| Posição | Distância do Pivô (m) | Vazão do Emissor (\(m^3/h\)) |
|---|---|---|
| 10 | 28 | 0.185 |
| 50 | 140 | 0.924 |
| 100 | 280 | 1.848 |
| 150 | 420 | 2.772 |
5 Pivô central
O pivô central é um sistema de irrigação por aspersão com movimentação circular e autopropelida em torno de um ponto fixo. Consiste em uma única linha lateral com vários aspersores, cujo comprimento varia tipicamente entre 200 e 800 metros, sendo o padrão de 400 metros o mais comum mundialmente.
5.1 Principais componentes do Pivô Central
5.1.1 Ponto Pivô e Painel de Controle
O ponto pivô é a unidade de ancoragem, geralmente instalada sobre uma base de concreto.
Anel Coletor: Essencial para a operação elétrica, permite a transmissão contínua de energia enquanto a máquina gira 360°, impedindo a torção de cabos.
Painel de Controle: Atua como o “cérebro” do sistema, gerenciando a velocidade da última torre, o sentido de rotação e integrando sensores de segurança.
5.1.2 Vãos e Torres
Vãos (Spans): Seções de tubulação (aço galvanizado ou alumínio) sustentadas por treliças em formato de arco, o que distribui o peso uniformemente.
Torres de Sustentação: Estruturas em “A” equipadas com rodas pneumáticas de alta flutuação. Cada torre possui um motor elétrico autônomo (0,5 a 1,5 cv).
5.1.3 Sistema de Alinhamento e Movimentação
A movimentação é coordenada por ciclos de alinhamento e desalinhamento. Quando a torre externa se desloca, uma haste de controle ativa uma microchave (run microswitch) na torre subsequente, mantendo a linearidade da tubulação.
5.2 Dinâmica da Aspersão e Intensidade de Aplicação
O desafio hidráulico central é aplicar a mesma lâmina de água em áreas que percorrem distâncias radiais distintas. Consequentemente, a vazão dos aspersores deve aumentar proporcionalmente à distância em relação ao centro.
Exemplo 5.1 (Área irrigada por um pivô central.) Um pivô central possui uma linha lateral com 522 m de comprimento. Qual a área irrigada por este pivô central, considerando:
Sem canhão final, com o último aspersor com raio de alcance de 7,5 m e instalado ao final da linha.
Com canhão final, cujo raio de alcance é de 30 m.
Solução:
- Sem canhão:
Para calcular a área total irrigada, devemos considerar o raio da linha lateral somada à contribuição efetiva do último aspersor (75% do raio de alcance):
\(R = R_{linha} + (0,75 \cdot R_{aspersor}) = 522 + 0,75 \cdot 7,5=527,62 m\)
Cálculo da Área:
\(A = \pi \cdot R^2 = \pi \cdot 527,62^2 = 874566,00 m^2 = 87,50 ha\)
- Com canhão
Neste caso, devemos considerar o raio da linha lateral somada à contribuição efetiva do raio de alcance do canhão (75% do raio de alcance do canhão):
\(R = R_{linha} + (0,75 \cdot R_{canhão}) = 522 + 0,75 \cdot 30=544,50 m\)
Cálculo da Área:
\(A = \pi \cdot R^2 = \pi \cdot 544,50^2 = 931420,00 m^2 = 93,10 ha\)
Exemplo 5.2 (Vazão necessária para um pivô central.) Considere o pivô central do exemplo anterior (sem canhão, Área = 87,5ha). Calcule a vazão necessária sabendo-se que:
- ETmáxima= 6 mm/dia
- Eficiência = 80%
- T = 24 horas
- Tr = 20 horas
Solução:
\(Q =\frac{A \cdot ET}{EA}\cdot \frac{T}{Tr}\cdot\frac{10}{24} =\frac{87,5 \cdot 6}{0,8}\cdot \frac{24}{ 20}\cdot\frac{10}{24} = 328,12 m^3/h\)
Exemplo 5.3 (Vazão dos aspersores.) Considere o pivô central dos exercícios anteriores (sem canhão), com uma linha lateral de 522 m de comprimento (raio base = 527,62 m), cuja vazão necessária é de 328,12 m3/h. Os aspersores estão espaçados, uniformemente, 2,8 m entre si. Deseja-se calcular a vazão unitária (\(q_i\)) para os emissores situados nas seguintes distâncias do ponto do pivô: 28, 140, 280 e 420 metros (posição 10, 50, 100 e 150).
