma pequena área cer-
cada de camalhões (taipas), de áreas quase planas, de tamanho variado, limitadas
por diques ou taipas (WITHERS e VIPOND, 1977). É um dos métodos mais simples
e mais usados, inclusive no Brasil, quando o manejo da irrigação é intermitente, sen-
do o principal método utilizado na cultura do arroz, com inundação contínua ou per-
manente, durante grande parte do ciclo dessa cultura (BERNARDO, 2006). Os tabu-
leiros são em nível ou com reduzidos gradientes de declive, envolvidas por pequenos
diques e eles tem por finalidade conter uma pequena lâmina de água com cerca de
10 cm ou mais altura sobre a superfície do solo, sendo esta determinada em função
das cultivares utilizadas, grau de infestação de plantas daninhas, condições de mi-
cro-relevo e pela necessidade de manter uma determinada temperatura no solo uma
vez que a água funciona como um corpo termo-regulador (UFRGS, 1997).
Segundo Marcolin (2000), entre os sistemas de irrigação mais utilizados na la-
voura arrozeira do Rio Grande do Sul estão a irrigação por inundação contínua di-
nâmica, isto é, em forma de fluxo circulante e a inundação por inundação contínua
17
estática, na qual é mantida uma lâmina de água estagnada nos quadros de arroz, do
início até a maturação da cultura.
2.3. Demanda hídrica em lavoura de arroz
O consumo de água na lavoura de arroz irrigado por inundação contínua, é
excessivo e pode ser reduzido, ocasionando um uso eficiente dos recursos hídricos
(BELTRAME e GONDIN, 1982)
UFRGS (1997) diz que apesar deste método de irrigação ser conveniente pa-
ra as condições do Estado, uma vez que apresenta potencial de produzir ótimos ren-
dimentos, no cálculo das necessidades de irrigação da cultura raramente se conside-
ra os processos de evapotranspiração, retenção e movimento de água no solo.
Em geral no planejamento das lavouras, em especial no que diz respeito a
quantificação da(s) vazão(ões) de projeto, são negligenciados aspectos e particulari-
dades regionais/locais, sendo ainda adotados valores empíricos estipulados por Ber-
nardes (1956), ou seja: vazões entre 1,7 e 3,0 l.s
-1
. ha
-1
.
Mais recentemente foram efetuados alguns estudos que aproximaram módu-
los médios de irrigação para os principais solos de várzea, referidos ao ciclo da cultu-
ra. Destacam-se neste sentido os trabalhos de Beltrame e Gondim (1982), e Beltra-
me e Louzada (1991), os quais se referem ao Planossolo hidromórfico eutrófico Va-
cacaí (Streck et al.,2002), ocorrente na Depressão Central do Estado. Os módulos
médios encontrados situam-se entre 1,02 l.s
-1
.ha
-1
quando computada a contribuição
da precipitação pluvial provável e 1,44 l.s
-1
.ha
-1
sem a contribuição da precipitação,
no primeiro caso. No segundo foi encontrado um valor de 1,72 l.s
-1
.ha
-1
.
Ainda UFRGS (1997) afirma que a água fornecida a uma lavoura de arroz irri-
gada por inundação contínua deve ser suficiente para manter o solo saturado, formar
uma lâmina superficial e suprir as demandas relativas à evapotranspiração da cultu-
ra, drenagem profunda e percolação horizontal. Portanto, quantidades superiores às
necessárias para atender os itens anteriores serão desperdiçadas, pois as mesmas
simplesmente circularão na lavoura, sendo após eliminadas pelo sistema de drena-
gem superficial.
Para a situação do Rio grande do Sul, Dreyer (1972) estima as necessidades
de irrigação do arroz em 1.500 mm, considerando um período de 100 dias de inun-
dação contínua.
18
É evidente que quanto maior o consumo de água, isto é, a vazão média adu-
zida, tanto maior será a potencia média requerida, e por conseqüência, a energia
total consumida (VIANNA, 1997). O mesmo autor diz ainda que a experiência mostra
que, em geral, quanto maior a capacidade de suprimento, menos cuidado se tem
com o manejo da água de irrigação, ampliando-se apenas as perdas e sem ganhos
de produtividades.
2.4. Modelos para estimativa da demanda da hídrica
Vários modelos para estimativa da demanda hídrica para a cultura do arroz ir-
rigado no Rio Grande do Sul foram desenvolvidos, particularmente ao longo dos úl-
timos 25 anos. Dentre eles destacam-se os propostos por Beltrame e Gondim
(1982), Preussler et al. (1982), Fietz et al. (1986), Beltrame e Louzada (1991). Todos
os modelos, porém, seguem essencialmente a expressão geral do balanço hídrico,
baseada no princípio da conservação de massa, a qual, segundo Brunini et al.
(1981) pode ser escrita na forma seguinte:
em que:
ti e tf = intervalo de tempo (T);
P = precipitação (L.T
-1
);
I = irrigação (L.T
-1
);
ET = evapotranspiração (L.T
-1
);
D
p
= drenagem profunda (L.T
-1
);
∆W = variação no armazenamento de água do solo (L);
S
R
= escorrimento superficial (L).
De acordo com MOLEN & HOORN, citados por BELTRAN (1981), a expres-
são geral do balanço hídrico, quando aplicada ao sistema radicular de uma cultura
irrigada, num determinado período de tempo, toma a seguinte configuração:
em que:
P = precipitação (L);
I = irrigação (L);
WSRETGIP
R
∆+++=++
∫∫
+∆++=+
tf
ti
Rp
tf
ti
SWdtDETdtIP )()(
19
G = ascensão capilar(L);
ET = evapotranspiração (L);
R = drenagem profunda (L);
S
R
= escorrimento superficial (L);
∆W = variação no armazenamento de água do solo (L).
Destacam-se as seguintes considerações específicas para o caso do “sistema
lavoura de arroz irrigado por inundação contínua”:
û O termo ∆W representará a lâmina de água necessária para saturar o solo
acima da camada de impedimento ao fluxo (barreira), mais a componente
lâmina de inundação superficial (L);
û A ascensão capilar (G) pode ser tomada como nula, uma vez que, estando
o solo saturado, não existe a componente matricial (Ψ
m
) do potencial de
água no solo;
û O componente de escoamento superficial (SR) pode ser considerado nulo,
pois a lâmina de água superficial estará contida entre as taipas (ou di-
ques), sendo desprezível o fluxo através das mesmas.
û Faz-se necessário acrescentar a componente “percolação lateral” (QL), re-
presentando o fluxo horizontal sub-superficial que escoa lateralmente para
fora da área da lavoura.
Uma forma simplificada do modelo citado é apresentada por UFRGS (1997),
sintetizada na expressão abaixo, referida ao esquema da Figura 1, que ilustra os
componentes do balanço hídrico:
em que:
P = precipitação (mm);
I = irrigação (mm);
∆W = lâmina necessária para saturar o solo (mm);
L = lâmina superficial de inundação (mm);
Dp = drenagem profunda (vertical) (mm);
ETm = evapotranspiração máxima da cultura (mm);
QL = percolação horizontal (lateral) (mm).
PQLETmDpLWI
−
+
+
+
+
∆
=
20
D
p
ETm
I
L
P
QL
∆
W
Figura 1- Esquema do balanço hídrico no sistema “lavoura de arroz”.
A fundamentação do modelo é descrita a seguir, seguindo em essência a e-
quação acima, porém contemplando algumas adaptações e obedecendo a certas
condições prévias que serão estabelecidas em função do propósito do presente es-
tudo.
2.4.1. Saturação do solo (ΔW)
No cálculo da lâmina de água necessária para saturar o solo (perfil acima da
camada de impedimento), emprega-se a seguinte expressão:
em que:
∆W = lâmina de saturação (mm);
θ
S
= umidade de saturação (cm
3
. cm
-3
);
θ
i
= umidade do solo no início da irrigação (cm
3
. cm
-3
);
PE = profundidade efetiva do solo (mm).
Considera-se como profundidade efetiva a espessura do solo até o início da
camada de impedimento (barreira), enquanto a umidade de saturação é assumida
como equivalente ao volume da porosidade média da mesma camada do solo, ex-
pressa em cm
3
. cm
-3
. Para o conteúdo de água no solo no início da irrigação pode-se
PEisW ).(
θ
θ
−
=
∆
21
adotar o equivalente à capacidade de campo, expressa em cm
3
. cm
-3
, ou então con-
siderar que o solo esteja no nível de 50% de saturação (0,5 Pt).
2.4.2. Profundidade de irrigação (perfil de interesse agronômico)
A umidade excessiva dos solos de várzea está associada a um lençol freático
próximo à superfície devido ao relevo e à presença de camadas impermeáveis no
subsolo (KLAMT, 1985).
Predominam na Unidade de Mapeamento Vacacaí solos cuja drenagem é de-
ficiente. A presença de lençol freático próximo à superfície é constante ao longo do
ano (BELTRAME, et al., 1979). A principal característica desses solos de várzea é a
deficiente drenagem natural, normalmente associada a um perfil cuja camada super-
ficial é pouco profunda e a subsuperficial é praticamente impermeável (PAULETTO
et al., 1998). Segundo Freitas (1978) apud Beltrame et al. (1979), a existência de
uma camada impermeável à profundidade aproximada de 1000 mm é característica
desta unidade, que faz parte da chamada várzea arrozeira do Estado.
Os solos da Unidade de Mapeamento Vacacaí com ocorrência na região da
Depressão Central, possuem uma profundidade conforme Brasil (1973), que vai de 0
a 120 cm de espessura distribuídos nos horizontes que vão de A a Btg (tabela 2).
Tabela 2- Características gerais dos horizontes selecionados de solo de Uni-
dade de Mapeamento Vacacaí do RS.
Granulometria
(%)
Classificação
Un. de
Mape-
amento
Horizontes
Espessura
(cm)
Areia
(%)
Silte
(%)
Argila
(%)
pH
da
água
Matéria
Orgânica
(%)
Ocorrência
Planossolos
Textura
média
Vacacaí
A
E
Btg
0-30
45-60
70-120
64
67
44
26
29
22
10
4
34
5,0
5,3
5,4
1,19
0,24
0,47
Depressão
central
Fonte: BRASIL (1973)
2.4.3. Lâmina de inundação superficial (L)
Segundo Gomes et al (2004), no RS as lâminas adotadas variam de 5 a 15
cm e são selecionadas em função das variedades cultivadas, eqüidistância entre tai-
pas e grau de infestação de ervas daninhas na lavoura.
