Dimensionamento de sistema de irrigação

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1º Obter informações sobre a área 	
Para realização de um projeto de irrigação é de mera importância o conhecimento da área a ser implantado o sistema, um sistema de irrigação é composto por um conjunto motobomba, tubulações de diferentes diâmetros, aspersores e acessórios. Os dados abaixo mostram informações da área a ser irrigada e as dimensões do sistema de irrigação: 
2º Selecionar o aspersor	
Com base nestes dados é realizado a escolha do aspersor, sendo o aspersor um dos elementos de maior importância nos sistema, sendo ele o responsável por pulverizar o jato d`água. Os aspersores molham de forma circular a superfície do terreno sendo necessária a sobreposição destas áreas para haver maior uniformidade na irrigação. Com base na tabela abaixo fornecida pelo fabricante é possível escolher o aspersor, a escolha deve ser realizada com aquele em que a intensidade de aplicação for menor ou igual a VIB do solo, isso evita que seja aplicada uma quantidade de água maior que o solo pode absorver, evitanda problemas como o escoamento superficial. Deve-se utilizar o maior espaçamento possível entre aspersores o que proporcionara uma redução nos custos na implantação do sistema.
VIB=16
Distância entre emissores= 12 x 18 m
Intensidade de precipitação= 15,6
Diâmetro irrigado= 27 m
Vazão= 3,37 m3h-1
Pressão de serviço= 45 m.c.a
Bocal= 2,4 x 6,2 mm	
3º Determinar a lamina bruta de irrigação (LBI)
	A lamina bruta de irrigação é a quantidade de água a ser aplicada pelo sistema de irrigação, é dada pela seguinte formula:
Onde:
Irr: quantidade de irrigação
Ea: eficiência de aplicação
4º Determinar o Turno de Rega (TR)
	Nesta etapa obtêm-se o Turno de Rega que é a relação entre a lamina liquida de irrigação e a evapotranspiração da cultura, ou o consumo de água pela cultura, onde é obtido o intervalo de dias entre duas irrigações sucessivas. Dada pela formula:
Onde:
Irr: quantidade de irrigação
ETc: evapotranspiração da cultura
5º Determinar o tempo de irrigação (TI)
	Com base na Lamina Bruta de Irrigação e na intensidade de precipitação do aspersor, determina-se quanto tempo de irrigação é necessário para atingir a lamina de água desejada. O qual é obtido utilizando a seguinte formula:
6º Desenhar o layout da área
	O layout da área é a descrição do projeto de irrigação, sendo possível observar a metragem do terreno, a disposição da tubulação, a orientação da irrigação, a distância entre o reservatório e a motobomba e entre a motobomba e o início da tubulação principal, entre outros.
7º Dimensionar cada linha lateral
	Nas linhas laterais são instalados os aspersores, distribuídos igualmente durante toda a tubulação, em distancias múltiplas de seis devido o comprimento padrão das tubulações. Pode ser instalado em declive ou aclive, porem preferencialmente em nível. Para realizar o dimensionamento de uma linha lateral é necessário calcular a perda de carga (hf), com base na vazão total que irá percorrer todo seu comprimento. A variação entre as vazões dos aspersores não pode ser superior a 10%, para que isso seja possível, deve dimensionar uma tubulação onde a pressão de serviço entre o primeiro e o ultimo emissor não seja maior que 20%, para isso calcula-se a perda de carga máxima utilizando a seguinte equação:
Neste projeto as linhas laterais apresentam 75 metros, com distância entre aspersores de 12 em 12 metros, com base nestas informações calcula-se o número de aspersores para cada linha lateral utilizando a seguinte equação:
Neste caso como número de aspersores calculados foi de 6,25, utiliza-se 6 aspersores por linha lateral, colocando um aspersor no final da tubulação deixando a diferença que é de 3 metros entre o primeiro aspersor após a linha principal e a conecção da tubulação com a mesma. A linha lateral pode apresentar mais de um diâmetro de tubulação, para encontrar qual é o diâmetro ideal para o projeto aplica-se a equação de Hazen-Willians, onde é encontrado o diâmetro teórico, na equação de Hazen-Willians é inserido o fator Fr, este é um fator de correção, calcula -se considerando que a vazão que entra é a mesma que chega a o final da tubulação, ou seja, desconsiderando -se a redução d e vazão, e a multiplica pelo fator d e Christiansen este fator é calculado através das seguintes equações:
Onde:
F= fator de Christiansen
m= expoente da Q da equação de Hazen-Willians
N= número de aspersores na linha lateral
	Como no presente projeto houve uma diferença de 3 metros entre o primeiro aspersor após a linha principal e a conecção da tubulação com a linha principal utiliza-se o fator de correção Fr, encontrado pela seguinte equação:
Onde:
Fr = fator de Christiansen ajustado
N = número de aspersores na LL
F= fator de Christiansen
EA0 = distância da linha principal ao primeiro aspersor
EA = distância entre emissores
Baseado no fator de Christiansen, utiliza-se a equação de Hazen-Willians para determinar o diâmetro teórico da linha lateral adequado ao sistema de irrigação, com tubulações de pvc, a linha lateral presenta 75 metros, o qual foi instalado em um terreno em nível, o aspersor escolhido foi instalado com um espaçamento de 12 18 metros totalizando 6 aspersores por linha lateral e trabalhara em uma pressão de serviço de 45 mca com vazão de 3,37 3,37 m3h-1.
 D = 0,0432 metros 
Onde:
Q = vazão total dos emissores (m³/s) 
C = coeficiente da rugosidade (adimensional)
D = Diâmetro da tubulação (m)
L = Comprimento da tubulação (m)
Fr = fator de Christiansen ajustado
8º Utilizando o diâmetro teórico, calcular um novo hf
	O diâmetro encontrado não é um diâmetro comercial, devido a isso deve-se com base na tabela abaixo escolher um diâmetro superior e um diâmetro inferior ao diâmetro encontrado, deve-se calcular um hf para o diâmetro superior e um hf para o diâmetro inferior:
9º Calcular o comprimento da linha lateral para cada diâmetro 
	Como o diâmetro teórico encontrado não é um diâmetro comercial, deve-se utilizar o diâmetro superior e o diâmetro inferior ao encontrado, e com base nisso realizar o cálculo de quantos metros será utilizado de cada diâmetro na linha lateral, utilizando a equação abaixo:
Onde:
D = diâmetro encontrado utilizando o limite máximo de hf (m);
D1 = diâmetro comercial imediatamente superior à D (m);
D2 = diâmetro comercial imediatamente inferior à D (m);
L2 = comprimento do trecho com o menor diâmetro [m];
L = comprimento total da tubulação [m];
n = expoente do diâmetro na equação de Hazen-Williams (4,87); 
m = expoente da vazão na equação de Hazen-Williams (1,852).
	Será necessário 54 metros da tubulação de 1,5”, ou seja será necessário 9 canos de 6 metros. Para encontrar quantos metros será necessário da tubulação de 2”, basta fazer a diferença entre o comprimento da linha lateral e a tubulação de menor diâmetro:
 
	Devido a distância padrão das tubulações serem de 6 metros neste caso utilizaremos 4 canos de 6 metros totalizando 24 metros, como sobrara 3 metros de cada barra poderá ser utilizado na outra linha lateral, o que possibilitará uma economia na compra de tubulação, no total serão necessários 36 barras de 1,5” e 14 barras de 2”, como mostra o esquema a seguir:
13,48 m3h-1
3,37 m3h-1
6,74 m3h-1
10,11 m3h-1
16,85 m3h-1
20,22 m3h-1
3 m
12 m
12 m
12 m
12 m
12 m
LP
54 m
21 m
10º Recalcular um novo hf para as combinações de comprimento e diâmetro novos
	 Recalculando os hf s poderá se encontrar a perda de carga na linha lateral com os dois diâmetros utilizados, o hf da linha lateral não pode ser maior que o hf máximo que é de 9 mca, para encontrar o hfLL utiliza-se a seguinte formula:
Onde:
hf1 = perda de carga utilizando D1, L, Qtotal;
hf2 = perda de carga utilizando D2, L2, Q2;
hf3 = perda de carga utilizando D1, L2, Q2.
