CARACTERIZAO HIDRAULICA DE UMA FITA GOTEJADORA MARCA CHAPIN

EVALUACIN DE LAS CARACTERSTICAS HIDRULCAS DE UNA CINTA DE GOTEO MARCA CHAPIN

RESUMEN

En el riego localizado, la distribucin de agua tiene que ser aplicada con la ms alta uniformidad posible. La cinta o cintilla de goteo surgi con el intuito de mantener las caractersticas de calidad y condiciones adecuadas de funcionamiento. Con el objetivo de fornecer informaciones para un correcto diseo en los sistemas de riego por goteo, fueron estudiadas las caractersticas hidrulicas de una cinta de goteo marca Chapin, con pared de 200 micras de espesor, caudal nominal de 3,73 L.h.m-1, emisores distanciados a 0,20m de tipo laberinto integrados a la propia pared. Los testes fueron realizados en el laboratorio de riego del departamento de Ingeniera Rural de la Universidad Estadual Paulista - Botucatu - So Paulo - Brasil. La cinta de goteo fue sometida a cuatro diferentes presiones para la determinacin de las caractersticas hidrulicas, para eso fueron utilizados 50 emisores, evalundose los siguientes parmetros: relacin caudal-presin de los emisores, coeficiente de variacin de fabricacin (CVf) y coeficiente de uniformidad de caudal(CU). Los testes evidenciaron un excelente coeficiente de variacin de fabricacin de los emisores presentando un valor medio de 1,25% y rgimen de flujo turbulento (x = 0,49). Los emisores presentaron valores de 98,20; 98,18; 98,50 e 98,40% de uniformidad de caudal para las presiones de 50, 70, 100 e 150kPa, respectivamente, esto clasifica a los emisores de la cinta de goteo como excelentes.

Palabras claves: Caractersticas hidrulicas, Cinta de goteo, emisor.

AVALIAO DAS CARACTERSTICAS HIDRULICAS DE UMA FITA GOTEJADORA MARCA CHAPIN

RESUMO

Na irrigao localizada, a distribuio de gua deve ser aplicada com maior uniformidade possvel. As fitas gotejadoras surgiram com o intuito de manter as caractersticas de qualidade e condies adequadas de funcionamento. Com o objetivo de fornecer informaes para um correto dimensionamento de sistemas de irrigao por gotejamento, foram estudadas as caractersticas hidrulicas de uma fita gotejadora Chapin. Esta fita gotejadora constituda de polietileno flexvel, com parede de 200 micras de espessura, vazo nominal de 3,73 L.h.m-1, emissores tipo labirinto integrados parede do tubo e espaados 0,20m. Os testes foram realizados no laboratrio de irrigao do departamento de Engenharia Rural da Universidade Estadual Paulista Botucatu So Paulo. A fita gotejadora foi submetida a quatro diferentes presses para a determinao das caractersticas hidrulicas, para isso foram utilizados 50 emissores, onde foram avaliados os seguintes parmetros: relao vazo-presso dos emissores, coeficiente de variao de fabricao (CVf) e coeficiente de uniformidade de vazo (CU). Os testes evidenciaram um excelente coeficiente de variao de fabricao dos emissores apresentando valor mdio de 1,25% e regime de fluxo turbulento (x = 0,49). Os emissores apresentaram valores de 98,20; 98,18; 98,50 e 98,40% de uniformidade de vazo para as presses de 50, 70, 100 e 150kPa, respectivamente, isto classifica os emissores da fita gotejadora Chapin como sendo excelentes.

INTRODUO

Em qualquer mtodo de irrigao, fundamental que a distribuio de gua s plantas seja realizada com maior uniformidade possvel. Na irrigao localizada, essa distribuio torna-se mais essencial, haja visto que as vazes fornecidas pelos emissores so muito pequenas e qualquer variao observada nas mesmas pode causar problemas, s vezes irreversveis para as culturas irrigadas, tanto pelo excesso de gua aplicada, como, principalmente, pelo dficit. Na irrigao localizada, as variaes nas vazes dos emissores, no so ocasionadas unicamente pelos fatores construtivos e operacionais. Os pontos de emisso de gua podem estar submetidos a presses diferentes provocadas por fatores hidrulicos. Os fatores hidrulicos, que interferem na distribuio de gua, esto relacionados com as diferentes presses que se encontram sujeitos os emissores.