22
Lâminas de água maiores que 10 cm, reduzem o número de perfilhos, as
plantas de arroz se tornam mais altas, o que facilita o acamamento, aumentam as
perdas de água por percolação e infiltração lateral e, em conseqüência de maior ar-
mazenamento de energia térmica, provocando também maior evaporação durante a
noite (GOMES et al., 1998).
2.4.4. Perdas de água pelo “sistema lavoura de arroz”
As perdas de água numa lavoura de arroz estão representadas por 3 frações:
evaporação, percolação ou drenagem profunda e percolação lateral.
a) Evaporação
É a perda verificada à partir da superfície de água resultante da inundação, a
qual será mais pronunciada na fase de inundação inicial da lavoura e pode ser esti-
mada pela equação:
em que:
h
ev
= perda por evaporação (m
3
/dia);
E
V
=taxa de evaporação média diária (m);
A = área da superfície líquida (m
2
);
n = dias do intervalo considerado (fase de inundação).
b) Drenagem profunda (percolação vertical)
A perda de água por drenagem profunda representa a saída de água do sis-
tema (Figura 1) através da camada de impedimento (barreira), mais comumente de-
nominada de “camada impermeável”.
A quantificação do fluxo vertical descendente pode ser estimada através da
aplicação da equação de Darcy, desde que se conheçam a condutividade hidráulica
do perfil quanto o gradiente do potencial total ao longo da camada transmissora de
água.
em que:
D
p
= drenagem profunda (mm/d);
nAEh
Vev
**=
iKD
Vp
*=
23
K
V
= condutividade hidráulica saturada média (harmônica) do perfil (mm/d);
= gradiente hidráulico vertical ao longo do perfil saturado incluindo a camada de impedi-
mento.
c) Percolação lateral (fluxo horizontal sub-superficial)
Outra fração de perdas de água pelo sistema ocorre no contorno da lavoura
no sentido direcional da área não irrigada (Figura 1). Da mesma forma como a perco-
lação profunda, esta perda pode ser estimada pela equação de Darcy, adaptada ao
fluxo horizontal (UFRGS, 1997):
em que:
Q
L
= percolação lateral (m
3
/ha.dia);
K
h
= condutividade hidráulica saturada horizontal do solo (média ponderada) (m/d);
= gradiente hidráulico
P
E
= profundidade do solo até a camada de impedimento (m);
P
A
= relação perímetro (da lavoura)/área da lavoura (m/ha), obtido pela divisão do perímetro
da lavoura (m) pela área da mesma (ha).
2.4.5. Evapotranspiração máxima da cultura (ETm)
Doorenbos e Pruitt (1976) propõem que o cálculo da evapotranspiração má-
xima de uma cultura seja efetivado através da seguinte expressão:
em que:
Etm = evapotranspiração máxima da cultura, em mm;
Et
o
= evapotranspiração de referência, em mm (referida no exemplo à evaporação do tanque
Classe “A” (Et
0
= E
VA
*K
P
), sendo K
P
= coeficiente de ajuste segundo tamanho e condições da
bordadura do tanque, velocidade média do vento e umidade relativa do ar no entorno.
Kc = coeficiente cultural de demanda, adimensional; (médio para o ciclo ou por estádio de de-
senvolvimento) conforme tabela 3.
KcEtoEtm .
=
L
i
∆
∆
=
ψ
AEhL
PPiKQ ***=
L
i
∆
∆
=
ψ
24
Tabela 3- Valores do coeficiente cultural Kc.
Período da cultura Kc
12 primeiros dias 1,6
12° dia até diferenciação do primórdio floral 1,6
Período vegetativo
1,6
Diferenciação do primórdio floral à floração 2,1
Floração à maturação 1,4
Período reprodutivo
1,7
Fonte: Doorenbos e Pruitt (1976)
2.5. Estações elevatórias para irrigação do arroz e potências instaladas.
No suprimento de água para irrigação do arroz por sistemas de recalque (es-
tações de bombeamento), são empregadas bombas centrífugas, tanto de fluxo radi-
al, fluxo misto e fluxo axial, de médias a altas vazões, as quais são acionadas ou por
motores elétricos ou por motores de combustão a óleo diesel.
O conjunto elevatório (bomba-motor) deverá vencer a diferença de nível entre
o nível dinâmico da água no manancial (rio, açude ou poço tubular) e o ponto de
descarga da tubulação de recalque (canal principal de distribuição) mais as perdas
de carga em todo o percurso (perda por atrito ao longo da canalização e perdas loca-
lizadas devidas às peças especiais) (AZEVEDO NETTO, 1998).
A potência instalada do conjunto é a potência do motor que aciona a bomba, a
qual é determinada em função da potência requerida pela bomba visando atender a
uma vazão previamente calculada. Esta potência é expressa em CV ou em HP e é
calculada segundo a expressão:
em que:
P = potência em CV ou, praticamente em HP*;
γ = peso específico do líquido a ser elevado;
Q = vazão ou descarga, em m
3
. s
-1
;
H
man
= altura manométrica total em m;
η = rendimento global do conjunto elevatório; (η
motor
. η
bomba
)
η
γ
.75
..
man
HQ
P=
25
O rendimento global das instalações de bombeamento que empregam bom-
bas centrífugas varia de acordo com o tamanho, tipo da bomba e condições de ope-
ração, podendo variar entre 40% (pequenas bombas) e superiores a 85% (grandes
bombas). Valores aceitáveis para bombas pequenas e médias estão entre 60% e
75%, respectivamente (MACINTYRE, 1982).
Segundo Vianna (1997), o desperdício verificado nas instalações em lavouras
de arroz no Rio Grande do Sul, em muitos casos supera 50% do consumo energéti-
co, sendo a causa desse desperdício uma combinação de: a) excessivo consumo de
água (em média 20% maior que o necessário), b) altura manométrica total muito alta
(falhas no dimensionamento das tubulações), baixo rendimento da transmissão (a-
coplamento motor-bomba) e rendimentos baixos das próprias bombas (problemas na
seleção dos equipamentos).
Isto demonstra a importância do adequado dimensionamento tanto das de-
mandas hídricas requeridas pela cultura, expressas em vazões a serem recalcadas,
quanto das instalações de bombeamento, nas quais as tubulações representam um
fator importante.
2.6. Dimensionamento das tubulações
Segundo Gomes (1997), entre as várias etapas necessárias para a elabora-
ção de um projeto irrigação pressurizado se encontra a de dimensionamento das
tubulações. Estas devem ser capazes de transportar e abastecer em cada tomada
de água a vazão requerida pelo projeto, à pressão adequada para a irrigação. A so-
lução do problema se baseia na hidráulica dos condutos forçados e possui também
um componente econômico fundamental, como é habitual na maioria dos problemas
existentes na engenharia.
Existe um diâmetro conveniente para o qual o custo das instalações será mí-
nimo. Este diâmetro pode ser aproximado pela fórmula de Bresse, correspondente a
um funcionamento de 24 horas do sistema de bombeamento (SOUZA, 1982).
em que:
K = 0,7 a 1,6;
D = diâmetro econômico em m;
Q = vazão do sistema em m
3
. s
-1
.
QKD=
26
Ainda Souza (1982), diz que a fixação do valor de K equivale à fixação de
uma velocidade econômica, dada pela fórmula:
em que:
V = velocidade em m.s
-1
.
A velocidade nas canalizações de recalque geralmente é superior a 0,55 m.s
-
1
, e não devendo ultrapassar 2,40 m.s
-1
. Nas tubulações de recalque de grande ex-
tensão a velocidade deve ser baixa, 0,65 a 1,30 m.s
-1
.
Quando o funcionamento da instalação de recalque não é continuo (menos de
24 horas por dia), o diâmetro econômico pode ser aproximado pela fórmula de Forc-
hheimer (NEVES, 1970).
em que:
D = diâmetro da tubulação, em m;
Q = vazão do sistema, em m
3
. s
-1
;
X = número de horas de trabalho da instalação dividido por 24 horas.
No dimensionamento das tubulações dos sistemas de recalque hidráulicos,
talvez o erro mais freqüente seja o uso de tubos de diâmetro muito pequeno para as
vazões aduzidas, o que eleva excessivamente a velocidade de escoamento, às ve-
zes para mais de 3m.s
-1
, aumentando muito as perdas de carga, já que estas são
proporcionais ao quadrado daquela velocidade (VIANNA, 1997). O mesmo autor diz
que a questão aqui é que a redução do investimento inicial, pelo uso de tubulação de
menor diâmetro, acaba não compensando economicamente, porque acarreta custos
operacionais (anuais) muito elevados.
2.7. Custo anual do bombeamento.
A irrigação é uma técnica que consome muita energia, particularmente na cul-
tura do arroz, tendo em vista a magnitude das vazões requeridas. Diversas são as
fontes de energia para acionamento de sistemas de bombeamento, dentre as quais
as da eletricidade, e as dos combustíveis fósseis (diesel, gasolina e gás natural).
Embora existam várias fontes de energia para acionamento dos motores, a hidroele-
2
4
K
V
π
=
QXD ..46,1
25,0
=
27
tricidade e o diesel são as mais utilizadas no Brasil e, portanto, mais enfatizadas nos
trabalhos envolvendo custos de sistemas elevatórios (ZOCOLER, 2003)
Segundo Azevedo (1983), a agricultura irrigada exige alto investimento em o-
bras e aquisição de equipamentos para captação, transporte, controle e distribuição
da água, além de gastos com energia e mão-de-obra para operação do sistema, que
representam importantes custos adicionais na produção. Atualmente, os custos das
tarifas de energia elétrica e dos combustíveis vêem despertando preocupação nos
produtores irrigantes, pois passaram a influenciar com maior peso no custo de pro-
dução de lavouras irrigadas.
