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Como reduzir custos na irrigação

Visto como um dos custos mais altos na implementação de uma lavoura, o projeto de irrigação deve observar diversos requisitos que podem auxiliar na diminuição do valor de implementação

A agricultura irrigada, em geral, é o sonho de consumo da maioria dos agricultores, simplesmente porque pode tornar suas culturas independentes da sazonalidade e relativa imprevisibilidade das chuvas e, assim, assegurar uma produtividade compensadora. Entretanto, um impasse ocorre ao solicitar um orçamento a uma empresa especializada, pois há consenso generalizado em admitir que a irrigação represente o insumo mais oneroso aplicado na produção agrícola. Por essa razão, antes de se envolver com a possibilidade de contratação de um projeto, várias providências podem ser tomadas com o objetivo de reduzir custos fixos e variáveis, contribuindo assim para evidenciar a viabilidade econômica desse importante recurso tecnológico.

A primeira providência que antecede um projeto de irrigação consiste em avaliar se os recursos hídricos da propriedade são satisfatórios, em termos de quantidade e qualidade
A primeira providência que antecede um projeto de irrigação consiste em avaliar se os recursos hídricos da propriedade são satisfatórios, em termos de quantidade e qualidade.

VOLUME DE ÁGUA NECESSÁRIO E VAZÃO REQUERIDA

A primeira providência que antecede um projeto de irrigação consiste em avaliar se os recursos hídricos da propriedade são satisfatórios, em termos de quantidade e qualidade, para satisfazer a demanda hídrica das culturas que serão desenvolvidas nas áreas pretendidas. Para tanto, basta executar um cálculo que, apesar de simples, requer uma estimativa responsável da demanda hídrica das culturas de interesse, para o período e o local onde a irrigação será executada. Em geral, os valores usuais adotados no dimensionamento de projetos variam entre 3mm/dia e 6mm/dia, sendo que os menores valores prevalecem nos meses com temperaturas mais baixas e menor incidência de radiação solar. Deve-se observar, entretanto, que o estádio de desenvolvimento das culturas deve ser considerado no manejo das irrigações, para racionalizar a aplicação de água, limitada pelos valores máximos de demanda previamente adotados no dimensionamento.

Assim, identificando-se um valor representativo de demanda hídrica, pode-se calcular o volume de água necessário em função da área a ser cultivada. Por exemplo, sendo a demanda hídrica da cultura (D) estimada em 4mm/d (que representa 4 litros por m2 de área cultivada por dia) e a área (A) 10 hectares, o volume de água necessário (V) será:

V = 10 × D × A = 10 × 4 × 10 = 400m3/dia

O número 10 nessa equação é apenas um fator para ajustar as unidades dimensionais utilizadas. Convém observar nesse exemplo, que cada milímetro incluído na equação corresponde a 100m3 de água por dia para uma área de apenas 10 hectares. Portanto, trata-se de um número que deve ser adotado com muito critério, pois deverá interferir em todo dimensionamento hidráulico e, consequentemente, no custo do projeto.

Em condições de escassez hídrica, existem alternativas que, mesmo admitindo dotações inferiores às necessárias, podem proporcionar produtividades satisfatórias e resultados econômicos compensadores. Essas alternativas são amplamente reconhecidas e estão identificadas por “irrigação deficitária” no contexto da agricultura irrigada.

Agora, pode-se calcular a vazão requerida (Q). Para tanto, basta fornecer o período diário de irrigação (T) em horas, e uma estimativa da eficiência de aplicação de água do sistema de irrigação a ser adotado. É importante observar que quanto maior o período diário de operação, menor será a vazão requerida, com inúmeras vantagens no dimensionamento, como a menor potência do conjunto motor e bomba hidráulica e do transformador, menor diâmetro das tubulações e acessórios ou menor perda de carga hidráulica nas tubulações e acessórios, menor capacidade dos dispositivos de segurança operacional etc. Por outro lado, a eficiência de aplicação de água, em geral, depende do sistema de irrigação considerado.

Porém, a demanda atual da sociedade por melhores desempenhos dos sistemas de irrigação praticamente não admite eficiência inferior a 80%. Esse número significa que a cada 100m3 de água aplicada, 80m3 serão aproveitados pela cultura e 20m3 serão perdidos por percolação, escoamento superficial ou evaporação, isoladamente ou em conjunto. Alguns sistemas automatizados, bem dimensionados e operados, podem atingir 85% até 90% de eficiência. Outros, negligenciados, não conseguem ultrapassar 50%. Convém salientar que não existe um sistema de irrigação ideal, capaz de operar com uma eficiência absoluta, ou seja, sem perdas de água. Em resumo, adotando-se um período operacional diário (T) de 20h e uma eficiência (E) de 80%, convertida para decimal (80/100 = 0,8) na seguinte equação, resulta: Q = V/(T × E) = 400/(20 × 0,8) = 25m3/h. 

