Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021 867

ISSN 1808-8546 (ONLINE) 1808-3765 (CD-ROM)

DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE MICROASPERSOR PARA DIFERENTES

CONDIÇÕES OPERACIONAIS

GIULIANI DO PRADO1; TIAGO BUENO BRAGA COELHO1; ADRIANO CATOSSI TINOS1; DENISE MAHL1 E EDMILSON CESAR BORTOLETTO1

1 Departamento de Engenharia Agrícola - DEA, Universidade Estadual de Maringá - UEM, Rodovia PR 482, km 45, CEP: 87.820-000, Cidade Gaúcha-PR, Brasil. E-mail: gprado@uem.br, buenotiagobc@gmail.com, actinos@uem.br, demahl@gmail.com, ecbortoletto@uem.br.

1 RESUMO

O trabalho objetivou avaliar o microaspersor Naan Hadar®, modelo 7110, operando na ausência de ventos. Ensaios laboratoriais de distribuição de água foram realizados para 144

condições operacionais de: pressões de serviço (10, 15 e 20 mca), diâmetros de bocais (0,9; 1,0; 1,1 e; 1,2 mm), tipos de insertos (nebulizador - INeb e pequeno alcance - IPalc), alturas de instalação (0,5; 1,0, 1,5 m) e posições verticais (cima e baixo). A altura de instalação proporcionou maiores variações no raio de alcance para o IPalc posicionado para cima (23,4%) do que para baixo (1,3%), para o INeb, essas variações foram de 0,7 a 2,9%. Seis formas geométricas do perfil radial adimensional foram suficientes para caracterizar o microaspersor operando com o INeb e IPalc. Nas simulações da distribuição de água para diferentes arranjos de espaçamentos retangulares e triangulares, verificou-se que: o INeb, independentemente da altura e posição do microaspersor, com espaçamentos próximos a 50%

do diâmetro molhado (DM), resultam em elevados valores de coeficiente de uniformidade (CU), e; para o IPalc, a posição do microaspersor para baixo deve ser preferida, pois resulta em altos valores de CU para espaçamentos até 60% do DM.

Palavras-chave: altura de instalação, pressão de serviço, diâmetro de bocal.

PRADO, G; COELHO, T. B. B.; TINOS, A. C.; MAHL, D; BORTOLETTO, E. C.

MICRO-SPRINKLER WATER DISTRIBUTION FOR DIFFERENT WORKING

CONDITIONS

2 ABSTRACT

The study aimed to evaluate the Naan Hadar® micro-sprinkler, model 7110, working in no-wind conditions. Laboratory tests of water distribution were performed for 144 working combinations, given by: working pressures (10, 15, and 20 mwc), nozzle diameters (0.9, 1.0, 1.1, and 1.2 mm), insert types (mist sprayer -MSp and small sprayer - SSp), nozzle heights (0.5, 1.0, and 1.5 m) and, vertical positions (upright and inverted). The nozzle height setup resulted in a larger range in the radius of throw for the SSp positioned upright (23.4%) than inverted (1.3%), for the MSp, these variations were from 0.7 to 2.9%. Six geometric shapes of the dimensionless water distribution curve were sufficient to characterize the micro-sprinkler working with MSp and SSp. Running out the water distribution simulations for different spacings in rectangular and triangular layouts, it was found that: the MSp, regardless of the Recebido em 24/08/2021 e aprovado para publicação em 20/10/2021

DOI: http://dx.doi.org/10.15809/irriga.2021v26n4p867-883

868 Distribuição de água...

height and position of the micro-sprinkler, with spacings closer than 50% of the wetted diameter (WD), results in high values of uniformity coefficient (UC), and; for the SSp, the micro-sprinkler inverted position should be preferred, since results in high UC values for spacings up to 60% of WD.

Keywords: nozzle height, working pressure, nozzle diameter.

3 INTRODUÇÃO

vegetação,

os

microaspersores

são

usualmente empregados em conjunto,

A irrigação por microaspersão

invertidos, suspensos e com insertos fixos caracteriza-se pela aplicação de água

(placas planas ou ranhuradas), que resultam

pulverizada

por

meio

de

emissores

em menores diâmetros molhados.

