INTRODUÇÃO

A irrigação é uma técnica de aplicação de água no solo que visa o suprimento hídrico das culturas de forma artificial. A irrigação moderna representa 21% de toda área agrícola do planeta, sendo as lavouras irrigadas responsáveis por mais e 40% de toda a produção e com mais de 70% de seu valor (FAO, 2016). A irrigação por aspersão apresenta uma série de vantagens quando comparado com métodos por inundação, faixas e sulcos que apresentam uma maior perda de água no solo por percolação e escoamento superficial em função da forma com que água e aplicada (HAGUENAUER, 2016). Por outro lado em aspersão à água e precipitada através de pequenas gotículas sob o solo, o que confere: boa eficiência, custo benefício, adaptabilidade e versatilidade (BERNARDO et al., 2006). Este método de aplicação de água e muito utilizado principalmente em culturas anuais como, milho, feijão, cenoura, batata, sendo geralmente classificado em dois grandes grupos, convencional e mecanizado (HAGUENAUER, 2016).

Para Melo e Silva (2009), o sistema de aspersão convencional é considerado o sistema básico de aspersão ao qual se deriva todos os outros, é constituído por componentes tradicionais de aspersão como tubulações, aspersores, moto bombas e acessórios. Segundo Bertossi et al., (2013) a produtividade agrícola em áreas irrigadas está ligada a vários fatores como, dimensionamento e manejo. Santos et al. (2017), em estudos direcionados a produtividade da cana de açúcar, verificaram um incremento na produção de 23% além de melhora na qualidade da cultura. Assim também, Berger e Aquino (2011), verificaram um acréscimo na produção do algodão de 78% a 85% independente do sistema de irrigação utilizado se comparado ao cultivo de sequeiro. Coelho et al., (2006) concluiu que para as condições edafoclimáticas do semiárido a irrigação e uma técnica indispensável para o cultivo de citros, ressaltando a importância do manejo da irrigação que deve ser adaptado as condições locais. Para Rodrigues et al., (2015), fatores como arranjo utilizado, altura do aspersor e pressão de serviço afetam a distribuição de água eficiência de irrigação.

O bom desempenho de um sistema de irrigação está relacionado a um fator principal, a eficiência de aplicação. Segundo Bernardo et al. (2006) para se obter bons níveis de eficiência, o projeto hidráulico do sistema de irrigação deve ser bem dimensionado. Entretanto um sistema bem projetado não e o suficiente para garantir uma boa aplicação de água, técnicas de manejo da irrigação devem ser empregadas. Merrian e Keller (1978), em estudos sobre coeficientes de uniformidade destacam a importância do coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD), utilizando como parâmetro para classificação de aplicação de água pelo sistema. Outros coeficientes como o proposto por Christiansen (1942) conhecido como coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC), o coeficiente apresentado por Wilcox-Swailes (1947) conhecido como coeficiente de uniformidade estatístico (CUE) e a eficiência potencial de aplicação apresenta por Bernardo et al., (2006) são adotados como parâmetros para classificar a eficiência de aplicação de água de um sistema de irrigação por aspersão.

Santos et al., (2012), associa a uniformidade a variabilidade da lâmina de água aplicada, sendo necessária a determinação de coeficientes para aferição do sistema irrigado. Para Bernardo et al. (2006), a eficiência de um sistema e a relação da quantidade de água armazenada na zona do sistema radicular pela retirada da fonte, sendo um parâmetro essencial para avaliar o desempenho de um sistema. A uniformidade do sistema de irrigação pode ser determinada por coeficientes como o CUC, CUD e CUE (RODRIGUES et al., 2015). Ao realizar o dimensionamento de um sistema devem-se estabelecer as suas características que irão partir da escolha do tipo de aspersor, arranjo a ser utilizado, altura da haste, vazão, pressão de operação e para qual cultura destina (BERNARDO et al., 2016). O espaçamento entre aspersores e ramais assim como o tipo de arranjo afetam a uniformidade e a eficiência de aplicação de água (AZEVEDO, 2002). A uniformidade de aplicação de água pode ser afetada por fatores ambientais como: ventos fortes, umidade do ar baixa e temperaturas elevadas (FRIGO et al., 2013). O tipo de aspersor utilizado altera as características de um projeto, assim atenção especial deve ser dada na escolha do aspersor.