A vazo de um emissor relaciona-se diretamente com a carga hidrulica atuante na sua entrada e pode ser representada, segundo Keller e Karmeli (1975), pela seguinte equao:

(eq. 1)

em que:

q = vazo do emissor (l/h);

k = constante de proporcionalidade que caracteriza cada emissor;

H = presso de servio do emissor (kPa);

x = expoente de descarga do emissor que caracteriza o regime de fluxo.

O processo de fabricao e os materiais utilizados fazem com que os emissores de um mesmo modelo, no sejam exatamente iguais entre si, e como conseqncia, ocasionam diferentes vazes, mesmo quando, trabalhando a uma mesma presso de servio. Isto caracteriza os efeitos dos aspectos construtivos, que so avaliados pelo coeficiente de variao de fabricao.

A variao de fabricao do emissor um importante fator de influencia a uniformidade de distribuio de gua e, portanto, a eficincia do sistema Keller e Karmeli (1975), apud Solomon & Keller (1978) citados por Boman (1989), introduziram o conceito do coeficiente de variao de fabricao (CVf) como uma medida estatstica para avaliar a variao de fabricao dos emissores para irrigao; esse coeficiente tem sido, tambm, utilizado para avaliar a variao de fluxo do emissor ao longo de uma linha lateral de irrigao localizada (Bralts et al., 1981). Segundo estes autores praticamente impossvel a fabricao de um grupo de emissores com o mesmo coeficiente de descarga, no entanto, a variao resultante do processo de fabricao normalmente tende a distribuir-se em torno de um valor mdio. Para Pizarro (1996), o coeficiente de variao (CV ou CVf) o parmetro que melhor se adequaria medida de disperso. O CVf obtido pela expresso:

(eq 2)

em que:

CVf = coeficiente de variao de fabricao;

= desvio padro da vazo a uma presso de referncia;

qa = vazo mdia a uma presso de referncia;

De acordo com Nakayama e Bucks (1986), informaes referentes vazo dos emissores e sua uniformidade so essenciais para o dimensionamento dos sistemas de irrigao localizada. A escolha do coeficiente de uniformidade do projeto de irrigao envolve uma questo econmica, em que se deve comparar o custo do maior consumo de gua e o maior investimento inicial da instalao. A mais popular medida da uniformidade de irrigao (Equao 3) o coeficiente de uniformidade de Christiansen (1942), amplamente utilizado na determinao da uniformidade em funo da precipitao nas irrigaes convencionais e adaptado para a irrigao localizada, utilizando dados em funo da vazo.

De acordo com Pizarro (1996), em sistemas de irrigao localizada, utilizam-se critrios mais exigentes e define um novo coeficiente de uniformidade segundo a seguinte frmula: (equao 4).

(eq 3)

em que:

CU = coeficiente de uniformidade;

q25 = vazo mdia dos emissores que constituem o 25 por 100 de mais baixa vazo.

qa = vazo media de todos os emissores.

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar em laboratrio as caractersticas hidrulicas da fita gotejadora Chapin, ou seja: uniformidade de vazo, equao caracterstica do emissor e coeficiente de variao de fabricao.

MATERIAL E MTODOS

A caracterizao hidrulica do emissor foi realizada no Laboratrio de Irrigao do Departamento de Engenharia Rural, da Universidade Estadual Paulista Campus de Botucatu, So Paulo, Brasil. Foram avaliadas as caractersticas hidrulicas da fita gotejadora Chapin, com 200 micros de espessura da parede, vazo nominal de 3,73 L.h.m-1com uma presso de servio de 70kPa, emissores distanciados a 0,20m do tipo labirinto integrados a prpria parede. As avaliaes foram feitas na bancada de testes do laboratrio de irrigao (figura 1), a presso foi medida com um manmetro com glicerina e controlada por um registro situado prximo ao ponto de entrada do emissor.

Figura 01: Bancada para testes de emissores

Para a avaliao desta caracterstica hidrulica, foram retiradas oito amostras de um rolo de 300m, cada amostra continha 27 emissores e 6m de comprimento. Foram avaliadas duas amostras para cada presso. Os emissores foram ensaiados nas seguintes presses: 50; 70; 100 e 150kPa, que correspondem, respectivamente, s presses de 5, 7, 10 e 15mca. O perodo de tempo para a coleta das amostras foi de 5minutos. Foram utilizados recipientes plsticos, que coletavam a gua, estes eram pesados numa balana de preciso de 0,01g que foi tarada para cada amostra.