(microaspersores), que operam com pressão

As

diferentes

combinações

de serviço em torno de 200 kPa e vazões de

operacionais (pressão de serviço, diâmetro 20 a 150 L h-1 (BERNARDO et al., 2019).

de bocal, tipo de inserto e altura de

A adoção desse tipo de sistema de irrigação

instalação) resultam em diferentes formas

está, principalmente, ligada ao menor

geométricas do perfil radial de distribuição consumo de água e energia e à elevada

de

água

do

microaspersor.

Para

eficiência de aplicação de água (PRADO et

microaspersores que trabalham de forma

al., 2021; FERNANDES et al., 2022).

individual, devem ser buscadas condições

Além da reposição da demanda

operacionais que resultem em perfis radiais

hídrica para as culturas, a irrigação por com forma geométrica uniforme (perfil F de

microaspersão pode ser utilizada para

CHRISTIANSEN,

1942)

e

que

reduzir a temperatura do ar próximo às

proporcionem altos valores de coeficiente

plantas, contribuindo, consequentemente,

de uniformidade (BORTOLUZZI; PRADO,

com o desenvolvimento fisiológico das

2017).

culturas (LIU et al., 2021). Os autores Em contrapartida, para aspersores

supracitados observaram no dossel de

ou microaspersores

que operam em

plantas cultivadas em ambiente aberto que, conjunto, devem ser selecionadas condições

os tratamentos que receberam aplicações

operacionais que promovam decréscimos

pulverizadas (2, 4 e 6 mm dia-1), por meio graduais na taxa de aplicação de água ao de microaspersores, tiveram reduções de

longo do alcance do emissor (perfis A, B e

temperatura média do ar de 1 a 3ºC e

C de CHRISTIANSEN, 1942) para que a

aumento da umidade relativa do ar de 11 a

uniformidade de aplicação de água seja

17%. Isso refletiu em maior produtividade e

maximizada

com

a

ocorrência

da

quantidade de açúcar e sólidos solúveis nos

sobreposição lateral (PRADO, 2016).

frutos da cultura avaliada (Jujube - Ziziphus A uniformidade de aplicação de

jujube).

água representa a dispersão das lâminas em

Conforme

Bortoluzzi

e

Prado

relação à lâmina média, sendo que, quanto (2017), a irrigação por microaspersão pode menor for essa dispersão, menores serão as

ser utilizada no cultivo de culturas em

áreas irrigadas em excesso e déficit

campo aberto e cultivo protegido. Para

(FERREIRA et al., 2016). Esses valores de condições de campo, normalmente, os

uniformidade (coeficientes) podem ser

microaspersores operam de forma isolada,

obtidos após a implantação do sistema de sem sobreposição lateral e com insertos

irrigação, a partir de avaliações de campo giratórios, que proporcionam maiores

(IQBAL et al., 2021), ou previamente à alcances do jato. Todavia, em casas de

implantação do sistema de irrigação por

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 869

meio de simulações digitais com os perfis expressas em relação ao peso específico da

radiais dos emissores (BORTOLUZZI;

água (γ = 1.000 kgf m-3); ii) quatro

PRADO, 2017).

diâmetros de bocais (0,9 mm - cinza; 1,0

Conforme Pradeep et al. (2021),

mm - roxo; 1,1 mm - vermelho e; 1,2 mm -

avaliações da distribuição de água de

alaranjado); iii) dois tipos de inserto difusor sistemas de microaspersão se fazem

(nebulizador e pequeno alcance); iv) três necessárias para a seleção das condições

alturas

de

instalação

do

bocal

do

operacionais que resultem em adequados

microaspersor em relação ao topo dos

valores de uniformidade. Entretanto, na

coletores (0,5; 1,0, 1,5 m), e; duas posições

literatura, grande parte dos trabalhos traz de operação do microaspersor (para cima e

resultados de avaliação da distribuição de para baixo).

