CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA C I V I L
"CARACTERIZAÇÃO HIDRÁULICA DE TUBULAÇÕES LATERAIS MICROASPERSAO, UTILIZANDO MICROTUBOS COMO DISSIPADORES ENERGIA".
V e r a Lúcia A n t u n e s d e L i m a E n g e n h e i r a Agrícola
CAMPINA GRANDE - PARAÍBA MARÇO - 1991
"CARACTERIZAÇÃO HIDRÁULICA DE TUBULAÇÕES LATERAIS DE MICROASPERSAO, UTILIZANDO MICROTUBOS COMO DISSIPADORES DE ENERGIA". Dissertação a p r e s e n t a d a ao Curso de M e s t r a d o em E n g e n h a r i a C i v i l da U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da Paraíba, em c u m p r i m e n t o às exigências p a r a obtenção do Grau de M e s t r e .
AREA DE CONCENTRAÇÃO: RECURSOS HÍDRICOS
SUB-AREA: ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO
ORIENTADORES: HAMILTON MEDEIROS DE AZEVEDO E FRANCISCO MONTE ALVERNE DE SALES SAMPAIO - DEAg/UFPb
CAMPINA GRANDE - PARAÍBA MARÇO - 1991
ENERGIA". VERA L Ú C I A ANTUNES DE L I M A ENGENHEIRA AGRÍCOLA DISSERTAÇÃO APROVADA EM 26 / 03 / 9 1 ISSAO:
teSsC/-HAMILTON MEDEIROS DE AZEVEDO - M.Sc, PRESIDENTE
FRANCISCO MONTE ALVERNE DE S. SAMPAIO - M.Sc, EXAMINADOR
LUIS ANTONtO LIMA - Ph.D. EXAMINADOR
C u l t u r a l e M o r a l de seus f i l h o s . MINHA HOMENAGEM. A BIANCA, p e l o a p o i o r e c e b i d o d u r a n t e a execução d e s t e t r a b a l h o . E a minha f i l h a NAIARA. DEDICO.
AGRADECIMENTOS
Ao p r o f e s s o r HAMILTON MEDEIROS DE AZEVEDO, que o r i e n t o u e s t e t r a b a l h o de f o r m a o b j e t i v a , d e d i c a d a e solidária.
Aos p r o f e s s o r e s FRANCISCO MONTE ALVERNE DE SALES SAMPAIO e NORMA CESAR DE AZEVEDO e ao p e s q u i s a d o r LUIZ ANTONIO LIMA - CANDE, p e l o a p o i o , sugestão e revisão f i n a l d e s t e t r a b a l h o .
A s o c i e d a d e b r a s i l e i r a , através do PRONI/CNPq, p e l o s u p o r t e f i n a n c e i r o .
Ao Empresário EDMILSON MARCONDES DOS SANTOS, p e l a doação dos m i c r o a s p e r s o r e s "Jatíssimo".
A ABDON SILVA MEIRA FILHO, MÁRIO SERGIO DE ARAUJO e THOMAS HENRIQUE DE A. ALMEIDA, p e l a v a l i o s a contribuição, na f a s e de t e s t e s de laboratório.
A t o d o s os funcionários do Laboratório de E n g e n h a r i a de Irrigação (DEAg/UFPB) p e l o i n c e n t i v o e colaboração.
A coordenação e p r o f e s s o r e s do c u r s o de Pós-graduação, p e l a v a l i o s a colaboração na formação p r o f i s s i o n a l e científica.
Aos c o l e g a s do c u r s o de Pós-Graduação, p e l a amizade e c o m p a n h e i r i s m o .
E n f i m , aos amigos, c o l e g a s , p r o f e s s o r e s e funcionários, que d i r e t a ou i n d i r e t a m e n t e contribuíram p a r a a realização d e s t e t r a b a l h o .
PAGINA L I S T A D E F I G U R A S i i i C A P I T U L O I - INTRODUÇÃO 1 C A P I T U L O I I - R E V I S Ã O DE L I T E R A T U R A .... 3 1 H X ST01R.I CO • # # » » • • * # * • # * » # * » » • * * * • • * * * * • * • • * 3 2 - GENERALIDADES 4 3 - MICROASPERSAO 7 4 - MOVIMENTO DOS FLUIDOS EM TUBULAÇÕES ... 9
5 - PERDAS MENORES EM CONDUTOS FECHADOS 2 1
6 - EMISSORES 24 7 - UNIFORMIDADE DE IRRIGAÇÃO ... . ... 33 C A P I T U L O I I I - M A T E R I A I S E MÉTODOS 38 1 - EMISSORES 38 1.1- Classificação do e m i s s o r q u a n t o ao r e g i m e de f l u x o ... 4 1 1.2- Equação de vazão 43 1.3- C o e f i c i e n t e de variação de
1.5- C o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e de 1.6- Determinação do diâmetro i n t e r n o do m i c r o t u b o 47 2 ~~ XiA^TERJ^X3 ««»*••»•*#•»*•»•#•**•*#••*•***»**» 49 2 . 1 - P r o j e t o hidráulico ... 49 2.2- Perda de c a r g a 50 2.3- Distribuição das pressões
na l a t e r a l 53 2.4- Comprimento do m i c r o t u b o 55 2.5- Aferição dos r e s u l t a d o s o b t i d o s no dimensionamento das l a t e r a i s p e l a m e t o d o l o g i a p r o p o s t a 57 C A P I T U L O I V - RESULTADOS E D I S C U S S Õ E S . 58 1 — EMISSORES • • 58 1.1- Diâmetro do m i c r o t u b o 58 1.2- Regime de f l u x o 58 1.3- Curva vazão v e r s u s pressão 60
1.4- C o e f i c i e n t e de variação de
fabricação 64 1.5- R a i o e f e t i v o médio molhado 66
1.6- C o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e
2.2- Aferição dos r e s u l t a d o s o b t i d o s no dimensionamento das l a t e r a i s
p e l a m e t o d o l o g i a p r o p o s t a 70
CAPITULO V - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 77
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 8 0
APÊNDICE A • • • 86
L I S T A DE T A B E L A S
TABELAS PAGINA
4.1 - Determinação de diâmetros dos m i c r o t u b o s
p e s q u i s a d o s no mercado 59
4.2 - V a l o r e s do expoente " x " e do parâmetro "Kd" da relação vazão v e r s u s pressão e equação característica p a r a o e m i s s o r com m i c r o t u b o s de 1,0; 0,8; 0,6; 0,5 e 0,4 m de c o m p r i m e n t o
e p a r a o m i c r o a s p e r s o r o r i g i n a l 64
4.3 - R a i o e f e t i v o médio molhado e espaçamento com 8 % de r e c o b r i m e n t o e sem r e c o b r i m e n t o p a r a os m i c r o a s p e r s o r e s operando às pressões de 25, 20 e 15 mca 66 4.4 - C o e f i c i e n t e de U n i f o r m i d a d e de C h r i s t i a n s e n p a r a o m i c r o a s p e r s o r operando a d i f e r e n t e s pressões e p e r c e n t a g e m de r e c o b r i m e n t o da 4.5 - Comprimento e p e r d a s de c a r g a de l a t e r a i s d i m e n s i o n a d a s p a r a o p e r a r com e m i s s o r t i p o m i c r o a s p e r s o r e e m i s s o r t i p o m i c r o a s p e r s o r / m i c r o t u b o 69
L I S T A DE F I G U R A S
FIGURAS PAGINA
2.1 - Padrão típico de umidade do s o l o sob Irrigação
L o c a l i z a d a - B u l b o Umido 6
2.2 - S i s t e m a típico de Irrigação L o c a l i z a d a 8
2.3 - A l t u r a s de e n e r g i a e p e r d a de c a r g a no escoamento
€5X!i U.HI t\ll-)0 • •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1JL
2.4 - Distribuição de vazão e pressão ao l o n g o de uma
l i n h a de Irrigação L o c a l i z a d a 12
2.5 - L i n h a do g r a d i e n t e de pressão p a r a tubulações
com múltiplas saídas 14
2.6 - Variação de pressão ao l o n g o de uma l i n h a l a t e r a l ... 16
2.7 - Diagrama de MOODY p a r a c o e f i c i e n t e de resistência
com escoamento u n i f o r m e em t u b o s c i r c u l a r e s 22
2.8 - Relação e n t r e a variação de vazão e mudanças de pressão p a r a e m i s s o r e s com vários e x p o e n t e s
de d e s c a r g a 28
2.9 - B u l b o s úmidos formados em s o l o a r e n o s o homogéneo
p o r e m i s s o r comum e p o r e m i s s o r do t i p o a e r o s o l ... 32
em ambiente fechado 39
3.2 - C r o q u i do s i s t e m a hidráulico com c a p a c i d a d e manométrica de 80mca, usado nos t e s t e s r e a l i z a d o s
na p a r t e e x t e r n a do laboratório 40
3.3 - E m i s s o r e s - a ) M i c r o a s p e r s o r "Jatíssimo" com h a s t e
o r i g i n a l e b ) M i c r o a s p e r s o r / m i c r o t u b o 42
3.4 - Distribuição dos pluviómetros p a r a obtenção do
r a i o e f e t i v o molhado do e m i s s o r 4 6
3.5 - Disposição e dimensões dos pluviómetros, peças e acessórios usados nos t e s t e s p a r a determinação de
u n i f o r m i d a d e de distribuição do e m i s s o r 48
3.6 - Perda de c a r g a l o c a l i z a d a p r o v o c a d a p e l a inserção do e m i s s o r , medida em comprimento e q u i v a l e n t e de
X a t u f e i X ••»••••*»••••*•••*•*••**»••«•***•*•«*••••••••••* 52
4.1 - Representação no diagrama de MOODY do c o e f i c i e n t e de a t r i t o do e m i s s o r ( m i c r o a s p e r s o r / m i c r o t u b o )
p a r a os comprimentos de m i c r o t u b o de 0,6 e 1,0 m 6 1
4.2 - Representação no diagrama de MOODY do c o e f i c i e n t e de a t r i t o do e m i s s o r ( m i c r o a s p e r s o r / m i c r o t u b o ) p a r a os comprimentos de m i c r o t u b o de 0,4; 0,5 e
4.3 - Comprimento do m i c r o t u b o p o r t r e c h o da l a t e r a l A 72
4.4 - Comprimento do m i c r o t u b o p o r t r e c h o da l a t e r a l B ... 73
4.5 - Distribuição da pressão p o r t r e c h o da l a t e r a l A ... 75
RESUMO
E s t e t r a b a l h o f o i d e s e n v o l v i d o com o o b j e t i v o de u t i l i z a r m i c r o t u b o s como c o n d u t o s de ligação do m i c r o a s p e r s o r "Jatíssimo" à l a t e r a l e como mecanismo d i s s i p a d o r de e n e r g i a . O c o n t r o l e da variação de pressão t e v e como base a compensação das p e r d a s de c a r g a na l a t e r a l , com a variação dos c o m p r i m e n t o s dos m i c r o t u b o s distribuídos na l a t e r a l em t r e c h o s . Tomou-se como critério p a r a definição desses t r e c h o s , uma variação de pressão i g u a l a 2 0 %, e n t r e seus e x t r e m o s . Foram r e a l i z a d o s t e s t e s com o m i c r o a s p e r s o r e com o e m i s s o r formado p e l o c o n j u n t o " m i c r o a s p e r s o r / m i c r o t u b o " , o p e r a n d o i s o l a d a m e n t e ; e com o e m i s s o r i n s t a l a d o em l a t e r a i s . Os t e s t e s p e r m i t i r a m c o n c l u i r que os e m i s s o r e s t e m r e g i m e de e s c o a m e n t o , v a r i a n d o na f a i x a de t u r b u l e n t o a t o t a l m e n t e t u r b u l e n t o ; são e x c e l e n t e s do p o n t o de v i s t a do p r o c e s s o de fabricação; e o c o e f i c i e n t e de distribuição de C h r i s t i a n s e n d e t e r m i n a d o s o b r e a superfície não é um bom parâmetro p a r a a v a l i a r a distribuição de água do m i c r o a s p e r s o r .
