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EXPERT EM PROJETOS DE IRRIGAÇÃO O GUIA ESSENCIAL PARA O PROJETISTA DE SUCESSO Luan Peron i Venanc i o E-BOOK Dr. em Engenharia Agrícola Luan Peroni Venancio é Engenheiro Agrônomo e Mestre em Produção Vegetal pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) e Doutor em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (UFV), com período sanduíche no Daugherty Water for Food Global Institute at the University of Nebraska (DWFI/UNL), nos Estados Unidos. Atualmente, é pesquisador e líder técnico da linha de pesquisa Manejo de Altas Produtividades no Centro de Excelência em Agro Exponencial (CEAGRE), em Rio Verde, GO. Possui experiência na área agronômica, com ênfase em Projetos e Manejo de Sistemas de Irrigação e Sensoriamento Remoto aplicado à agricultura. É autor e coautor em 41 artigos científicos e em vários resumos em anais de congresso, assim como do curso Uso e Manejo Racional da Irrigação, em parceria com a empresa AgricOnline. É criador e administrador da página Expert Irrigação no Instagram, onde são evidenciados, de maneira bem didática, assuntos relacionados à irrigação e agricultura irrigada. Filho de produtor rural, conhece bem a realidade do campo. S O B R E O A U T O RS O B R E O A U T O R Este e-book é para você: projetista, estudante, consultor agrícola, produtor rural e profissional da área das Ciências Agrárias, qual deseja saber um pouco mais sobre como realizar um correto dimensionamento dos sistemas de irrigação. Com ilustrações, imagens e uma linguagem bem simples, este material vai ajudar a todos a entender as partes essenciais de um projeto e a importância dele para o sucesso de um sistema de irrigação. . E-book distribuído por Luan Peroni Venancio | Expert Irrigação Todos os direitos reservados |Proibida a reprodução não autorizada deste material Olá, Boa leitura! Luan Peron i Venanc i o INTRODUÇÃO.......................................................................................................01 IMPACTOS NEGATIVOS DE PROJETOS MAL DIMENSIONADOS....02 PROJETO AGRONÔMICO E HIDRÁULICO................................................05 DADOS NECESSÁRIOS PARA O PROJETO AGRONÔMICO...............09 DADOS NECESSÁRIOS PARA O PROJETO HIDRÁULICO....................19 EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS......................................21 PERDA DE CARGA...............................................................................................29 DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL....44 DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA............60 SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA................................................65 CAD PARA PROJETOS..........................................................................................74 LISTAGEM DE PEÇAS...........................................................................................77 ANÁLISE ECONÔMICA E ENTREGA TÉCNICA...........................................78 MONTAGEM DO SISTEMA................................................................................79 CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................81 LITERATURA CONSULTADA.............................................................................84 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. CONTEÚDO Um projeto é capaz de organizar todas as etapas de qualquer empreendimento de forma racional e lógica e fazer com que você evite retrabalhos, prejuízos financeiros e atrasos em suas entregas. Um projeto pode ser definido como o planejamento de algo que será realizado no futuro. Ter um projeto é essencial em diferentes ocasiões, uma vez que torna mais simples a realização e concretização de ideias e planos. 01 INTRODUÇÃO1. Na irrigação não é diferente! Ou seja, é necessário um projeto bem-feito para que a sua irrigação seja de sucesso. Um projeto de qualidade garantirá o fornecimento de água em quantidades controladas e eficientes para os cultivos agrícolas. Caso uma irrigação seja instalada sem projeto adequado, o risco de a qualidade dela ser baixa é muito grande. 02 INTRODUÇÃO1. Incapacidade de atender a demanda da cultura em determinadas épocas, provocando déficit hídrico e queda de produtividade; Variabilidade da produção devido à irrigação desuniforme. Se faz a fertirrigação, o problema se torna ainda maior; Lixiviação de nutrientes (projetos com vazões excessivas); Contaminação de rios, córregos e águas subterrâneas. Agronômicos e ambientais 2. IMPACTOS NEGATIVOS DE PROJETOS MAL DIMENSIONADOS 03 Maiores custos de instalação (projetos superdimensionados com maiores potências e vazões); Maiores custos com energia elétrica (motores e tubulações maiores); Maior lâmina bruta em decorrência da baixa eficiência de irrigação; Rompimento de tubulações e constantes manutenções; Filtros mal dimensionados gerando problemas constantes de entupimentos na irrigação localizada. Financeiros 04 2. IMPACTOS NEGATIVOS DE PROJETOS MAL DIMENSIONADOS Projeto Agronômico Projeto Hidráulico O projeto de um sistema de irrigação é obrigatoriamente dividido em duas grandes partes: 3. PROJETO AGRONÔMICO E HIDRÁULICO Apesar dessa obrigatoriedade, posso afirmar que na grande maioria das vezes, somente é feito o projeto hidráulico, quando o fazem. 