Caso o período operacional seja reduzido para 10h/dia, a vazão requerida será duplicada (50m3/h) com os inconvenientes já mencionados. A condição necessária para viabilizar a operação noturna consiste apenas em se disponibilizar dispositivos capazes de assegurar a condição operacional, que estão disponíveis a um custo relativamente reduzido.

Uma alternativa acessível em projetos de irrigação para culturas anuais consiste em se adotar uma capacidade de bombeamento inferior à demanda hídrica durante o período crítico de exigência da cultura. A proposta seria utilizar o solo como um reservatório de água disponível, cuja capacidade poderia suprir a demanda deficitária durante aquele período. Essa alternativa está graficamente representada a seguir. 

Alguns sistemas automatizados, bem dimensionados e operados, podem atingir de 85% a 90% de eficiência
Alguns sistemas automatizados, bem dimensionados e operados, podem atingir de 85% a 90% de eficiência.
Exceto no sistema por aspersão pivô central, cuja área é total ou parcialmente circular, a maioria dos sistemas de irrigação é favorecida em áreas retangulares
Exceto no sistema por aspersão pivô central, cuja área é total ou parcialmente circular, a maioria dos sistemas de irrigação é favorecida em áreas retangulares.

Assim, por exemplo, assumindo-se que a demanda hídrica média durante o período crítico esteja avaliada em 4mm/dia e adotando-se uma capacidade de bombeamento de 3,2mm/dia (20% de redução) pode-se concluir que existe uma demanda deficitária de 0,8mm/dia. Assumindo-se que a capacidade de água disponível no solo seja 32mm, um valor característico para a maioria dos solos classificados para irrigação, pode-se afirmar que esse valor poderia complementar a demanda hídrica da cultura durante 40 dias (32mm/0,8mm/dia = 40 dias). A amplitude desse intervalo deve, necessariamente, incluir o período crítico de exigência hídrica da cultura. A condição necessária nessa proposta é a reposição da capacidade de água disponível ao solo, através de chuva ou irrigação, nos períodos antecedentes, nos quais a demanda hídrica é inferior à capacidade de bombeamento adotada no projeto.

Verificada a quantidade, resta avaliar a qualidade da água face às exigências do sistema de irrigação pretendido. Nesse caso, a exigência de melhor qualidade da água é direcionada aos sistemas de irrigação localizada, microaspersão e gotejamento, principalmente este último, em função da reduzida dimensão dos condutos existentes nos gotejadores. Nesses sistemas, a exigência de um eficiente sistema de filtragem da água é mandatória. Além disso, a presença de concentrações excessivas de sais solúveis ou águas ferruginosas também requer cuidados especiais para evitar problemas de precipitação e deposição nos gotejadores, causando sua obstrução parcial ou total, uma condição muito difícil de ser revertida, e quase sempre determinando o descarte de todo equipamento comprometido.

Os sistemas por aspersão e superfície são menos dependentes da qualidade física e biológica da água. Na maior parte das instalações, apenas um crivo instalado na entrada da tubulação de sucção pode ser suficiente para evitar que os aspersores ou orifícios e sifões sejam obstruídos, simplesmente porque apresentam orifícios com maior diâmetro.

DIMENSÕES E FORMA DA ÁREA A SER IRRIGADA

Exceto no sistema por aspersão pivô central, cuja área é total ou parcialmente circular, a maioria dos sistemas de irrigação é favorecida em áreas retangulares. Nessas áreas, tanto o dimensionamento quanto o manejo das irrigações são facilitados. Muitas vezes é aconselhável descartar formas irregulares que podem dificultar o dimensionamento, encarecer o projeto e dificultar o manejo das irrigações.

A definição das dimensões das áreas deve também considerar as características do sistema de irrigação. Assim, por exemplo, uma tubulação de PVC DN 40, especificado para esgotamento sanitário, com 37,6mm de diâmetro interno, é capaz de abastecer simultaneamente 12 aspersores espaçados de 12m, com vazão média de 500L/h, o que corresponde a 1.728m2 de área efetiva irrigada. Admitindo-se outra linha lateral abastecida pela mesma linha de derivação, totaliza-se 288m de faixa irrigada com 3.456m2. Essa alternativa diminui o número de registros no início das linhas laterais e favorece a operação do sistema. Portanto, ao explorar a capacidade de condução de água da tubulação para definir as dimensões das áreas irrigadas, sempre ocorrerá uma redução nos custos de investimento e operacionais nos projetos de irrigação.

Existem situações particulares em irrigação por superfície nas quais a forma das áreas irrigadas é determinada pela topografia do terreno, predominantemente plana. A estrutura ou tubulação responsável pela dotação de água percorre um gradiente muito reduzido ou nulo, distribuindo a água que se movimenta pela ação gravitacional na superfície do solo. Nessas condições, em geral, a água não constitui um fator limitante ao dimensionamento e manejo das irrigações.