O uso do m i c r o t u b o p r o p o r c i o n o u boa u n i f o r m i d a d e de distribuição de vazão dos m i c r o a s p e r s o r e s e p o s s i b i l i t o u um aumento de 48% no c o m p r i m e n t o da tubulação l a t e r a l , com os e m i s s o r e s espaçados de 1,5 m e de 50% com os e m i s s o r e s espaçados de 2,0 e 2,5 m.
T h i s s t u d y was conducted t o i n v e s t i g a t e t h e u s e o f t u b e s o f s m a l l d i a m e t e r as energy d i s s i p a t o r s f o r c o n t r o l l i n g f l o w r a t e t h r o u g h raicrosprinklers. The l e n g t h o f m i c r o t u b e v a r i e d a c c o r d i n g l y t o i t s p o s i t i o n a l o n g t h e l a t e r a l . As commonly u s e d b y I r r i g a t i o n E n g i n e e r s , The p r e s s u r e v a r i a t i o n a l l o w e d on l a t e r a l was a t most 20% . The f l o w r a t e o f m i c r o s p r i n k l e r s was a n a l y z e d u s i n g e i t h e r 4 mm m i c r o t u b e s o f e q u a l l e n g t h o r 1.75 mm d i a m e t e r m i c r o t u b e s o f d i f f e r e n t l e n g t h s . The r e s u l t s o b t a i n e d a l l o w e d t o c o n c l u d e t h a t t h e r e g i m e t h r o u g h t u b e s o f s m a l l d i a m e t e r i s t u r b u l e n t ; t h e c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n o f m i c r o s p r i n k l e r s t e s t e d was l o w ( 3 % and 0,5 %) , b e i n g c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o ASAE g u i d e l i n e s as e x c e l l e n t ; t h e use o f C h r i s t i a n s e n c o e f f i c i e n t i s n o t a p p r o p r i a t e f o r t h i s m i c r o s p r i n k l e r s s i n c e i n p r a c t i c e t h e r e i s no o v e r l a p o f w a t t e r d i s t r i b u i t i o n i n t h e f i e l d ; and f i n a l l y , d i s s i p a t o r s was h i g h l y i m p r o v e d , a l l o w i n g t h e i n c r e a s e on l a t e r a l o f as much as 50 % . Such f i n d i n g can be e x t r e m e l y i m p o r t a n t f o r c o s t r e d u c t i o n o f i r r i g a t i o n p r o j e c t s .
INTRODUÇÃO
A t e c n o l o g i a da Irrigação L o c a l i z a d a tem p r o v o c a d o g r a n d e s mudanças no d e s e n v o l v i m e n t o da irrigação n o s últimos a n o s , d e v i d o , s o b r e t u d o , ao aperfeiçoamento do m a t e r i a l u t i l i z a d o e aos r e s u l t a d o s das p e s q u i s a s r e a l i z a d a s .
A i n d a que d e s e n v o l v i d a , i n i c i a l m e n t e , como um s i s t e m a de a l t o c u s t o e t e c n o l o g i a s o f i s t i c a d a p a r a s e r a p l i c a d a na irrigação de c u l t u r a s a l t a m e n t e rentáveis, p r i n c i p a l m e n t e , em países d e s e n v o l v i d o s , a Irrigação L o c a l i z a d a vem d e s p o n t a n d o como uma técnica capaz de c o n s e r v a r e m a x i m i z a r o uso de r e s e r v a s de água em países, onde a escassez de r e c u r s o s hídricos é a c e n t u a d a .
Os s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a são f i x o s e r e q u e r e m um e x t e n s o r e t i c u l a d o de tubulações: p r i n c i p a i s , secundárias, terciárias e l a t e r a i s . O s i s t e m a i d e a l deverá i r r i g a r u n i f o r m e m e n t e , i s t o é, a vazão dos e m i s s o r e s deverá s e r a mesma ao l o n g o de t o d a área.
O p r o j e t o hidráulico das tubulações dos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a é baseado na variação de pressão da água d e t e r m i n a d a p e l a e n e r g i a p e r d i d a p o r fricção e p e l a e n e r g i a ganha ou p e r d i d a d e v i d o ao desnível das tubulações. Essas variações i n f l u e n c i a m d i r e t a m e n t e a vazão dos e m i s s o r e s .
M u i t o s e m i s s o r e s têm s i d o , e s p e c i a l m e n t e , p r o j e t a d o s p a r a
m i n i m i z a r o s e f e i t o s da variação de pressão, e n t r e t a n t o , os c u s t o s do p r o c e s s o de fabricação e/ou instalação d e s s e s e m i s s o r e s são e l e v a d o s . Por o u t r o l a d o , o emprego de m i c r o t u b o s c o n s t i t u i -se numa a l t e r n a t i v a de b a i x o c u s t o , como também c a p a z de m i n i m i z a r os e f e i t o s das variações de pressão de serviço d o s e m i s s o r e s . Para t a n t o , segundo as equações de p e r d a de c a r g a p o r fricção, d o i s i t e n s são i m p o r t a n t e s : o diâmetro e o comprimento do m i c r o t u b o , c u j o dimensionamento a p r o p r i a d o provocará uma p e r d a de c a r g a capaz de a l t e r a r a vazão de cada e m i s s o r .
P e s q u i s a s r e a l i z a d a s p o r KENWORTHY ( 1 9 7 2 ) , usando m i c r o t u b o s de comprimento v a r i a d o como emissores e MYERS & BUCKS(1974), usando o mesmo t i p o de e m i s s o r com comprimento e diâmetro v a r i a d o s a p r e s e n t a r a m bons r e s u l t a d o s de u n i f o r m i d a d e de vazão ao l o n g o da l a t e r a l . Os o b j e t i v o s d e s t a p e s q u i s a f o r a m : u t i l i z a r m i c r o t u b o s como c o n d u t o s de ligação de m i c r o a s p e r s o r e s à l a t e r a l , p a r a d i s s i p a r a e n e r g i a , p o s s i b i l i t a n d o , p o r t a n t o , o c o n t r o l e da variação de pressão na l a t e r a l , v a r i a n d o o comprimento do m i c r o t u b o ; p e r m i t i r m a i o r p e r d a de c a r g a admissível ao l o n g o da l a t e r a l , e com i s t o aumentar o comprimento de l a t e r a l p a r a cada diâmetro, d i m i n u i n d o , consequentemente, o número de terciárias nos p r o j e t o s .
R E V I S Ã O B I B L I O G R Á F I C A
1 - HISTÓRICO
A Irrigação L o c a l i z a d a , de acordo com KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , f o i d e s e n v o l v i d a o r i g i n a l m e n t e como irrigação s u b s u p e r f i c i a l . O p r i m e i r o e x p e r i m e n t o , c o n d u z i d o na Alemanha em 1860, combinou irrigação com um s i s t e m a de drenagem usando t u b o s de a r g i l a .
Em 1920, com a introdução do t u b o p e r f u r a d o na Alemanha e dos t u b o s p o r o s o s nos EUA, conforme c i t a m BUCKS & DAVIS ( 1 9 8 6 ) , os e x p e r i m e n t o s evoluíram no d e s e n v o l v i m e n t o de s i s t e m a s de t u b o s p e r f u r a d o s de vários m a t e r i a i s e no comportamento do f l u x o d'água d e s t e s t u b o s p a r a o s o l o .
KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , r e p o r t a m que o d e s e n v o l v i m e n t o dos t u b o s de plástico p e r f u r a d o s são os responsáveis p e l o s s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a em uso na a t u a l i d a d e .
