FAZU em Revista, Uberaba, n.7, p. 22- 26, 2010
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE MICROJET´S UTILIZADOS NA IRRIGAÇÃO
LOCALIZADA
FERNANDES, A. L. T.1; FRAGA JÚNIOR, E. F.2; DAVI, F. M. M.3
1 Dr. Engenharia de Água e Solo, Faculdades Associadas de Uberaba e Universidade de Uberaba, - Uberaba (MG),e-mail:andre.fernandes@fazu.br
2 Mestrando em Irrigação e Drenagem,Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP, Piracicaba (SP), e-mail: eusimio@hotmail.com
3 Engenheiro Agrônomo, Faculdades Associadas de Uberaba - Uberaba (MG), e-mail: fernandodavi400@hotmail.com
RESUMO: Com o objetivo que gerar informações técnicas para serem utilizadas na engenharia de irrigação, foi conduzida a avaliação de dois emissores de irrigação localizada, denominados microjets, que foram submetido a testes no Laboratório Tecnologia Aplicada das Faculdades Associadas de Uberaba (FAZU) – MG. Foram realizadas as avaliações de vazão em cada emissor, com quinze repetições para cada modelo, determinadas quando submetidos às pressões de 39,23; 58,84; 78,45; 98,07; 117,68; 137,29; 156,91; 176,52; 196,13 kPa, avaliando-se a curva característica dos emissores e o coeficiente de variação de fabricação (CVf). Para a determinação do coeficiente de uniformidade de aplicação (CUC), utilizou-se uma malha de coletores, seguindo a metodologia da ABNT. Em função das variáveis analisadas, o emissor “amanco” apresentou desempenho superior ao emissor “laranja”. Considerando a uniformidade de aplicação, ambos os emissores não variaram com diferentes pressões de entrada. O emissor “laranja” não apresenta padrão industrial de fabricação aceitável, sendo aquém do máximo permitido.
PALAVRAS CHAVE: Uniformidade. Vazão. Pressões.
EVALUATION OF PERFORMANCE OF MICROJET'S USED IN DRIP IRRIGATION
ABSTRACT: With the purpose of supplying information to the irrigation project, this work was performed for evaluation of two microjets, subjected to laboratory tests in the Associated Colleges of Applied Technology of Uberaba (FAZU) - MG. The assessments were made of flow in each issue, with fifteen repetitions for each model, when subjected to certain pressures of 39.23, 58.84, 78.45, 98.07, 117.68, 137.29, 156.91 , 176.52, 196.13 kPa, analyzing the curve of the issuers and the coefficient of variation of fabrication (CVf). To determine the coefficient of uniformity of application (CUC), it was used a network of collectors, following the methodology of ABNT. Depending on the variables sender, "amanco" had superior performance in comparison with "orange" emitter. Whereas uniform application, both emitters do not change with the variation of pressure. The sender "orange" has no industry standard manufacturing acceptable, being below the maximum allowed.
KEY WORDS: Uniform. Flow. Pressures. INTRODUÇÃO
Para satisfazer às necessidades de uma agricultura moderna, novos equipamentos são fabricados com os mais variados tipos de materiais, sendo que o surgimento de novos equipamentos implica na necessidade de determinação de suas características estruturais e de análise de seu desempenho.
A grande quantidade de água requerida para a prática da irrigação das culturas, o decréscimo de sua disponibilidade e o alto custo da energia necessária à sua aplicação têm aumentado o interesse pela racionalização desse recurso, de forma a minimizar as suas perdas (AZEVEDO et al., 1999). Uma alternativa viável para a utilização racional dos recursos hídricos é a adoção de sistemas de irrigação localizada, como o gotejamento e a microaspersão
Dos componentes de um sistema de irrigação localizada, os emissores constituem-se na peça principal.
Portanto, a escolha de um emissor deve seguir a avaliação detalhada de suas características.
Pelo exposto, é necessário minimizar a quantidade de água aplicada via irrigação sem, contudo, comprometer a produção final. Na irrigação localizada, a uniformidade de aplicação da água ao longo da linha lateral está intimamente relacionada à variação de vazão dos emissores, variação essa devido às perdas de carga ao longo do tubo e das inserções dos emissores, dos ganhos e perdas de energia de posição, da qualidade do tubo, das obstruções e dos efeitos da temperatura da água sobre o regime de escoamento e geometria do emissor (GOMES, 1999).