As propriedades de agricultores familiares têm área pequena por isso o sistema de aspersão convencional e muito utilizado principalmente os fixos e semiportáteis (MEDONÇA et al., 2002). De acordo com Azevedo (2002), em pequenas propriedades agrícolas é comum à utilização de aspersores rotativos de impacto de um ou dois bocais em sistema por aspersão convencional. Bernardo et al., (2006) classifica os aspersores de baixa pressão disponíveis no comercio operando em faixa de 10,00 a 20,00 mca e vazões inferiores a 1,00 m³.h-¹. De acordo com a Food and Agriculture Organization (FAO) a irrigação por aspersão foi amplamente introduzida nos esquemas comunitários e individuais, em áreas de irrigação de pequeno e grande porte, sendo uma técnica muito utilizada por agricultores de pequena escala (MARTINS et al., 2014).

Pelo presente exposto o objetivo desta pesquisa foi realizar avaliação individual de quatro aspersores Fabrimar Pingo, Meganet Netafim, Vigua e NDJ5022 operando sobre baixa pressão de 10,00 mca, com espaçamento de 12,00 m entre aspersores, em diferentes arranjos triangular, quadrangular e retangular para alturas de haste de 1,50 m e 2,00 m e deste modo determinar os coeficientes de uniformidade CUC , CUD, CUE e (Ea), . Para assim avaliar a influência do arranjo e da altura haste nos coeficientes de uniformidade e eficiência de aplicação, definindo qual aspersor e arranjo apresenta melhor desempenho. Para tanto foram realizadas duas avaliações para cada aspersor, sendo uma para cada altura de haste, ao todo foram realizadas oito avaliações dos quatro aspersores, o resultado de cada avaliação resultou em três sobreposições nos respectivos arranjos estudados.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido no Instituto Federal de Ciência e Tecnologia do Ceará – IFCE, Campus - Crato, no mês de março de 2018, em uma área experimental cultivada com a cultivar de sorgo BRS Ponta Negra, cujas coordenadas geográficas são 7° 12’34” S e 39° 26’ 39” W, com declividade de 4%. As avaliações foram realizadas de forma individuais para cada aspersor, sendo dispostos coletores ao seu entorno, para distribuição dos coletores considerou o raio de alcance dos aspersores de 10,00 m, os coletores foram espaçados 2,00 m x 2,00 m, deste modo cada coletor representa uma área de 4,00 m², assim foi formada uma malha com 100 coletores. Os coletores, de diâmetro e área 7,50 cm e 44,18 cm^-² respectivamente, foram instalados a uma altura de 0,70 m, os aspersores foram instalados sobre a haste do aspersor de PVC com diâmetro de 0,032 m.

Foram avaliados os aspersores de baixa vazão Meganet™, Fabrimar Pingo, Viqua e Naandannjain 5022, que apresentam vazões inferiores a 1,00 m³.h-¹ e operam sobre pressões de 10,00 a 20,00 mca. As avaliações foram aplicadas para haste do aspersor com altura de 1,50 m e 2,00 m, sendo conduzidas durante o dia 11 a 16 de março 2018, sendo realizadas duas avaliações por dia entre 9h:00min e 10h:00min e entre às 10h:30min e às 11h:30min. A Tabela 1 apresenta as características técnicas dos aspersores avaliados.