O custo da irrigação em lavoura de arroz deve ser dividido em custo direto, re-
ferente, no caso, ao suprimento de água por bombeamento e custos indiretos, com-
preendendo as estruturas e operações exigidas para a execução da irrigação na
modalidade específica de inundação contínua, os quais compreendem: canais e
condutos, taipas e remontes, aplainamento, aguador (operário) e drenagem. Tais
necessidades estão vinculadas ao processo de irrigação, pois na ausência desta não
seriam necessárias. Conforme estudo de custo da produção referido à safra 2005/06,
elaborado pelo IRGA (RS), os valores dos itens acima apresentaram a composição
mostrada na tabela 4.
Tabela 4- Resumo dos itens do custo de produção referentes à irrigação (safra
2005/06 – Rio Grande do Sul).
Item R$/ha %
Irrigação (direto) 372,50 11,49
Canais e condutos 94,44 2,91
Taipas e remontes 141,27 4,36
Aplainamento 119,03 3,67
Aguador 56,92 1,76
Drenagem 106,52 3,29
Sub-total irrigação 890,68 27,48
Fonte: IRGA (2006)
Fica evidente a expressiva participação da irrigação na composição do custo
total de uma lavoura, o que tem motivado estudos para a busca da redução dos cus-
28
tos, principalmente, através da adequação da demanda hídrica e da potência reque-
rida no acionamento da(s) bomba(s).
2.8. Solos
O solo é um recurso que suporta toda a cobertura vegetal da terra, sem a qual
os seres vivos não poderiam existir. Nessa cobertura, incluem-se não só as culturas
como todos os tipos de árvores, gramíneas, raízes e herbáceas que podem ser utili-
zadas pelo homem (BERTONI, 1968).
O termo planossolo lembra áreas planas. São solos imperfeitamente ou mal
drenados, encontrados em áreas de várzea, com relevo plano a suavemente ondu-
lado (STRECK et al., 2002), mediana profundidade, predominância da cor cinza
(gleizados), textura argilosa, mal drenada e com excesso de umidade na maior parte
do ano (BRASIL, 1973). No Rio Grande do Sul, estes solos abrangem cerca de sete
milhões de hectares, correspondendo a 25% da área total do estado (GOMES et al.,
1992).
Segundo Klamt et al. (1985), os solos de várzea são aqueles encontrados nas
planícies adjacentes aos rios e lagos onde se desenvolveram sobre sedimentos.
Como estes sedimentos apresentam grande heterogeneidade quanto à composição
granulométrica e mineralógica, os solos desenvolvidos a partir deles apresentam
grande variação de características de um local para outro, as quais se refletem na
aptidão de uso dos mesmos.
O mesmo autor, diz que além do exposto, os solos hidromórficos do Rio
Grande do Sul apresentam, em sua maioria, densidade naturalmente elevada e rela-
ção micro/macroporos muito alta, além da fertilidade de média a baixa, o que contri-
bui de forma negativa para o cultivo, na atualidade de espécies de sequeiro, sendo
utilizados prioritariamente com o binômio arroz irrigado-pecuária de corte.
2.8.1. Planossolo Hidromórfico eutrófico Vacacaí (Unidade de Mapea-
mento Vacacaí)
Predominam nessa unidade solos mal a imperfeitamente drenados, bastante
influenciados pela presença da água, condicionada pelo relevo, o que ocasiona fe-
29
nômenos de redução, com o desenvolvimento no perfil de cores cinzentas, caracte-
rísticas de gleização (BRASIL, 1973).
Apresentam como características bem evidentes: presença de horizontes glei,
transição abrupta entre horizontes A e B e horizonte B, textura média a argilosa, com
estrutura prismática fortemente desenvolvida. Os solos dessa unidade de mapea-
mento situam-se nas várzeas ao longo de rios e arroios. Ocorrem em quase todos os
rios da Depressão Central e em alguns da Serra do Sudeste e Campanha (STRECK
et al., 2002).
Esta Unidade de Solo ocupa uma área de 16.340km
2
, o que representa apro-
ximadamente, 6,06% da área do Estado do Rio Grande do Sul. A melhor utilização
desses solos é como vem sendo feita atualmente, para pastagem em rotação com a
cultura do arroz irrigado (BRASIL, 1973).
30
3. MATERIAL E MÉTODOS
O estudo desenvolvido consistiu na simulação de dimensionamentos de de-
mandas hídricas e de potências instaladas para recalque, relativas a diferentes áreas
totais de lavoura de arroz para as condições edafo-climáticas da Depressão Central
do Rio Grande do Sul. Os parâmetros de solo, agronômicos e agro-meteorológicos
utilizados no trabalho se basearam parte em dados levantados na bibliografia técni-
co-científica recente, parte determinados ou observados no Campus da UFSM em
Santa Maria, RS. Descrevem-se a seguir as bases metodológicas, dados, informa-
ções e procedimentos adotados nessa simulação.
3.1. Método de cálculo adotado na simulação das demandas hídricas
O volume de água a ser fornecido para uma lavoura de arroz irrigado por i-
nundação contínua, conforme descrito em 2.4, deverá atender as seguintes necessi-
dades parciais:
a) Promover a saturação do solo acima da camada de impedimento;
b) Formar a lâmina superficial de inundação da lavoura;
c) Repor as perdas de água durante o ciclo de irrigação, compreendendo
a evaporação, a percolação profunda (para além da camada de impe-
dimento) e as perdas laterais no contorno da lavoura;
d) Atender as necessidades fisiológicas das plantas na formação da sua
fitomassa.
Com base na figura 2 e a tabela 5 é apresentada a seguir a seqüência de cál-
culos adotada na simulação das demandas hídricas, em termos de volumes e va-
zões correspondentes, seguindo-se a ela o detalhamento das variáveis envolvidas
com as respectivas justificativas.
31
V
4
“taipa de
ronda”
h
N.A
I
P
“taipa” inter-
na
V
31
IRR
h
V1
V
2
“taipa”
interna
V
32
Figura 2- Esquema simplificado parcial de lavoura de arroz irrigado (perfil edá-
fico e dinâmica hídrica).
Tabela 5- Parâmetros agronômicos e hídricos de entrada para a simulação.
Parâmetro Símbolo Unidade Valor
Ciclo da cultura
Cc dia 115
Ciclo de irrigação
Ci dia 90
Área total a irrigar
At ha 10-190
Prazo para inun-
dação inicial
Pi dia 10
Evaporação má-
xima média
he mm.dia
-1
6
Evapotranspiração
máxima média
ETm mm.dia
-1
9,9
Jornada de traba-
lho (sistema)
Jt h.dia
-1
21
Propriedades do
solo (unidade de
mapeamento)
UM - Vacacaí
Porosidade total Pt % 40
V
33
Área não
irrigada
Camada de impedimento
32
média
Densidade
ds g.cm
-3
1,5
Profundidade a
irrigar
p m 0,90
Lâmina superficial
média (inundação)
hl m 0,10
Cultivares
BR-IRGA 417
3.1.1. Procedimento de cálculo da demanda hídrica instantânea (va-
zão) para a fase de inundação inicial da lavoura.
3.1.1.1 Volume unitário para saturar o solo (perfil acima da barreira de impe-
dimento) – (V
1
)
(m
3
.ha
-1
)
em que:
P
t
= porosidade total média do solo (em decimal);
0,5 = 50% de saturação da P
t
(assumida) – recomendável determinar previamente;
d
s
= densidade média do solo (= densidade aparente);
p = profundidade média do solo (perfil) a irrigar (m);
A
u
= área unitária a ser irrigada (1ha = 10.000 m
2
).
3.1.1.2 Volume unitário para formar a lâmina superficial média de água – (V
2
)
(m
3
.ha
-1
)
em que:
h
l
= lâmina média superficial de inundação (m).
3.1.1.3 Volume unitário para repor as perdas por evaporação durante a inun-
dação – (V
31
)
(m
3
.ha
-1
)
em que:
h
e
= lâmina média de evaporação (m/d).
Ust
ApdPV ***)5,0*(
1
=
Ul
AhV *
2
=
Uie
APhV **
31
=
33
1
(dias)
P
i
50
100
0
(% de área inundada)
3.1.1.4 Demanda hídrica de inundação inicial simultânea da área total da lavou-
ra
a) Volume total de água necessário para promover a inundação inicial simultâ-
nea da área total – (V
it
)
(m
3
)
Observação: No cômputo do volume V
31
toma-se a metade, pois a lavoura só estará
inundada no todo ao final do período de “P
i
” dias. (vide figura 3)
Figura 3- Esquema do progresso da inundação inicial em relação à área total
b) Vazão mínima para a inundação inicial simultânea da área total da la-
voura – (Q
it
)
(l.s
-1
)
Comentário: a vazão Q
it
é o parâmetro para a seleção da(s) bomba(s) e res-
pectivo dimensionamento das instalações do sistema de recalque, na opção de i-
nundação simultânea da área total da lavoura.
++=
2
)*(
)*()*(
31
21
t
ttit
AV
AVAVV
)3600**(
)1000*(
ti
it
it
JP
V
Q =
34
3.1.1.5 Procedimento de cálculo para a redução da vazão de inundação inicial
No sentido de reduzir a vazão de inundação inicial e assim diminuir a deman-
da de potência do(s) conjuntos(s) elevatórios(s), adotou-se a divisão da área total
das lavouras em glebas (ou talhões ou blocos). Assim sendo, o processo de inunda-
ção seria temporalmente escalonado, obedecidos concomitantemente: (a) o prazo
para a inundação inicial da gleba (“Pi” dias) e (b) o intervalo regionalmente recomen-
dado para a semeadura (neste caso entre 11/10 – 10/12).
As áreas parciais destas glebas poderão ter extensões iguais ou não. Em
condições reais predominará aquela de glebas de áreas diferentes, porém, na pre-
sente simulação optou-se em considerar um fracionamento em glebas de igual área,
visto que são indeterminadas as possibilidades de combinações possíveis em termos
de diferentes extensões parciais.
