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O Globo Rural de hoje tratou de tema ligado à Agricultura Familiar: 'Sisteminha' da Embrapa ajuda a levar alimento e renda para famílias carentes do Maranhão.(1) Esse fato me levou a considerar alguns métodos de irrigação que se adaptam bem às pequenas propriedades, como é o caso da irrigação com tripa Santeno.

Este método se enquadra no sistema de irrigação localizada e é feito com tubo de polietileno enrolado em bobina (daí o nome tripa), perfurado a laser, que funciona com baixa pressão e vazão e, (também por isso) é econômico e recomendado na Agricultura Familiar.

A Figura abaixo mostra uma bobina com a fita (ou tripa), tendo ao lado alguns assessórios; à direita, a instalação em campo e o traçado/abrangência dos jatos, influenciado pela pressão de serviço.

REF. 1:

https://g1.globo.com/economia/agronegocios/globo-rural/noticia/2019...

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Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 29 junho 2019 às 9:05

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA MOTOBOMBA

A etapa mais importante de um projeto de irrigação pressurizada (que usa bomba) é o dimensionamento hidráulico da motobomba (conjunto bomba + motor elétrico); por isso, precisa ser bem entendida.

A Figura abaixo apresenta três informações importantes; de cima pra baixo: a) o perfil do terreno (desde a fonte de captação até o aspersor/emissor mais afastado); b) a equação para o cálculo da potência da motobomba; e c) a instalação hidráulica dentro da casa de bombas.

No perfil do terreno 's' é a altura geométrica de sucção; 'P.S.' é a pressão de serviço do aspersor ou emissor (dada pelo fabricante); 'h' é a altura da haste do aspersor (se houver); e 'topo' é o desnível topográfico (altura do nível da água à pressão máxima). Somando-se essas alturas ao somatório das perdas de carga nas tubulações e acessórios, tem-se a Altura Manométrica Total (Hman), representada na equação da potência da motobomba.

Na equação da Potência da Motobomba, além da Altura Manométrica Total (Hman), no numerador, constam a densidade da água (ϒ) e a vazão de bombeamento (Q); no denominador, uma constante (75) e a potência do conjunto motobomba (η) encontrada em Tabelas ou Curvas do fabricante da bomba.

Finalmente, na instalação hidráulica, as peças e conexões cujos diâmetros são determinados por equações (as do recalque, através da equação do diâmetro econômico, antes de estabelecer o diâmetro de sucção; e os da sucção, um diâmetro superior ao do recalque) e necessidades operacionais (válvula de pé e crivo para evitar entupimentos; curvas para mudança de direção; registros para fechamento ou redução do fluxo; válvula de retenção para evitar golpes de aríete no caso de interrupção brusca da energia elétrica; etc.).

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 28 junho 2019 às 8:38

DETALHES DA CASA DE BOMBAS

Na irrigação pressurizada (aspersão, gotejamento, etc.), o órgão mais importante do sistema é a casa de bombas e seus componentes, com destaque para a motobomba e tubulações. Mesmo numa pequena instalação caseira para enchimento da caixa d´água, frequentemente a bomba não funciona por falta de escorva (a tubulação de sucção e o corpo da bomba devem estar cheios de água, para a partida).

Na Figura abaixo eu reuni 5 detalhes da motobomba e tubulações acessórias, que não são os únicos.

1) Altura geométrica de sucção

Distância vertical que vai do eixo da bomba ao nível da água no poço de sucção. Esse é o ponto mais crítico do sistema pois, a partir de certa altura, a bomba não consegue aspirar a água e para de funcionar (NPSH). As perdas de carga na tubulação são incluídas no cálculo de potência da motobomba.

2) Bomba centrífuga (vista de perfil)

Os detalhes são: a) os eixos dos canos de sucção (na horizontal) e do recalque (vertical) formam um ângulo de 90 graus; b) os seus diâmetros são diferentes, obrigando às vezes o projetista a especificar peças conhecidas como redução excêntrica na sucção e ampliação gradual no recalque. Aliás, a redução não-excêntrica (que pode ser a mesma ampliação gradual invertida) desta peça no detalhe 3 só se justifica porque a bomba está afogada (nível da água do poço acima do eixo da bomba).

3) Conjunto motobomba

Detalhes: a) ampliação gradual no sentido inverso; b) manômetro logo acima da curva de 90 graus na tubulação de recalque; c) registro de gaveta logo após a curva de 90 graus no recalque; e d) curva de 45 graus, o que não é muito comum neste tipo de instalação. Os acessórios c e d é que permitem levar ao sistema a vazão projetada.

4) Dimensões mínimas do poço de sucção

Esse é o detalhe principal, que deve ser seguido para que não haja vórtices e mal funcionamento do conjunto. Outro detalhe são as conexões flangeadas, usadas em instalações maiores e que apresentam como vantagem o fato das peças poderem ser removidas com mais facilidade do que se fossem atarrachadas. Um último detalhe é que a curva de 90 graus na sucção deve ter raio longo (o que não é o caso da figura) por apresentar menor perda de carga.

5) Poço de sucção de duas bombas (dimensões mínimas)

Além, obviamente, das medidas mínimas, o detalhe é que às vezes é mais vantajoso se projetar duas bombas do que uma única. É o caso, por exemplo, mostrado no projeto de irrigação de citros com tripa Santeno onde, só por causa da presença dos 2 filtros de areia, a vazão teve de ser duplicada. Com duas bombas, a segunda só entraria em operação durante a necessária retrolavagem dos filtros.