água

de

sistemas

de

microaspersão

Previamente

aos

ensaios

de

envolvendo apenas pressão de serviço e

distribuição de água, foram determinadas as

espaçamentos

entre

microaspersores

relações de vazão versus pressão de serviço (DWIVEDI; PANDYA, 2016; ANDRADE

do microaspersor. Nesses ensaios, com

et al., 2017; PATEL et al., 2021).

intuito de minimizar o efeito da variação de

Dados de distribuição de água de

pressão ao longo da linha de emissores, foi

microaspersores operando em diferentes

utilizada uma linha de PVC rígido de 1 ½”,

alturas de instalação, formas de instalação com diâmetro interno de 40,1 mm e três

associadas à pressão de serviço e diâmetros

metros de comprimento. Cinco conectores

de bocais, são mais escassos. Dessa forma, para

acoplamento

dos

bocais

do

o presente trabalho objetivou determinar as

microaspersor, espaçados em 0,265 m,

características de distribuição de água de foram inseridos nessa linha.

um

microaspersor

trabalhando

sob

Na determinação da vazão, pelo

diferentes condições operacionais (pressão

método ponderal ou do peso, os bocais do de serviço, diâmetro de bocal, tipo de

microaspersor (0,9, 1,0, 1,1 e 1,2 mm)

inserto, altura de instalação e posição do foram submetidos a pressões crescentes

microaspersor) e avaliar o resultado das

(10, 15 e 20 mca). As pressões foram

simulações da uniformidade de aplicação de

reguladas com auxílio de registro de gaveta

água para as distintas situações de trabalho e monitoradas com manômetro digital, na

do microaspersor.

escala de 0 a 5 kgf cm-2, com tomada de pressão acoplada no centro da linha. A

vazão de emissão de cada bocal do

4 MATERIAL E MÉTODOS

microaspersor, para uma pressão de

operação, foi a vazão média dos cinco

O

trabalho

foi

realizado

na

emissores avaliados.

Universidade Estadual de Maringá, Campus

Nos ensaios de distribuição de água

do Arenito, em Cidade Gaúcha, PR. Neste

do microaspersor, foi adotado o método da estudo foram avaliadas as características de

malha de coletores de água, conforme a

distribuição de água e raio de alcance do norma técnica ISO 8026 (ISO, 2009), sendo

microaspersor Naan Hadar®, modelo 7110,

os coletores distribuídos em torno do

operando

em

diferentes

condições

microaspersor com espaçamento de 0,3 x

operacionais.

0,3 m. Esses coletores plásticos, com

As características de distribuição de

diâmetro de captação igual a

oito

água e o raio de alcance do microaspersor centímetros, foram instalados em área plana

foram determinados para 144 condições

coberta e os ensaios foram realizados em operacionais, dadas pela combinação de: i) ambiente fechado na condição de ausência

três pressões de serviço (10, 15 e 20 mca), de ventos.

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

870 Distribuição de água...

Para aferição da pressão de operação

representa o ponto mais distante onde

do microaspersor, com auxílio de registro ocorre a intensidade de 0,13 mm h-1, de de gaveta, foi empregado um manômetro

acordo com a norma ISO 8026 (ISO 2009).

instalado

na

altura

do

bocal

do

Os valores de vazão de descarga e

microaspersor e, durante os ensaios, as

raio de alcance do microaspersor, para as pressões foram verificadas a cada 15

diferentes condições operacionais, foram

minutos. Cada ensaio teve duração de

ajustados pelo método dos mínimos

aproximadamente uma hora e os volumes

quadrados, conforme as Equações 1 e 2.

de água contidos nos coletores foram

transformados em intensidade de aplicação

a

a

2

3

Q  a  b

 p (1)

1

de água.

Conforme sugerido por Bortoluzzi e

a

a

a

5

6

7









Prado (2017), ao término de cada ensaio, o

R

a

h

b

p

(2)

4

valor de vazão determinado em função da

pressão de operação foi comparado com o

Em que: Q é a vazão de descarga (L

valor de vazão coletada. A vazão coletada h-1); R é o raio de alcance (m); b é o corresponde ao somatório do produto das

diâmetro do bocal (mm); p é a pressão de intensidades de aplicação, observadas em

serviço (mca); h é a altura de instalação em

cada coletor, multiplicada pela área de

relação ao ponto de aplicação de água (m),

influência de cada coletor (0,09 m2).

e; a1, a2, a3, a4, a5, a6 e a7 são as constantes Nos casos em que houve diferenças

de ajuste das equações.

entre os valores de vazão coletada e

aplicada, para evitar erros volumétricos nas

Em relação ao raio de alcance

simulações, os valores de intensidade de

obtido com a altura de instalação do

aplicação de água observados foram

microaspersor de 1,5 m, para uma dada

corrigidos pela razão entre a vazão coletada

pressão de serviço (p) e diâmetro do bocal e aplicada.