De a c o r d o com BAAR (1976) , a I n g l a t e r r a i n t r o d u z i u o p r i m e i r o s i s t e m a de Irrigação L o c a l i z a d a em 1940. KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , i n f o r m a m que e s t e s i s t e m a f o i d e s e n v o l v i d o e s p e c i a l m e n t e p a r a uso em c a s a s de vegetação, a f i m de p r o v e r a água de irrigação e fertilização em um mesmo s i s t e m a .
Em 1950, c o n f o r m e KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , um p a s s o s i g n i f i c a n t e
na evolução da Irrigação L o c a l i z a d a o c o r r e u em I s r a e l , com o d e s e n v o l v i m e n t o dos e m i s s o r e s de l o n g o p e r c u r s o . Desde os anos 60 a Irrigação L o c a l i z a d a vem se d e s e n v o l v e n d o em t o d o s os a s p e c t o s , e usada, e x t e n s i v a m e n t e , em vários países do mundo t a i s como: A f r i c a do S u l , Austrália, I s r a e l , Japão e vários países da Europa. Segundo TELLES ( 1 9 8 5 ) , no B r a s i l , a Irrigação L o c a l i z a d a vem sendo a p l i c a d a em r i t m o c r e s c e n t e , com m a i o r d e s t a q u e p a r a o g o t e j a m e n t o s e g u i d o da microaspersão.
2 - GENERALIDADES
A Irrigação L o c a l i z a d a compreende um g r u p o de s i s t e m a s de irrigação c a r a c t e r i z a d o s p e l a aplicação da água a i n t e r v a l o s f r e q u e n t e s , e p o r l o n g o período de tempo, na superfície do s o l o ou a b a i x o d e l e , molhando apenas p a r t e do volume ocupado p e l o s i s t e m a r a d i c u l a r da c u l t u r a .
Consoante com KENWORTHY ( 1 9 7 2 ) , a Irrigação L o c a l i z a d a b a s e i a - s e no princípio de q u e o m e l h o r u s o d o s r e c u r s o s hídricos disponíveis e o m e l h o r desempenho das c u l t u r a s poderão s e r o b t i d o s em se e v i t a n d o q u a l q u e r déficit de água, mantendo sempre condições favoráveis de umidade no volume de s o l o ocupado p e l a porção m a i s a t i v a do s i s t e m a r a d i c u l a r das c u l t u r a s .
R a w l i n s & R a a t s ( 1 9 7 5 ) , c i t a d o s p o r SCALLOPI ( 1 9 8 6 ) , r e p o r t a m que a manutenção de e l e v a d o s níveis de água no s o l o , d e c o r r e n t e de um r e g i m e de a l t a frequência de irrigação, c o n t r i b u i p a r a um m e l h o r desempenho das c u l t u r a s , particularmente,àquelas m a i s sensíveis à
deficiências hídricas, e às condições de s o l o e água s a l i n o s .
A Irrigação L o c a l i z a d a abrange, em princípio, um c o n j u n t o de métodos q u e promovera o u m e d e c i m e n t o de uma p a r t e d o s o l o , p a r t i c u l a r m e n t e ao pé da p l a n t a , na região das raízes. BUCKS & DAVIS ( 1 9 8 6 ) , a p r e s e n t a m s e i s t i p o s básicos de s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a ( d e f i n i d o s em t e r m o s de método de instalação, vazão do e m i s s o r , área s u p e r f i c i a l do s o l o molhada ou modo de operação ) , SUPERFICIAL, SUBSUPERFICIAL, BORBULHAMENTO, SPRAY, MOVIMENTO MECÂNICO E PULSANTE.
N e s t e s s i s t e m a s , a água é c o n d u z i d a ao s o l o , f i l t r a d a e " o c a s i o n a l m e n t e ", f e r t i l i z a d a , através de peças e s p e c i a i s denominadas e m i s s o r e s ou a p l i c a d o r e s . SCALOPPI ( 1 9 8 6 ) , d i s t i n g u e q u a t r o g r u p o s de e m i s s o r e s : GOTEJADORES, JATOS PULSANTES, MICROASPERSORES E TUBULAÇÕES PERFURADAS OU POROSAS, operando à pressão que v a r i a de 5 a 30 u c a . O p r o c e s s o de aplicação da água ao s o l o é l e n t o a vazões em t o r n o de 4 l / h , p o r um período de tempo s u f i c i e n t e p a r a manter um a l t o t e o r de umidade, próximo a c a p a c i d a d e de campo, em um volume de s o l o umedecido, denominado b u l b o úmido, F i g u r a 2 . 1 . CABELLO (1986) e SCHWART ZMAN ( 1 9 8 7 ) , concordam que a g e o m e t r i a do b u l b o úmido é i n f l u e n c i a d a p e l a s p r o p r i e d a d e s do s o l o , vazão do e m i s s o r , tempo de irrigação e q u a n t i d a d e t o t a l de água no volume de s o l o umedecido.
KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , r e p o r t a m que os s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a requerem mais c u i d a d o s com f i l t r a g e m , fertilização e práticas de manutenção do que os o u t r o s s i s t e m a s de irrigação. P a r a HOLZAPFEL e t a l ( 1 9 9 0 ) , os s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a
Espaçamento entre laterais Emissor profundidade de percolação Largura molhada
FIGURA 2 . 1 : Padrão típico de u n i d a d e do s o l o sob Irrigação L o c a l i z a d a - B u l b o úmido ( KELLER & KARMELI - 1975 )
e c a r a . A t u a l m e n t e , e s t e s s i s t e m a s estão sendo usados também p a r a i r r i g a r uma q u a n t i d a d e e x t e n s a de c u l t u r a s onde há abundância de água. A d e s p e i t o d i s t o , a utilização desses s i s t e m a s c o n t i n u a s e n d o m a i s p r o v e i t o s a q u a n d o u s a d o s em áreas de t o p o g r a f i a a c i d e n t a d a , s o l o s p o b r e s e/ ou escassez de água.
Os componentes básicos dos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a i n c l u e m : bomba, i n j e t o r de f e r t i l i z a n t e , f i l t r o s , tubulações, e m i s s o r e s e o u t r o s equipamentos de c o n t r o l e e m o n i t o r a m e n t o , F i g u r a 2.2.
As tubulações ou l i n h a s são d i v i d i d a s em três t i p o s : p r i n c i p a l , terciária e l a t e r a l . A p r i n c i p a l f a z a conexão e transferência de água do cabeçal de c o n t r o l e à terciária. A terciária c o n e c t a e a b a s t e c e a l a t e r a l , onde são i n s t a l a d o s os e m i s s o r e s , em um ou d o i s l a d o s . O c o n j u n t o formado p o r uma terciária e l a t e r a i s d e f i n e m uma u n i d a d e de área que é i r r i g a d a s i m u l t a n e a m e n t e .
3 - MICROASPERSAO
A Microaspersão, de acordo com TELLES ( 1 9 8 5 ) , é um s i s t e m a de irrigação onde a água é a s p e r g i d a l o c a l m e n t e p o r m i c r o a s p e r s o r e s em' pequenos círculos ou s e t o r e s j u n t o ao pé da p l a n t a . Para OLLITA ( 1 9 8 6 ) , a microaspersão tem a g r a n d e vantagem da visualização fácil do f u n c i o n a m e n t o do s i s t e m a , além de c o b r i r uma área molhada m a i o r que o g o t e j a m e n t o , i n d i c a d a p o r t a n t o , p a r a s o l o s de t e x t u r a g r o s s e i r a e /ou p l a n t a s mais d e s e n v o l v i d a s .
Tanque de solução Bomba injetora fertilizante de fertilizante
FIGURA 2.2: Sistema típico de Irrigação L o c a l i z a d a Ç HOWELL e t a l 1981 ) .
Na opinião de SCALOPPI ( 1 9 8 6 ) , a s vazões o b t i d a s com a microaspersão são a l t a s , quando comparadas com o u t r o s s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a e v a r i a m e n t r e 20 e 200 l / h , com v a l o r e s m o d a i s de 70 e 120 l / h . Para ABREU e t a l ( 1 9 8 7 ) , e s t e s i s t e m a de
irrigação que u t i l i z a o a r como meio de distribuição da água, a p e s a r de t r a b a l h a r com e m i s s o r e s de pequenos diâmetros, e x i g e menos r i g o r na f i l t r a g e m da água e n o u t r o s t i p o s de manutenção.
4 - MOVIMENTO DOS FLUIDOS EM TUBULAÇÕES
O escoamento de líquidos em tubulações de a c o r d o com NEVES ( 1 9 6 0 ) , GANZER NETO ( 1 9 7 8 ) e HWANG ( 1 9 8 4 ) s e a p r e s e n t a com e n e r g i a s o b três formas básicas: e n e r g i a cinética, de pressão e p o t e n c i a l .
Os t e r m o s v2 / 2g, P/w ou h e z r e p r e s e n t a m p o r u n i d a d e de peso
do líquido, r e s p e c t i v a m e n t e a e n e r g i a d e v i d a a s u a v e l o c i d a d e ( e n e r g i a cinética), e n e r g i a d e v i d a a pressão dinâmica ( e n e r g i a de pressão); e a e n e r g i a d e v i d a à sua posição acima de um p l a n o de referência ( e n e r g i a p o t e n c i a l ) .
E s t a s f o r m a s de e n e r g i a , c u j a grandeza tem dimensão l i n e a r , são denominadas c a r g a . A soma das c a r g a s chama-se c a r g a t o t a l ou e n e r g i a t o t a l
H = v2/ 2g + P/w + z Eq 2.1
p l a n o de c a r g a t o t a l .
