aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

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IRRIGAÇÃO POR IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO ASPERSÃO Engenharia de Irrigação Prof. Manassés Mesquita da Silva DTR/UFRPE Recife 2011

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Page 1: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

IRRIGAÇÃO POR IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃOASPERSÃO

Engenharia de Irrigação

ASPERSÃOASPERSÃO

Prof. Manassés Mesquita da SilvaDTR/UFRPE

Recife2011

Page 2: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Definição e CaracterísticasDefinição e Características

� A água é pressurizada (motobomba)

� Conduzida por uma rede de tubos

� Aplicada por meio de emissores (aspersores)

Irrigação por aspersão

2

� Causando o efeito de uma chuva

� Modificação do micro-clima, causando

esfriamento evaporativo em dias quentes

� Adaptação a distintas condições de campo

Page 3: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersão

� Sistemas convencionais

� Portátil

� Semi-fixo

� Fixo

� Fixo-portátil

Irrigação por aspersão

3

� Fixo-portátil

� Fixo em malha

� Sistemas mecanizados�Pivô central

�Deslocamento linear

�Autopropelido

Page 4: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersãoSistema portátil

Irrigação por aspersão

4

Page 5: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersãoSistema portátil

Irrigação por aspersão

5

Page 6: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersãoSistema semi-fixo

Linha principal fixa

Irrigação por aspersão

6

Linha lateral móvel

Page 7: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersãoSistema fixo

Irrigação por aspersão

7

Page 8: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersãoSistema fixo-portátil

Aspersores móveis

Irrigação por aspersão

8

Page 9: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersãoSistema em malha

Aspersor móvel

Linha lateral enterrada (1/2” e 1”)

Linha derivação

Ponto para conexão aspersor

Irrigação por aspersão

9

Ponto para conexão aspersor

Page 10: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersão

Irrigação por aspersão

10

Page 11: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersão

Irrigação por aspersão

11

Page 12: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Sistemas de aspersãoSistemas de aspersão

Irrigação por aspersão

12

Page 13: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

VantagensVantagens

� Adaptação diferentes solos, revelo e cultura

� Não exige sistematização de terreno

� Ajuste da taxa de aplicação de água (Ia<VIB)

� Ajuste do tamanho das gotas de água

Irrigação por aspersão

13

� Ajuste do tamanho das gotas de água

� Aplicação de produtos químicos

� Economia de mão de obra

Page 14: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

LimitaçõesLimitações

� Necessidade de um conjunto motobomba

� Acessórios especiais (aspersores, tubos,

registros, manômetros, válvulas, curvas,

apliações e reduções, etc.)

Irrigação por aspersão

14

apliações e reduções, etc.)

� Fortemente influenciada pelo vento

� Facilita a proliferação de ervas daninhas

Page 15: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

linha desucção linha principal

Sistema portátil ou semi-fixo

Irrigação por aspersão

15

aspersores

hidrantes desaída paralinha lateral

linha lateralBomba

Fonte deágua

linha deadutora

Page 16: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Principais ComponentesPrincipais Componentes

Sistema de bombeamento

Irrigação por aspersão

16

Page 17: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Principais ComponentesPrincipais Componentes

Sistema de bombeamento

Bomba centrífuga de eixo horizontal

Irrigação por aspersão

17

Page 18: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Fixo: Junta elástica integrada (JEI)Solda

Irrigação por aspersão

18

Engate rápido: roscável plástico (EP)PN 80

SoldaPN 40, 60, 80 e 125 mca

Page 19: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Irrigação por aspersão

19

Engate rápido tipo rosca de passo largo (EP)

Engate rápido tipo sela metálico (ES)

Page 20: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Válvula delinha

Curva dederivação

Tubo irrigação

Irrigação por aspersão

20

Saída para aspersorBucha de reduçãosaída de aspersor

Registro de esfera

Page 21: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

CAP macho

Curva de nivelamento

Curva 90º

Irrigação por aspersão

21

Acoplamento rápido para aspersor

Válvula para aspersorRedução macho

Page 22: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Irrigação por aspersão

22

Page 23: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Irrigação por aspersão

23

Page 24: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Tubulação e acessórios