A eficiência de um sistema de irrigação localizada está relacionada à qualidade dos seus componentes e ao correto dimensionamento hidráulico do sistema, principalmente no que se refere aos cálculos de perda de carga. O processo de perda de carga localizada em conexões e peças especiais é bastante complexo, envolvendo variáveis como sua geometria (Fig. 1). Quanto
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maiores forem as dimensões do conector, maior será a perda de carga localizada (CABELLO, 1996).O dimensionamento de linhas laterais de micro- irrigação deve seguir critérios que permitam atingir alta uniformidade de distribuição de água. Para os emissores não autocompensantes, a uniformidade de vazão ao longo da linha lateral depende da perda de carga na tubulação, da diferença de elevação do terreno, do coeficiente de variação de fabricação do emissor, do número de emissores por planta e da temperatura da água (PROVENZANO; PUMO, 2004).
De acordo com Azevedo et al. (1997), pequenas diferenças entre dois emissores aparentemente idênticos podem causar variações significativas na vazão do sistema. Por mais esmerados que sejam os processos de fabricação, sempre ocorrem variações e, como a área de escoamento dos emissores é de milímetros quadrados, qualquer variação poderá afetar as vazões dos emissores a uma mesma pressão (COSTA, 1994).
FIGURA 1. Figura ilustrativa da relação entre a geometria de um conector com a perda de carga localizada.
Fonte: Cardoso; Frizzone (2007).
O microjet foi desenvolvido para unir o baixo custo do gotejador com a distribuição de água do microaspersor, resultando em uma opção econômica. Sua baixa vazão permite reduzir o custo da instalação do sistema com a utilização de linhas mais longas. São inseridos sobre a linha de polietileno e apresenta mecanismo de distribuição tipo duplo leque através de placa defletora (o jato ao bate espalha-se), garante desempenho superior ao gotejamento e menor risco de entupimento, não exigindo a utilização de filtros de alto custo.
Atualmente, na região cafeeira do Espírito Santo, têm-se instalado um modelo de microjet de fabricação desconhecida, apenas denominado “laranja” neste trabalho. A sua utilização é preconizada principalmente na substituição de sistemas de irrigação por gotejamento e aspersão, em pequenas propriedades. Este fato se deve por este apresentar excelente desempenho agrícola e baixo custo.
O objetivo deste trabalho foi avaliar as características hidráulicas de dois microjets, um fabricado pela empresa Amanco e o outro de produção artesanal, sendo ambos submetidos a diversas pressões situadas dentro da faixa recomendada pelo fabricante. Determinou-se como Determinou-se comportam a vazão, o coeficiente de variação de fabricação (CVf) e o coeficiente de uniformidade.
MATERIAL E MÉTODOS
O presente trabalho foi realizado no Laboratório de Tecnologia Aplicada, das Faculdades Associadas de Uberaba – FAZU, Uberaba – MG, utilizando-se dois microjets, não reguláveis, um de cor amarela fabricado pela Amanco (AMANCO, 2008) e outro laranja, com fabricação artesanal.
Para a realização dos ensaios, utilizou-se uma bancada composta com um conjunto moto-bomba, filtro de tela (120 mesh), registro de gaveta e um manômetro modelo Wika NBR14105, com escala de 0,2 kgf cm-2. A água, após passar por esse trajeto, seguia por uma tubulação de PVC contendo saídas para as linhas de polietileno que percorriam toda a bancada, onde foram conectados os microjets.
Na bancada foram colocados em funcionamento, simultaneamente, 15 microjets de um mesmo fabricante e sobre cada um deles havia uma sacola de plástico que interceptava o jato d’água e direcionava o volume aplicado para a proveta graduada com capacidade de 1 L. O tempo de coleta foi de um minuto, tempo este suficiente para se coletar volume superior a 200 mL, valor mínimo recomendado pela ABNT (1987).
Seguindo as recomendações da ABNT (1987), coletaram-se amostras aleatórias de 15 microjets de cada modelo, os quais tiveram suas vazões determinadas quando submetidos às pressões de 39,23; 58,84; 78,45; 98,07; 117,68; 137,29; 156,91; 176,52; 196,13 kPa, com três repetições para cada uma, sendo estes para a construção da equação característica vazão-pressão. Estatisticamente, considerou-se um ensaio fatorial 2 x 9 x 15, sendo avaliados os dois emissores, em nove pressões e quinze repetições, totalizando 270 parcelas experimentais.