Solução:
Cálculo para a posição 10: \(R_i\) = 28
\(q_i=\frac{2 \cdot Q_b \cdot s}{R_b^2}\cdot R_i = \frac{2 \cdot 328,12 \cdot 2,8}{527,62^2}\cdot 28 = 0,185 m^3/h\)
Resultado para todas as posições:
Exemplo 5.4 (Tempo de revolução e Lâmina bruta aplicada.) Considere o pivô central dos exercício anteriores (sem canhão final), com linha lateral de 522 m e aplicando uma vazão de 328,12 \(m^3/h\) em uma área de 87,5 ha. Sendo 280 m/h a velocidade máxima da última torre (percentímetro 100%), calcule os tempos de revolução e as lâminas brutas aplicadas para as velocidades percentuais de 100%, 90%, 80%, 70%, 60% e 50%.
Solução:
Cálculo para a regulagem 100%:
A velocidade da última torre é: \(V = V_m*percentímetro = 280* 100/100 = 280 m/h\)
O Tempo de revolução é: \(T_r = \frac{2 \cdot \pi \cdot R_u}{V_u} = \frac{2 \cdot \pi \cdot 522}{280} = 11,8 h\)
A Lâmina bruta aplicada é: \(h = \frac{Q \cdot T_r}{A \cdot 10} = \frac{Q \cdot 11,8}{A \cdot 10} = 4,4 mm\)
Os resultados calculados para cada configuração são apresentados abaixo:
| Percentímetro (%) | Velocidade (m/h) | Tempo de Revolução (h) | Lâmina Bruta (mm) |
|---|---|---|---|
| 100% | 280 | 11.8 | 4.4 |
| 90% | 252 | 13.2 | 4.9 |
| 80% | 224 | 14.8 | 5.5 |
| 70% | 196 | 16.9 | 6.3 |
| 60% | 168 | 19.7 | 7.4 |
| 50% | 140 | 23.7 | 8.9 |
Exemplo 5.5 (Intensidade de aplicação.) Considere o pivô central dos exercícios anteriores, com tempo de revolução de 11,8 horas (percentímetro = 100%), aplicando uma lâmina bruta de 4,4 mm. A largura da faixa molhada (\(W_j\)) é de 15 m.
Deseja-se calcular o tempo de oportunidade de molhamento e a intensidade de aplicação nos pontos situados a 50, 100, 200 e 400 metros do pivô.
Solução:
Cálculo para a distância de 50 m:
Tempo de molhamento: \(T_m = T_r \cdot \frac{W_j}{2 \cdot \pi \cdot R_j} = 11,8 \cdot \frac{15}{2 \cdot \pi \cdot 50} = 0,5634 h = 33,8 min.\)
Intensidade de aplicação: \(I_a = \frac{h_b}{T_m} = \frac{4,4}{0,5634} = 7,8 mm\)
Os resultados para cada ponto estão detalhados na tabela abaixo:
| Distância (m) | horas | minutos | Intensidade (mm/h) |
|---|---|---|---|
| 50 | 0.5634 | 33.8 | 7.8 |
| 100 | 0.2817 | 16.9 | 15.6 |
| 200 | 0.1409 | 8.5 | 31.2 |
| 400 | 0.0704 | 4.2 | 62.5 |
Nota: É importante observar que a mudança na velocidade do pivô central (percentímetro) altera o tempo de revolução e a lâmina aplicada, mas não altera a intensidade de aplicação, pois esta depende das características técnicas dos emissores e da geometria do sistema no ponto avaliado.