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Irrigação por aspersão

24

Page 25: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

AspersorPressão de funcionamento ouPressão de serviço: 20 a 45 mca

1 ou 2 bocais

Irrigação por aspersão

25

Ângulo de inclinação: 60 ou 30º

Giro: Completo ou setorial

Espaçamento12x12 12x18 18x24

Intensidade de aplicação de água

Page 26: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersãoASPERSORES: Classificação

1. Quanto ao funcionamentoi. Estacionários (fixos)ii. Rotativos (impacto, reação e engrenagem)

2. Quanto a pressão de serviço e raio de alcancei. Muito baixa pressãoii. Baixa pressão

Irrigação por aspersão

26

ii. Baixa pressãoiii. Média pressãoiv. Alta pressão

3. Quanto ao ângulo de inclinação do jatoi. Normal ii. Subcopa

4. Quanto ao número de bocaisi. Um, dois ou três bocais

5. Quanto ao ângulo de giroi. Giro completoii. Setorial

Page 27: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores Estacionários (fixos)

Os aspersoresfixos (difusores) temsido os tipospreferidos para o

Irrigação por aspersão

27

preferidos para oequipamento pivôcentral.

Exigem baixapressão e tempequeno alcance.

Page 28: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores Rotativos (impacto)

Irrigação por aspersão

28

Page 29: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores Rotativos (reação)

Irrigação por aspersão

29

Muito utilizados para irrigação de jardins

Page 30: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores Rotativos (engrenagens)

Irrigação por aspersão

30

Page 31: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores: pressão serviço muito baixa

Pressão: 4 a 10 mca40 a 100 kPa

Raio de alcance: 3 a 8 m

Irrigação por aspersão

31

Raio de alcance: 3 a 8 m

Rotativos por reação, alguns microaspersores e alguns difusores. Usados para irrigação em jardins, cultivo

protegido (estufas) e pomares.Podem ser abastecidos por reservatórios

elevados devido à baixa exigência de pressão.

Page 32: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores: pressão serviço baixa

Pressão: 10 a 20 mca100 a 200 kPa

Raio de alcance: 9 a 12 m

Irrigação por aspersão

32

Raio de alcance: 9 a 12 m

São em geral do tipo rotativo, movidos por impactodo braço oscilante ou outros mecanismos. Podem sertambém do tipo fixo.

Usados principalmente para irrigação de hortaliças,viveiros de mudas e sub-copa em fruticultura. Podem serinstalados no final de adutoras por gravidade (baixanecessidade de pressão).

Page 33: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores: pressão serviço média

Pressão: 20 a 40 mca200 a 400 kPa

Raio de alcance: 10 a 35 m

Irrigação por aspersão

33

Raio de alcance: 10 a 35 m

São os tipos mais usados nos projetos deirrigação por aspersão portáteis ou semi-fixos eadaptam-se a quase todos os tipos de cultura e de solo.

Em geral são rotativos por impacto ou por outrosmecanismos e apresentam dois bocais.

Page 34: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores: pressão serviço média

Pressão: 20 a 40 mca200 a 400 kPa

Raio de alcance: 10 a 35 m

Irrigação por aspersão

34

Raio de alcance: 10 a 35 m

Page 35: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores: pressão serviço alta

Pressão: 40 a 80 mca400 a 800 kPa ou até 1000 kPa

Raio de alcance: 30 a 80 m

Irrigação por aspersão

35

Raio de alcance: 30 a 80 m

São usados para irrigação de forrageiras, cereais,cana de açúcar e também em pomares e em sistemasde montagem direta para aplicação de vinhaça e emsistema em cana de açúcar e forrageiras.

Page 36: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

AspersãoAspersão

Aspersores: pressão serviço alta

Irrigação por aspersão

36

Page 37: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Tabelas de aspersores

Irrigação por aspersão

37

Page 38: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Tabelas de aspersores

Aspersores NAAN DAN

Irrigação por aspersão

38

Page 39: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Tabelas de aspersoresAspersores FABRIMAR

Irrigação por aspersão

39

Page 40: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Intensidade de aplicação (Ia)

Ia =q [m3/h]

EAsp*ELL [m2]1.000

Irrigação por aspersão

40

Ia – intensidade de aplicação, mm/hq – vazão aspersor, m3/hELL – espaçamento entre linhas laterais, mEAsp – espaçamento entre aspersores, m

Page 41: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Exemplo prático: intensidade de aplicaçãoCalcular a intensidade de aplicação para o aspersor selecionado:

Irrigação por aspersão

41

q=1,31 m3/hEAsp=12 m; ELL=18 m

Solução: Ia=6,06 mm/h ≤ TIB (taxa infiltração básica)

Se EAsp=12 m e ELL=12 m, qual será a intensidade de aplicação?