(b), foi calculado o decréscimo no raio de Os dados das intensidades de

alcance (PRADO et al., 2013) com a aplicação observados em cada malha de

redução da altura de instalação do

coletores foram utilizados para estabelecer microaspersor de acordo com a Equação 3.

o raio de alcance do microaspersor, que

R R









h

,

1 5 

a

h

5

DR 

100  

 1 100 (3) R

 5

,

1 

,

1 5







Em que: DR é o decréscimo no raio

esse procedimento, foi determinada a média

de alcance do microaspersor (%); Rh é o dos valores de intensidades de aplicação

raio de alcance do microaspersor para a

observados a mesma distância radial ao

altura de instalação h (m), e; R1,5 é o raio de microaspersor.

alcance do microaspersor para a altura de Os perfis de distribuição de água

1,5 m.

foram adimensionalizados de acordo com a

metodologia apresentada por Solomon e

Os

dados

de

intensidade

de

Besdek (1980), em que as distâncias ao

aplicação (mm h-1) corrigidos na malha de microaspersor são expressas em termos de

coletores foram utilizados para construir os

fração do raio de alcance (Equação 4), e os

perfis radiais do microaspersor operando

valores de intensidade de aplicação em

sob diferentes condições operacionais. Para

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 871

termos da fração da intensidade média de rotina computacional, escrita em Visual aplicação de água (Equação 5).

Basic para aplicativos na planilha eletrônica Excel, conforme descrito por Prado (2016).

dr

Os valores de uniformidade de

j

ra 

(4)

j

aplicação

de

água

em

função

dos

R

espaçamentos na linha e na entre linha

foram representados em gráficos de

ip    R²

j

ia 

(5)

contorno, nos quais foram indicadas as

j

Q

condições operacionais que promovem os

melhores valores de uniformidade (CUC > Em que: raj é a fração do raio de

80%) (BERNARDO et al., 2019) do

alcance do microaspersor (adimensional);

microaspersor, operando com o inserto

iaj é a fração da intensidade média de

nebulizador e com o de pequeno alcance.

aplicação de água (adimensional); drj é a Em todos os gráficos de contorno

distância radial de um ponto de amostragem

gerados, foi traçada a curva que delimita as

j, em relação ao microaspersor (m), e; ipj é

combinações

de

espaçamento

entre

a intensidade de água em um ponto de

microaspersores, a partir da qual a

amostragem j (mm h-1).

sobreposição

das

áreas

molhadas

é

incompleta.

As

combinações

de

Com as informações obtidas em

espaçamentos entre microaspersores a partir

cada perfil radial de distribuição de água, das quais se inicia o comprometimento da foram gerados por interpolação com spline cobertura completa da área irrigada foram cúbico (BURDEN; FAIRES, 2003), vinte

determinadas,

respectivamente,

para

valores de intensidade adimensional de

arranjos

retangulares

e

triangulares

precipitação correspondente a vinte frações (PRADO, 2016), Equações 7 e 8.

do raio de alcance (rat), Equação 6.

2

Sl

 Sp 

ra  025

,

0

 (t  )

1  05

,

0

(6)



 



t

1

(7)

DM

 DM 

Em que: t é o índice de identificação

que varia de 1 a 20.

2

Sl

 Sp



 1 4 

 5

,

0  (8)

DM

 DM



A

fim

de

identificar

formas

geométricas típicas assumidas pelos perfis

radiais adimensionais, os setenta e dois

Em que: Sl é o espaçamento entre

perfis radiais adimensionais para cada tipo microaspersores na linha (m); Sp é o

de

inserto

do

microaspersor,

foram

espaçamento entre microaspersores na entre

submetidos à análise de agrupamento

linha (m), e; DM é o diâmetro molhado do

utilizando-se

o

algoritmo

K-Means

microaspersor (m).

(PRADO; COLOMBO, 2005).