05 Nesta fase, fica muito difícil de corrigir os erros, é caro e muitas vezes, não é possível corrigir sem trocar uma parte do sistema. Por exemplo, quando se faz a escolha errada do espaçamento entre gotejadores. Não! Mas alertar a todos aqueles que trabalham com projetos, que ao deixar de lado o projeto agronômico, estão correndo um sério risco de enfrentar problemas após a instalação e operação do sistema no campo. Qual objetivo da afirmação anterior? Polemizar? 06 3. PROJETO AGRONÔMICO E HIDRÁULICO Mas então, o que seria o projeto agronômico e hidráulico? Projeto Agronômico Somente com estas informações será possível ter um projeto de qualidade. Um projeto que não faça o uso de dados agronômicos é um tiro no escuro. Como o próprio nome sugere, o projeto agronômico engloba o levantamento e análise das informações “agronômicas” relacionadas às condições de solo, planta, clima e água, principalmente. 07 3. PROJETO AGRONÔMICO E HIDRÁULICO Você já parou para pensar de onde vem a vazão utilizada no dimensionamento hidráulico? Do dimensionamento agronômico! Logo, o sucesso do projeto hidráulico depende do agronômico. Projeto Hidráulico Refere-se ao dimensionamento das tubulações e dos acessórios e baseia- se na vazão dos sistemas, na geometria da área e nos critérios técnicos, utilizando-se equações específicas. Mas então, o que seria o projeto agronômico e hidráulico? 08 3. PROJETO AGRONÔMICO E HIDRÁULICO Solo Planialtimétricos Cultura Clima Água disponível Outras infos 09 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Solo 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Textura do solo; Capacidade de campo (CC); Ponto de murcha permanente (PMP); Densidade do solo (ds); Disponibilidade total de água (DTA); Velocidade de infiltração básica (VIB). Quais são os dados necessários de solo? 10 Coordenadas geográficas e cotas (altitude) do entorno da área e internamente e/ou curvas de nível; Coordenadas geográficas e desnível de sucção; Coordenadas geográfica dos pontos de passagem da linha principal; Coordenadas geográficas de possíveis barreiras físicas (estradas, benfeitorias, etc.). Quais são os dados necessários planialtimétricos ? Planialtimétricos 11 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Cultura(s); Espaçamento; Profundidade efetiva do sistema radicular (Z); Coeficiente de cultura máximo (Kc); Fator de disponibilidade hídrica (f); Condutividade elétrica do extrato de saturação do solo (CEe). Quaissão os dados necessários da cultura? Cultura 12 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Dados de históricos de temperatura, umidade relativa, radiação solar e velocidade do vento, que irão ser usadas para calcular a evapotranspiração de referência (ETo). Dados de velocidades dos ventos são utilizadas para definir a sobreposição dos jatos dos aspersores na irrigação por aspersão convencional. Quais são os dados necessários de clima ? Clima 13 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Qualitativos para verificar a possibilidade de ocorrência de entupimentos na irrigação localizada; Quantitativos para verificar se há vazão disponível ao longo do tempo (especialmente nos períodos secos) para irrigação. A forma legal é solicitar a outorga de direito de uso de recurso hídrico no orgão competente. Saiba mais clicando aqui. Quais são os dados necessários de água? Água disponível 14 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO https://www.gov.br/ana/pt-br/assuntos/regulacao-e-fiscalizacao/outorga/solicite-sua-outorga Qual o tamanho do transformador? (pode se ter limitação energética) Quantas horas que o sistema trabalhará por dia? Terá aproveitamento de peças/equipamentos/motobomba existentes na propriedade? Aumentará o projeto posteriormente? Quais são as outras informações necessárias? Outras infos São perguntas que precisam de respostas! 15 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Dados de solo: caracterizar o solo como um reservatório de água e conhecer sua capacidade de infiltra-lá; Dados da cultura e do clima: determinação da evapotranspiração da cultura máxima (ETc máxima); Dados de planialtimétricos: layout e distribuição do sistema no campo. O que fazer com as informações levantadas anteriormente? 16 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Dados de solo: caracterizar o solo como um reservatório de água e conhecer sua capacidade de infiltra-lá; Dados da cultura e do clima: determinação da evapotranspiração da cultura (ETc máxima); Dados de planialtimétricos: layout e distribuição do sistema no campo. Dados da água: viabilidade de irrigação e escolha do sistema de irrigação/filtragem; Outras informações: analisar caso a caso as possibilidades de limitar o projeto e as necessidades de ajustes no mesmo. Por exemplo, se a energia elétrica for apenas monofásica, terá limitação da potência do motor. O que fazer com as informações levantadas anteriormente? 