Solução: Ia=9,09 mm/h ≤ TIB (taxa de infiltração básica)

Page 42: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Vazão do aspersorPode ser medida ou calculada

q = Cd*A*(2*g*H)0,5

q = C *(πR2)*(2*g*H)0,5

Irrigação por aspersão

42

q = Cd*(πR2)*(2*g*H)0,5

q – vazão aspersor, m3/sCd – coeficiente de descarga (0,65 a 0,90)R – raio do orifício do emissor, mg – aceleração da gravidade, m/s2

H – pressão de serviço, mca

Page 43: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Aspersores autocompensantes

QcteQ2

Irrigação por aspersão

43

P1 P2

Q1

P1 P2

Page 44: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Relação pressão/vazão numa linha lateral

=(PS2)

0,5

(PS1)0,5q1

q2

Irrigação por aspersão

44

(PS2)q2

q1 – vazão do aspersor 1, m3/sq2 – vazão do aspersor 2, m3/sPS1 – pressão de serviço no aspersor 1, mcaPS2 – pressão de serviço no aspersor 2, mca

Page 45: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

PS , q PS , q PS , q PS , q

Relação pressão/vazão numa linha lateral

Irrigação por aspersão

45

Linha principal

PS1, q1 PS2, q2 PS3, q3 PS4, q4

Linha lateral

Page 46: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Linhas Laterais são aquelas em estão inseridos os aspersores, gotejadores ou microaspersores.

PS1, q1 PS2, q2 PS3, q3 PS4, q4

Relação pressão/vazão numa linha lateral

Irrigação por aspersão

46

Se a pressão da água nos pontos 1, 2, 3 e 4 dacanalização for diferente, as vazões nos aspersores tambémserão diferentes.

Linha lateralLinha principal

Page 47: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Exemplo 2:Um fabricante informa que para a pressão de trabalho

de 30,0 mca, a vazão de um aspersor será de 5 m3/h.Para uma variação admissível de apenas 10% na

vazão, de quanto poderá ser a variação de pressão na canalização?

Irrigação por aspersão

47

canalização?

SOLUÇÃO:q2 = 4,5 m3/h H2 = 24,3 mca∆H = H1 – H2 = 5,7 mca, variação de pressão de aproximadamente 20%

Conclusão: A variação de 20% na pressão de trabalho entre aspersores

situados ocasionou uma variação de vazão em torno de 10%.

Page 48: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Perda de carga contínuaPerda de carga contínua

Q Q

h’L

D

LP1

P2

Irrigação por aspersão

48

Plano de referência

Q - vazão [m3/s]D - diâmetro tubulação [m]P - pressão da água no interior da tubulação [mca]L - comprimento da tubulação [m]h’L - perda de carga [mca]

Page 49: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Material da tubulação Coeficiente de rugosidade – C

Alumínio 130

87,4

85,1

L D

L

C

Q646,10'h

=

Perda de carga contínuaPerda de carga contínuaEquação de Hazen-Williams: h’L, perda de carga [mca]

Q, vazão [m3/s]C, coeficiente de rugosidade [adimensional]L, comprimento tubulação [m]D, diâmetro tubulação [m]

Irrigação por aspersão

49

Alumínio 130

Aço zincado 120

Plásticos 140 a 145

PVC rígido 145 a 150

Bernardo et al. (2006)

Exemplo:Comprimento Linha principal, L=120 m Material: PVCVazão na linha principal, Q=6,7 L/sCalcular a perda de carga, h’L=?