A alternativa considerando a divisão em 4 glebas de igual área parcial está
graficamente traduzida no esquema abaixo:
(ha)
Assim sendo, a vazão de inundação inicial necessita ser re-dimensionada, já
que a área a ser inundada simultaneamente foi reduzida para ¼ da área total da la-
voura. Para tanto adotou-se o seguinte procedimento:
a) Vazão para inundar a Gleba A (Gl A) – do dia 1 ao dia P
i
:
(l.s
-1
)
4
t
GL
A
A =
Gleba A Gleba B Gleba C Gleba D
Área total (AT)
4
it
iA
Q
Q =
35
b) Vazão para inundar a Gleba B (Gl B) – do dia P
i
ao dia (2 x P
i
):
(l.s
-1
)
em que: he
A
= perda por evaporação na gleba A, já inundada, durante inundação da Gleba B.
Sendo: (l.s
-1
)
em que: Ag
lA
= área da gleba A (igual a AG
lB
e Ag
lD
)
Observação: No caso específico de áreas parciais iguais, este valor de perdas
(he
A
) equivalerá às perdas correspondentes nas demais glebas.
c) Vazão para inundar a Gleba C (Gl C) – do dia (2 x P
i
) ao dia (3 x P
i
):
(l.s
-1
)
em que: he
B
= perda por evaporação na gleba B, durante inundação da gleba C.
d) Vazão para inundar a Gleba D (Gl D) – do dia (3 x P
i
) ao dia (4 x P
i
):
(l.s
-1
)
Comentário: A vazão Q
iD
é o parâmetro alternativo para a seleção da(s) bom-
bas(s) e respectivo dimensionamento das instalações do sistema de recalque, na
opção da inundação escalonada da lavoura, visando reduzir a potência instalada.
3.1.2. Procedimento de cálculo da vazão reduzida de manutenção da
inundação, depois de completada a inundação inicial da lavoura.
Após concluída a inundação da área total da lavoura, o suprimento de água po-
derá ser reduzido, tendo em vista que devem ser atendidas somente duas necessi-
dades, a saber: 1°) a manutenção da lâmina superficial de inundação + o consumo
de água pelas plantas e 2°) a reposição das perdas de água por percolação profunda
A
it
iB
he
Q
Q +=
4
)3600*(
)1000**(
t
glA
A
J
heA
he =
BA
it
iC
hehe
Q
Q ++=
4
CBA
it
iD
hehehe
Q
Q +++=
4
36
e lateral no solo. A partir deste momento passa-se a computar as demandas da cul-
tura através da estimativa da evapotranspiração máxima da cultura (ETm):
a) Volume e módulo médios para atender ao consumo da V
4
e Q
et
após a i-
nundação inicial:
(m
3
)
em que: n = número total de glebas da divisão efetuada
(l.s
-1
)
b) Volume para compensar as perdas por percolação profunda e lateral (V
32
e
V
33
)
A determinação dessas necessidades hídricas é tarefa da pesquisa, a qual
deverá procurar aproximar o montante das perdas, através da aplicação de modelos
hidrológicos e principalmente de estudos de campo regionalizados. Na atividade prá-
tica de rotina, deve-se recorrer aos resultados desses estudos, para poder estabele-
cer volumes e vazões adequados. No presente caso não foram assumidos valores
para estas perdas, justificando-se esta decisão pelo fato de inexistirem, até o mo-
mento, indicações confiáveis, resultantes de estudos específicos apoiados num con-
sistente volume de medições/determinações de campo, relativamente à sua quantifi-
cação. As estimativas encontradas na literatura são de caráter especulativo, care-
cendo de confiabilidade científica.
Considerando que as perdas efetivamente ocorrerão ao longo do ciclo de irri-
gação (Ci), optou-se em assumir como aceitável admitir a compensação destas per-
das parcialmente pela precipitação pluvial a ocorrer durante o ciclo da cultura (e não
computada na presente simulação), e, parcialmente pelo manejo operacional do sis-
tema de irrigação (bombas). Esse manejo deveria ser controlado a partir da observa-
ção do nível da lâmina superficial de inundação (h
l
) nos quadros ou tabuleiros e efe-
tuado mediante acréscimos no tempo efetivo de operação do sistema de recalque ou
ainda mediante ativação do(s) conjunto(s) reserva do sistema, quando o mesmo es-
[
]
)*(**
4 iit
PnCETmAV −=
)3600*(*]*([
)1000*(
tii
et
et
JPnC
V
Q
−
=
37
tiver composto de mais de um conjunto elevatório (associação de bombas em parale-
lo).
A demanda hídrica instantânea média após a inundação inicial da área total
da lavoura (vazão reduzida média - Q
rm
) consistiria, portanto, na quantificação da
demanda de evapotranspiração máxima já definida no item anterior. Assim teríamos
como parâmetro adicional para o dimensionamento da instalação de recalque:
c) Vazão reduzida média para o período [C
i
- (n*T
i
)]
(l.s
-1
)
Cabe aqui salientar que esta demanda não será fixa ao longo do período con-
siderado e sim crescente, na medida em que as plantas crescem, sendo menor que
a média calculada pela expressão acima na fase inicial do desenvolvimento vegetati-
vo e maior na fase reprodutiva e de formação dos grãos. Em condições de demanda
maior, o atendimento dar-se-á igualmente através do manejo operacional do sistema
de recalque na forma acima descrita [3.1.2 b)].
3.2. Solo
O solo escolhido para o presente estudo da simulação foi o Planossolo hidro-
mórfico eutrófico Vacacaí (Streck et at., 2002) da Depressão Central como unidade
de mapeamento Vacacaí. A escolha dessa unidade de mapeamento deve-se em vis-
ta que esse solo possue características das várzeas arrozeiras do Rio Grande do
Sul, o que é predominantemente composto nesta região.
Na simulação das demandas hídricas do presente estudo foi considerado uma
profundidade de irrigação (perfil de interesse) média de 0,90m.
Para a simulação, foi adotada, uma densidade média (d
s
) de 1,5 g/cm
3
e uma
porosidade total média (P
t
) de 40% conforme a tabela 6. Estes valores são aproxi-
madamente a média desses parâmetros, no perfil de interesse considerado.
etrm
QQ =
38
Tabela 6- Resultados físico-hídricos de um Planossolo (unidade de mapeamen-
to Vacacaí, RS). Média de quatro repetições.
Profundidade
(cm)
Densidades
g/cm
3
Porosidade
(%)
De Partic.
do Solo
Total Macro Micro
0-15 2,53 1,50 40,71 0,88 39,83
15-30 2,54 1,51 40,55 0,13 40,42
30-45 2,56 1,48 42,18 6,75 35,43
45-60 2,56 1,56 39,06 4,76 34,30
60-75 2,56 1,46 42,29 2,05 40,24
75-90 2,49 1,41 43,37 0,66 42,71
90-105 2,46 1,35 45,12 0,54 44,58
105-120 2,51 1,47 41,43 0,01 41,42
Fonte: RIGHES et al. (1983).
3.3. Caracterização climática
O clima predominante na região da Depressão Central, segundo classificação
de Köppen, é do tipo Cfa (clima subtropical, úmido, sem estação seca definida)
(MORENO, 1961). A precipitação média anual da região varia entre 1322 e 1769 mm
(BERLATO, 1992).
A temperatura média normal do mês mais quente ocorre em janeiro, com
temperatura de 24,8ºC, e a do mês mais frio em junho com 14,1ºC. Quanto à média
normal das máximas, esta é de 30,4ºC em janeiro e de 19,2º em junho. A média das
temperaturas mínimas do mês mais quente é de 18,7º em dezembro e 9,3ºC a do
mês mais frio, em junho (BRASIL, 1992).
3.4. Cultivar
A cultivar escolhida para a simulação foi a que usualmente é utilizada em la-
vouras da região da Depressão Central do Estado, a cultivar BR-IRGA 417, com um
ciclo precoce de 115 dias da emergência à maturação. Ela apresenta uma sensibili-
dade media a toxicidade por ferro, bem como ao frio na fase reprodutiva das plantas.
Essa cultivar ocupou uma área correspondente a 20% dos 970 mil hectares cultiva-
39
dos com arroz irrigado no Rio Grande do Sul (TERRES et al., 2004). O período favo-
rável de semeadura recomendado, vai de 11 de outubro a 10 de dezembro (CON-
GRESSO BRASILEIRO DE ARROZ IRRIGADO, 4., 2005, Santa Maria).
3.5. Áreas totais de lavoura (A
T
)
Para a simulação das demandas hídricas e de potências instaladas, foram es-
tipuladas as seguintes áreas totais de lavoura: 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170
e 190 ha. Os valores escolhidos abrangem a maioria das extensões das lavouras na
Depressão Central do RS.
3.6. Prazo para inundação inicial (P
i
)
A irrigação do arroz é iniciada quando as plantas apresentarem 4 folhas, o
que, em geral, se verifica até os 15 DAE (dias após a emergência), dependendo da
cultivar e das condições ambientais (CONGRESSO BRASILEIRO DE ARROZ IRRI-
GADO, 4., 2005, Santa Maria). Moscareli & Rosinha (1967) apud Gomes et al (2004)
recomendam que o início da submersão do solo, em uma lavoura de arroz irrigado,
deverá ocorrer 10 a 20 dias após a emergência das plântulas. Este início deve estar
relacionado com o melhor controle, na atualidade, das plantas daninhas, face ao uso
mais racional de herbicidas.
Já a formação da lâmina superficial de inundação nos tabuleiros deveria ser
estabelecida num prazo máximo de 5 dias, em função da aplicação prévia da aduba-
ção nitrogenada. Neste trabalho, estabeleceu-se um prazo (Pi) de 10 (dez) dias para
completar a inundação inicial nas glebas, o que resultaria, em termos médios, aos 5
dias acima mencionados, considerando o processo escalonado adotado na semea-
dura.
3.7. Evapotranspiração da cultura do arroz (ETm)
O conhecimento da evapotranspiração é fundamental para o dimensionamen-
to e manejo do sistema de irrigação da cultura do arroz. Isto se justifica pelo fato da
evapotranspiração representar, na maioria das vezes, a componente de maior impor-
tância na demanda hídrica do arroz inundado.
40
No trabalho, foram utilizados no cálculo da evapotranspiração, dados obtidos
através de leituras diárias de evaporação em Tanque Classe “A,” da estação meteo-
rológica da Universidade Federal de Santa Maria, nos meses referentes a 11 de ou-
tubro de 2005 a 31 de março de 2006 (correspondente à semeadura e ao término do
ciclo do arroz). Extraiu-se uma média de evaporação nesse período de 6,0 mm.dia
-1
e adotados os coeficientes de cultura (Kc) médios para os períodos referentes às
fases vegetativa e reprodutiva da cultura.