17 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Considerando que não temos limitação hídrica, energética e planialtimétrica, podemos associar os dados de solo aos de clima e planta. Assim, chegaremos ao TURNO DE REGA (TR), que vai nos falar o seguinte: Considerando, por exemplo, que a ETc máxima é de 5 mm/dia e a quantidade máxima de água que seu solo consegue armazenar é de 20 mm, a sua área deve ser projetada para ser irrigada, no máximo, a cada 4 dias (TR). Mas ainda falta alguma coisa aí, para podermos entrar no projeto hidráulico, que é o seguinte: “Na propriedadade só se pode irrigar 12 horas por dia". A partir dessas informações chega a vazão máxima diária e o número de setores (blocos) na área que são informações primordiais para se iniciar o projeto hidráulico. Logicamente que existem outras informações e cálculos, mas ela são as principal. 18 4. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO AGRONÔMICO Por ser uma sequência do projeto agronômico, os dados necessários ao projeto hidráulico advém dele. Um dos principais dados nesta etapa são os planialtimétricos, pois eles influenciarão na disposição do sistema na área e consequentemente no comprimento das linhas e nas vazões (principal dado para o dimensionamento). Agora, eles serão trabalhados com equações e critérios hidráulicos específicos para cada tipo de sistema de irrigação. Projeto Agronômico Projeto Hidráulico 5. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO HIDRÁULICO 19 Se fossemos cravar um ponto de início para ele seria o a escolha do emissor (aspersor, gotejador, microaspersor, etc.). Logo na sequência vem a divisão da área em setores e a disposição das linhas de irrigação. Com a disposição das linhas se obtém o comprimento e a vazão. Basta agora definir o material (PVC, por exemplo) e iniciar os cálculos hidráulicos, os principais serão apresentados na sequência. 20 5. DADOS NECESSÁRIOS AO PROJETO HIDRÁULICO Entendi...mas existe um ponto de partida para o projeto hidráulico? A hidráulica é uma área gigantesca e tenebrosa para muitos. A área de hidráulica envolve muita matemática e física, por isso, é composta por dezenas de equações. A notícia boa é que na maioria dos casos para projetos de irrigação, trabalhamos muito com duas, que abordaremos aqui no e-book. Equação da continuidade Equação de Bernoulli 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS 21 A equação da continuidade relaciona a velocidade do fluido com a área disponível para seu escoamento. Ela expressa a Lei da Conservação de Massas, ou Lei de Lavoisier, que é uma lei da química que muitos conhecem por uma célebre frase dita pelo cientista conhecido como o pai da química, Antoine Lavoisier: Equação da continuidade 22 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS “Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. Se na natureza nada se cria, nada se perde tudo se transforma”, a vazão será a mesma em todos os pontos de uma tubulação de diferentes diâmetros (principio da conservação de massa), ao longo de seu comprimento, escoando um líquido incompreensível (água). Vamos avançar para entender melhor... Sabemos que: Vazão = Área x velocidade, e que as tubulações de irrigação são compostas por diferentes diâmetros, certo? Mas qual a sua importância nos projetos? Equação da continuidade 23 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Logo, podemos perceber que, quanto menor for a área de escoamento disponível para um fluído, maior será a sua velocidade e vice-versa. A1V1 A2V2 Maior VMenor V A = Áea e V = Velocidade Tubulação com vazão (Q) constante. 24 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Equação da continuidade Mas qual a sua importância nos projetos? Também sabemos que existem velocidades consideradas adequadas para projetos de irrigação (velocidades econômicas), sendo, em média: 1,5 m/s para tubulações de recalque, principal e derivação (em alguns casos). 1,0 m/s para a tubulação de sucção. 25 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Equação da continuidade Mas qual a sua importância nos projetos? A partir da equação da continuidade,conhecendo-se a vazão através do projeto agronômico e as velocidades adequadas, os diâmetros das tubulação de condução de água, podem ser determinados por uma simples equação apresentada na próxima página. 