A vazo mdia foi obtida atravs de trs repeties de cada emissor, assim com150 valores de vazo, correspondentes a 50 emissores ensaiados, calculou-se a vazo media, desvio padro da vazo e CVf, para cada presso considerada. O CVf mdio, considerando todas as presses testadas foi obtido pela media de todos os coeficientes a cada presso. Para calcular a equao caracterstica Vazo x Presso para a fita gotejadora Chapin, foram utilizados os mesmos dados para a determinao de CVf. Para avaliar a uniformidade de vazo, foi utilizado o Coeficiente de Uniformidade Criddle (CUPE).

RESULTADOS E DISCUSO.

Equao caracterstica do emissor.

Com os dados da presso e vazo, foi gerada a equao caracterstica e as curvas para o emissor (Figura 01), para os intervalos de presso, 50; 70, 100,e 150Kpa, respectivamente, onde foi obtida a seguinte expresso:

em que:

q = vazo do emissor (L.h-1)

H = presso na entrada do emissor (mca)

O coeficiente de determinao r2 obtido foi de 0,9958. O valor do expoente da equao de 0,4945 indica que o regime de escoamento dos emissores turbulento.

Coeficiente de uniformidade de vazo

A uniformidade de vazo dos emissores, obtida pelo coeficiente de Criddle, pode ser observada na tabela 1. Os valores de coeficiente de uniformidade.

Tabela 1: Coeficiente de uniformidade

Presses (kPA)CUPE CVf %

500,98201,27

700,98181,35

1000,98501,19

1500,98401,20

Mdia

Figura 02.- Relao vazo presso para o emissor Chapin.

Neste experimento, o coeficiente de uniformidade variou de 98,18 at 98,50%, estes valores encontram-se na faixa recomendada pelos fabricantes.

Coeficiente de variao.

Levando-se em conta que as condies de teste foram iguais para todos os emissores ensaiados, as diferenas de vazes ocorridas so devidas ao processo de fabricao, estes fatores construtivos dos emissores da fita gotejadora Chapin, proporcionaram valores de coeficiente de variao de fabricao (CVf) de 1,19% a 1,35%, apresentando um valor mdio de 1,25%, para todas as presses (Tabela 1). Segundo as normas da ABNT-1986 os coeficientes de uniformidade de vazo so excelentes.

CONCLUSES.

Com base nos resultados obtidos em laboratrio, conclui-se que: o emissor da fita gotejadora Chapin, apresentou CVf da ordem de 1,25%, classificando-o como bom; as vazes da fita gotejadora teve como CU, 98%, classificando-o como excelente.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. Projeto 12:02:08-020: sistema de irrigao localizada: avaliao do desempenho caractersticas operacionais. Rio de Janeiro, 1986.

BOMAN, B. J. Emitter and spaghetti tubing effects on microsprinkler flow uniformity. Transactions of the ASAE, Saint Joseph, v. 32, n. 1, p. 168-172, 1989.

PIZARRO, F. Riegos localizados de alta frecuencia: goteo, microaspersion, exudacin. 5. ed. Madri: Mundi, 1990. 461 p.

SOLOMOM, K.; KELLER, J. Trickler irrigation uniformity and efficiency. Journal of the Irrigation e Drainage Division, Ann Arbor, v. 115, p. 293-306, Sept. 1978.

_1144654975.unknown

_1145652462.unknown

_1145653112.xlsGrf1

3.212

3.714

4.6085

5.524

Presso - mca

Vazo L.h-1

Vazo em funo da presso

a

AVALIAO HIDRAULICA DE FITA GOTEJADORA CHAPIN

pressovazo

53.212

73.714

104.6085

155.524

Equao e coeficiente x determinado com recursos da planilha Excel

OBS: VERIFICAR A PROXIMA PLANILHA b

a

Presso - mca

Vazo L.h-1

Vazo em funo da presso

b

Avaliao hidraulica de fita gotejadora Chapin

ObsPQ

153.212

273.714

3104.6085

4155.524

Q13.212Q23.714Q34.6085

Q23.714Q34.6085Q45.524

P15P27P310

P27P310P415

x'0.4315829095x"0.6050129542x"'0.4468937215media dos tres "x"encontrados0.4944965284

conforme a combinao de presso que usamos encontramos um "x". Qual deles usar?

K = 3.714/(7^0.494497)1.4188740714Equao final:Q = 1.41887 * P^0.494497

x = (log Q1/Q2)/(log P1/P2)

Q = K P^x

K = q /P^x

Plan3

AVALIAO HIDRAULICA DE FITA GOTEJADORA CHAPIN

pressovazo

53.212

73.714

104.6085

155.524

Equao e coeficiente x determinado com recursos da planilha Excel

OBS: VERIFICAR A PROXIMA PLANILHA b

_1144654990.unknown

_1143834543.unknown

_1143834871.unknown