A Equação 2.1 da e n e r g i a t o t a l e s c r i t a p a r a o f l u x o de um líquido i d e a l e n t r e duas seções de uma tubulação é
H =V l 2 /2g + Pi/w + zx = v2 2/ 2 g +P2/w + z2 + hp Eq 2.2
Conhecida como equação de BERNOULLI. O t e r m o " h p " da Equação 2.1 é denominado p e r d a de c a r g a , e r e p r e s e n t a a e n e r g i a p e r d i d a p e l o l i q u i d o e n t r e a s d u a s seções c o n s i d e r a d a s , p a r a v e n c e r a resistência ao movimento.
Para o f l u x o de um líquido i d e a l , a e n e r g i a t o t a l na seção 01 é i g u a l à e n e r g i a t o t a l na seção 02 mais a p e r d a de e n e r g i a , d e v i d o à fricção e n t r e as duas seções F i g 03. D e f i n e - s e como l i n h a piezométrica ou l i n h a de g r a d i e n t e hidráulico, a l i n h a que une os e x t r e m o s das a l t u r a s (z + P/w ) e l i n h a de e n e r g i a t o t a l , a l i n h a que u n e o s e x t r e m o s d a s a l t u r a s ( z + P/w + v2/ 2 g ) . hp
r e p r e s e n t a o a b a i x a m e n t o da l i n h a de e n e r g i a t o t a l ao l o n g o da trajetória F i g u r a 2.3.
O movimento de um f l u i d o em tubulações com múltiplas saídas, característica dos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a , é, c o n c o r d e com WU & G I T L I N ( 1973,1974), WU e t a l (1986) e WARRICK & YITAYEW ( 1 9 8 8 ) , u n i f o r m e e v a r i a d o , e s p a c i a l m e n t e , com as vazões distribuídas p e l o s e m i s s o r e s ao l o n g o das l a t e r a i s . F i g u r a 2.4. 0 f l u x o n a s l i n h a s l a t e r a l , terciária e p r i n c i p a l d e c r e s c e na direção do escoamento do f l u i d o .
h2 , h1
FIGURA 2.4: Distribuição de vazão e pressão ao l o n g o de uma l i n h a de Irrigação L o c a l i z a d a (WU & G I T L I N - 1973 ) .
D e v i d o à variação das vazões nas tubulações, a l i n h a do g r a d i e n t e de e n e r g i a não será uma l i n h a r e t a como na F i g u r a 2.3, mas uma c u r v a do t i p o e x p o n e n c i a l como m o s t r a a F i g u r a 2.5.
De a c o r d o com WU & GITLIN ( 1 9 7 4 ) , obtem-se a variação da e n e r g i a ao l o n g o das tubulações d e r i v a n d o - s e a equação da e n e r g i a t o t a l , Equação 2 . 1 , em relação ao comprimento " 1 " das l i n h a s .
d H / d l = d ( v2/ 2 g ) / d l + d h / d l + d z / d l Eq 2.3
C o n s i d e r a n d o que a vazão dos e m i s s o r e s é b a i x a , a variação da e n e r g i a de v e l o c i d a d e em relação ao comprimento é pequena e negligenciável. P o r t a n t o , a equação da e n e r g i a pode s e r r e d u z i d a p a r a
dH/dl = d h / d l + d z / d l Eq 2. 4
ou
d h / d l = d H / d l - d z / d l Eq 2. 5
A Equação 2.4 m o s t r a que a variação de pressão ao l o n g o das tubulações é uma combinação l i n e a r da c u r v a do g r a d i e n t e de e n e r g i a " d H / d l " e a l i n h a de d e c l i v i d a d e " d z / d l " , i s t o é, a distribuição da pressão ao l o n g o de uma tubulação dos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a é c o n t r o l a d a pe l a e n e r g i a p e r d i d a p o r fricção e p e l o ganho ou perda de e n e r g i a d e v i d o à d e c l i v i d a d e . A distribuição das pressões, conforme WU & GITLIN ( 1973,1974 ) ,
o o E o •o ' ' « A o 0*0 ffG d / e n f e de Pressão Comprimento da tubulação - m
FIGURA 2.5: L i n h a do g r a d i e n t e de pressão p a r a tubulações com múltiplas saídas (WU & GITLIN - 1 9 7 3 ) .
influenciará o f l u x o das terciárias p a r a as l a t e r a i s e d e s t a s p a r a os e m i s s o r e s .
A F i g u r a 2.6, de WU ( 1 9 8 3 ) , m o s t r a que se a l i n h a do g r a d i e n t e de e n e r g i a " EGL" c o i n c i d e com a l i n h a de d e c l i v i d a d e ( F i g 06 - a) , não existirá variação de pressão ao l o n g o da tubulação, se e s t a s duas l i n h a s não c o i n c i d e m haverá variação ( F i g 06 - b) . A área f o r m a d a e n t r e "EGL" e a l i n h a de d e c l i v i d a d e r e p r e s e n t a a variação de e n e r g i a da pressão o p e r a n t e . Quando a área está acima da "EGL", a p e r d a de e n e r g i a p o r fricção é m a i o r que o ganho d e v i d o ã d e c l i v i d a d e , havendo decréscimo de pressão. Quando a área está a b a i x o da "EGL", a p e r d a de e n e r g i a p o r fricção é menor que o ganho d e v i d o à d e c l i v i d a d e , havendo um aumento de pressão.
A l u z de SILVA ( 1 9 8 7 ) , vários p e s q u i s a d o r e s d e s e n v o l v e r a m modelos matemáticos que estimam o p e r f i l da l i n h a de distribuição de pressão p a r a tubulações l a t e r a i s , como Wu & G i t l i n ( 1 9 7 4 ) , c u j o modelo se b a s i e a numa vazão u n i f o r m e p a r a cada e m i s s o r ; W a t t e r s & K e l l e r ( 1 9 7 8 ) , que a p r e s e n t a m um m o d e l o onde a variação de pressão i n c o r p o r a o e f e i t o das p e r d a s p r o v o c a d a s p e l a inserção dos e m i s s o r e s , e G i l l i e s p i e e t a l (1979) que d e t e r m i n a r a m o p e r f i l das c u r v a s de distribuição de pressão em função das p e r d a s de c a r g a p o r a t r i t o e das variações nas d e c l i v i d a d e s do t e r r e n o .
Embora e x i s t a m várias equações que podem s e r usadas p a r a a v a l i a r as p e r d a s de c a r g a " hp ", a fórmula m a i s usada no cálculo das p e r d a s de pressão d e v i d o à fricção dos f l u i d o s no escoamento em t u b o s é a Equação 2.6, de DARCY-WEISBACH, recomendada p o r WATTERS & KELLER ( 1 9 7 8 ) , que pode s e r e s c r i t a da s e g u i n t e f o r m a :
2.6: Variação de pressão ao l o n g o de uma l i n h a l a t e r a l (WU - 1983) .
hp = f ( l / d ) * (v2/2g) Eq 2 .6 Onde: f - f a t o r de fricção; 1 - c o m p r i m e n t o da passagem do f l u x o ; d- diâmetro da passagem do f l u x o ; v - v e l o c i d a d e do f l u x o ; g- aceleração da g r a v i d a d e .
a d i m e n s i o n a l e segundo KAMAND ( 1 9 8 8 ) , v a r i a de a c o r d o com as condições de f l u x o e com a r u g o s i d a d e do t u b o .
R e y n o l d s em 1883, conforme i n f o r m a GARCEZ ( 1 9 7 0 ) , o b s e r v a n d o os c a r a c t e r e s do movimento dos f l u i d o s em c o n d u t o s , i n d i c o u a existência d e d o i s t i p o s d i s t i n t o s de m o v i m e n t o : LAMINAR e TURBULENTO.
Na concepção de STREETER ( 1 9 7 4 ) , no escoamento l a m i n a r , o f l u i d o se move em camadas, h a v e n d o s o m e n t e t r o c a d e q u a n t i d a d e de movimento m o l e c u l a r , enquanto, no escoamento t u r b u l e n t o , as p a r t i c u l a s f l u i d a s têm m o v i m e n t o errático, com uma g r a n d e q u a n t i d a d e de movimento t r a n s v e r s a l .
O v i o l e n t o intercâmbio das partículas de f l u i d o na turbulência t e n d e a e l i m i n a r q u a i s q u e r d e s i g u a l d a d e s de concentração d e n t r o do f l u i d o , t a i s como: s a l i n i d a d e , t e m p e r a t u r a , t i n t a c o r a n t e ou concentração de sedimentos.
A n a t u r e z a de um escoamento, se é LAMINAR ou TURBULENTO, e sua posição r e l a t i v a numa e s c a l a de turbulência, é i n d i c a d a p e l o número de R e y n o l d s » Re »', Equação 2.7. GARCEZ (1970) , r e p o r t a que R e y n o l d s em 1883 d e m o n s t r o u q u e , n a s mesmas circunstâncias q u a l i t a t i v a s pode o c o r r e r um ou o u t r o r e g i m e , desde que e l e m e n t o s característicos do movimento ( v e l o c i d a d e , v i s c o s i d a d e , diâmetro do c o n d u t o ) e s t e j a m acima ou a b a i x o de a l g u n s v a l o r e s críticos. Re= VD/v Eq 2.7 Onde: Re- número de R e y n o l d s ; D- diâmetro do c o n d u t o ;
V- v e l o c i d a d e de translação da massa líquida; v - c o e f i c i e n t e de v i s c o s i d a d e . Pode-se d e s t i n g u i r os d o i s r e g i m e s . Para Re v a r i a n d o no i n t e r v a l o de: Re < 2000 o r e g i m e é sempre l a m i n a r ; Re > 12000 o r e g i m e é sempre t u r b u l e n t o ; 2000 < Re < 12000 é possível a existência de um ou o u t r o r e g i m e na dependência de c e r t a s p e c u l i a r i d a d e s do escoamento.
d e t e r m i n a r o número de Reynolds em função da vazão e da seção t r a n s v e r s a l do f l u x o de tubulações l a t e r a i s . Re = K q /d Eq 2.8 Onde: K- é uma c o n s t a n t e i g u a l a 1,26 * 10 6 p a r a u n i d a d e s métricas; q - vazão do e m i s s o r , l / s ; d- diâmetro da seção t r a n s v e r s a l ao f l u x o , mm.
e d e f i n e m q u a t r o r e g i m e s de f l u x o como função de Re.