A Figura abaixo, desenhada por mim em escala, mostra a motobomba, tubulações  e peças acessórias a uma casa de bombas.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 27 junho 2019 às 12:32

DESARENADOR CASEIRO

Vimos no exemplo anterior que os filtros de areia comerciais são caros, complicados e difíceis de operar e, portanto, assustadores para a sua implantação maciça na agricultura familiar, sabidamente descapitalizada e sem assistência técnica.

Ocorreu-me então mostrar aqui uma invenção do Engenheiro Teófilo Otoni, fundador da Hidroesb, único laboratório de Hidráulica Experimental do País, com sede no Rio de Janeiro - RJ e que deixou de operar na década de 80. Consta de um reservatório cilíndrico, de aço, alimentado por baixo e com saída por cima, apoiado no solo por um tripé de ferro adaptado, e que pode ser feito em qualquer funilaria do interior. As vantagens sobre o filtro de areia são que ele é eficaz,  barato, e leve o suficiente para ser transportado com as mãos por um homem.

O seu princípio de funcionamento é simples e baseia-se na equação da continuidade: Q = A*V ou V = Q ÷ A, onde V é a velocidade da água (m/s), Q é a vazão de irrigação (m³/s) e A a área da seção transversal por onde escoa a água (m²). Internamente, o tubo de entrada (D1) se expande como um funil (D2) e em seguida o dispositivo sofre outro alargamento (D3). Observe na planilha como a velocidade sofre bruscas reduções de valor quando passa de D1 para D2 e de D2 para D3, o que faz com que a areia contida na massa líquida se deposite nas laterais, sendo retirada periodicamente por duas purgas (torneirinhas) colocadas no fundo.

A Figura abaixo adota as vazões do projeto de citros (considerando duas vazões diferentes) visto anteriormente mas, os próprios diâmetros podem ser modificados. O cálculo da velocidade de sedimentação foi feito com a equação da Lei de Stokes, mostrando que a maior velocidade do desarenador (última coluna da tabela) é a metade do que foi calculado teoricamente.

Um protótipo construído pela empresa foi testado no deserto da Argélia, na década de 70, num projeto de irrigação que usava água de poços artesianos, e deu conta do recado. Eu participei deste projeto.

Bom proveito.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 26 junho 2019 às 12:42

CASA DE BOMBAS

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 25 junho 2019 às 16:35

OPERAÇÃO DOS FILTROS DE AREIA

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 25 junho 2019 às 12:00

FILTROS DE AREIA NA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA

A qualidade da água deve ser uma das principais preocupações dos projetistas no dimensionamento de sistemas de irrigação localizada, e dos agricultores na sua operação. (1)

Nos filtros comerciais, em geral, no início da filtragem (areia limpa), ocorrem perdas de pressão de 10 a 20 kPa (1 a 2 m.c.a), dependendo do modelo do filtro, tipo de areia selecionada e da taxa de filtração, para condição de água limpa. Pesquisas mostraram que a adoção de taxas de filtração na faixa de 20 a 60 m³/m².hora (para material em suspensão menor que 10 mg/L) oferece os melhores resultados em termos de energia e de menor movimentação na superfície da camada filtrante. A taxa de filtração deve ser escolhida em função da qualidade da água na propriedade e que será tratada para uso na irrigação.

Por problemas na retrolavagem e operacionais, recomenda-se um mínimo de 2 filtros por projeto.

A Figura abaixo apresenta o dimensionamento hidráulico de um filtro de areia para o projeto de irrigação de citros com tripa mostrado anteriormente. Algumas informações que não constaram da planilha por falta de espaço foram: a) a qualidade da água foi considerada média; b) a altura livre do filtro foi adotada como 41% da altura total (depende do fabricante); e c) Não foram adotadas perdas de carga localizadas (nos registros e conexões) no cálculo da altura manométrica total.

Observe que, apenas com a introdução dos 2 filtros, a potência da motobomba sofreu um acréscimo de três vezes, passando de 1 para 3 CV.

REF. 1:

http://www2.feis.unesp.br/irrigacao/pdf/testezlaf_filtros.pdf

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 23 junho 2019 às 23:03

PROJETO DE IRRIGAÇÃO DE CITROS COM SANTENO II

A planilha abaixo apresenta um pequeno projeto de irrigação de citros com Santeno tipo 2, cujos dados iniciais constam do MANUAL DO PROJETISTA Santeno, 3ª. Ed., Salvador-BA, pág. 35/36. As principais diferenças foram as seguintes:

  1. A pressão de serviço adotada no Manual foi 7 m (eu adotei 8 m);
  2. A perda de carga do Manual foi tomada de um ábaco (eu usei Flamant);
  3. O Manual considerou a adoção de um filtro (eu não usei, mas devia);
  4. O rendimento da bomba do Manual era 78% (adotei 66%); e
  5. A potência final da motobomba do Manual foi 5 CV (eu calculei apenas 1 CV).

Esta foi a diferença mais gritante, seja pela presença do filtro e (possivelmente) porque o Manual deve ter adotado o funcionamento simultâneo de todas as linhas, e eu considerei usar apenas 20 linhas de cada ramal; ou seja, pelo uso dos registros (círculos vermelhos), a área só estará totalmente irrigada após aproximadamente 8 horas de trabalho (duas por setor).

A equação da vazão eu tomei de um trabalho de pesquisa da Universidade de São Paulo que teve como foco esses tubos, encontrado em pesquisa na Internet. (1)

REF.1:

CARACTERIZAÇÃO HIDRÁULICA DE TUBOS DE POLIETILENO PARA IRRIGAÇÃO PERFURADOS A LASER, Verônica Melo e auxiliares, Botucatu – SP, 2017.

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