Page 50: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Perda de carga na Linha LateralPerda de carga na Linha LateralCurva de pressão A

PS

Curva de pressão B

Curva de pressão C

PSPS – 0,25hfPS – 0,50hf

PS + hfPS + 0,75hfPS + 0,50hf

Irrigação por aspersão

50

==

87,4LL

LL

85,1

LLLLL D

L

C

Q646,10*F'h*Fhf

F – Fator de correção da perda de carga ou fator de múltiplas saídasm – Expoente da vazão na equação de perda de cargaN – número de saídas ou emissores

2N6

1m

N2

1

1m

1F

−++

+=

QLL QLL = 0Aa

PS

Page 51: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Perda de carga na Linha LateralPerda de carga na Linha Lateral

Exemplo 3:DadosComprimento Linha lateral, L=180 m Material: PVCVazão do aspersor, q=3,5 m3/h Espaç.: 18x18 m

Irrigação por aspersão

51

Vazão do aspersor, q=3,5 m3/h Espaç.: 18x18 mDiâmetro tubulação, D=75 mm (3”)

Calcular a perda de carga na linha lateral, hfLL.

SOLUÇÃO:N=180/18=10 aspersores; q=0,0009722 m3/s QLL=0,009722 m3/sF10=0,402

hfhfLLLL=4,14 mca=4,14 mca

Page 52: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Considerações:

� Linha lateral

• posicionadas acompanhando as curvas de nível;

• perpendiculares a direção predominante dos ventos;

Irrigação por aspersão

52

• comprimento e diâmetro condicionados ao tamanho da

área e ao limite máximo de perda de carga (20%PS).

� Linha principal

• posicionada no sentido de maior declividade (de baixo

para cima);

Page 53: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Aspersão ConvencionalAspersão Convencional

Lay-outs:

Irrigação por aspersão

53

Uma linha lateral Duas linhas laterais Três linhas laterais

Page 54: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

DimensionamentoDimensionamento

1. Agronômico e operacional1.1 Lâmina líquida e bruta, Turno de rega e período irrigação

1.2 Escolha do aspersor, Espaçamento, Ia, Tempo irrigação1.3 Número de linhas laterais

2. Linha Principal, Recalque e Sucção

Irrigação por aspersão

54

2. Linha Principal, Recalque e Sucção2.1 Definição do material e do diâmetro dos tubos

2.2 Critério de velocidade para dimensionamento (1,0 a 2,0 m/s)

3. Linha Lateral3.1 Definição do material e do diâmetro dos tubos

3.2 Critério da máxima perda de carga admissível

4. Cálculo do conjunto motobomba

Page 55: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

DimensionamentoDimensionamento

1. Agronômico e operacional1.1 Lâmina líquida e bruta

1.2 Turno de rega e período irrigação

f*Z*dg10

PmCcLlíq

−=

Ea

LL líqb =

ETc

LTR líq= 1TRPI −=

Irrigação por aspersão

55

1.3 Escolha do aspersor (q, PS, Diâmetro molhado, Espaçamento)

1.4 Intensidade de aplicação e tempo de irrigaçãoIa < VIB

1.5 Definição do número de LINHAS LATERAIS

ETc

LLAspxEE

qIa =

Page 56: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

1.5 Definição do número de LINHAS LATERAIS

1º passo. Tempo necessário por posição (TNP)

2º passo. Quantas posições uma linha lateral será capaz de irrigar em um dia de funcionamento? (NPLD)

DimensionamentoDimensionamento

Ia

LTi b= mudançaTTiTNP +=

TNP

NhFNPLD =

Irrigação por aspersão

56

3º passo. Número total de posições (NTP)

4º passo. Numero de posições a serem irrigadas por dia (NPID)

5º passo. Quantas linhas laterais serão necessárias para irrigar toda área no período de irrigação especificado? (NLL)

TNP

LLE

ÁreaoCompriment2NTP =

PI

NTPNPID =

NPLD

NPIDNLL =

Page 57: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

DimensionamentoDimensionamento

Exemplo 4:Dimensionamento Agronômico e Operacional

Dados: Área a ser irrigada: 96x96 m q=0,864 m3/h; PS=25 mcaVIB=11,0 mm/h Ia=6,0 mm/h

Irrigação por aspersão

57

VIB=11,0 mm/h Ia=6,0 mm/h Lâmina bruta Lb=33 mm; Espaçamento=12x12 mNhF1=12 h/dia TR=5 diasNhF2=24 h/dia PI=4 dias (1 dia de folga)

Para estas condições determine quantas LINHAS LATERAIS deverão funcionar simultaneamente para irrigar toda área no tempo pré-estabelecido (PI)?