Re < 2000 r e g i m e de f l u x o l a m i n a r ;
2000 < Re < 4000 r e g i m e de f l u x o instável;
4000 < Re < 10000 r e g i m e de f l u x o p a r c i a l m e n t e t u r b u l e n t o ;
Re > 10000 r e g i m e de f l u x o t o t a l m e n t e t u r b u l e n t o . Quanto ao f a t o r " f " da equação de DARCY-WEISBACH, os a u t o r e s tecem as s e g u i n t e s considerações:
- quando o r e g i m e é l a m i n a r , " f " é p r o p o r c i o n a l a l/Re e d i m i n u i com o aumento de Re, essa relação i n d e p e n d e da r u g o s i d a d e da superfície do t u b o . O Re é m u i t o sensível a mudanças d e t e m p e r a t u r a , q u e causam diferenças s i g n i f i c a t i v a s no f l u x o , enquanto a t r a v e s s a m l a t e r a i s e terciárias;
- no r e g i m e instável, ambos c o e f i c i e n t e de fricção e vazão, são instáveis, n e s t a f a i x a de Re, " f " é imprevisível;
- no r e g i m e de f l u x o p a r c i a l m e n t e t u r b u l e n t o o c o e f i c i e n t e de a t r i t o depende, p r i m a r i a m e n t e , da r u g o s i d a d e r e l a t i v a do t u b o , v a r i a n d o m u i t o pouco com as mudanças de Re, e é quase i n d e p e n d e n t e da t e m p e r a t u r a . No r e g i m e de f l u x o t o t a l m e n t e t u r b u l e n t o , o c o e f i c i e n t e de fricção t e m um v a l o r c o n s t a n t e r e l a c i o n a d o s o m e n t e com a r u g o s i d a d e r e l a t i v a do t u b o de a b a s t e c i m e n t o , i n d e p e n d e n t e de Re.
NEVES ( 1 9 6 0 ) , WATTERS & KELLER ( 1 9 7 8 ) , HOWELL e t a l ( 1 9 8 1 ) , VON BERNUTH & SOLOMON (1987) e o u t r o s a u t o r e s a p r e s e n t a m as s e g u i n t e s equações p a r a d e t e r m i n a r o f a t o r de a t r i t o " f " em função do Número de R e y n o l d s "Re".
Para " Re " menor que 2000, o v a l o r de " f " é c a l c u l a d o p e l a Equação e p a r a v a l o r e s de " Re " e n t r e 4000 e 10000, " f " é c a l c u l a d o através da Equação 2.10.
f = 64 / Re Eq 2.9
f = 0,316 Re "0.25 E q 2. 1 0
A Equação 2.10, a c i m a , é c o n h e c i d a como equação de BLAUSIUS, e só se a p l i c a a t u b o s l i s o s . De acordo com HWANG (1984) e GANZER NETO ( 1 9 7 8 ) , próximo à p a r e d e do t u b o e x i s t e uma camada l i m i t e m u i t o f i n a de escoamento em r e g i n e l a m i n a r , de e s p e s s u r a "S", i s t o o c o r r e mesmo que o r e g i m e de escoamento no t u b o como um t o d o , s e j a
t u r b u l e n t o . No t u b o h i d r a u l i c a m e n t e l i s o a r u g o s i d a d e r e l a t i v a "e/D" é i n f e r i o r à e s p e s s u r a da camada l a m i n a r "S", onde " e ", r e p r e s e n t a o v a l o r da r u g o s i d a d e média da p a r e d e do t u b o , e "D", o diâmetro do t u b o . A F i g u r a 2.7, c o n h e c i d a como d i a g r a m a de MOODY, a p r e s e n t a os v a l o r e s de " f ", como uma função de "Re" e da r u g o s i d a d e r e l a t i v a " e/D ".
Conforme GANZER NETO (1978) e WU e t a l ( 1 9 8 7 ) , a s tubulações usadas na Irrigação L o c a l i z a d a t a i s como PVC e p o l i e t i l e n o podem s e r c o n s i d e r a d o s t u b o s h i d r a u l i c a m e n t e l i s o s . E s t u d o s r e a l i z a d o s na UTAH STATE UNIVERSITY p o r WATTERS & KELLER ( 1 9 8 7 ) , a p r e s e n t a m r e s u l t a d o s mostrando que a l i n h a de t u b o s l i s o s no d i a g r a m a de MOODY, F i g u r a 2 . 7 , r e f l e t e e x a t a m e n t e a s características de fricção d e s t e s t i p o s de c o n d u t o s .
5 - PERDAS MENORES EM CONDUTOS FECHADOS
As tubulações usadas nos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a contêm conexões como j o e l h o s , tês, válvulas, reduções, e m i s s o r e s
( e n t r a d a s e acessórios), que provocam c e r t a turbulência l o c a l . GANZER NETO (1978) e KHATRI e t a l ( 1 9 7 9 ) , r e f e r e m - s e à dissipação do f l u x o nas tubulações provocadas p o r e s t a s turbulências l o c a i s como p e r d a de c a r g a ou dissipação de e n e r g i a menor. E s t a s p e r d a s de c a r g a são n o r m a l m e n t e i n f e r i o r e s às p e r d a s de e n e r g i a causadas p e l a fricção do f l u i d o nas tubulações. E n t r e t a n t o , se a tubulação c o n s i d e r a d a é r e l a t i v a m e n t e pequena como um m i c r o t u b o d i s s i p a d o r de e n e r g i a , u s a d o n o s s i s t e m a s d e Irrigação L o c a l i z a d a , e s t a s p e r d a s "menores" podem t o r n a r - s e " m a i o r e s " nas
Zona critica Escoamento
laminar Zona de transição
c c a> "o 4-o O 0,010 0 , 0 0 8 0 , 0 0 6 6 8108 0 , 0 0 4 0 , 0 0 » 0 , 0 0 0 6 0 , 0 0 0 6 0 , 0 0 0 4 0 , 0 0 0 2 0 , 0 0 0 1 0 0 , 0 0 0 0 6 0 , 0 0 0 0 4 Número de Reynolds NR
FIGURA 2.7: Diagrama de MOODY p a r a c o e f i c i e n t e de resistência com escoamento u n i f o r m e em t u b o s c i r c u l a r e s ( HWANG - 1984) .
tubulações. Para KHATRI e t a l ( 1 9 7 9 ) , e s t a s p e r d a s devem s e r a v a l i a d a s i s o l a d a m e n t e , q u a n d o s e t r a b a l h a com m i c r o t u b o s d i s s i p a d o r e s de e n e r g i a , s o b r e t u d o p a r a os r e g i m e s de transição e t u r b u l e n t o .
G e r a l m e n t e , as p e r d a s menores são r e s u l t a n t e s de mudanças na direção e / ou m a g n i t u d e da v e l o c i d a d e . E s t a s mudanças geram turbulência na q u a l a e n e r g i a é d i s s i p a d a como p e r d a de c a r g a .
O SOIL CONSERVATION SERVICE ( 1 9 7 8 ) , i n f o r m a q u e as p e r d a s p r o v o c a d a s p e l o s e m i s s o r e s r e s u l t a n t e s de sua configuração e " d e s i g n " , o c o r r e m através de orifícios de pequenos diâmetros, série de orifícios, võrtex, t u b o s l o n g o s e c u r t o s .
Conforme GANZER NETO (1978) e KHATRI e t a l (1979) , as p e r d a s de c a r g a menores v a r i a m , a p r o x i m a d a m e n t e , com a e n e r g i a da v e l o c i d a d e do f l u x o e são e x p r e s s a s na f o r m a : Hm = Km v2/ 2 g Eq 2.11 Onde: Hm - p e r d a de c a r g a menor, m Km - c o e f i c i e n t e de p e r d a menor, m v - v e l o c i d a d e média, m/s.
GANZER NETO ( 1 9 7 8 ) , e x p r e s s a n d o as p e r d a s menores em t e r m o s de c o m p r i m e n t o e q u i v a l e n t e a uma l i n h a r e t a sem obstruções, na q u a l a p e r d a de c a r g a p o d e r i a o c o r r e r , r e e s c r e v e u a equação acima na f o r m a :
Km v2/ 2 g = f Le v2/ D 2g Eq 2.12
Onde:
Le - r e p r e s e n t a o comprimento e q u i v a l e n t e . O v a l o r de Le depende do v a l o r de " f " e, p o r t a n t o , do v a l o r de " Re " e da r u g o s i d a d e do t u b o .
Para as l i n h a s l a t e r a i s WATTERS & KELLER ( 1 9 7 8 ) , recomendam o uso da Equação 2.13, a b a i x o , p a r a c o m p u t a r as p e r d a s , d e v i d o à inserção de e m i s s o r e s na forma de comprimento e q u i v a l e n t e .
Lx = L ( Se + Fe)/Se Eq 2.13 Onde: L^ - o comprimento e q u i v a l e n t e da l a t e r a l com e m i s s o r e s , m; L - comprimento da l a t e r a l , m; Se - espaçamento e n t r e e m i s s o r e s c o n e c t a d o s à l a t e r a l , m Fe - f a t o r de acréscimo na p e r d a de c a r g a , em c o m p r i m e n t o e q u i v a l e n t e , d e v i d o à inserção do e m i s s o r , m. 6 - EMISSORES
Os e m i s s o r e s são e s t r u t u r a s que p e r m i t e m o f l u x o da água do s i s t e m a p a r a o s o l o , sob a forma de g o t a s , f i l e t e s de água, pequenos j a t o s ou b o r r i f o s em um p o n t o denominado p o n t o de
emissão.