26 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Equação da continuidade Mas qual a sua importância nos projetos? Equação para determinação do diâmetro das tubulações: D = diâmetro interno da tubulação (m) Q = vazão da tubulação (m³/s) V = velocidade da água adotada (m/s) 27 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Equação da continuidade Obter o diâmetro econômico para uma tubulação de recalque em PVC que abastece um sistema com vazão de 125 m³/h. Os diâmetros internos comerciais disponíveis são 100, 150 e 200 mm. Será adotado o diâmetro de 150 mm, pois é o diâmetro comercial superior mais próximo. EXERCÍCIO 28 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Equação da continuidade O Teorema de Bernoulli refere-se ao princípio da conservação da energia e é de extrema importância, uma vez que foi a partir dele que compreendeu-se a perda de carga nas tubulações. A perda de carga é a energia perdida pelo líquido por unidade de peso, entre dois pontos do escoamento. Perda de carga ao longo do trecho Equação de Bernoulli Veloc. Pressão Posição29 6. EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS PARA PROJETOS Fo nt e: A da pt ad o de Gu ia da en ge nh ea ria Como essa energia é perdida na forma de calor e não pode ser mais recuperada na forma de energia cinética e/ou, potencial, ela é chamada de perda de carga. Mas por que chama-se perda de carga? 7. PERDA DE CARGA Classificação da perda de carga Contínua ou distribuída (hf) Localizada ou acidental (ha) Total (ht) Unitária (J) 30 Duas equações são comumente utilizadas: Equação de Darcy-Weisbach também conhecida como equação Universal; Equação de Hazen-Williams Cálculo da perda de carga contínua Provocada pelo movimento da água na tubulação Contínua ou distribuída (hf) 31 7. PERDA DE CARGA Qualquer tipo de fluido e temperatura; Qualquer regime de escoamento; Qualquer tipo de material e estado de tubulação. É considerada a mais precisa para determinação da hf, pois é válida para: Equação de Darcy-Weisbach hf = perda de carga contínua (m) f = fator ou coeficiente de atrito L = Comprimento da tubulação (m) Q = vazão escoada (m³/s) D = Diâmetro da tubulação (m) g = aceleração da gravidade (m/s²) 32 7. PERDA DE CARGA Equação de Darcy-Weisbach A dificuldade na utilização dessa equação está na obtenção do fator f, pois este depende do material da canalização (rugosidade) e do número de Reynolds. Muitas equações foram desenvolvidas ao longo dos anos para o cálculo do fator "f". Uma das mais simples e muito usada é a de Blasius. R: número de Reynolds (adimensional). Clique neste link para saber mais sobre as equação para cálculo do fator "f". 33 7. PERDA DE CARGA https://revistas.fca.unesp.br/index.php/irriga/article/view/726/914 Escoamento turbulento com água à temperatura ambiente; Tubulações com diâmetro maior ou igual a 50 mm; Qualquer tipo de conduto e material; Velocidade até 3 m/s; É válida para: hf = perda de carga contínua (m) C = coeficiente de rugosidade L = Comprimento da tubulação (m) Q = vazão escoada (m³/s) D = Diâmetro da tubulação (m) Equação de Equação de Hazen- Williams 34 7. PERDA DE CARGA Muito utilizada no Brasil. E o valor de coeficiente de rugosidade (C), como obter? São valores Tabelados! F o n te : A d ap ta d o A ze ve d o N et o e t a. ( 19 98 ) 35 7. PERDA DE CARGA Equação de Equação de Hazen- Williams Detalhe importante no cáculo de hf Sempre utilizar o diâmetro interno (Di) nos cálculos!! Diâmetro Nominal (DN) Refere-se ao nome que é chamado. Ex.: Tubo de 100 mm (DN = 100mm). Diâmetro Externo (De) Diâmetro interno mais a espessura (e) da parede do tubo. Diâmetro Interno (Di) Diâmetro interno menos a espessura (e) da parede do tubo. Consultar os catálogos técnicos das tubulações e verificar o Di. 36 7. PERDA DE CARGA Aprenda a encontrar o diâmetro interno em um catálogo: Ex.: Tubo Amanco Linha Fixa PN 60 e DN 75 Di = Dem – 2e Di = 75,5 – 2 x 2,1 = 71,3 mm Diâmetro a ser utilizado nos cálculos 37 7. PERDA DE CARGA L = 500 m f = 0,018 e C = 140 Q = 0,017222 m³/s = 62 m³/h Di = 122mm (DN = 125 mm) Vel = 1,47 m/s Utilizando a fórmula de Darcy-Weisbach e Hazen-Williams, calcule o hf para uma linha principal de PVC com as seguintes características: EXERCÍCIO Darcy-Weisbach Hazen-Williams 38 7. PERDA DE CARGA Localizada ou acidental É provocada por peças especiais e demais singularidades da canalização (curvas, joelhos ou cotovelos, registros, válvulas, reduções, ampliações etc). 39 7. PERDA DE CARGA Cálculo da perda de carga localizada Expressão Geral das perdas localizadas (Borda-Belenger) Método do comprimento equivalente Método do diâmetro equivalente Método direto Métodos indireto 40 7. PERDA DE CARGA Apesar de serem metodologias interessantes e relativamente precisas, demandam muito tempo dos projetistas. Pois é necessário fazer um levantamento de todas as peças especiais do sistema e selecionar um coeficiente específico para cada uma delas. Muitas vezes, esses coeficientes nem existem na literatura para algumas peças. Cálculo da perda de carga localizada 41 7. PERDA DE CARGA Por isso, normalmente estima-se a "ha" como um percentual da altura manométrica (Hm). Esse percental varia de 2 a 10% normalmente, onde quanto mais peças utilizadas, maior o percentual. 