 

CONSUMO

DE ENERGIA

Raramente um sistema de irrigação opera sem consumir energia. Em geral, os mananciais mais utilizados, representados por reservatórios, riachos ou rios, localizam-se nas cotas mais reduzidas das propriedades, requerendo uma ação de recalque para disponibilizá-los em cotas mais elevadas nas áreas irrigadas. Alguns sistemas consomem grandes quantidades de energia, notadamente quando envolvem acentuados desníveis entre o manancial e as áreas irrigadas e operam com pressões elevadas. Nesse caso, a relação é diretamente proporcional, ou seja, quanto maior a altura manométrica requerida no bombeamento, maior será o consumo de energia.

Existem várias alternativas para reduzir o consumo de energia em irrigação. Em primeiro lugar, priorizar áreas que estejam próximas e com um pequeno desnível em relação ao manancial. A condição ideal seria localizar o recurso hídrico no centro geométrico da área irrigada. O sucesso do sistema pivô central iniciou-se quando foi possível retirar água de aquíferos subterrâneos no ponto central da área, ou ponto do pivô, para abastecer o equipamento.

Em segundo lugar, quando possível, optar por sistemas de irrigação por superfície, que não dependem de pressurização no processo de distribuição de água na área irrigada. Em seguida, considerar a opção por sistemas de irrigação localizada, principalmente o gotejamento, utilizando microtubos spaghetti como emissores pontuais. Microtubos com 1,5mm de diâmetro interno podem operar, em muitas condições, com cargas manométricas inferiores a 2m, o que poderia dispensar a pressurização por bombeamento, além de serem menos suscetíveis à obstrução que os gotejadores comerciais. Sendo aspersão, considerar a opção por aspersores com bocal único e diâmetro reduzido. Essas condições, além de reduzir a pressurização, oferecendo menor especificação na classe de pressão nominal dos tubos, diminuem a vazão nas tubulações que constituem as linhas laterais, favorecendo a redução do diâmetro e da perda de carga hidráulica, permitindo maiores comprimentos dessas tubulações.

CONDIÇÕES TOPOGRÁFICAS

A topografia da superfície desempenha um importante papel na economia e até mesmo na viabilidade de um projeto de irrigação. O aumento do gradiente topográfico acentua o rigor no dimensionamento exigindo, em sistemas pressurizados, um maior número de controladores de pressão. Em irrigação por sulcos, o aumento da declividade transversal acentua o risco de transbordamento da água, predispondo ao surgimento de processos erosivos superficiais, difíceis de serem corrigidos. Por essas razões, gradientes transversais acima de 10% praticamente inviabilizam a irrigação por sulcos.

Uma topografia desuniforme também dificulta o dimensionamento e o manejo das irrigações, encarecendo os projetos. A condição ideal seria a manutenção de gradientes topográficos reduzidos em todas as direções, caracterizando uma condição relativamente plana e uniforme.

FERTIRRIGAÇÃO

Não há justificativa para um sistema de irrigação criteriosamente dimensionado prescindir da aplicação de fertilizantes hidrossolúveis juntamente com a água. A premissa de uma distribuição de água satisfatória na área irrigada resume a condição necessária para a incorporação desses fertilizantes no processo de aplicação. A estratégia de se incorporar com frequência quantidades suficientes de fertilizantes, tornando-os prontamente disponíveis ao sistema radicular das plantas cultivadas, é um importante benefício adicional que deve ser incorporado aos projetos de irrigação.

Cabe destacar a reconhecida versatilidade de fertirrigação em sistemas de irrigação por superfície, que podem aplicar, com sucesso, até fertilizantes orgânicos, praticamente impedidos ou limitados em outros sistemas de irrigação, tornando-os então prioritários em sistemas de produção orgânica.

Irrigação por sulcos com 0,5% de declive em culturas de milho e feijoeiro. A tubulação pode ser sucessivamente deslocada em áreas com declividade regular
Irrigação por sulcos com 0,5% de declive em culturas de milho e feijoeiro. A tubulação pode ser sucessivamente deslocada em áreas com declividade regular.

CONCLUSÕES

Em resumo, deve-se admitir a dificuldade em se encontrar as condições integradas que favorecem a economia dos projetos de irrigação. Assim, à medida que as condições se afastam daquelas mais favoráveis, os custos de investimento e operacionais serão inevitavelmente ampliados, justificando a opção por culturas mais valorizadas, capazes de tornar o empreendimento economicamente compensador. Em algumas situações, pode ser recomendável iniciar a irrigação nas condições mais favoráveis, objetivando acumular recursos financeiros para custear a incorporação futura das áreas com maiores restrições à agricultura irrigada. 

Figura 1 - Demanda hídrica de uma cultura anual hipotética durante o ciclo de desenvolvimento e capacidade de bombeamento do projeto de irrigação
Figura 1 - Demanda hídrica de uma cultura anual hipotética durante o ciclo de desenvolvimento e capacidade de bombeamento do projeto de irrigação.

Edmar José Scaloppi, Unesp

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