A cultivar BR-IRGA 417 possui um ciclo precoce de 115 dias. Segundo Doo-
renbos e Pruitt (1976), no período vegetativo, o valor de Kc médio é de 1,6, com a-
proximadamente 58 dias de duração. Para o período reprodutivo o valor médio de Kc
é de 1,7, com aproximadamente 57 dias de duração.
Para se obter uma evapotranspiração média ponderada foi calculada uma e-
vapotranspiração máxima para cada uma das fases, tendo-se obtido os valores de
9,6 mm/dia para o período vegetativo e 10,2 mm/dia
-1
para o período reprodutivo. A
evapotranspiração média ponderada para o ciclo da cultura é de 9,90 mm.dia
-1
.
3.8. Jornada de trabalho do sistema (J
t
)
O horário de ponta de consumo é o período de 3 (três) horas consecutivas
compreendido entre 18 a 21 horas, exceto sábados, domingos e feriados nacionais,
definido pela concessionária em função das características de seu sistema elétrico.
Em algumas modalidades tarifárias, nesse horário a demanda e o consumo de ener-
gia elétrica têm preços mais elevados. O “horário fora de ponta” corresponde às de-
mais 21 horas do dia (PROCEL, 2001).
3.9. Lâmina superficial de inundação (h
l
)
A profundidade da lâmina de água é um aspecto importante a ser considerado
no manejo de água em arroz irrigado, visto que ela afeta, entre outros, a distribuição
e a economicidade da água de irrigação.
Para a simulação do trabalho, foi fixada uma altura de lâmina de água de 10
cm, que significa uma lâmina média, que poderia ser utilizada durante todo o seu
ciclo ou podendo sofrer uma alteração para menos (7 a 10 cm) apenas para o início
do ciclo.
41
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O procedimento de cálculo adotado no presente estudo foi uma simulação
efetuada com base em dados reais, em relação às características regionais de solo,
clima e planta da Depressão Central. Meta central consistiu a obtenção de redução
das vazões demandadas, principalmente as de inundação inicial das lavouras, no
sentido de diminuir a correspondente potência instalada dos conjuntos elevatórios.
Para tal propósito, adotou-se a divisão da área total das lavouras em glebas parciais
(talhões ou blocos), em fracionamento crescente em função da área crescente das
lavouras, a partir de 2 até o máximo de 4 glebas. O planejamento de semeadura de-
veria obedecer à divisão adotada, sendo executada de forma temporalmente escalo-
nada, observados o período recomendado de semeadura e o prazo para completar a
inundação inicial de cada gleba. Consequentemente, o processo de irrigação segui-
ria o mesmo escalonamento, permitindo assim a redução das vazões de inundação
inicial em relação à inundação simultânea da área total. Por fim, estabeleceu-se a
adoção de sistemas de recalque compostos de mais de um conjunto bomba-motor
(instalações em paralelo), fracionando as potências totais exigidas em 2 ou mais
conjuntos. Esta medida permitiria a flexibilização operacional bem como propiciaria a
disposição de equipamento reserva para imprevistos (falhas nos equipamentos em
operação) ou para complementar eventuais picos de demanda, não suficientemente
atendidos.
4.1. Demandas hídricas instantâneas para a inundação inicial e posterior ma-
nutenção da inundação.
Empregando a metodologia descrita no capítulo anterior, com as simplifica-
ções e condições ali previamente estabelecidas, no sentido de adaptá-lo ao propósi-
to do presente estudo, procedeu-se o cálculo das vazões instantâneas requeridas
para atender as demandas respectivas às áreas totais de lavoura adotadas na simu-
lação, entre 10 e 190 ha, em incrementos de 20 ha. Obtiveram-se assim as vazões
apresentadas na Tabela 7.
42
Tabela 7- Valores calculados de: (Q
it
) vazão mínima de inundação inicial simul-
tânea da área total; (Q
in
) vazão máxima de inundação inicial escalo-
nada e (Q
rm
) vazão reduzida média de manutenção da inundação, pa-
ra áreas totais de lavoura de 10 a 190 ha.
Qit Qrm
10
52,91
13,10
30
158,73
39,29
Qit QiBi Qrm
50
264,55
152,12
65,48
70
370,37
212,96
91,67 Qit QiCi Qrm
90
476,19
206,35
117,86
110
582,01
252,20
144,05
130
687,83
298,06
170,24 Qit QiDi Qrm
150
793,65
287,70
196,43
170
899,47
326,06
222,62
190
1005,29
364,42
248,81
Áreas Totais (ha)
Vazões (L.s-1)
1 Gleba
4 Glebas
2 Glebas
3 Glebas
Observações: Qit é a vazão mínima para obter inundação inicial da área total de forma simultânea no
prazo estipulado de 10 dias do Pi (prazo de inundação),; Qin é a vazão máxima de inundação na mo-
dalidade escalonada, sendo a vazão para inundar a última gleba (n) da divisão; Qrm é a vazão redu-
zida média para manutenção da inundação após completada a inundação inicial da lavoura.
As vazões de inundação inicial simultânea da área total (Q
it
) servem de refe-
rência para a confrontação com as vazões de inundação escalonada (Q
in
), cujo pro-
pósito, conforme descrito em 3.1.2, é o de obter redução tanto das demandas instan-
tâneas de água para inundação quanto da respectiva potência instalada do sistema
de recalque. Observou-se que, para as condições estabelecidas, é obtida uma redu-
ção entre 42,5% a 63,74% na demanda instantânea de inundação inicial (Q
it
versus
Q
in
), sendo que a redução aumenta à medida que aumenta o número de divisões
(glebas) do escalonamento. A não divisão em glebas das áreas totais menores (entre
10 e 30 ha) no presente trabalho, foi uma decisão orientada no caráter prático de
manejo, sendo uma exceção à regra. Por outro lado, a limitação do número de divi-
sões em 4 glebas, mesmo para áreas grandes, é respaldada pelo fato de que devem
ser observados, concomitantemente: 1º) o prazo para a inundação inicial (Pi =10 di-
as por gleba) e 2º) o período recomendado de semeadura, para evitar risco de ultra-
43
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0
200
400
600
800
1000
Vazão (l.s
-1
)
Área (ha)
Vazão inicial simultânea
Y=5,291*X
R=1
R
2
= 1
Vazão (L.s
-
1
)
passar a época ótima relativa ao zoneamento agro-climático, no presente caso de 11
de outubro a 10 de dezembro.
A figura 4 mostra os intervalos entre áreas de 10 a 190 ha com as 3 diferentes
categorias de vazão (Q
it
, Q
in
e Q
rm
) e suas respectivas vazões.
Figura 4- Vazões calculadas (Q
it
, Q
in
e Q
rm
) para as áreas de 10 a 190 ha.
4.2. Análise de regressão das vazões calculadas.
Efetuou-se a análise de regressão linear com os dados obtidos para as va-
zões apresentadas, objetivando permitir a estimativa de vazões em função da área
total de cultivo. Nas Figuras 5, 6 e 7 são apresentados os resultados dessa análise.
Figura 5- Regressão linear das vazões de inundação inicial simultânea da área
total (Qit) e áreas totais entre 10 e 190 ha.
0
200
400
600
800
1000
1200
10 30 50 70 90 110 130 150 170 190
Áreas (ha)
Vazões (L.s-1)
Qit
Qin
Qrm
44
Figura 6- Regressão linear das vazões de inundação inicial escalonada (Q
in
) e
áreas totais de 10 a 190 ha.
Figura 7- Regressão linear das vazões reduzidas de manutenção (Q
rm
) e áreas
totais de lavoura selecionadas na simulação.
Admite-se como aceitável a aplicação do modelo linear na estimativa das va-
zões em função da área total irrigada, considerando o propósito do trabalho e o bom
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0
50
100
150
200
250
300
350
Vazão ( l.s
-1
)
Área (ha)
Vazão de inundação escalonada
Y= 81,0313+1,5012*x
R=0,96968
R
2
= 0,96968
Vazão (L.s
1
)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0
50
100
150
200
250
Y=0,05+1,3095*X
Vazão (l.s
-1
)
Área (ha)
Vazão reduzida de manutenção
R=1
R
2
= 1
Vazão (L.s
-
1
)
45
ajuste dos valores calculados ao modelo em questão. Cabe salientar que isto vale
para o intervalo de áreas selecionado para a simulação (entre 10 e 190ha). Para á-
reas totais maiores outros modelos também devem ser testados.
4.3. Vazões específicas (módulos de irrigação).
No sentido de permitir uma generalização na aplicação das estimativas das
demandas hídricas em caráter mais amplo, é proposta a introdução do conceito de
“vazão específica”, ou seja: vazões por unidade de área, expressas em função da
área total da lavoura irrigada (vazão específica aparente – Q
ea
) e da área parcial
(gleba) em processo de inundação inicial (vazão específica efetiva – Q
ef
). Essa va-
zão específica constitui, portanto, um módulo de irrigação, e foi calculado para a fase
de inundação inicial na modalidade escalonada. Na Tabela 8 são visualizados os
valores destas vazões, calculadas com base nas extensões de áreas selecionadas
para a simulação, bem como segundo o escalonamento adotado para o processo de
inundação inicial conforme anteriormente descrito (Introdução ao item 4).
Tabela 8- Vazões específicas (módulos de irrigação) para a fase de inundação
inicial na modalidade escalonada para áreas totais irrigadas de 10 a
190ha.