Page 58: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

DimensionamentoDimensionamentoNote que tudo é intuitivo

1º passo: Qual o tempo necessário por posição (TNP)?TNP=6,0 h

2º passo: Quantas posições uma linha lateral será capaz de irrigar em um dia de funcionamento? (NPLD)

NPLD=2 posições/dia NPLD=4 posições/dia

Irrigação por aspersão

58

3º passo: Quantas posições de linha lateral vai se ter na linha principal? (NTP)

NTP=16 posições (hidrantes)4º passo: Quantas posições deverão ser irrigadas por dia, para que se possa irrigar a área no tempo pré-estabelecido? (NPID)

NPID=4 posições/dia5º passo: Quantas linhas laterais deverão funcionar simultaneamente para irrigar toda área dentro do período de irrigação? (NLL)

NLL=2 laterais NLL=1 lateral

Page 59: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

96 m

96 m

DimensionamentoDimensionamento

Tubos 75 mm

Tubos 50 mm

Irrigação por aspersão

59

12 m

6 m

Motobomba

Fonte de água

Tubos 100 mm

Pontos derivação

Aspersores

NhF=12 h/dia, NLL= 2,0NhF=24 h/dia, NLL= 1,0

Page 60: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

2. Linha Principal, Recalque e Sucção2.1 Definição do material dos tubos (PVC, aço-zincado, alumínio)

2.2 Definição do Diâmetro comercial dos tubos2.3 Critério de velocidade para o dimensionamento (1,0 a 2,0 m/s)2.4 Cálculo da perda de carga

DimensionamentoDimensionamento

Irrigação por aspersão

60

V

Q4D LP

LP π=

87,4LP

LP

85,1

LPLP D

L

C

Q646,10hf

=

QLP - vazão [m3/s]DLP - diâmetro tubulação [m]V - velocidade da água no interior da tubulação [m/s]LLP - comprimento da tubulação [m]hfLP - perda de carga [mca]

Page 61: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

DimensionamentoDimensionamento

Exemplo 5: Linha PrincipalDadosComprimento LP: 96,0 m Material: PVCVazão Linha Lateral (QLL): 6,0 L/s NLL=1,0 Linha Lateral

Irrigação por aspersão

61

Para estas condições determine qual o diâmetro comercialda tubulação, e a respectiva perda de carga.

DLP=0,071 mDiâmetro comercial Velocidade escoamento Perda de carga0,075 m (75 mm) V=1,35 m/s < 2,0 m/s 2,25 mca0,050 m (50 mm) V=3,0 m/s > 2,0 m/s 16,20 mca

Page 62: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

DimensionamentoDimensionamento3. Linha Lateral

3.1 Definição do material dos tubos (PVC, aço-zincado, alumínio)

3.2 Definição do Diâmetro comercial dos tubos3.3 Critério da máxima perda de carga admissível3.4 Cálculo da perda de carga3.5 Cálculo da pressão necessária no início da linha lateral (PinLL)

Irrigação por aspersão

62QLL QLL = 0

Aa

PS

Curva de pressão B

PS – 0,25hf

PS + 0,75hf

Page 63: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

( ) PS*2,0PS%20DnhfP LL)máx(LL ==+=∆

LL

85,1

LLLL

LQ*646,10*Fhf

=

DimensionamentoDimensionamento

3. Linha Lateral3.6 Equações utilizadas

Irrigação por aspersão

63

87,4LL

LLLLLL DC

*646,10*Fhf

=

205,0

)máx(LL

LL

85,1

LLLL hf

L

C

Q*646,10*FD

=

LLLLLL Dn*5,0hf*75,0AaPSPin +++=

2N*6

1m

N*2

1

1m

1F

−++

+=

Page 64: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Exemplo 6: Linha LateralAspersor: q=1,40 L/s, PS=45 mca, Altura=1,0m, Espaçamento=18x18m.Comprimento lateral=180 m (tubos de PVC)

Determine: DLL, hLL e a PinLL, para as seguintes condições:a) Linha operando em nível;