Segundo KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , os e m i s s o r e s devem s e r p r o j e t a d o s e m a n u f a t u r a d o s de forma que o p r o d u t o f i n a l s e j a c o m p a c t o , de b a i x o c u s t o , p o u c o sensível a p r o b l e m a s de e n t u p i m e n t o e forneça uma vazão b a i x a , c o n s t a n t e e u n i f o r m e .
Na opinião de ABREU e t a l ( 1 9 8 7 ) , e l e v a d a u n i f o r m i d a d e de fabricação, resistência à a g r e s s i v i d a d e química e a m b i e n t a l , e s t a b i l i d a d e , da relação vazão v e r s u s pressão ao l o n g o do tempo, pouca s e n s i b i l i d a d e a mudanças de t e m p e r a t u r a e r e d u z i d a p e r d a de c a r g a no s i s t e m a de conexão, são características básicas do e m i s s o r .
Segundo SCALOPPI ( 1 9 8 6 ) , os e m i s s o r e s operam a uma f a i x a de pressão, v a r i a n d o e n t r e 5 e 30 mca, e p a r a a m a i o r i a d o s e m i s s o r e s a água f l u i à pressão atmosférica. BUCKS & DAVIS ( 1 9 8 6 ) , r e p o r t a m que os e m i s s o r e s devem t e r uma configuração ou desenho, p o s s i b i l i t a n d o d i s s i p a r a diferença e n t r e a pressão
i n t e r n a da l a t e r a l e a pressão atmosférica e, d e s t a f o r m a , d i s t r i b u i r uma vazão b a i x a e u n i f o r m e .
VON BERNUTH & SOLOMON ( 1 9 8 6 ) , a f i r m a m que a e n e r g i a é d i s s i p a d a no e m i s s o r , como p e r d a d e c a r g a num p r o c e s s o p o d e n d o s e r e x p l i c a d o através da Equação 2.6 de DARCY-WEISBACH.
HOWELL e t a l ( 1 9 8 1 ) , c l a s s i f i c a os e m i s s o r e s em c i n c o t i p o s : l o n g o p e r c u r s o , orifício, v o r t e x , a u t o c o m p e n s a n t e , e t u b o s p o r o s o s . E n q u a n t o WU e t a l ( 1 9 8 6 ) , a p r e s e n t a m a mesma classificação d i s p o s t a em três t i p o s : l o n g o p e r c u r s o , orifício e
e m i s s o r e s e s p e c i a i s , t a i s como v o r t e x , a u t o c o m p e n s a n t e s e t u b o s p o r o s o s .
0 desempenho hidráulico do e m i s s o r segundo ABREU e t a l (1987) , e VON BERNUTH & SOLOMON ( 1 9 8 6 ) , é d e t e r m i n a d o p e l o e x p o e n t e de emissão " x " , que é uma medida da variação do f l u x o de um e m i s s o r d e v i d o às mudanças de pressão; p e l o c o e f i c i e n t e de variação de fabricação CV, que é uma medida da variação do f l u x o causada p e l a variação no p r o c e s s o de fabricação, ou mesmo, p e l o e n v e l h e c i m e n t o d i f e r e n c i a d o de um e m i s s o r ; e p e l a s e n s i b i l i d a d e à t e m p e r a t u r a , que é a dependência do f l u x o do e m i s s o r à t e m p e r a t u r a da água, mas e s p e c i f i c a m e n t e a v i s c o s i d a d e cinemática da água.
O SOIL CONSERVATION SERVICE (1978) e ABREU e t a l ( 1 9 8 7 ) , a p r e s e n t a m a Equação q u e r e l a c i o n a a vazão do e m i s s o r com a pressão hidráulica. q = k d hx Eq 2.14 Onde: q - vazão do e m i s s o r , l / h ; k d - c o n s t a n t e de p r o p o r c i o n a l i d a d e que c a r a c t e r i z a cada e m i s s o r ;
h - pressão hidráulica à e n t r a d a da água no emissor,mca x - e x p o e n t e de emissão, parâmetro que c a r a c t e r i z a o
f l u x o de um e m i s s o r como uma função da pressão de operação.
o r e g i m e de f l u x o e a relação vazão v e r s u s pressão do e m i s s o r , de modo que :
0 < x < 0,5 o r e g i m e de escoamento v a r i a de t u r b u l e n t o a t o t a l m e n t e t u r b u l e n t o . Para " x " n e s t a f a i x a a vazão será menos a f e t a d a p e l a variação de pressão ( e m i s s o r e s a u t o c o m p e n s a n t e s x = 0, e m i s s o r e s ou s p r a y e r s v o r t e x " x " em t o r n o de 0,4 SOIL CONSERVATION SERVICE ( 1 9 7 8 ) ) ;
0,5 < x < 1,0 o r e g i m e de escoamento v a r i a de instável a l a m i n a r , v e r i f i c a n d o - s e m a i o r influência das variações de pressão s o b r e a vazão.
A F i g u r a 2.8 m o s t r a a variação de vazão r e s u l t a n t e de mudanças de pressão p a r a e m i s s o r e s com d i f e r e n t e s e x p o e n t e s de d e s c a r g a .
O c o e f i c i e n t e de variação de fabicação é um parâmetro estatístico e x p r e s s a d o como :
CV = s/qm Eq 2.15
Onde :
CV- c o e f i c i e n t e de variação de fabricação; s- d e s v i o médio padrão do f l u x o ;
qm- f l u x o médio de uma amostra de e m i s s o r e s do mesmo t i p o t e s t a d o s a uma pressão e t e m p e r a t u r a (20 C) f i x o s .
FIGURA 2.8: Relação e n t r e a variação de vazão e mudanças de pressão p a r a e m i s s o r e s com vários e x p o e n t e s de d e s c a r g a (BRALTS - 1 9 8 6 ) .
De a c o r d o com SOLOMON ( 1 9 7 9 ) , o s i g n i f i c a d o físico do c o e f i c i e n t e de variação de fabricação pode s e r e x p l i c a d o , a s s u m i n d o - s e que a distribuição da vazão de um e m i s s o r operando à pressão de serviço n o r m a l é uma distribuição estatística do t i p o n o r m a l , d e s t a f o r m a t o d a s as vazões caem, e s s e n c i a l m e n t e , d e n t r o d e três d e s v i o s padrões da vazão média, de m a n e i r a que 68% da vazão e s p e r a d a e n c o n t r a - s e no i n t e r v a l o ( 1 +/- CV) qm, 95% caem no i n t e r v a l o
(1+/-2CV)qm e f i n a l m e n t e t o d a s a s vazões e s p e r a d a s estão se e n c o n t r a n d o no i n t e r v a l o de ( 1 + / - 3CV)qm.
VON BERNUTH & SOLOMON ( 1 9 8 6 ) , O SOIL CONSERVATION SERVICE (1978) e SOLOMON ( 1 9 7 9 ) , apresentam uma classificação de e m i s s o r e s em função do c o e f i c i e n t e de variação de fabricação.
CV < 0,04 0,04 < CV < 0,07 0,07 < CV < 0,11 0,11 < CV < 0,15 0,15 < CV e m i s s o r e x c e l e n t e médio m a r g i n a l p o b r e inaceitável.
Para KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) , e SOIL CONSERVATION SERVICE ( 1978) o s e m i s s o r e s i n f l u e n c iam d i r e t a m e n t e n a q u a l i d a d e e segurança d o s s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a . P o r t a n t o , a e s c o l h a de um e m i s s o r em p a r t i c u l a r , d e v e r i a s e g u i r uma avaliação d e t a l h a d a de suas cacterísticas, c u s t o s e r i s c o s do s i s t e m a . Os a u t o r e s c o n s i d e r a m , como os mais i m p o r t a n t e s i t e n s na seleção do e m i s s o r ; a percentagem de área molhada e a c o n f i a b i l i d a d e c o n t r a e n t u p i m e n t o s .
FORD & GILBERT (1986) e s c l a r e c e m que o e n t u p i m e n t o de e m i s s o r e s é d i r e t a m e n t e a f e t a d o p e l a q u a l i d a d e da água de irrigação, i s t o é, partículas em suspensão, composição química e a t i v i d a d e m i c r o b i a n a c o n s t i t u e m o m a i o r problema a s s o c i a d o à operação dos
s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a . Conforme os a u t o r e s , medidas de prevenção que i n c l u a m f i l t r a g e m da água, inspeção no campo, t u b o s a u t o l i m p a n t e s e t r a t a m e n t o químico, c o n t i n u a m sendo a m e l h o r solução p a r a r e d u z i r ou e l i m i n a r o e n t u p i m e n t o de e m i s s o r e s .