Área total- At
(ha)
Número
de
glebas
Área da gleba
(ha)
Q
ea
(l.s
-1
.ha
-1
)
Q
ef
(l.s
-1
.ha
-1
)
10 1 10,00 5,29 5,29
30 1 30,00 5,29 5,29
50 2 25,00 3,04 6,08
70 2 35,00 3,04 6,08
90 3 30,00 2,29 6,88
110 3 36,67 2,29 6,88
130 3 43,33 2,29 6,88
150 4 37,50 1,92 7,67
170 4 42,50 1,92 7,67
190 4 47,50 1,92 7,67
A vazão específica aparente (Q
ea
) tem aplicabilidade no planejamento regional
de alocação de recursos hídricos como, por exemplo, nos chamados “Planos de Ba-
46
Vazão específica aparente (Qea) e efetiva (Qef)
y = 15,57x
-0,40
R
2
= 0,90
y = 0,0147x + 5,1732
R
2
= 0,9319
0
2
4
6
8
10
0 40 80 120 160 200
Áreas (ha)
Vazão (L.s-1.ha-1)
Qea
Qef
Regressão (Qea)
Regressão Qef
cia Hidrográfica”, como documento de gestão multi-usuário dos recursos hídricos no
nível de Bacia Hidrográfica.
A vazão específica efetiva (Q
ef
), sendo a vazão real demandada no processo
de inundação inicial das lavouras na modalidade escalonada (por glebas), será usa-
da nos pré-dimensionamentos de sistemas de recalque mecânico (instalações de
bombeamento) e poderá também servir de base no processo de “Outorga de Direito
de Uso da Água”, segundo as disposições legais pertinentes.
Figura 8- Regressões das vazões específicas aparente e efetiva
4.4. Demandas de potência instalada para os sistemas de recalque simula-
dos.
Partindo das vazões estimadas para as diferentes áreas totais, passou-se a
calcular as potências elétricas demandadas (requerida pela bomba e instalada – mo-
tor) pelos sistemas de recalque correspondentes. Os valores destas potências são
apresentados na Tabela 9. Observar que as condições das instalações foram padro-
nizadas no tocante a alturas de sucção e recalque, comprimento das tubulações e
peças especiais, tendo-se variado apenas os diâmetros das tubulações de recalque
e sucção em função das vazões a serem recalcadas, numa velocidade de escoa-
mento padrão limitada a 1,5m/s
-1
.
47
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0
100
200
300
400
500
Potência instalada (CV)
Área (ha)
vazão de inundação simultânea
Y = 12,90909+2,29091*X
R = 0,99338
R
2
= 0,99338
Qit Qrm
10
18,64 5,59
30
52,20 14,91 Qit QiBi Qrm
50
93,21 59,66 22,37
70
149,14 74,57 33,56 Qit QiCi Qrm
90
186,42
74,57
44,74
110
186,42 93,21 59,66
130
223,71 111,85 59,66 Qit QiDi Qrm
150
260,99 111,85 74,57
170
298,28
111,85
74,57
190
335,56 149,14 93,21
4 Glebas
2 Glebas
3 Glebas
Potências Instaladas (kW)
1 Gleba
Áreas Totais (ha)
Tabela 9- Valores calculados das potências elétricas totais instaladas [Pm =
motor(es)] , em kW, para áreas totais de lavoura de 10 a 190 ha, cor-
respondentes às vazões de inundação simultânea, escalonada e de
manutenção.
Confrontando-se os valores obtidos de potências instaladas (Pm) para inun-
dação inicial simultânea da área total com as demandadas para inundação escalo-
nada (por glebas), constatou-se uma redução que oscilou entre 36% e 63%, sendo
que as maiores reduções foram verificadas nas áreas totais maiores.
4.5. Análise de regressão das potências instaladas calculadas.
Submetidas à análise de regressão linear, as potências instaladas elétricas
[motor(es)] em função das áreas totais de lavoura estipuladas na simulação, fornece-
ram os resultados visualizadas nas Figuras 9, 10 e 11.
Figura 9- Regressão linear da potência instalada (Pm) para vazão de inundação
inicial simultânea da área total (Q
it
).
48
Figura 10- Regressão da potência elétrica instalada (Pm) para vazão de inunda-
ção inicial escalonada (Q
in
).
Figura 11- Regressão linear da potência elétrica instalada (Pm) para vazão re-
duzida de manutenção (Q
rm
).
Considerando o propósito de aproximação deste parâmetro no presente traba-
lho, pode-se assumir o modelo linear como adequado para a estimativa de potências
elétricas instaladas em função da área total irrigada, visto o bom ajuste dos resulta-
dos verificado no intervalo de áreas considerado (10 a 190ha). Extrapolações deste
modelo não são recomendáveis.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Potência instalada (CV)
Área (ha)
vazão de inundação escalonada
Y = 34,3939+0,80606*X
R = 0,96974
R
2
= 0,96974
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
120
140
Potência instalada (CV)
Área (ha)
vazão reduzida média
Y = 1,44444+0,63333*X
R = 0,98916
R
2
= 0,98916
49
Potência instalada em CV para as vazões
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
10 30 50 70 90 110 130 150 170 190
Área (ha)
Potência instalada (CV)
Potência instalada Qit (CV)
Potência instalada Qini (CV)
Potência instalada Qrm (CV)
Diferença entre Qini e Qrm (CV)
'
Fracionamento das potências totais instaladas para a composição dos conjun-
tos de recalque.
Para atender às diferentes demandas calculadas, consideraram-se, além da
opção de um só conjunto elevatório (instalação singular bomba-motor), diferentes
opções de parcelamento da vazão e da potência total, decompondo-as entre dois e
três conjuntos elevatórios, na dependência da área total crescente da lavoura. A Fi-
gura 12 permite a visualização das potências requeridas para: (a) inundação inicial
simultânea da área total (Q
it
), (b) inundação inicial escalonada (por glebas) – (Q
in
),
(c) manutenção da inundação ao longo do ciclo de irrigação, e, (d) diferença de po-
tência entre manutenção e inundação escalonada (Q
in
– Q
rm
).
Figura 12- Fracionamento das potências elétricas totais instaladas (Pm) para as
vazões de inundação inicial escalonada (Q
in
) e de manutenção (Q
rm
)
por área total de lavoura.
Tal fracionamento tem a finalidade de facilitar o dimensionamento - seleção
da(s) bomba(s) e correspondente(s) motor(es) - nas opções de emprego de mais de
um conjunto elevatório.
O procedimento de cálculo proposto, nas condições pré-estabelecidas (solo,
planta e clima), forneceu instrumentos confiáveis para subsidiar o planejamento da
irrigação em lavouras de arroz a serem estabelecidas na região da Depressão Cen-
tral, bem como orientar medidas de redimensionamento de sistemas de recalque
50
existentes, visando sua adequação em termos de vazões fornecidas e corresponden-
tes potências requeridas.
No sentido de consolidar o entendimento para aplicação da ferramenta pro-
posta neste trabalho, apresenta-se a seguir um exemplo hipotético específico.
Exemplo: considerando-se uma área total de arroz de 123,5 ha, nas condi-
ções gerais estipuladas neste estudo, obtêm-se, em 1ª aproximação, as seguintes
demandas:
a) Divisão da área em glebas: em função da área total irrigável (123,5ha) esta
lavoura seria dividida em 3 (três) glebas – pois situa-se entre 80 e 140 ha. A área da
gleba resultaria então em 123,5ha / 3 = 41,16ha;
b) Vazão de inundação inicial escalonada (Q
in
= Q
ic
):
Q
ic
= 81,0313+1,5012*123,5
Q
ic
= 266,42 l.s
-1
c) Vazão reduzida média de manutenção (Q
rm
) – (depois de completada a i-
nundação inicial na área total):
Q
rm
= 0,05+1,3095*123,5
Q
rm
= 161,77 l.s
-1
d) Potência total elétrica instalada indicada para fornecer (Q
ic
):
Pm = 34,3939+0,80606*123,5
Pm = 133,94 CV
e) Potência elétrica instalada indicada para fornecer (Q
rm
):
Pm =1,44444+0,63333*123,5
Pm = 79,66 CV
f) Optando por um sistema de recalque composto de dois conjuntos elevató-
rios associados em paralelo, a composição poderia ser a seguinte:
Conjunto 1: Pm
1 (calc)
= 79,66CV (Pot. comercial = 80HP = 81,10CV)
Conjunto 2: Pm
2
(calc)
= 133,94–79,66CV=54,28CV (Pot. comercial = 60HP = 60,83CV)
51
Comentário: Para a inundação inicial da lavoura operariam os dois conjuntos
concomitantemente [Pm (1+2) = 81,10CV + 60,83CV = 141,93CV], e, depois de
completada a inundação na área total da lavoura, passaria a operar apenas o con-
junto 2 [Pm (2) = 60,83CV]. O conjunto 1 seria o equipamento reserva para eventuais
panes no conjunto 2, além de operar em situações de picos de demanda eventual-
mente não cobertos pelo conjunto 2, como, por exemplo, no período compreendido
entre o início da diferenciação da panícula (IDP) e o enchimento de grãos.
Deve ser subentendido que o cálculo detalhado do sistema de irrigação para
cada caso específico não é eliminado, visto que cada situação apresenta suas parti-
cularidades tanto em termos de solo, relevo, alturas de elevação, configuração da
área, distâncias a serem vencidas pelos condutos (tubos e/ou canais), etc. Portanto
o projeto específico deverá contemplar estas particularidades, consistindo assim nu-
ma “sintonia fina” do dimensionamento hidráulico das instalações e suas estruturas
complementares.