Tabela 1. Características operacionais dos aspersores avaliados.
Aspersor:	Naandannjain 5022	Pingo Fabrimar	Meganet™ Netafim 24D	Viqua
Vazão (L.h-¹)	700	700	750	700
Pressão de operação (mca)	20,00	20,00	20,00	20,00
Número de bocais	2,00	2,00	1,00	2,00
Diâmetro dos bocais (mm)	2,30 x 2,00	2,60 x 2,40	3,68	3,20 x 2,50
Raio molhado (m)	10,00	10,00	10,00	10,00
Diâmetro molhado (m)	20,00	20,00	20,00	20,00
Espaçamento convencional (m)	12 x 12	12 x 12	12 x 12	12 x 12
Intensidade de aplicação (mm.h-¹)	4,90	4,90	5,20	4,90
Fonte: Catalogo do Fabricante

Não foi realizada aferição da velocidade do vento, entretanto a área escolhida para avaliação estava protegida em seu entorno com densa vegetação a fim de diminuir os seus efeitos, apesar de não medir a velocidade do vento, perfis de distribuição de uniformidade tridimensionais foram elaborados no Software Surfer® que permitem caracterizar e abstrair informações sobre sua influencia nas lâminas aspergidas.

A avaliação individual para cada aspersor foi realizada na faixa de pressão de 10,00 mca ao qual se utilizou um manômetro para monitorar está pressão, cada avaliação teve tempo de duração de 60 minutos. No total foram oito avaliações, quatro para altura de 1,50 m e quatro para altura de 2,00 m.

A Figura 1A apresenta o esquema de distribuição dos coletores em campo enquanto que a Figura 1B apresenta a instalação do manômetro com glicerina na base do aspersor, utilizado para monitorar a pressão, A Figura 1C apresenta o coletor de referência instalado a 5,00 m da área onde foi disposta os coletores, foi adicionada uma lâmina de 50,00 ml no início da avaliação e aferida no término, os coletores sofreram correção de 1,00 ml para compensar a perda de água por evaporação ocorrida durante a avaliação.

Figura 1. Distribuição de coletores e esquema de instalação do aspersor e manômetro.

Fonte: Autor (2018).

As medições das lâminas precipitadas nos coletores foram medidas com o auxilio de uma proveta graduada em mililitro e posteriormente convertidas para mm, através da Equação 1

Em que: La: Lâmina coletada no coletor (mm); Vol: Volume coletado no coletor em (cm³); A: Área do coletor em (cm²); 10,00 é um fator de conversão de cm para milímetros.

Com as lâminas precipitadas das avaliações individuais, foram realizadas as sobreposições das lâminas para os diferentes arranjos quadrangular, triangular e retangular para os respectivos espaçamentos de 12,00 m x 12,00 m; 12,00 m x 10,40 m e 12,00 m x 8,00 m, sendo considerado o raio de alcance de 10,00 m. Para o arranjo triangular para manter a equidistância dos aspersores de 12,00 m, o espaçamento entre linhas foi definido pela Equação 2.

Em que: H: Hipotenusa em (m); a: cateto oposto (m); b: cateto adjacente (m).

A determinação da intensidade de aplicação do aspersor foi realizada através da Equação 3.

Em que: I: Intensidade de aplicação (mm.h^-1); Q: é a vazão do aspersor (L.s^-¹); E1: Espaçamento do aspersor (m); E2: Espaçamento entre linhas e ramais (m).

A vazão dos emissores foi determinada através da equação de descarga para um orifício, citada por Bernardo et al., (2006). A Equação 4 expressa a equação para determinar a vazão de um emissor.

Em que: Qa: Vazão do emissor (L.h-¹); Cs: Coeficiente de descarga para os emissores 0,96; a: Área do emissor (m²); G: Aceleração da gravidade (9,81 m.s-²); Ps: Pressão de serviço do emissor (mca); π: é o valor 3,14; D: diâmetro do orifício (mm).

O CUC, CUD e CUE foram obtidos pelas equações 5, 6 e 7 respectivamente, sendo que para o cálculo do desvio padrão foi obtido pela equação 7.1.