DimensionamentoDimensionamento

Irrigação por aspersão

64

a) Linha operando em nível;b) Linha operando em aclive de 2 m;c) Linha operando em declive de 2 m;

a) hfLL(máx)=9 mca DLL=0,0737 m (calculado) 75 mm (comercial)75 mm (comercial)hfLL= 8,122 mca PinLL=45+1,0+(0,75)*(8,122)=52,0 mca

b) hfLL(máx)=7 mca DLL=0,0776 m (calculado) 100 mm (comercial)100 mm (comercial)hfLL= 2,00 mca PinLL=45+1,0+(0,75)*(2,00)+(0,5)*(2,0)=48,5 mca

c) hfLL(máx)=11 mca DLL=0,0707 m (calculado) 75 mm (comercial)75 mm (comercial)hfLL= 8,122 mca PinLL=45+1,0+(0,75)*(8,122)-(0,5)*(2)=51,0 mca

Page 65: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

4. Cálculo do conjunto motobomba4.1 Vazão total do projeto (Qt)

4.2 Eficiência do motor (Em) e da bomba (Eb)4.3 Cálculo da altura manométrica total (Hmtotal)

DimensionamentoDimensionamento

Hm =Pin + (hf + Dn ) + (hf + Dn ) + (hf + Dn ) [mca]

Irrigação por aspersão

65

Em*Eb

Hm*Qt333,13Pot total=

Hmparcial=PinLL + (hfLP + DnLP) + (hfLR + DnLR) + (hfLS + DnLS) [mca]

hfLoc = 0,04*Hmparcial [mca]

Hmtotal = Hmparcial + hfLoc [mca]

[cv]

Page 66: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Dimensionar um sistema de irrigação por aspersão para uma área de 3,0 hectares utilizando os seguintes dados:Cultura: Solo:

Milho Cc=28% massa

40% água disponível Pm= 16% massa

50 cm raízes dg=1,25 g/cm3

Projeto AspersãoProjeto Aspersão

Irrigação por aspersão

66

50 cm raízes dg=1,25 g/cm

ETc=5,0 mm/dia (máxima) VIB=15 mm/h

Irrigação:

Aspersão convencional 80% eficiência (Ea)

Número de horas de funcionamento por dia, 18 h/dia (NhF)

Tubulação PVC rígido (Rugosidade, 150)

Motobomba: Eficiência bomba, 65%; Eficiência do motor: 92%

Altura de sucção: 4 m; Comprimento sucção: 6 m;

Page 67: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

170 m

182 m

Projeto AspersãoProjeto Aspersão

2%

6%

Irrigação por aspersão

67Fonte de água

100 m

Page 68: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

1. Lâmina total de irrigação (Llíq e Lb):

2. Turno de rega e Período de irrigação (TR e PI):

3. Escolha do aspersor

4. Definição do número de linhas laterais

5. Dimensionamento da linha lateral

Etapas do DimensionamentoEtapas do Dimensionamento

Irrigação por aspersão

68

5. Dimensionamento da linha lateral

6. Pressão no início da linha lateral

7. Dimensionamento da linha principal, recalque e sucção

8. Cálculo do conjunto motobomba

9. Desenho em escala do sistema em campo

10. Lista de material e orçamento

11. Conclusões sobre a viabilidade econômica

Page 69: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

1. Lâmina total de irrigação (Llíq e Lb):

Llíq=(28-16)*1,25*0,4*50/10=30 mm

Lb=30/0,8=37,5 mm

Agronômico e OperacionalAgronômico e Operacional

2. Turno de rega e Período de irrigação (TR e PI):

TR=L /ETc=30/5=6 dias

Irrigação por aspersão

69

TR=Llíq/ETc=30/5=6 dias

PI=TR-1=6-1=5 dias

3. Escolha do aspersor:

PS=35 mca q=2,08 m3/h

Espaçamento=12x18 m Raio irrigado= 16 m

Ia=2,08/(12*18)=0,00963 m/h=9,63 mm/h < VIB (15mm/h)