52
5. CONCLUSÕES
Nas condições em que foi conduzida a simulação de cálculo de demandas
hídricas e de potência instalada requerida para a irrigação de lavouras de arroz na
Depressão Central do Rio Grande do Sul, os resultados obtidos permitem as seguin-
tes conclusões:
a) O fracionamento da lavoura de arroz em glebas, talhões ou blocos (2, 3 ou 4,
em função da sua área total crescente), com escalonamento temporal da se-
meadura e equivalente procedimento no processo de irrigação (inundação ini-
cial), permite a redução da demanda instantânea (vazão) em até 64%, em re-
lação à demanda para inundação simultânea da área total, no prazo de inun-
dação de 10 dias por gleba, para áreas totais entre 10 a 190 ha.
b) A redução na demanda de potência elétrica instalada, para as mesmas consi-
derações acima, pode chegar a até 63%, consideradas as áreas adotadas na
simulação, quando comparadas às potências requeridas para promover a i-
nundação inicial na área total de forma simultânea, dentro de prazo de inun-
dação de 10 dias por gleba.
c) O planejamento da semeadura (incluindo escolha de cultivares) e de todas as
demais operações na implantação da lavoura são pré-requisito para a adoção
do procedimento proposto, exigindo muito critério e habilidade técnica tanto na
formulação de alternativas para cada caso, quanto na respectiva execução
prática.
d) As vazões mínimas de inundação inicial escalonada (Q
in
) e vazão reduzida de
manutenção (Q
rm
) podem ser estimadas em 1ª aproximação, no intervalo de
áreas totais consideradas, pelas seguintes expressões:
Q
in
At*5012,10313,81
+
=
(l.s
-1
)
Q
rm
At*3095,105,0
+
=
(l.s
-1
)
em que: At = área total irrigável (ha)
53
e) O módulo de irrigação, expresso em termos de vazão específica aparente e
efetiva (l.s
-1
.ha
-1
), como parâmetro indicado para o planejamento regional na
alocação e outorga de recursos hídricos, bem como para pré-
dimensionamento de sistemas de recalque, pode ser estimado pelas seguin-
tes expressões:
Q
ea
(l.s
-1
.ha
-1
)
Q
ef
(l.s
-1
.ha
-1
)
em que: A
Gl
= área da gleba em inundação (ha)
f) A estimativa das potências instaladas, a) para a inundação inicial escalonada
(Q
in
) e b) para a vazão reduzida média de manutenção (Q
rm
), podem ser esti-
madas, no intervalo de áreas totais consideradas e em 1ª aproximação, pelas
seguintes expressões:
Pm
Qin
At*80606,03939,34
+
=
(CV)
Pm
Qrm
At*63333,044444,1
+
=
(CV)
em que: At = área total irrigável (ha)
g) Condição imprescindível para a validade da aplicação das funções acima pro-
postas é o escalonamento temporal da inundação inicial, conforme assumido
e descrito no presente trabalho, não sendo indicada a extrapolação de áreas
totais além do limite usado na simulação.
1732,5*0147,0
+
=
Gl
A
40,0
*57,15
−
= At
54
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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59
APÊNDICES
60
APÊNDICE A - Evaporação da água medida no Tanque Classe 'A' (ECA) insta-
lado na estação meteorológica da Universidade Federal de Santa Maria, para os
meses de outubro de 2005 a dezembro 2005.
Fonte: Universidade Federal de Santa Maria
Na tabela de leitura do tanque classe A, é apresentado valores em branco em determinados dias,
pois eles se justificam em virtude de que houve reabastecimento do tanque ou principalmente trans-
bordamento em função de altas precipitações, podendo admitir-se que não houve leitura nesses dias.
DATA
ECA
11-out-05 4,77
12-out-05 2,6
13-out-05 3,9
14-out-05
15-out-05 2,34
16-out-05
17-out-05 3,38
18-out-05 1,9
19-out-05 3,9
20-out-05 6,22
21-out-05 4,98
22-out-05 4,18
23-out-05 2,3
24-out-05 2,7
25-out-05 5,18
26-out-05 3,92
27-out-05 3,26
28-out-05 0,02
29-out-05 4,08
30-out-05 4,78
31-out-05 3,28
DATA
ECA
01-nov-05 4,76
02-nov-05 6,42
03-nov-05 9,58
04-nov-05 6,76
05-nov-05 5,54
06-nov-05
07-nov-05 1,08
08-nov-05 5,08
09-nov-05 5,98
10-nov-05 6,58
11-nov-05 6,7
12-nov-05 4,56
13-nov-05 7,38
14-nov-05 6,36
15-nov-05 4,08
16-nov-05 7,78
17-nov-05 7,06
18-nov-05 2,25
19-nov-05 3,64
20-nov-05 5,68
21-nov-05 7,52
22-nov-05 11,74
23-nov-05 9,66
24-nov-05 11,22
25-nov-05 5,66
26-nov-05 6,22
27-nov-05 9,58
28-nov-05 9,28
29-nov-05 5,34
30-nov-05 7,08
DATA
ECA
01-dez-05 8,24
02-dez-05 7,2
03-dez-05 8,18
04-dez-05 8,6
05-dez-05
06-dez-05 4,98
07-dez-05 6,68
08-dez-05 5,64
09-dez-05 7,16
10-dez-05 6,02
11-dez-05 7,34
12-dez-05 8,1
13-dez-05 9,5
14-dez-05 8,32
15-dez-05 8,72
16-dez-05 8,28
17-dez-05 7,2
18-dez-05 9,3
61
APÊNDICE B - Evaporação da água medida no Tanque Classe 'A' (ECA) insta-
lado na estação meteorológica da Universidade Federal de Santa Maria, para os
meses de janeiro de 2006 a março de 2006.
Fonte: Universidade Federal de Santa Maria
Na tabela de leitura do tanque classe A, é apresentado valores em branco em determinados dias, pois
eles se justificam em virtude de que houve reabastecimento do tanque ou principalmente transborda-
mento em função de altas precipitações, podendo admitir-se que não houve leitura nesses dias.
DATA
ECA
1-mar-06 8,80
2-mar-06 5,30
3-mar-06 5,10
4-mar-06 2,68
5-mar-06 5,12
6-mar-06 4,32
7-mar-06 5,84
8-mar-06 5,52
9-mar-06 7,92
10-mar-06 6,22
11-mar-06 6,00
12-mar-06 6,18
13-mar-06 5,06
14-mar-06 6,68
15-mar-06 7,24
16-mar-06 5,54
17-mar-06 8,80
18-mar-06 6,54
19-mar-06 4,34
20-mar-06 0,94
21-mar-06 5,14
22-mar-06 6,16
23-mar-06
24-mar-06 1,56
25-mar-06 5,66
26-mar-06 5,40
27-mar-06 5,52
28-mar-06 5,24
29-mar-06 4,62
30-mar-06 4,80
31-mar-06 5,28
DATA
ECA
1-fev-06 7,90
2-fev-06 7,10
3-fev-06 7,90
4-fev-06 6,18
5-fev-06 6,60
6-fev-06 3,60
7-fev-06 0,90
8-fev-06 4,60
9-fev-06 9,90
10-fev-06 5,14
11-fev-06 5,96
12-fev-06 8,54
13-fev-06 7,38
14-fev-06 6,94
15-fev-06 8,30
16-fev-06 7,40
17-fev-06 2,44
18-fev-06 8,98
19-fev-06 7,90
20-fev-06 4,96
21-fev-06 7,94
22-fev-06 4,68
23-fev-06 6,80
24-fev-06 3,14
25-fev-06 1,68
26-fev-06 1,58
27-fev-06 5,40
28-fev-06 5,40
DATA
ECA
1-jan-06 0,88
2-jan-06 6,22
3-jan-06 4,84
4-jan-06 2,26
5-jan-06 8,88
6-jan-06 3,26
7-jan-06 7,80
8-jan-06 9,50
9-jan-06 13,44
10-jan-06 7,40
11-jan-06 8,90
12-jan-06 5,84
13-jan-06 3,84
14-jan-06 6,50
15-jan-06 8,64
16-jan-06 12,18
17-jan-06 10,68
18-jan-06 3,06
19-jan-06 3,06
20-jan-06 4,62
21-jan-06 5,82
22-jan-06 4,34
23-jan-06 7,88
24-jan-06 2,12
25-jan-06
26-jan-06 9,38
27-jan-06 9,22
28-jan-06 6,50
29-jan-06 7,06
30-jan-06 4,12
31-jan-06 11,64
62
Vev 3 glebas
Vev 2 glebas Vev 1 gleba Vev 4 glebas
534.600 m3 623.700 712.800 445.500
Qev 3 glebas Qev 2 glebas Qev 1 gleba Qev 4 glebas
117,86l/s 117,86 117,86 117,86
para este cálculo, foi utilizado a evapotranspiração maxima média
Observação: no presente cálculo serão considerados os seguintes parâmetros médios: Mag
780,00
a) Rendimento de grãos estimado (Re) 6000 kg/há MSg
b) Necessidade média de água (Na) 400l/kg de MSt produzida 5.220,00
c) Umidade residual nos grãos colhidos
MSt
17.398,26
V4
3.5.3.1 Massa de água presente nos grãos colhidos:
3.5.3.2 Massa seca de grãos produzidas: Qnc 3 Qnc 4 Qnc 2 Qnc 1
3.5.3.3 Massa seca total produzida: 0,00 0,00 0,00 0,00l/s
3.5.3.4 Volume de água necessário para produzir a MST:
3.5.3.5 Vazão média necessária para a cultura - uso consuntivo - (Qnc) após a inundação inicial
Qrm 3 Qrm 4 Qrm 2 Qrm 1
da lavoura: 117,86 117,86 117,86 117,86l/s
3.5.3.6 Vazão reduzida média para o período [Ci-(n*Ti)]: 424,29 424,29 424,29 424,29m3/h
0,118 0,118 0,118 0,118m3/s
d) MSg
13%
1/3 da MSt
3.5.2 Volume e módulo médios para suprir a necessidade da cultura (produção da biomassa):
APÊNDICE C - Adequação de instalações de bombeamento para irrigação do
arroz – inundação contínua.