Em que: Li: Lâmina coletada no coletor no ponto i (mm), para i=1,...,n; Lm: Lâmina média (mm); N: Número de coletores; (%); Lq: Lâmina média de 25% do total de coletores com menores lâminas (mm); CUE: Coeficiente de uniformidade estatístico (%); Sd: desvio padrão (mm).

A interpretação dos coeficientes avaliados foi realizada através dos limites propostos por Mantovani (2001), que utiliza destes parâmetros para avaliar a uniformidade de distribuição em arranjo triangulares e quadriculares. Os valores para interpretação dos coeficientes estão apresentados na Tabela 2.

Tabela 2. Coeficientes de classificação das uniformidades de aplicação de água
Classificação	CUC	CUD	CUE
	%
Excelente	>90	>84	90-100
Bom	80-90	68-84	80-90
Razoável	70-80	52-68	70-80
Ruim	60-70	36-52	60-70
Inaceitável	<60	<36	<60
Fonte: Mantovani (2001). CUC: Coeficiente de uniformidade Christiansen; CUD: Coeficiente de uniformidade de distribuição; CUE: Coeficiente de uniformidade estatístico.

A eficiência de aplicação potencial foi determinada pela Equação 8 e expressa a razão entre a lâmina dos 25% menores coletores pela lâmina média aplicada.

Em que: EAp: Eficiência de aplicação em potencial (%); Ln: Lâmina média coletada dos 25% menores valores Lm: Lâmina média aplicada “Vazão do aspersor x tempo” (mm).

A perda de água por arrastamento e pulverização pelo vento pode ser determinada pela Equação 9.

A eficiência de aplicação para o menor quartil e maior quartil EAq e EAm (%), pode ser determinada indiretamente através do CUD e CUC respectivamente utilizando das equações 10 e 11.

De acordo com Bernardo et al., (2006), a EAq e a EAm em sistemas de aspersão convencional fixo, variam de 60% a 85% e 70% a 88% respectivamente. Os resultados para o CUC e CUD assim como a EAp e Pv para os arranjos quadrangular, triangular e retangular para os aspersores foram submetidos analise de variância ANAVA e teste de Scott-Knott (1974) em esquema fatorial 4 x 3 x 2, com objetivo de verificar se há diferença significativa entre diferentes arranjos avaliados, assim como a interação arranjo com aspersor, para tanto foi utilizado o software Sisvar®.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na Figura 2 observa-se o perfil de distribuição dos diferentes aspersores para as alturas de 1,50 m e 2,00 m, verifica-se que mesmo não realizando a medição da velocidade do vento e possível constatar a sua ação e abstrair seus efeitos, os aspersores instalados a 2,00 m da superfície apresentaram maior deformidade da lâmina d'água aplicada, concentrando sua lâmina na região periférica de predominância do vento.

Campelo et al. (2014), afirma que os pontos sub irrigados ficam localizados nas zonas periféricas, deste modo a sobreposição adequada contribui para reduzir o fenômeno da ação do vento. Os Aspersores Meganet™, Vigua e Fabrimar Pingo na haste de 2,00 m apresentaram maior influência pela ação do vento se comparados aos demais. Tal fato decorre da maior fragmentação dos jatos d’água, formando gotículas de água menores e facilmente arrastadas pelo vento, como se pode observar na Figura 2 o aspersor Meganet^TM , Vigua e Fabrimar Pingo para as hastes de 2,00 m.

O vento influência a distribuição de água sobre área afetando sua distribuição, (BERNARDO et al., 2006). Assim tanto a intensidade quanto a direção do vento mudam o destino das partículas. Na Figura 2 e possível verificar que os aspersores avaliados na haste de 2,00 m tiveram maior concentração da lâmina na periferia do raio, no sentido em que houve atuação da corrente de ar. Deste modo a sobreposição das lâminas pode ser afetada, pois estas são arrastadas para outro ponto. Os aspersores avaliados apesar de apresentarem vazões próximas como se pode observar na Tabela 3, possuíam bocais com diferentes diâmetros e formas, provocando diferentes pulverizações das gotas de água em cada aspersor, os aspersores que apresentaram lâmina mais facilmente arrastada pela ação pelo vento foram justamente os com maior pulverização das gotas de água, tal fenômeno foi observado principalmente para haste de 2,00 m.

