Análise da sensibilidade do coeficiente de uniformidade de Christiansen ao entupimento de aspersores em pivô central

Abstract

O Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC) é utilizado para avaliar a uniformidade de aplicação de água em sistemas de irrigação. Em pivôs centrais com ocorrência de entupimentos, valores elevados de CUC podem mascarar irregularidades na distribuição da lâmina, impactando na produtividade e no uso dos recursos hídricos. Diante da falta de evidências que investiguem a resposta do CUC na criticidade dos entupimentos em emissores, o trabalho analisou a sensibilidade do CUC a diferentes cenários combinatórios de entupimento, considerando o número de emissores entupidos e a disposição espacial. Foram realizados ensaios de uniformidade com e sem entupimentos (individuais e coletivos), a partir da seleção de 12 emissores, entre 36, distribuídos sob equidistância. Com base nos volumes obtidos em campo, aplicou-se modelagem computacional para simular 4.096 cenários de entupimento. Considerou-se o vento como fator de influência na uniformidade. Estimativas de produtividade do milho foram realizadas para o município de Coimbra–MG, relacionando a perda de uniformidade a possíveis impactos agronômicos e subsidiando predições de manutenção. O CUC mostrou-se mais sensível à disposição espacial dos entupimentos do que à quantidade de emissores entupidos, constatando equivalências de uniformidade entre cenários com diferentes níveis de entupimento. O CUC foi mais influenciado pelo sentido do vento, em função do posicionamento geográfico do sistema, do que pela sua velocidade. Emissores próximos à torre móvel apresentaram maior criticidade, contribuindo para a redução do CUC e para perdas de produtividade, em razão de limitações de sobreposição. Quanto às classificações operacionais, a proposta de Mantovani (2001) subestimou cenários críticos de entupimentos, enquanto a classificação da ABNT (2016) mostrou-se mais adequada para categorizar o impacto do entupimento. Conclui-se que a distribuição espacial dos entupimentos é o fator de maior influência sobre a variabilidade das lâminas aplicadas e, consequentemente, sobre a sensibilidade do CUC em pivôs centrais. Palavras-chave: eficiência de distribuição; irrigação; irrigação por aspersão; milho.

The Christiansen Uniformity Coefficient (CUC) is widely used to assess water application uniformity in irrigation systems. However, in center pivots with clogging occurrences, high CUC values may mask relevant irregularities in water depth distribution, impacting productivity and efficient water use. Given the lack of evidence investigating CUC response to clogging criticality in emitters, this study analyzed CUC sensitivity to different combinatorial scenarios of sprinkler clogging in center pivots, considering both the number of clogged emitters and their spatial arrangement. Uniformity tests were conducted under unclogged and under individual and collective clogging scenarios, based on the selection of 12 emitters out of 36, distributed equidistantly along the lateral. Using volumetric data from field experiments, computational modeling simulated 4,096 clogging scenarios. Additionally, wind effects were considered as an influencing factor on uniformity, and maize yield was estimated for Coimbra, Minas Gerais State, Brazil, allowing the relationship between uniformity losses and agronomic impacts to be assessed and supporting a predictive maintenance framework. Results indicated that the CUC is more sensitive to the spatial distribution of clogging than to the total number of clogged emitters, with equivalent uniformity values observed among scenarios with different clogging levels. The CUC was also more influenced by wind direction, due to the geographic positioning of the system, than by wind speed. Emitters near the mobile tower were identified as more critical, contributing simultaneously to CUC reduction and yield losses due to limited overlap. Regarding operational classifications, the proposal by Mantovani (2001) tended to underestimate critical scenarios with multiple clogging events, whereas the ABNT (2016) classification proved more suitable for categorizing the impact of emitter clogging. We conclude that the spatial distribution of clogged emitters is the main factor influencing applied depth variability and, consequently, CUC sensitivity in center pivot irrigation systems. Keywords: distribution efficiency; irrigation ; sprinkler irrigation; maize yield.