Símbolo Unidade Valor Valor ajustado
Ciclo da cultura Cc d arroz
Ciclo de irrigação Ci d 90
Área total a irrigar At ha 90 900.000,00
m2
Prazo para inundação inicial Pi d 10
Evaporação média he mm/d 6
0,006m/dia
9,90 0,0099m/dia
Jornada de trabalho (sistema) Jt h/d 21
Propriedades do solo UM - Vacacaí
Porosidade total média Pt % 40
0,4
ds g/cm3 1,5
Profundidade a irrigar p m 0,9
Lâmina superficial média (manutenção) hl m 0,1
9,6 PERÍODO VEGETATIVO
Áreas parciais (ha)
10,2
PERÍODO REPRODUTIVO
CTV Irga 417 - ciclo precoce de 115 dias
V 1 2700 (m3/ha)
V2
1000 (m3/ha) ciclo de 115 dias
V 31
600 (m3/ha)
9,90
360.000 m3
Agl
Qit Agl Agl hectares - m2
476,19 l/s
45
hectares 450.000 m2
30
hectares 300.000 m2
QiA
para inundar a área simultaneamente
QiA QiA
l/s
238,10
l/s
158,73
l/s
heA
heA heA 0,00
l/s
35,71
l/s
23,81
l/s
QiB
QiB QiB
l/s
273,81
l/s
182,54
l/s
Qic
QiC
l/s
206,35
l/s
Qid
l/s
Etm
(mm/d)
=
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Etmédia ponderada
(mm/d)
=
(8*58 dias)+(10,5*57 dias)
2. Dados e informações gerais:
3. Procedimento de cálculo dos parâmetros agronômicos e hidráulicos:
Cálculo para 1 gleba Cálculo para 2 glebas iguais
Cultivares
Parâmetro
Densidade
Escalonamento da semeadura (de..a)
Volume total de água necessário p promover a inundação inicial simultânea
ÁREA DE
90
ha
Cálculo para 4 glebas iguaisCálculo para 3 glebas iguais
Evapotranspiração máxima média
63
Resumo dos resultados (vazões em l/s):
1 GLEBA 2 GLEBAS 4 GLEBAS
56,67
vazão mínima de
inundação inicial
simultânea na lavoura
206,35
vazão mínima de
inundação
escalonada (glebas
iguais)
182,54158,73
476,19
variação (%)
vazão reduzida média
de manutenção da
inundação p/ uso
consuntivo
3 GLEBAS
117,86
APÊNDICE D - Resumo dos resultados das vazões Qit, Qni e Qrm, para área de
90 ha .
64
1 GLEBA 2 GLEBAS 3 GLEBAS 4 GLEBAS
vazão reduzida
média de
manutenção da
inundação p/ uso
consuntivo
Qrm
vazão mínima de
inundação
escalonada (glebas
iguais)
Qic
vazão mínima de
inundação inicial
simultânea na
lavoura
Qit
305,91
614,90
404,77
APÊNDICE E - Diâmetros das tubulações para as vazões Qit, Qni e Qrm, para
área de 90 ha.
Observação: aproximação pela fórmula de Forchheimer.
65
área 90ha 900.000,00 m2
vazão necessária
476,2
l/s
0,47619
m3/s
1714,28
m3/h
Hmr = 20,97 m
altura geométrica de recalque 20m
altura geométrica de sucção 3,0m
Hms =
3,31
m
características da tubulação de recalque
material: aço soldado
comprimento (lr) 100m
AMT = Hmr + Hms
ampliação gradual Kr 0,30 AMT =
24,28m
válvula de retenção Kr 2,50
válvula de gaveta Kr 0,20
curva de 90º Kr 0,40
saída de canalização
Kr
1,0
Skr 4,4
Pb = 181,37
CV
características da tubulação de sucção de potência absorvida
material: aço soldado
comprimento (Is): 5,0m
crivo leve Ks 0,75
válvula de pé
ks
1,75
redução gradual
ks
0,15
Sks 2,65 Pm =
201,52 CV
de potência instalada
diâmetro de recalque (Dr) 600mm 0,600m
velocidade no recalque (Vr) 1,5m/s
fr
0,014
diâmetro da sucção (Ds) 640mm 0,640m
velocidade de sucção (Vs) 1,5m/s
fs
0,014
motor final escolhido (+10%):
221,68
CV
motores elétricos fabricados
200 ou 250 CV
admissão de folga para os moteres elétricos com os seguintes
acréscimos
Potência do Motor
Potência da Bomba
Seleção da bomba hidráulica e cálculo da potência do motor
(
Pm
)
Altura Manométrica Total
APÊNDICE F - Seleção da bomba hidráulica e da potência do motor para a va-
zão Qit para área de 90 ha.
Kr
ampliação gradual 0,30
curva de 90º (
raio longo
0,40
curva de 45 (raio longo)
0,20
curva de 22,5º (
raio longo
0,10
0,40
0,75
2,50
0,20
1,00
válvula de retenção
válvula de gaveta
saída de canalização
tipo de assessório
junção
junta de dilatação
Tabeladecoeficientede Kr dediferentes
tiposdeacessóriosutilizadosnatubulação
de recalque
tipo de assessório
Ks
crivo leve
0,75
crivo normal 2,25
curva de 90º (
raio longo
0,40
redução gradual 0,15
válvula de pé 1,75
Tabeladecoeficientede Ks dediferentes
tiposdeacessóriosutilizadosnatubulação
de sucção
50% 2 HP
30% 2 a 5 HP
20% 5 a 10 HP
15%
10 a 20 HP
10% 20 HPpara as bombas até
para as bombas até
para as bombas até
para as bombas até
Potência Instalada
para as bombas até
1/4 15
1/3
20
1/2
25
3/4
30
1
35
1 1/2
40
2 1/2
45
3 1/2
50
4 1/2
60
5 1/2
80
6 1/2 100
7 1/2 125
10 200
12
250
Motores elétricos brasileiros
HP
66
APÊNDICE G - Seleção da bomba hidráulica e da potência do motor para a va-
zão Qin para área de 90 ha.
área 90ha 900.000,00 m2
vazão necessária
206,35
l/s
0,20635
m3/s
742,86
m3/h
Hmr = 21,12 m
altura geométrica de recalque 20m
altura geométrica de sucção 3,0m
Hms =3,32 m
características da tubulação de recalque
material: aço soldado
comprimento (lr) 100m
AMT = Hmr + Hms
ampliação gradual Kr 0,30 AMT =
24,44m
válvula de retenção Kr 2,50
válvula de gaveta
Kr
0,20
curva de 90º Kr 0,40
saída de canalização Kr 1,0
Skr 4,4
Pb = 79,11
CV
características da tubulação de sucção de potência absorvida
material: aço soldado
comprimento (Is): 5,0m
crivo leve Ks 0,75
válvula de pé ks 1,75
redução gradual ks 0,15
Sks 2,65
Pm =
87,90 CV
de potência instalada
diâmetro de recalque (Dr) 400mm 0,400m
velocidade no recalque (Vr) 1,5m/s
fr
0,015
diâmetro da sucção (Ds) 420mm 0,420m
velocidade de sucção (Vs) 1,5m/s
fs
0,015
motor final escolhido (+10%):
96,69
CV
Seleção da bomba hidráulica e cálculo da potência do motor
(
Pm
)
Altura Manométrica Total
Potência da Bomba
Potência do Motor
admissão de folga para os moteres elétricos com os seguintes
acréscimos
motores elétricos fabricados
100 CV
Kr
ampliação gradual 0,30
curva de 90º (
raio longo
0,40
curva de 45 (raio longo)
0,20
curva de 22,5º (
raio longo
0,10
0,40
0,75
2,50
0,20
1,00
válvula de retenção
válvula de gaveta
saída de canalização
tipo de assessório
junção
junta de dilatação
Tabeladecoeficientede Kr dediferentes
tiposdeacessóriosutilizadosnatubulação
de recalque
tipo de assessório
Ks
crivo leve
0,75
crivo normal 2,25
curva de 90º (
raio longo
0,40
redução gradual 0,15
válvula de pé 1,75
Tabeladecoeficientede Ks dediferentes
tiposdeacessóriosutilizadosnatubulação
de sucção
50% 2 HP
30% 2 a 5 HP
20% 5 a 10 HP
15%
10 a 20 HP
10% 20 HPpara as bombas até
para as bombas até
para as bombas até
para as bombas até
Potência Instalada
para as bombas até
1/4 15
1/3
20
1/2
25
3/4
30
1
35
1 1/2
40
2 1/2
45
3 1/2
50
4 1/2
60
5 1/2
80
6 1/2 100
7 1/2 125
10 200
12
250
Motores elétricos brasileiros
HP
67
área 90ha 900.000,00 m2
vazão necessária
117,9
l/s
0,11786
m3/s
424,30
m3/h
Hmr = 21,38 m
altura geométrica de recalque 20m
altura geométrica de sucção 3,0m
Hms =
3,32
m
características da tubulação de recalque
material: aço soldado
comprimento (lr) 100m
AMT = Hmr + Hms
ampliação gradual Kr 0,30 AMT =
24,70
m
válvula de retenção Kr 2,50
válvula de gaveta Kr 0,20
curva de 90º Kr 0,40
saída de canalização Kr 1,0
Skr 4,4
Pb = 45,66
CV
características da tubulação de sucção de potência absorvida
material: aço soldado
comprimento (Is): 5,0m
crivo leve Ks 0,75
válvula de pé
ks
1,75
redução gradual
ks
0,15
Sks 2,65 Pm = 50,73 CV
de potência instalada
diâmetro de recalque (Dr) 300mm 0,300m
velocidade no recalque (Vr) 1,5m/s
fr
0,016
diâmetro da sucção (Ds) 320mm 0,320m
velocidade de sucção (Vs) 1,5m/s
fs
0,016
motor final escolhido (+10%):
55,80
CV
Seleção da Bomba Hidráulica
Altura Manométrica Total
Potência da Bomba
Potência do Motor
admissão de folga para os moteres elétricos com os seguintes
acréscimos
motores elétricos fabricados
60 CV
APÊNDICE H - Seleção da bomba hidráulica e da potência do motor para a va-
zão Qrm para área de 90 ha.
Kr
ampliação gradual 0,30
curva de 90º (
raio longo
0,40
curva de 45 (raio longo)
0,20
curva de 22,5º (
raio longo
0,10
0,40
0,75
2,50
0,20
1,00
válvula de retenção
válvula de gaveta
saída de canalização
tipo de assessório
junção
junta de dilatação
Tabeladecoeficientede Kr dediferentes
tiposdeacessóriosutilizadosnatubulação
de recalque
tipo de assessório
Ks
crivo leve
0,75
crivo normal 2,25
curva de 90º (
raio longo
0,40
redução gradual 0,15
válvula de pé 1,75
Tabeladecoeficientede Ks dediferentes
tiposdeacessóriosutilizadosnatubulação
de sucção
50% 2 HP
30% 2 a 5 HP
20% 5 a 10 HP
15%
10 a 20 HP
10% 20 HPpara as bombas até
para as bombas até
para as bombas até
para as bombas até
Potência Instalada
para as bombas até
1/4 15
1/3
20
1/2
25
3/4
30
1
35
1 1/2
40
2 1/2
45
3 1/2
50
4 1/2
60
5 1/2
80
6 1/2 100
7 1/2 125
10 200
12
250
Motores elétricos brasileiros
HP
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