Determinou-se o coeficiente de variação de fabricação (CVf), que se constitui na razão entre o desvio-padrão da vazão do emissor e sua média. De acordo com Solomon (1979) este é o melhor parâmetro para a avaliação das diferenças individuais entre os emissores; também, é uma informação que representa adequadamente o projeto do emissor, bem como materiais e cuidados aplicados na sua fabricação.
No segundo ensaio foram realizados testes com ausência de vento, com o objetivo de se determinar o perfil de distribuição da água e o raio de alcance do jato do microaspersor, sendo realizadas três repetições.
A precipitação foi coletada durante uma hora em coletores do tipo C1, da FABRIMAR, com altura de 8,0 cm e diâmetro de 8,3 cm, dispostos em seis linhas por dezoito colunas para o microjet amanco e em oito linhas por oito colunas para o microjet laranja, ficando o microjet centralizado nas duas situações, com 2 cm acima da seção
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de entrada dos coletores. Após a coleta, os coletores foram pesados em uma balança digital, com capacidade de 16 kg e resolução de 0,1g e o peso foi transformado em volume, ao dividi-lo pela densidade da água determinada antes de cada repetição.Os coletores estavam dispostos em 0,24 x 0,24 m para o microjet amarelo e em 0,15 x 0,15 m para o microjet laranja, cujos valores de precipitação para cada ponto eqüidistante do microaspersor foram obtidos através da média aritmética das três repetições e com os dados de precipitação do ensaio para determinação do perfil de distribuição.
Os resultados foram submetidos à análise estatística, com aplicação do teste T de variância e comparação das médias a partir teste de Tukey, a 5% de probabilidade. Para a verificação da normalidade e da homocedasticidade, foram utilizados os testes KolmogorovSmirnov e Bartlett, respectivamente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Figura 2 e 3, observa-se a curva característica de ambos os microjet´s ensaiados (“amanco” e “laranja”), sendo esta a variação da vazão dos equipamentos submetidos a diferentes pressões. Para cada microjet, foi realizada uma regressão, denominada linear, onde se gerou uma curva característica, concomitante a uma equação e um índice de correlação (R²), sendo observados valores de 0,98 e 0,99, para o microjet “laranja” e “amanco”, respectivamente.
Segundo Pizarro (1990), um emissor perfeito teria o expoente x = 0 (autocompensante), os de regime laminar x = 1 e nos de regime turbulento x < 1. Já Karmeli; Keller (1974) consideram de regime laminar os emissores com expoente x = 1 e de regime turbulento com x = 0,5. Portanto, observou-se que ambos os microjet´s apresentaram regime turbulento, quando se compara com os dois autores citados
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FIGURA 2. Curva característica, vazão x pressão para o microjet “laranja”
, Uberaba, MG, 2010.
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Ao se comparar a curva característica fornecida pelo fabricante do microjet amarelo com a curva característica estabelecida no ensaio do mesmo (Fig. 4), observa-se um maior valor de vazão nos teste delaboratório, em relação às pressões pré-estabelecidas pelo fabricante (AMANCO, 2008). Esta análise não pôde ser realizada com o emissor “laranja”, pois o fabricante não disponibiliza estes resultados.
FIGURA 4. Curva característica, vazão x pressão para o microjet amarelo Amanco. Na Tabela 1, são apresentados os resultados de
uniformidade de aplicação de água pelo método de Christiansen, onde ao realizar a análise de variância entre os emissores, observou-se diferença estatística significativa, entre os emissores avaliados sendo o emissor “amanco” superior ao emissor “laranja”, porém, está diferença é aceitável para aplicações reais (COSTA, 1994). Tabela 1. Uniformidade de distribuição (CUC). Uberaba,
MG, 2010.
CUC (%) PRESSÃO
(kPa) AMANCO LARANJA/SEM
ESPECIFICAÇÃO 39,23 95,60 Aa 90,18 Ab 58,84 96,75 Aa 89,84 Ab 78,45 96,71 Aa 85,23 Ab 98,07 97,49 Aa 88,25 Ab 117,68 97,25 Aa 89,78 Ab 137,29 97,54 Aa 90,82 Ab 156,91 97,76 Aa 89,38 Ab 176,52 97,41 Aa 89,67 Ab 196,13 97,20 Aa 90,47 Ab C.V. (%) 7,21
* Medias seguidas de mesma letra não se diferem significativamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Segundo Silva; Silva (2003), emissores microjets apresentam valores muito baixos de uniformidade de distribuição da precipitação, sendo atribuída como uma característica dos emissores, que, de certo modo, é
compensado, na irrigação localizada, pela redistribuição d’água no perfil do solo. Porém, observaram-se valores satisfatórios de coeficiente de uniformidade (CUC) para os modelos de microjet´s analisados, conforme a Tabela 1, contestando a teoria preconizada pelos autores citados.