2% 10% Cálculo da perda de carga localizada 42 7. PERDA DE CARGA Atenção! Vale aqui ressaltar que a decisão técnica mais correta é sempre utilizar as metodologias citadas anteriormente. A experiência do projetista ajuda bastante nessa definição. A perda de carga total (ht) é a somas das perdas de carga contínua e localizada. Por fim, a perda de carga unitária (J) é a perda de carga que ocorre em um metro linear de canalização. Por exemplo, em 100 m de tubulação ocorreu uma perda de total de 3 m.c.a. Isso significa que a perda de carga unitária é de 0,03 m.c.a/m. Perda de carga total (ht) e unitária 43 7. PERDA DE CARGA 1 m Costumo dizer que se você entender o dimensionamento do sistema de aspersão convencional não terá dificuldades para entender os demais. Digo isso, porque no dimensionamento desse sistema você aprenderá diversos critérios, que posteriormente são adaptados para serem aplicados nos outros sistemas. O sistema de aspersão convencional podem ser do tipo móvel, semifixa e fixa. No presente e-book, vamos trabalhar com o sistema fixo, que é o mais adotado atualmente. 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL 44 Sistema de aspersão convencional fixa em funcionamento visto de cima e lateralmente. 45 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL F o n te : F ilg u ei ra s (2 01 9) . F o n te : F ilg u ei ra s (2 01 9) . Duas configurações atualmente dominam a aspersão convencional, sendo importante este conhecimento antes de prosseguirmos. A segunda com apenas um registro na linha de derivação. Comum em áreas maiores e muito utilizado onde há automação no sistema. A primeira com registros individuais nas linhas laterais. Comum em pequenas áreas onde a abertura e fechamento das linhas é feita de maneira manual. 46 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Antes do dimensionamento hidráulico em si, alguns parâmetros devem ser observados e obtidos, sendo eles: A escolha do espaçamento adequado entre aspersores e linhas laterais, como mostrado na foto: Os espaçamentos normalmente adotados são: 12 x 12 m, 12 x 18 m, 18 x 18 m, 18 x 24 m, 24 x 24 m, 24 x 36 m e 36 x 36 m. 47 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL *o nt e: B is ca ro (2 00 9) O espaçamento deve ser suficiente para garantir no mínimo, 65% de sobreposição como mostrado no esquema abaixo. Em regiões com ventos fortes, a sobreposição precisa ser ainda maior. Como calcular a sobreposição ? Onde: Easp: espaçamento entre aspersores (m); Di: diâmetro irrigado (m). SOBREPOSIÇÃO DE ASPERSORES AS PE RS O R 2 LINHA LATERAL Exe mpl o: Easp: 12 x 12 m Di: 20 m AS PE RS O R 1 SOBREPOSIÇÃO DE 66,7% 48 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Escolher o aspersor no qual a intensidade de aplicação (Ia), seja superior a intensidade de aplicação necessária (Ian) e inferior a velocidade de infiltração básica (VIB) de água no solo; Priorizar aspersores de maior eficiência de distribuição e aplicação. 49 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Entendendo esses pontos básicos, podemos ir para dimensionamento da linha lateral. E a linha de derivação? A linha de derivação que também é uma linha de distribuição de água será dimensionada da mesma forma que a lateral. E as linhas de sucção, recalque e principal? Elas são linhas de condução de água (sem distribuição), assim, podem ser dimensionadas pelo critério da velocidade econômica como explicado anteriormentena equação da continuidade. 50 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Existem duas metodologias principais para dimensionar uma linha lateral. Dimensionamento das linhas laterais Método trecho-a-trecho Método de múltiplas saídas 51 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Como o próprio nome sugere, esse método consiste em dividir a linha lateral (LL) em trechos. Posteriormente, determina-se a perda de carga em cada um deles, de forma que perda de carga total da LL não ultrapasse a hf máxima permitida. Isso permite a seleção do diâmetro mais adequado para cada trecho e não se limita a um ou dois diâmetros como na metodologia de múltiplas saídas. Método trecho-a-trecho D1 D2 D3 52 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Agora você está se perguntando o que seria um trecho... Um trecho é a distância de um aspersor até o início do seguinte (veja o esquema). T1T2T3T4 T1T2T3T4 T = Trechos Linha de derivação ou principal Método trecho-a-trecho 53 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Método de múltiplas saídas Consiste em determinar uma perda de carga única ao longo de toda linha lateral e posteriormente corrigi-lá por um fator de múltiplas saídas. Utiliza-se um fator de múltiplas (F), por que? Pois as fórmulas (universal, Hazen- Williams, etc.) foram determinadas para as condições que a vazão se mantém constante ao longo da tubulação, o que não se verifica nas linhas laterais e também na derivação (a água vai sendo distribuída ao longo da linha). 54 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Método de múltiplas saídas F = fator de redução de perda de carga Função do número de saídas ao longo da linha lateral, sendo que um único fator é calculado. Linha de derivação ou principal F F Assim, deve-se multiplicar hf pelo fator de redução de perda de carga, conhecido como F, para determinar o "hf real". 