Conforme SOIL CONSERVATION SERVICE (1978) e ABREU e t a l ( 1 9 8 7 ) , a s e n s i b i l i d a d e d o s e m i s s o r e s a e n t u p i m e n t o , d e p e n d e f u n d a m e n t a l m e n t e de sua seção mínima de passagem, da v e l o c i d a d e da água ao p a s s a r p o r e s t a seção e da configuração ou d e s i g n do e m i s s o r . V e l o c i d a d e s m a i o r e s que 4,5 m/s r e d u z e m m u i t o os p r o b l e m a s de e n t u p i m e n t o s . A relação e n t r e o diâmetro de passagem e s e n s i b i l i d a d e a e n t u p i m e n t o s é a s e g u i n t e : d < 0,7 mm 0,7 < d < 1,5 M l d > 1,5 mm m u i t o sensível; sensíveis; pouco sensíveis. ABREU e t a l ( 1 9 8 7 ) , i n f o r m a m que os e m i s s o r e s a e r o s o l , c o n h e c i d o s como - d i f u s o r e s e m i c r o a s p e r s o r e s - estão sendo cada vez mais usados na Irrigação L o c a l i z a d a em t o d o o mundo. Sua p r i n c i p a l característica r e s i d e na f a t o da água t e r um p e r c u r s o aéreo a n t e s de e n t r a r em c o n t a t o com a superfície do s o l o . TELLES ( 1 9 8 6 ) , d e f i n e os d i f u s o r e s como d i s p o s i t i v o s de f o r m a s geométricas
e s p e c i a i s sem peças móveis que d i s s i p a m e n e r g i a e d i s t r i b u e m a água de f o r m a c i r c u l a r e u n i f o r m e , e, os m i c r o a s p e r s o r e s como d i s p o s i t i v o s com mesma f i n a l i d a d e dos d i f u s o r e s só que dispõem de peças móveis. P a r a CABELLO ( 1 9 8 6 ) , a distinção e n t r e m i c r o a s p e r s o r e s e d i f u s o r e s não é r e l e v a n t e s e j a do p o n t o de v i s t a agronómico s e j a do p o n t o de v i s t a hidráulico. E l e r e p o r t a que e s t e s e m i s s o r e s chamados de a l t a vazão m o l h a m uma área s u p e r f i c i a l m a i o r e f r e q u e n t e m e n t e apresentam vazão m a i o r que os e m i s s o r e s comuns (16-150 l / h ) . Para KARMELI & SMITH (1978) , o uso desses e m i s s o r e s o c a s i o n a uma configuração d i f e r e n t e no volume do s o l o molhado na superfície. A F i g u r a 2.9 m o s t r a uma seção t r a n s v e r s a l do s o l o ( i m a g i n a d a ) umedecido p o r um e m i s s o r comum e p o r um e m i s s o r a e r o s o l ( d i f u s o r , m i c r o a s p e r s s o r , e t c ) , assumindo que as vazões de ambos são i g u a i s . As condições de saturação, p r o v a v e l m e n t e , ocorrerão com o e m i s s o r comum, onde o s i s t e m a r a d i c u l a r deverá s e r i n i b i d o d e v i d o à deterioração da aeração. E s t a condição de saturação é improvável em s i s t e m a s , u t i l i z a n d o e m i s s o r e s do t i p o a e r o s o l .
Segundo BUCKS & DAVIS ( 1 9 8 7 ) , os e m i s s o r e s t i p o a e r o s o l podem s e r vulneráve i s a presença de f o r t e s v e n t o s e a p e r d a s p o r evaporação, p a r t i c u l a r m e n t e , quando as p l a n t a s são j o v e n s , a p r e s e n t a n d o uma copa l i m i t a d a . SCALOPPI(1986) recomenda o uso de m i c r o a s p e r s o r e s p a r a p l a n t a s ma i s d e s e n v o l v i d a s , uma vez que a utilização d e s s e s e m i s s o r e s r e s u l t a em áreas de m o i h a m e n t o c i r c u l a r e s ou s e t o r i a i s , s e n s i v e l m e n t e , m a i o r e s que os demais e m i s s o r e s usados na Irrigação L o c a l i z a d a .
KARMELLI & SMITH ( 1 9 7 8 ) , a p o n t a m p a r a a l g u m a s considerações económicas e de e n g e n h a r i a na seleção de um s i s t e m a de Irrigação L o c a l i z a d a que u t i l i z e e m i s s o r e s t i p o a e r o s o l :
- a manutenção do s i s t e m a é s i m p l i f i c a d a p o r q u e é de fácil visualização;
- os e m i s s o r e s t i p o a e r o s o l são indesejáveis, em situações que r e q u e r e m o uso de uma c o b e r t u r a impermeável ( e s p a l h a d a s o b r e as raízes p a r a r e t e r u m i d a d e ) , t a l como plástico p o l i e t i l e n o ;
- a l t a eficiência de aplicação são possíveis, mas a eficiência pode s e r menor que as e n c o n t r a d a s com e m i s s o r e s comuns;
- g e r a l m e n t e , tubulações de m a i o r e s diâmetros são r e q u e r i d a s , porém o número de l a t e r a i s deve s e r menor p o r que a área molhada é m a i o r ;
- a n e c e s s i d a d e de f i l t r a g e m deve s e r r e d u z i d a p o i s a área da seção t r a n s v e r s a l ao f l u x o é p o t e n c i a l m e n t e m a i o r .
7 - UNIFORMIDADE DE IRRIGAÇÃO
Os r e c u r s o s u t i l i z a d o s na irrigação devem s e r o t i m i z a d o s . SOLOMON ( 1 9 8 2 ) , i n f o r m a que os e n g e n h e i r o s de irrigação são, s o b r e t u d o , i n t e r e s s a d o s no uso e f i c i e n t e da água e de r e c u r s o s f i n a n c e i r o s . O p r o c e s s o de irrigação, e n t r e t a n t o , p o d e t e r , múltiplas p r o p o s t a s - Irrigação , C o n t r o l e A m b i e n t a l , Manejo de
S a l i n i d a d e , t o d o s e n v o l v e n d o vários r e c u r s o s . Dessa f o r m a cada decisão no p r o c e s s o de Irrigação é na v e r d a d e uma t e n t a t i v a p a r a
s a t i s f a z e r múltiplas m e t a s . O a u t o r s u g e r e q u e s e d e v e g e n e r a l i z a r os e s t u d o s de eficiência de uso da água e r e c u r s o s económicos, devendo-se d e s e n v o l v e r c o n c e i t o s de eficiência que s e j a m a m p l a m e n t e aplicáveis, e que possam t r a t a r t o d o s os r e c u r s o s r e l a c i o n a d o s com a irrigação t a i s como : água, mãode
-o b r a , i n f r a - e s t r u t u r a , e n e r g i a , p r -o d u t -o s químic-os ( f e r t i l i z a n t e s , i n s e t i c i d a s , h e r b i c i d a s ) , m a q u i n a r i o , e t c .
De a c o r d o com Lopes ( 1 9 8 3 ) , c i t a d o p o r MEDEIROS ( 1 9 8 7 ) , nos s i s t e m a s d e Irrigação L o c a l i z a d a , a s p e r d a s na r e d e de distribuição são p r a t i c a m e n t e n u l a s . D e n t r o da u n i d a d e de irrigação, a água que s a i dos e m i s s o r e s é a mesma que chega à p a r c e l a . P o r t a n t o , a eficiência de irrigação é d e f i n i d a como a p e r c e n t a g e m de água a p l i c a d a e armazenada na zona r a d i c u l a r que está à disposição das p l a n t a s , e x p r e s s a através da Equação:
Ea= K CU, quando K > ( 1 - LR ) Eq 2.16;
Ea=( 1 - LR )CU, quando K < ( 1 - LR) Eq 2.17.
Onde:
Ea - eficiência de aplicação;
K - p e r d a s inevitáveis p o r percolação; LR - r e q u e r i m e n t o de lavagem;
CU - c o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e .
P a r a SOLOMON ( 1 9 7 9 ) , a eficiência d o s s i s t e m a s d e Irrigação L o c a l i z a d a depende d i r e t a m e n t e da u n i f o r m i d a d e com a q u a l a água
é d e s c a r r e g a d a do s i s t e m a através do e m i s s o r . Os f a t o r e s que mais a f e t a m a u n i f o r m i d a d e da vazão do e m i s s o r , são: suas características hidráulicas, diferenças de pressão no s i s t e m a d e v i d o às p e r d a s p o r fricção, d i f e r e n c i a l de elevações e às variações d e c o r r e n t e s do p r o c e s s o de fabricação.
Na visão de WARRICK ( 1988) , o g r a u de u n i f o r m i d a d e é uma consequência do s i s t e m a de irrigação e v a r i a b i l i d a d e do s o l o . P a r a Aspersão e Irrigação L o c a l i z a d a , a variação é p r i m o r d i a l m e n t e d e v i d o às aplicações i r r e g u l a r e s da água.
D o i s índices são usados na descrição da u n i f o r m i d a d e dos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a - C o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e de CRHISTIANSEN "CUC" e c o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e de distribuição "CU".
CUC = 100 ( 1 - q/qm ) Eq 2.18
Onde:
CUC c o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e , q - d e s v i o médio da média, l / h ; qm - média das vazões medidas, l / h .
CU = 100 ( qm/qa ) Eq 2.19
Onde:
CU - c o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e , o
qa - vazão média do s i s t e m a , l / h .
De a c o r d o com C o r r y ( 1 9 5 8 ) , c i t a d o p o r OLITTA ( 1 9 8 7 ) , o v a l o r do " CUC " i g u a l a 80 % é o mínimo aceitável p a r a o desempenho n o r m a l de um a s p e r s o r . Os v a l o r e s de "CU", recomendado p e l o SOIL CONSERVATION SERVICE ( 1 9 7 8 ) , p a r a Irrigação L o c a l i z a d a dependendo da t o p o g r a f i a e do espaçamento e n t r e os e m i s s o r e s , e n c o n t r a - s e na f a i x a de 70 a 94 %. Segundo BAAR (1976) , em um bom d e s i g n , as p e r d a s p o r evaporação e vazamento podem s e r n e g l i g e n c i a d a s ; e somente as p e r d a s que temos a c o n s i d e r a r , são as p e r d a s p o r percolação, r e s u l t a n t e da distribuição i r r e g u l a r da água. Supondo que t o d o s os e m i s s o r e s tenham a mesma vazão, a uma c e r t a pressão, a i n d a a s s i m , a distribuição será i r r e g u l a r , d e v i d o às variações de pressão nas l i n h a s l a t e r a i s , as q u a i s são inevitáveis. Como consequência das p e r d a s de pressão nas l a t e r a i s a vazão do p r i m e i r o e m i s s o r será m a i o r do que a vazão do último. Segundo WU & GITLIN ( 1974) e GILLIESPIE e t a l (1979) , a variação da vazão do e m i s s o r é c o n t r o l a d a p e l a variação de pressão ao l o n g o da l i n h a l a t e r a l , r e s u l t a n t e de um e f e i t o combinado de p e r d a s p o r fricção e d e c l i v i d a d e da l i n h a .