Ambos os emissores, quando submetidos a diferentes pressões, não apresentaram diferenças estatísticas significativas quanto ao parâmetro uniformidade de distribuição de água (CUC). Na Tabela 2 são apresentados os resultados de coeficiente de variação do fabricante para os emissores ensaiados.
Tabela 2. Coeficiente de variação de fabricação (CVf). Uberaba, MG, 2010.
CVf (%) PRESSÃO (KPa)
AMANCO ESPECIFICAÇÃO LARANJA/SEM
39,23 5,15 12,06 58,84 3,81 12,54 78,45 3,97 18,76 98,07 3,04 16,12 117,68 3,14 14,31 137,29 3,09 13,23 156,91 2,79 14,73 176,52 3,19 14,70 196,13 3,64 13,56 CVf médio 3,54 14,45
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Verificou-se uma amplitude deste fator entre os dois emissores avaliados, sendo que o microjet “laranja” apresentou os valores máximos, na ordem média de 14 %. Cardoso; Frizzone (2007) e ABNT (1987) discutem sobre a importância do coeficiente de variação de fabricação, sendo que processos de produção com variação acima de 5% proporcionam uma produção não aceitável para a maioria das culturas.CONCLUSÃO
Nas condições do presente ensaio, pode-se afirmar que:
- Em função das variáveis analisadas, o emissor “amanco” apresentou desempenho superior ao emissor “laranja”.
- Considerando a uniformidade de aplicação, ambos os emissores não se alteram com a variação de pressão de entrada.
-O emissor “laranja” não apresentou padrão de industrial de fabricação aceitável, sendo aquém do máximo permitido pela normativa vigente.
REFERÊNCIAS
ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Sistema de irrigação localizada: Avaliação do desempenho. Rio de Janeiro, 11p, 1987. Projeto 12: 02-08-20.
AMANCO. Soluções Amanco em microjet para irrigação localizada. Disponível em:
<www.amanco.com.br>, acessado dia 15 setembro de 2008.
AZEVEDO, C.A.V.; AZEVEDO, H.M.; DANTAS NETO,J.; MATOS, J.A. Avaliação da distribuição de água de um microaspersor autocompensante. In: Revista Irriga, Botucatu, v.4, n.3, p. 168-174, 1999.
AZEVEDO, C.A.V.; AZEVEDO, H.M.; DANTAS NETO, J.; MEDEIROS, M.G.A.; Performance hidráulica e perfil de distribuição de água do microaspersor NAAN 7110, sob diferentes condições de vento. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.1, p.57-61, 1997.
CABELLO, F. P. Riegos localizados de alta frecuencia: goteo, microaspersion, exudación. 3 ed. Madri. Ediciones Mundi-Prensa, 1996. 513p.
CARDOSO, G.G.G.; FRIZZONE, J.A. Perda de carga em linhas laterais de microirrigação. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas, Campinas, v.1, n.2, p.147-162, 2007.
COSTA, M. C. Caracterização hidráulica de dois modelos de microaspersores associados a três reguladores de fluxo e um mecanismo de pulso. Dissertação de Mestrado. Piracicaba: ESALQ, 1994. 109p.
GOMES, H.P. Engenharia de irrigação: hidráulica dos sistemas pressurizados, aspersão e gotejamento. 3.ed. Campina Grande: UFPB, 1999. 412 p.
KARMELI, D.; KELLER, J. Trickle irrigation design. Glendora: Rain Bird Sprinklers Manufacturing Corp., Glendora, Califórnia, 1975. 133p.
PIZARRO, F. Riegos localizados de alta frecuencia: goteo, microaspersion, exudación. 5. ed. Madri: Mundi, 1990. 461 p.
PROVENZANO, G.; PUMO, D. Experimental analysis of local pressure losses for microirrigation laterals. New York: Jornal of Irrigation and Drainage Engineering, 2004. v. 130, n. 4, p. 318-324.
SILVA, A. M..; SILVA, R. A. Avaliação das características hidráulicas do microdifusor
autocompensante dan jet 7200. Ciências agrotécnicas, Lavras. V.27, n.4, p.873-878, jul./ago., 2003.
SOLOMON, K. Manufacturing variation of trickle emitters. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.22, n.5, p.1034-1038, 1979.