55 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Com a metodologia a ser utilizada definida, basta então determinar o diâmetro em que a perda de carga (hf) não ultrapasse a perda de carga permitida, utilizando as fórmulas de perda de carga descritas anteriormente. Mas pera aí, o que seria perda a carga permitida?? Ela é o resultado de um critério de variação de vazão ou pressão aceitável ao longo da linha lateral. 56 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Resumo sobre o dimensionamento das linhas laterais Na aspersão, o critério mais adotado é o de pressão e ele diz o seguinte: A variação de pressão (ΔP) na linha lateral (entre o início e o final da linha) dever ser igual ou menor que 20% da variação de pressão de serviço (PS) do aspersor. Exemplo: escolheu-se um aspersor para operar com 30 m.c.a de pressão (PS). Logo a perda de carga máxima permitida será 6 m.c.a (20% de 30 m.c.a) 57 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Resumo sobre o dimensionamento das linhas laterais No exemplo anterior não consideramos um fator muito importante nos projetos de irrigação, a declividade do terreno. Assim, existem três formas de calcular a perda de carga admissível em função da posição da linha: Em nível: ΔP = hf = 20%PS Em aclive: ΔP = hf = 20%PS – Δz Em declive: ΔP = hf = 20%PS + Δz 58 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Δz (diferença de nível). Definido o diâmetro corretamente, o próximo passo é calcular a pressão no início da linha lateral (PinLL), pois ela será um dado indispensável para a escolha da pressão nominal (PN) da tubulação. Por exemplo, se a PinLL for de 41 mca, um tubo PN40 não pode ser utilizado, pois a pressão máxima teórica que ele suporta é 40 m.c.a. Assim o tubo PN60 (imediatamente superior) deve ser escolhido. 59 8. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA ASPERSÃO CONVENCIONAL Tudo que aprendemos anteriormente sobre o dimensionamento da irrigação por aspersão convencional, pode ser aplicado à irrigação localizada, com adaptações. A principais adaptações estão no dimensionamento das linhas laterais. A 1ª delas é se trabalhar com apenas um diâmetro de tubulação (polietileno) na maioria das vezes. Assim, inicia-se o dimensionamento com o menor diâmetro possível e determina-se a hf, garantindo que ela não pode ultrapassar a hf permitida. Se isso ocorrer, deve-se refazer os cálculos com um diâmetro maior. 60 9. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA A 2ª é sobre qual critério de variação adotar. Na localizada é comum adotar a variação de vazão (máximo de 10%) ao invés de pressão. Por quê ? Pois, quando se fixa uma variação de pressão (Ex.: 20%), não é possível garantir que a variação de vazão recomendada (máximo de 10%), seja respeitada. Por que isso acontece? Pois, existe o expoente de vazão (x) dos diferentes emissores que é muito variável. Sua variação influência na vazão final dos emissores. Vamos entender com um exemplo. 61 9. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA Escolher o gotejador mais eficiente para uma linha lateral considerando-se que a variação de pressão máxima seja de 10%. Existem duas opções de gotejadores, sendo o expoente de vazão (x) do 1º igual a 0,82 e do 2° de 0,55. 62 9. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA EXERCÍCIO Variação de vazão 1,1 = 10% de variação de pressão Expoente da vazão Observe que ambos os gotejadores trabalharão com 10% de variação de pressão, porém o gotejador 2 terá uma variação de vazão muito menor (5%), por isso, a variação de pressão deve ser evitada. Pois, pode acontecer de atender o limite de pressão, mas não o de vazão, que é o mais importante. Uma outra adaptação é que na irrigação localizada, apenas uma parte da superfície do solo é irrigada, assim, é necessário estimar a porcentagem da área molhada (PAM), uma informação essencial para definir o espaçamento entre emissores e consequentemente a quantidade deles por plantas. EF EP D r EF L EP 63 9. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA Faixa molhada Bulbos isolados Comum no gotejamento Comum na microaspersão Além disso, a partir da PAM determina-se o armazenamento de água pelos solos e consequentemente o turno de rega, que nós aprendemos que influenciará completamente na setorização e no dimensionamento hidráulico do projeto. Por fim, também é importante destacar no dimensionamento da linha lateral, também existe a possibilidade de utilização de emissores autocompensantes, especialmente em áreas declivosas, o que muda um pouco o processo de cálculo. Esses são os principais detalhes para serem apresentados aqui neste e-book referente a irrigação localizada. 64 9. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA A escolha técnica de uma motobomba é feita com base em duas informações: 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA A Hm é a energia que a bomba deverá transmitir ao líquido para transportar a vazão “Q” de um local a outro. Portanto, Hm deve vencer o desníveis geométricos (sucção e recalque) e as perdas de carga (contínua e localizada) e fornecer a pressão de serviço para o emissor. Vazão - Q (m³/h) Altura manométrica (m.c.a) Volume de água (m³) a ser bombeado em determinado período de tempo (h). 