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Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Agrárias Departamento de Engenharia Agrícola Graduação em Agronomia ADO195 – Hidráulica Aplicada (Relatório de aula prática) Curva de vazão dos microaspersores Laura Cunha Rebouças Lessa, 373496 Maria Vitória Mendes Cordeiro, 373504 Fortaleza, CE 17 de novembro 2017 1. Introdução A irrigação é uma técnica que objetiva disponibilizar água às plantas para que estas possam produzir de forma adequada dando o máximo de produção. A técnica desde muito tempo vem sendo aprimorada, sendo que atualmente é possível ver sistemas pontuais, onde a água é gotejada no momento, local e quantidade correta ao desenvolvimento das plantas. Os vários sistemas de irrigação disponíveis no mercado dão aos produtores uma moderna tecnologia de produção agrícola que, juntamente com manejo da adubação e tratos culturais, reúnem todas as condições para que as plantas possam expressar todo o seu potencial produção. Quando se trabalha com agricultura irrigada é importante estabelecer o momento certo de iniciar as irrigações e quanto de água aplicar a uma cultura. Estes são os princípios básicos do manejo da irrigação. Do mesmo modo, o conhecimento de solos, fisiologia da cultura, períodos críticos de consumo de água e seus reflexos na produtividade são essenciais para o bom manejo de aplicação de água. Microaspersão é o sistema de irrigação que utiliza emissores que lançam gotículas de água e propiciam uma precipitação mais suave e uniforme que a aspersão. Normalmente operam com asas giratórias ou “bailarinas”, podendo trabalhar de cabeça para cima ou de ponta cabeça. 2. Objetivos A aula ministrada no dia 03 de novembro objetivou mostrar o funcionamento e a quantidade de água liberada (vazão) de diferentes microaspersores em quatro pressões diferentes. 3. Metodologia Foi coletado o volume de água dos três microaspersores utilizados em quatro pressões diferentes. Os resultados obtidos encontram-se abaixo: Microaspersor Pressão (kgf.cm-2) 0,5 1,0 1,5 1,75 Vol(L) Tempo (s) Vol(L) Tempo (s) Vol(L) Tempo (s) Vol(L) Tempo (s) 1 (azul) 0,135 20 0,210 20 0,150 10 0,150 10 2 (branco) 0,260 20 0,410 20 0,260 10 0,260 10 3 (verde) 0,440 20 0,710 20 0,510 10 0,490 10 Em posse desses dados, é possível calcular a vazão real de cada microaspersor. 𝑄𝑅 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 Transformando o tempo, que está em segundo, para horas: 1ℎ → 3600𝑠 1ℎ → 3600𝑠 𝑋ℎ → 20𝑠 𝑋ℎ → 10𝑠 𝑋 = 0,0055ℎ 𝑋 = 0,0027ℎ • Microaspersor 1 (azul) Pressão 0,5 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,135𝐿 0,0055ℎ = 25,3𝐿/ℎ Pressão 1,0 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,210𝐿 0,0055ℎ = 37,8𝐿/ℎ Pressão 1,5 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,150𝐿 0,0027ℎ = 54𝐿/ℎ Pressão 1,75 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,150𝐿 0,0027ℎ = 54𝐿/ℎ • Microaspersor 2 (branco) Pressão 0,5 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,260 0,0055ℎ = 46,8𝐿/ℎ Pressão 1,0 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,410𝐿 0,0055ℎ = 73,8𝐿/ℎ Pressão 1,5 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,260𝐿 0,0027ℎ = 93,6/ℎ Pressão 1,75 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,260𝐿 0,0027ℎ = 93,6𝐿/ℎ • Microaspersor 3 (verde) Pressão 0,5 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,440𝐿 0,0055ℎ = 70,20𝐿/ℎ Pressão 1,0 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,710𝐿 0,0055ℎ = 127,8𝐿/ℎ Pressão 1,5 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,510𝐿 0,0027ℎ = 183,6𝐿/ℎ Pressão 1,75 kgf.cm-2 𝑄𝑅 = 0,490𝐿 0,0027ℎ = 176,4𝐿/ℎ Os valores de vazão teórica foram encontrados a partir dos diâmetros obtidos no site das empresas produtoras dos microaspersores, sendo estes: • Azul: 1,28 mm • Branco: 1,6 mm • Verde: 2,31 mm A vazão pode ser calculada então, pela seguinte fórmula: 𝑄𝑇 = 𝐴 × √2 × 𝑔 × ℎ Para a área do microaspersor, usa-se: 𝐴 = 𝜋 × 𝐷² 4 • Azul 𝐴 = 𝜋 × 0,001282 4 = 0,000001287𝑚2 • Branco 𝐴 = 𝜋 × 0,00162 4 = 0,000002011𝑚2 • Verde 𝐴 = 𝜋 × 0,002312 4 = 0,000004191𝑚2 Pode-se transformar as pressões, que estão em Kgf/m², para mca, que equivalerá a carga hidráulica: Assim, encontra-se a vazão