Page 70: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

4. Definição do número de linhas laterais:4.1 Tempo necessário por posição (TNP)

Ti=Lb/Ia=37,5/9,63=3,9 horas Tmud=36 min=0,6 horas

TNP=3,9+0,6=4,5 h

4.2 Número de posições irrigadas por linha lateral por dia (NPLD)

Agronômico e OperacionalAgronômico e Operacional

Irrigação por aspersão

70

NPLD=NhF/TNP=18/4,5=4 posições/dia

4.3 Número total de posições (NTP)

NTP=(182/18)*2=20 posições

4.4 Número de posições a serem irrigadas por dia (NPID)

NPID=NTP/PI=20/5=4 posições/dia

4.5 Número de linhas laterais (NLL)

NLL=NPID/NPLD=4/4=1 linha lateral

Page 71: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

5. Dimensionamento da linha lateral:5.1 Cálculo do número de aspersores:

Nasp=LLL/Easp=85/12=7,08 ≈ 7 aspersores

5.2 Cálculo da vazão na linha lateral:

QLL=Nasp*q=7*2,08=14,56 m3/h=0,004 m3/s

Hidráulico: linha lateralHidráulico: linha lateral

Irrigação por aspersão

71

5.3 Cálculo da máxima variação de pressão

∆P=0,2*PS hfLL+DnLL=0,2*PS � hfLL=0,2*PS – DnLL (pior situação)hfLL=0,2*35 – (2/100)*85 = 5,3 mca

5.4 Fator de correção da perda de carga: F7=0,425 (tabelado ou calculado)

5.5 Cálculo do diâmetro e perda de carga da linha lateral (hfLL e DLL)

DLL=0,044 m = 44 mm � DLL=50 mm (comercial)

hfLL=2,88 mca

Page 72: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

6. Pressão no início da linha lateral:PinLL= PS + Aa + 0,75*hfLL + 0,5*DnLLPinLL=35+2,0+0,75*2,88+0,5*1,7 = 40 mca

Hidráulico: linha principalHidráulico: linha principal

7. Dimensionamento da linha principal de recalque e sucção7.1 Critério: Limite de velocidade de escoamento (1,0 a 2,0 m/s)

Irrigação por aspersão

72

7.1 Critério: Limite de velocidade de escoamento (1,0 a 2,0 m/s)

7.2 Vazão na linha principal: QLP=QLL=0,004 m3/s

7.3 Comprimento linha principal: LLP=182 m

7.4 Cálculo do diâmetro: D=(4*Q/(3,14*V))^0,5=0,058 m

DLP=75 mm � V=1,0 m/s � hfLP=2,01 mca

DLP=50 mm � V=2,1 m/s

7.5 Linha de recalque, DLR=DLP=75 mm � hfLR=1,11 mca

7.6 Linha de sucção, DLS=100 mm � hfLS=0,02 mca

Page 73: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

8. Cálculo do conjunto motobomba:8.1 Vazão total do projeto: Qtotal=QLP=0,0040 m3/s

8.2 Altura manométrica total

Hmparciall=PinLL+(hfLP+DnLP)+(hfLR+DnLR)+(hfLS+DnLS)

Hmparcial=40+(2,01+10,92)+(1,11+6,0)+(0,02+4,0) = 64,07 mca

Hidráulico: MotobombaHidráulico: Motobomba

Irrigação por aspersão

73

Hflocalizada=0,04*64,07=2,56 mca

Hmtotal=64,07+2,56 = 66,63 mca

8.3 Potência da motobomba

Pot=Q*Hmtotal/(75*Eb*Em) = 4*66,63/(75*0,65*0,92) = 5,94 cv ≈ 7,5 cv

Page 74: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

170 m

182 m

2%

6%2º dia4º dia

3º dia 3º dia

Irrigação por aspersão

74

100 mFonte de água

1º dia5º dia

Page 75: Aspersão - conceitos e dimensionamento 2011-1

Resumo projetoResumo projeto

Linha Lateral: O projeto constará de apenas uma linha

lateral com diâmetro único (LLL=78 m; DLL=50 mm) e 7

aspersores operando num espaçamento de 12x18 m.

Linha Principal e Recalque: Tubulação com diâmetro único

Irrigação por aspersão

75

Linha Principal e Recalque: Tubulação com diâmetro único

de 75 mm e 262 m de comprimento, sendo 162 m de linha

principal.

Conjunto motobomba: Constará de uma bomba centrífuga

de eixo horizontal com vazão e altura manométrica de 4,0 L/s

e 66,63 mca e motor com uma potência instalada de 7,5 cv.