65 O processo de seleção inicia-se com acesso ao catálogo de curva característica das bombas (CCB) do fabricante que você trabalha ou deseja trabalhar. Pode se dizer que a CCB é um retrato de funcionamento das bombas nas mais diversas situações e são obtidas nas bancadas de ensaio dos fabricantes. 66 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA Existem os catálogos em PDF que você encontra no site dos fabricantes para download. Alguns fabricantes disponibilizam páginas de seleções online, onde basta inserir os dados do ponto de projeto e a seleção é feita de forma automática. Veja os exemplosabaixo. Alguns por sua vez, disponibilizam softwares específicos, onde também basta inserir os dados e a seleção é feita automaticamente. Clique nas imagens e acesse as páginas de seleção. 67 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA https://fe-case.com.br/ http://ce3.imbil.com.br/open.do?sys=IMB&action=openform&formID=464570603 EXERCÍCIO Selecione o conjunto motobomba para atender o seguinte ponto de projeto: Vou considerar nesse exemplo que trabalharemos com as bombas da empresa Thebe (Ebara). Faremos duas pré-seleções para facilitar o entendimento. Vazão 21 m³/h Hm 34 m.c.a 68 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA https://www.ebara.com.br/ Opção: Thebe – THB-13 Análise técnica da pré-seleção Atende a demanda de vazão, mas de Hm não. A máxima Hm é 28 mca, precisamos de 34! 69 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA Opção: Thebe – THB-13 Análise técnica da pré-seleção Atende a demanda de vazão e também de Hm. Assim, essa motobomba pode ser escolhida. 70 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA O que fizemos anteriormente, foi uma escolha exclusivamente técnica, considerando apenas o ponto de projeto. Entretanto, outros fatores deverão ser analisados para a escolha da motobomba. Análise técnica Rendimento Consumo energético Análise financeira Preço Disponibilidade Análise de qualidade Histórico dos produto Assistência pós-venda/garantia 71 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA Fenômeno causado pela queda de pressão na entrada da bomba, quando esta queda é grande o suficiente para que a pressão absoluta torne-se menor que a pressão de vapor da água. Quando isto acontece, cavidades ou bolhas de ar formam-se no escoamento. Um dos principais problemas em sistemas de bombeamento é a ocorrência do fenômeno de cavitação. Este problema normalmente acontece devido a definição incorreta da altura de sucção do sistema (deve-se considerar a variação do nível da água ao longo ano) e do NPSH disponível. 72 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA Pensando nisso, desenvolvi uma aplicação GRATUITA em ambiente Excel para você calcular o NPSH disponível, risco de cavitação e altura máxima de sucção dos sistemas de bombeamento, garantindo qualidade e segurança. 73 10. SELEÇÃO DO CONJUNTO MOTOBOMBA https://app1.expertirrigacao.com/ A sigla CAD significa desenho assistido por computador (no inglês, Computer- aided design) e são sistemas computacionais (softwares) utilizados por diversos ramos para facilitar o projeto e desenhos técnicos. Na irrigação eles são essenciais, pois facilitam todo o processo de disposição e detalhamento da instalação (ex.: cavaletes, válvulas, etc.) do sistema no campo, a medida que vai se avançando com o dimensionamento. Assim, dominar uma ferramenta de CAD será um diferencial na sua carreira como projetista. 11. CAD PARA PROJETOS 74 O software mais famoso é o AutoCAD, uma ferramenta fantástica que tem praticamente todas as funções que um projeto de irrigação precisa, porém não é gratuito. Assim uma opção são os softwares livres, que possuem menos funções, mas atendem as demandas para fins de projetos de irrigação. O principal software de CAD gratuito é o LibreCAD. 75 11. CAD PARA PROJETOS Procure saber da versão para estudante do AutoCAD. https://librecad.org/ https://librecad.org/ https://www.autodesk.com.br/free-trials Entendido rapidamente as ferramentas CAD, vamos falar do croqui (layout). Nele são identificados e detalhados o ponto de captação, casa de bombas, a linha principal, derivação e linhas laterais, e as peças especiais. O croqui deve ser o mais organizado e informativo possível para que a equipe de campo tenho facilidades na hora da montagem. 