teórica • Azul 𝑄𝑇0,5 = 0,000001287𝑚2 × √2 × 9,78 × 5,165 = 0,00001293𝑚3/𝑠 = 46,56𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,0 = 0,000001287𝑚2 × √2 × 9,78 × 10,33 = 0,00001829𝑚3/𝑠 = 65,85𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,5 = 0,000001287𝑚2 × √2 × 9,78 × 15,495 = 0,00002242𝑚3/𝑠 = 80,74𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,75 = 0,000001287𝑚2 × √2 × 9,78 × 18,077 = 0,00002420𝑚3/𝑠 = 87,1𝐿/ℎ • Branco 𝑄𝑇0,5 = 0,000002011𝑚2 × √2 × 9,78 × 5,165 = 0,00002021𝑚3/𝑠 = 72,76𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,0 = 0,000002011𝑚2 × √2 × 9,78 × 10,33 = 0,00002858𝑚3/𝑠 = 102,90𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,5 = 0,000002011𝑚2 × √2 × 9,78 × 15,495 = 0,0000350𝑚3/𝑠 = 126,03𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,75 = 0,000002011𝑚2 × √2 × 9,78 × 18,077 = 0,0000378𝑚3/𝑠 = 136,1𝐿/ℎ 1𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 10,33𝑚𝑐𝑎 1,0 𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 𝑋𝑚𝑐𝑎 𝑋 = 10,33𝑚𝑐𝑎 1𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 10,33𝑚𝑐𝑎 0,5 𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 𝑋𝑚𝑐𝑎 𝑋 = 5,165𝑚𝑐𝑎 1𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 10,33𝑚𝑐𝑎 1,5 𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 𝑋𝑚𝑐𝑎 𝑋 = 15,495𝑚𝑐𝑎 1𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 10,33𝑚𝑐𝑎 1,75 𝑘𝑔𝑓/𝑚² → 𝑋𝑚𝑐𝑎 𝑋 = 18,077𝑚𝑐𝑎 • Verde 𝑄𝑇0,5 = 0,000004191𝑚2 × √2 × 9,78 × 5,165 = 0,00004212𝑚3/𝑠 = 151,64𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,0 = 0,000004191𝑚2 × √2 × 9,78 × 10,33 = 0,00005957𝑚3/𝑠 = 214,46𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,5 = 0,000004191𝑚2 × √2 × 9,78 × 15,495 = 0,00007296𝑚3/𝑠 = 262,6𝐿/ℎ 𝑄𝑇1,75 = 0,000004191𝑚2 × √2 × 9,78 × 18,077 = 0,0000788𝑚3/𝑠 = 283,7𝐿/ℎ Em posse dos valores de vazão real e teórica, calcula-se os valores dos coeficientes de descarga para cada microaspersor e em cada pressão. 𝐶𝑑 = 𝑄𝑅 𝑄𝑇 • Azul 𝐶𝑑0,5 = 25,3𝐿/ℎ 46,56𝐿/ℎ = 0,54 𝐶𝑑01,0 = 37,8𝐿/ℎ 65,85𝐿/ℎ = 0,57 𝐶𝑑1,5 = 54𝐿/ℎ 80,74𝐿/ℎ = 0,66 𝐶𝑑1,75 = 54𝐿/ℎ 87,1𝐿/ℎ = 0,61 • Branco 𝐶𝑑0,5 = 46,8𝐿/ℎ 72,76𝐿/ℎ = 0,64 𝐶𝑑01,0 = 73,8𝐿/ℎ 102,90𝐿/ℎ = 0,71 𝐶𝑑1,5 = 93,6𝐿/ℎ 126,03𝐿/ℎ = 0,74 𝐶𝑑1,75 = 93,6𝐿/ℎ 136,1𝐿/ℎ = 0,68 • Verde 𝐶𝑑0,5 = 70,20𝐿/ℎ 151,64𝐿/ℎ = 0,46 𝐶𝑑01,0 = 127,8𝐿/ℎ 214,46𝐿/ℎ = 0,59 𝐶𝑑1,5 = 183,6𝐿/ℎ 262,6𝐿/ℎ = 0,69 𝐶𝑑1,75 = 176,4𝐿/ℎ 283,7𝐿/ℎ = 0,62 4. Resultados e discussão Os resultados obtidos para as vazões expressos graficamente se comportam da seguinte forma: É possível observar que o aspersor de maior diâmetro de saída também é aquele que apresenta maior vazão em todas as pressões testadas, pois o fator área da saída influencia diretamente na vazão encontrada. Já os resultados obtidos para os coeficientes de descarga dos diferentes microaspersores se comportam da seguinte maneira quando expressos graficamente: 25,3 37,8 54 54 46,8 73,8 93,6 93,6 70,2 127,8 183,6 176,4 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0,5 1 1,5 1,75 V az ão ( L/ h ) Pressão (Kgf/cm²) Variação da vazão com a pressão Azul Branco Verde O microaspersor que apresentou melhor desempenho foi o branco, já que este possui os maiores valores de coeficiente de descarga, sendo que esta expressão serve para indicar o volume de água que realmente passa naquela área em relação a vazão que teoricamente deveria passar. 5. Conclusão A partir dos resultados obtidos na aula, é possível observar que microaspersores que apresentam maiores áreas são aqueles que também apresentarão maiores vazões. Além, foi verificado que a pressão também exerce influência direta na vazão de saída, já que passa a atuar como carga hidráulica. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,5 1 1,5 1,75 C o ef ic ie n te d e d es ca rg a Pressão (Kgf/cm²) Coeficiente de descarga em relação a pressão Azul Branco Verde 6. Referências I. BRAGA, MarcosBrandão; CALGARO, Marcelo. Sistema de Produção de Melancia: Irrigação. Disponível em: <https://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Melancia/S istemaProducaoMelancia/irrigacao.htm>. Acesso em: 04 nov. 2017. II. MICROASPERSORES. Disponível em: <http://www.terramolhada.com/microaspersores/>. Acesso em: 04 nov. 2017
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