Na concepção de BUCKS & MYERS ( 1 9 7 3 ) , a u n i f o r m i d a d e de aplicação depende p r i m o r d i a l m e n t e da u n i f o r m i d a d e geométrica dos e m i s s o r e s , que i n f l u e n c i a m d i r e t a m e n t e suas vazões; em s e g u i d a , a vazão não d e v e s e r i n f l u e n c i a d a p o r m a t e r i a i s o u depósitos químicos c o n t i d o s na água , e f i n a l m e n t e , o s s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a devem s e r p r o j e t a d o s p a r a compensar p e r d a s de pressão ao l o n g o da l a t e r a l , e n t r e l a t e r a i s ; e e n t r e s u b
-u n i d a d e s . Para KENWHORTY (1972) e WU & GITLIN (1973, 1974) , a compensação de p e r d a s de pressão ao l o n g o das l a t e r a i s pode s e r o b t i d a p e l a variação do comprimento de m i c r o t u b o s , diâmetro de e m i s s o r e s , e do espaçamento e n t r e e m i s s o r e s .
HOWELL & HILLER( 1974) , e n f a t i z a m a importância ão. se p r o j e t a r as l a t e r a i s dos s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a , usando o máximo de precisão, uma vez que as p e r d a s de pressão d e n t r o das q u a i s e s t e s s i s t e m a s operam são m u i t o pequenas quando comparadas às p e r d a s de pressão dos s i s t e m a s de irrigação p o r aspersão c o n v e n c i o n a l . Os a u t o r e s d e s e n v o l v e r a m m o d e l o c o m p u t a c i o n a 1 p a r a p r o j e t a r l a t e r a i s em s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a . Além da determinação das p e r d a s de c a r g a e vazão do e m i s s o r , o modelo p o d e s e r u s a d o p a r a d e t e r m i n a r c o m p r i m e n t o e diâmetro de m i c r o t u b o s , diâmetros de e m i s s o r e s , orifícios e espaçamento de e m i s s o r e s r e q u e r i d o s p a r a m a n t e r a mesma vazão ao l o n g o da l a t e r a l .
SILVA ( 1 9 8 7 ) , d e s e n v o l v e u modelo adaptado p a r a computador, p a r a dimensionamento e p a r a caracterização hidráulicca de tubulações l a t e r a i s , em s i s t e m a s de Irrigação L o c a l i z a d a , u t i l i z a n d o m i c r o t u b o s de tamanho v a r i a d o s como e m i s s o r e s . A variação de comprimento dos e m i s s o r e s t e v e p o r f i m a compensação das p e r d a s de c a r g a e p r o v o c a r uma vazão u n i f o r m e ao l o n g o das l a t e r a i s .
' MATERIAIS E MÉTODOS
A p e s q u i s a f o i d e s e n v o l v i d a no Laboratório de E n g e n h a r i a de Irrigação do Departamento de Engenharia Agrícola da U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da Paraíba. Os e n s a i o s p a r a determinação da relação vazão v e r s u s p r e s s ã o , c o e f i c i e n t e de variação de fabricação, determinação do r a i o e f e t i v o médio, c o e f i c i e n t e de u n i f o r m i d a d e de C h r i s t i a n s e n do m i c r o a s p e r s o r e diâmetro do m i c r o t u b o , f o r a m r e a l i z a d o s em a m b i e n t e f e c h a d o u t i l i z a n d o - s e um s i s t e m a hidráulico com c a p a c i d a d e manométrica de 35 mca, f i l t r o de t e l a , p a i n e l de c o n t r o l e e medição de vazão e pressão, F i g u r a 3 . 1 . Os e n s a i o s p a r a classificação do r e g i m e de f l u x o , relação vazão v e r s u s p r e s s ã o , c o e f i c i e n t e de variação de fabricação, determinação do f a t o r de fricção p a r a o e m i s s o r com m i c r o t u b o d i s s i p a d o r d e e n e r g i a e aferição d o s r e s u l t a d o s de l a t e r a i s d i m e n s i o n a d a s através de m e t o d o l o g i a d e s c r i t a no i t e m L a t e r a i s , f o r a m r e a l i z a d o s na p a r t e e x t e r n a do laboratório u t i l i z a n d o - s e um s i s t e m a hidráulico com deflexões manométricas de até 80 mca, f i l t r o de t e l a e manómetro de Bourdon p a r a medição de pressão, F i g u r a 3.2.
1 - EMISSORES
O e m i s s o r o b j e t o d e s t e e s t u d o f o i c o n f e c c i o n a d o a p a r t i r do m i c r o a s p e r s o r "Jatíssimo", s u b s t i t u i n d o - s e s u a h a s t e p o r um
By pass V á l v u l a ( V j Válvula 0 M a n ó m e t r o de B o r d o u Q de m e r c ú r i o Monometro F i l t r o d e t e l a Válvula B o m b a 5 CV R e s e r v a t ó r i o A r e a de t e s t e s
FIGURA 3 . 1 : C r o q u i do s i s t e m a hidráulico com c a p a c i d a d e manométrica de 30 mca, usado nos t e s t e s r e a l i z a d o s em ambiente fechado.
R e s e r v a t ó r i o Bomba V a i v u l a Válvula / By p a s s F i l t r o de tela Ç^J M a n o n o m e t r o A r e a d e t e s t e s
FIGURA 3.2: C r o q u i do s i s t e m a hidráulico com c a p a c i d a d e manométrica de 80 mca, usado nos t e s t e s r e a l i z a d o s na p a r t e e x t e r n a do laboratório.
m i c r o t u b o , F i g u r a 3.3-b p a r a d i s s i p a r a e n e r g i a de pressão e n t r e
o m i c r o a s p e r s o r e a l a t e r a l . A p r i n c i p a l característica d e s t e
e m i s s o r é m a n t e r c o n s t a n t e a vazão de 4 1 l / h em t o d a extensão da l a t e r a l , operando a uma f a i x a de pressão e n t r e 25 e 40 mca, através da variação do comprimento do m i c r o t u b o . O m i c r o t u b o u t i l i z a d o f o i s e l e c i o n a d o e n t r e os e x i s t e n t e s no m e r c a d o d e s t i n a d o s à confecção de c a d e i r a s p o p u l a r e s . O m i c r o a s p e r s o r " J a t i s s i m o " , F i g u r a 3,3-a é f i x o , constituído de q u a t r o peças : a base que ê i n t r o d u z i d a d i r e t a m e n t e na l a t e r a l de p o l i e t i l e n o ; a h a s t e i n s e r i d a na base com 4 1 cm de c o m p r i m e n t o ; o a d a p t a d o r com orifício de 0,8 mm que é c o l o c a d o na p a r t e s u p e r i o r da h a s t e ; e a cápsula com vários orifícios de saída, i g u a l m e n t e espaçados, q u e é i n s e r i d a no a d a p t a d o r . O m i c r o a s p e r s o r tem distribuição c i r c u l a r com configuração em forma de rosácea.
1.1 - Classificação do emissor quanto ao r e g i m e de f l u x o
O r e g i m e de f l u x o do e m i s s o r f o i d e t e r m i n a d o através do número de R e y n o l d s "Re" e c l a s s i f i c a d o , c o n f o r m e p r o p o s t a a p r e s e n t a d a p o r KELLER & KARMELI ( 1 9 7 5 ) . Para o cálculo de "Re", m e d i u - s e a s vazões a 20, 2 5 , 3 0 , 3 5 , e 40 mca com três repetições, s u b s t i t u i n d o - s e os dados na Equação 3 . 1 :
Re = K * Q / D Eq 3.1
Onde:
K c o n s t a n t e de v a l o r i g u a l a 1,26 * 10 6 p a r a
s i s t e m a métrico; Q - vazão, l / s D - diâmetro, mm
1.2 - Equação de vazão
Para e s t i m a r a relação e n t r e a vazão e a pressão hidráulica, tomou-se uma amostra de 31 u n i d a d e s e s c o l h i d a s ao a c a s o , d e t e r m i n o u - s e e x p e r i m e n t a l m e n t e a vazão média da a m o s t r a p a r a uma pressão de 25 mca e s e l e c i o n o u - s e os 10 m i c r o a s p e r s o r e s com vazões mais próximas da média.
Os e m i s s o r e s s e l e c i o n a d o s f o r a m s u b m e t i d o s a d i f e r e n t e s pressões, m e d i n d o - s e as vazões r e s p e c t i v a s . I n i c i a l m e n t e , submeteu-se os m i c r o a s p e r s o r e s sem m i c r o t u b o s as pressões de 5, 10, 15, 20, 25 e 30 mca, e p o s t e r i o r m e n t e , 10 c o n j u n t o s de m i c r o a s p e r s o r e s / m i c r o t u b o s , f o r a m s u b m e t i d o s às pressões de 20,
25, 30, 35 e 40 mca.
A Equação 3.2 f o i adotada p a r a e x p r e s s a r a relação vazão/pressão do e m i s s o r e os parâmetros "Kd" e " x " f o r a m d e t e r m i n a d o s com base nos dados e x p e r i m e n t a i s através de regressão l i n e a r .
q = Kd Hx
Onde:
q - vazão do e m i s s o r , em l / h ;