76 11. CAD PARA PROJETOS Lembre-se: você como projetista dificilmente fará a montagem do sistema. Acontece em alguns casos, mas normalmente não. A contagem de peças é um processo odiado por muitos projetistas, pois exige bastante concentração e cuidado para não haver confusão. Um layout bem- feito em CAD facilitará muito esta etapa que é a última do dimensionamento. Uma dica de ouro que facilitará demais o processo de contagem é realizá-la por partes, sendo elas: 12. LISTAGEM DE PEÇAS Linhas laterais e aspersores Linhas de derivação, principal e recalque Sistema de bombeamento e cabeçal de controle 77 A antepenúltima etapa de um projeto é a análise econômica, que muitas vezes, o demandante realiza por meio das cotações em diferentes locais, quando o projetista atua de forma independente. Quando o demandante faz o projeto em uma empresa que também comercializa, a mesma faz a cotação. A penúltima etapa é a entrega técnica . Nesta etapa é onde você deve explicar todos os detalhes e decisões técnicas para o demandante e todo o funcionamento do projeto. 13. ANÁLISE ECONÔMICA E ENTREGA TÉCNICA 78 Venda seu peixe aqui! Não deixe o demandante com dúvidas e escute bem os ajustes que ele deseja. O que não se puder fazer, justifique! Projeto que considere as questões técnicas relacionadas ao solo, água, planta, clima, energia e topografia. Materiais de boa qualidade e atentar-se aos detalhes durante a instalação. Adoção de um método de manejo e avaliação periódica do sistema. OS 3 PILARES PARA UMA IRRIGAÇÃO DE QUALIDADE Eu costumo dizer que os pilares de uma irrigação de qualidade são 3: 14. MONTAGEM DO SISTEMA 79 Ela é muito importante, pois se for feita errada, peças mal coladas, em posições erradas e com muitas gambiarras, todo o funcionamento e consequentemente o manejo ficará comprometido. Assim, é importante treinar a equipe de montagem, que precisa ter um bom conhecimeto de peças. Ao final, deve-se testar o sistema antes de enterrar as valetas e fechar os finais de linhas. Observe que no pilar 2 está a instalação juntamente com a qualidade dos materiais. 80 14. MONTAGEM DO SISTEMA Um projeto de qualidade é essencial para o sucesso de um sistema de irrigação. Este por sua vez, é obtido respeitando uma série de etapas e critérios técnicos. 15. CONSIDERAÇÕES FINAIS 81 Infelizmente, seja pela falta de acesso a materiais e/ou treinamentos de qualidade, muitos projetistas autônomos e estabelecimentos de irrigação, seguem o caminho mais fácil que é o dimensionamento sem seguir critérios técnicos, que acaba culminando com uma série de problemas no sistema, que podem nunca serem resolvidos. 82 15. CONSIDERAÇÕES FINAIS O melhor caminho a seguir é buscar capacitação técnica por meio de estágios, cursos online e presenciais, livros, e-books, seguir perfis nas redes sociais relacionados ao tema, etc. No início da carreira como projetista é normal um frio na barriga nos primeiros projetos. Entretanto, se você seguir os critérios adequados e utilizar as ferramentas corretas, as chances de um projeto dar errado são mínimas. 83 15. CONSIDERAÇÕES FINAIS 84 16. LITERATURA CONSULTADA AZEVEDO NETO, M. F. Fernandez, R. Araujo, A. E. Ito. Manual de Hidráulica. 8 ed. São Paulo, SP: Edigar Blucher, 1998, 669p. BARROS, A. C. Projetos de Irrigação por aspersão. 1. ed. Arapiraca, AL: Edição do Autor, 2018. 146p. BERNARDO, S.; MANTOVANI, E. C.; SILVA, D. D.; SOARES, A. A. Manual de Irrigação. 9. ed. Viçosa, MG: Editora UFV, 2019. 545p. BISCARO, G. A. Sistemas de irrigação por aspersão. 1 ed. Dourados, MS: Editora da UFGD, 2009.134p FRIZZONE, J. A.; FREITAS, P. S. L. de; REZENDE, R.; FARIA, M. A. de. Microirrigação: Gotejamento e microaspersão. Maringá, PR: EDUEM, 2012. 356p. GUIA DA ENGENHARIA. Perda de carga: entenda o que é.Disponível em:< https://www.guiadaengenharia.com/perda- carga/>. Acesso em: 01 fev. 2022. MANTOVANI, E. C.; BERNARDO, S.; PALARETTI, L. F. Irrigação princípios e métodos. 3. ed. Viçosa, MG: Editora UFV, 2009. 355p. VENANCIO, L. P. Manejo da Irrigação: um guia completo para irrigar a sua lavouracorretamente e atingir altas produtividades. 1. ed. Expert Irrigação, 2021. 51p. https://www.guiadaengenharia.com/perda-carga/ Quer se tornar um EXPERT EM PROJETOS de irrigação Espero que o conteúdo deste e-book tenha sido muito útil para você. Estou à disposição para tirar todas as dúvidas! Eu tenho a solução para você! Faça o curso EXPERT EM PROJETOS Luan Peroni Venancio contato@expertirrigacao.com.br www.expertirrigacao.comExpert Irrigação 85 Entre na lista VIP e seja avisado sobre o lançamento! https://www.instagram.com/expertirrigacao/ https://www.linkedin.com/in/luan-peroni/ https://www.expertirrigacao.com.br/ https://www.linkedin.com/in/luan-peroni/ https://www.expertirrigacao.com/ https://www.instagram.com/expertirrigacao/ https://listavipcurso.expertirrigacao.com/ Luan Peroni Venancio contato@expertirrigacao.com.br www.expertirrigacao.comExpert Irrigação 86 Tenho produzido diversos materiais para ajudá-lo nesse mundo da irrigação, confira abaixo alguns deles: https://ebook1.expertirrigacao.com/ https://ebook2.expertirrigacao.com/ https://ebook5.expertirrigacao.com/ https://www.instagram.com/expertirrigacao/ https://www.linkedin.com/in/luan-peroni/ https://www.expertirrigacao.com.br/ https://www.linkedin.com/in/luan-peroni/ https://www.expertirrigacao.com/ https://www.instagram.com/expertirrigacao/ https://app1.expertirrigacao.com/
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