Na Figura 2, constata-se que o aspersor NDJ5022 apresentou um perfil de distribuição mais estável com uma redução gradual das lâminas do centro onde há inserção do aspersor até a periferia. De acordo com Christiansen (1942) é impossível aplicação absolutamente uniforme de água por aspersão, pelo fato dos aspersores cobrirem áreas circulares. Na Figura 2 observa-se que o aspersor Vigua para haste de 1,50 m e 2,00 m apresenta maior acúmulo de água na periferia, havendo a concentração da lâmina aplicada na extremidade do raio de alcance. Entretanto todos os demais aspersores avaliados sob altura de 1,50 m promoveram melhor distribuição quando comparado aos de 2,00 m, aqueles com menores bocais e vazão como o NDJ5022 e o Fabrimar Pingo apesentaram melhores desempenhos.

Figura 2. Avaliação individual de aspersores Meganet™, Fabrimar Pingo, Viqua e NDJ5022 para alturas de haste de 1,50 e 2,00 m.

A vazão do aspersor depende da pressão de serviço e do diâmetro do bocal, pressão muito alta causa excessiva pulverização do jato diminuindo seu raio de alcance e provoca precipitação excessiva próxima ao aspersor, enquanto que pressão muito baixa resultará em uma inadequada pulverização do jato provocando má distribuição (BERNARDO et al., 2006).

Através da Equação 4, citada por Bernardo et al., (2006), determinou-se a vazão para diferentes pressões. A vazão de um aspersor é condicionada pela pressão exercida no orifício de saída de água, enquanto que a intensidade de aplicação é obtida pela razão da vazão pelo espaçamento, sendo deste modo, afetada pela pressão, já que quanto menor a pressão menor será o raio de alcance do aspersor e a pulverização das gotas de água será menor, concentrando a lâmina de água na periferia do diâmetro molhado.

A maior intensidade de aplicação dos aspersores avaliados foi de 4,64 mm.h-¹ no aspersor Viqua em haste de 1,50 m, em arranjo quadrangular. Por outro lado, a menor intensidade de aplicação foi obtida no aspersor NDJ5022 em haste de 1,50 m e 2,28 mm.h-¹ sob mesmo arranjo, apresentando os demais aspersores sob a mesma pressão valores intermediários a estes.

O aspersor que apresentou valor de intensidade de aplicação (I) mais próximo do definido pelo fabricante em condições normais de operação foi o Meganet™ na altura de 2,00 m, em arranjo quadrangular com 4,08 mm.h-¹ em comparação aos 5,20 mm.h-¹ do aspersor em operação sobre pressão de 20,00 mca. o aspersor Meganet™ atua com defletor que possui aberturas de 3,35 mm e um bocal de 3,68 mm, provocando uma maior fragmentação do jato.

A deformidade causada pelo vento nas lâminas, ocorre devido ao arrastamento das gotas de água pulverizadas pelo aspersor mediante os bocais de saída, quanto maior a velocidade do vento menor será a uniformidade de aplicação de água e eficiência potencial. Independente do arranjo utilizado, para obter-se uma maior uniformidade aplicação sobre uma área os aspersores devem ser espaçados de modo que se obtenha sobreposição entre os perfis (BERNARDO et al., 2006). Para Bernardo et al., (2006), a ação do vento pode ser minimizada pelo estreitamento do espaçamento entre os aspersores ou pelo arranjo utilizado.

Os resultados da distribuição individual de cada aspersor foram utilizados para confecção das sobreposições para os diferentes arranjos quadrangular, triangular e retangular para as duas alturas de haste 2,00 e 1,50 m. A Tabela 3 apresenta a lâmina média (Lm) a lâmina média dos 25% menores valores (Ln) e a vazão do aspersor (Q) para os diferentes arranjos.