Q2 = vazão que está passando no primeiro emissor com o menor diâmetro.
D1 = diâmetro comercial imediatamente superior à D (m);D2 = diâmetro comercial imediatamente inferior à D (m);
L2 = comprimento do trecho com o menor diâmetro [m];
L = comprimento total da tubulação [m];
	Para obter hf1, hf2 e hf3 utiliza-se a equação de perda de carga de Hazen-Willians. Para calcular hf1, utiliza-se o diâmetro comercial superior ao diâmetro teórico encontrado, o comprimento total da tubulação e a vazão total (Qtotal) da linha lateral:
Para calcular hf2, utiliza-se o diâmetro comercial inferior ao diâmetro teórico encontrado, o comprimento do trecho com menor diâmetro e a vazão que está passando no primeiro emissor com menor diâmetro da linha lateral:
Para calcular hf3, utiliza-se o diâmetro comercial superior ao diâmetro teórico encontrado, o comprimento do trecho com menor diâmetro e a vazão que está passando no primeiro emissor com menor diâmetro da linha lateral:
Após encontrar os hfs calcula-se o hfLL:
 
	
Conforme apresentado anteriormente o hfLL não pode ultrapassar o hf máximo que é 9, portanto o hfLL encontrado de 8,3 atende ao critério estabelecido.
11º Dimensionamento do diâmetro da linha principal
	Para o presente projeto o diâmetro da linha principal foi dimensionado limitando a velocidade de escoamento da água na tubulação a qual deve ficar entre 1,0-2,5 m/s, para isso deve-se escolher o diâmetro comercial que se adeque nos parâmetros exigidos, para a realização do presente projeto utilizou-se o diâmetro comercial de 6”, para este cálculo é utilizada a seguinte equação:
Devido ter aumentado o diâmetro da linha principal para 6” em comparação com o diâmetro de saída da linha lateral que é de 2”, para atender o critério de velocidade e a perda de carga durante o percurso da água na tubulação, isso acarreta em um aumento de custo com tubulação do sistema de irrigação. Na sucção como foi utilizado uma tubulação de 6” na linha principal e no recalque, na sucção será utilizado um diâmetro superior, neste caso uma tubulação de 8”, com 2 metros de comprimento.
12º Calcular a altura manométrica do recalque
	A altura manométrica corresponde a pressão máxima que a bomba deve fornecer, ou seja é a altura vertical e horizontam que a bomba precisa superar para que a pressão e a vazão chegue de forma uniforme em todo o sistema de irrigação desde a sucção até o ponto mais distante. Neste cálculo o resultado é multiplicado por 1,05 que corresponde ao fator de perda de cargas localizadas. Para calcular a altura manométrica deve-se calcular a pressão no início da linha lateral (pinLL), a perda de carga da sucção (hfs) e a perda de carga da linha principal (hfLP). A altura manométrica é calculada pela seguinte equação:
 
Onde:
hs = altura da sucção
hr = altura do recalque
hfs = perda de carga da sucção
hfLP = perda de carga da linha principal
PinLL = pressão no início da linha lateral
Onde:
Ps = pressão de serviço emissor
hfLL = perda de carga na linha lateral
Ae = Altura do emissor
DT = Desnível do terreno
13º Potencia da bomba utilizada
Onde:
Qtotal = vazão de cada linha lateral multiplicada pela quantidade de linhas laterais (em m³/h)
Hm = altura manométrica de recalque
RB = rendimento da bomba
	Devido a potência encontrada não ser encontrada no manual de bombas deve-se utilizar a potência superior mais próxima à potência encontrada, neste caso o conjunto motobomba deve ter potência de 75 cv para atender as necessidades deste projeto de irrigação.
6º Layout final da área
Rio
75 m
Posição 6
Posição 1
Posição 5
Posição 3
Posição 4
Posição 2
MB
150 m
5 m
2 m
200 m