Para

as

simulações

das

sobreposições laterais em função dos

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

espaçamentos entre microaspersores, na

linha e na entre linha, de 30 a 100% do Na Figura 1 são apresentados os

diâmetro molhado do microaspersor, e o

valores de vazão de descarga versus pressão cálculo da uniformidade de aplicação por

de serviço para os quatro bocais do

meio do coeficiente de uniformidade de

microaspersor avaliado. Nesta figura é

Christiansen (CUC), foi desenvolvida uma

notável que, com o aumento da pressão de Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

872 Distribuição de água...

serviço, para todos os bocais avaliados, há emissor.

um incremento na vazão de descarga do

Figura 1. Vazão de descarga do microaspersor em função do diâmetro do bocal (b em mm) e da pressão de serviço (p em mca).

90

)1

b - 0,9 mm

- h

b - 1,0 mm

75

b - 1,1 mm

Q (L

b - 1,2 mm

- 60

a

Ajuste

gr 45

caesd 30

e d

ão

Q = 10,758 b2,035 p0,507

15

az

R2 = 0,9996

V

0

0

5

10

15

20

25

Pressão de serviço - p (mca)

Aos valores de vazão observados

do microaspersor operando com o inserto

nos ensaios, foi ajustada uma equação

nebulizador, foram observadas variações

potencial em função do diâmetro do bocal e

nos raios de alcance de 1,06 a 1,29 m e 1,06

da pressão de serviço (Figura 1). No ajuste

a 1,36 m, respectivamente, para o

dessa equação, observou-se um coeficiente

microaspersor instalado verticalmente para

de determinação próximo à unidade (R2 =

cima e para baixo. Em contrapartida, para o

0,9996), revelando que os dados observados

inserto de pequeno alcance, essas variações

possuem boa adequação ao modelo

foram de 1,10 a 1,96 m com o

potencial (PRADO et al., 2021). O

microaspersor instalado para cima e de 1,66

expoente de pressão igual a 0,507 dessa

a 2,21 m para baixo. A esses dados

equação revela que, o microaspersor

observados, foram ajustadas equações para

ensaiado pode ser classificado como

a estimativa do raio de alcance em função emissor de regime turbulento (FRIZZONE

da altura do bocal em relação aos coletores,

et al., 2012).

diâmetro de bocal e pressão de serviço do Nos ensaios de distribuição de água

microaspersor (Tabela 1).

Tabela 1. Equações de raio de alcance (R em m) do microaspersor nas posições para cima e para baixo com os insertos nebulizador e de pequeno alcance em função do diâmetro do bocal (b em mm), da pressão de serviço (p em mca) e da altura de instalação (h em m).

Inserto

Posição

Equação

R2

Cima

0,0270

0,3731

0 1598

,

R 

7

,

0 163 h

 b

 p

0,5588

Nebulizador

Baixo

0,0065

0,3226

0 1

, 363

R 

8

,

0 521 h

 b

 p

0,5771

Cima

0,2432

0,7441

0 1187

,

R  0

,

1 770 h

 b

 p

0,9372

Pequeno alcance

Baixo

0,0120

0,5222

0,0835

R  5

,

1 076 h

 b

 p

0,7714

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 873

As menores variações no raio de

Segundo Ouazaa et al. (2014),

alcance do microaspersor operando com o

quanto maior a pulverização do jato d’água

inserto

nebulizador

proporcionaram

de um aspersor, menor é o tamanho das

coeficientes de determinação das equações

gotas produzidas, resultando numa menor

de 55,88% (posição para cima) e 57,71%

área molhada. Desta forma, devido a maior

(posição para baixo) (Tabela1). Por outro pulverização

proporcionada

pelo

lado, as maiores variações nos valores

microaspersor operando com o inserto

observados de raio de alcance, para o

nebulizador (placa lisa), os decréscimos no inserto de pequeno alcance, resultaram em alcance ao reduzir a altura de instalação, coeficientes de determinação das equações

independentemente da posição do emissor,

de 93,72% (posição para cima) e 77,14%

não foram tão acentuados (Figura 2). Ao

(posição para baixo). Bortoluzzi e Prado

reduzir

a

altura

de

instalação

do

(2017), ao ajustarem equações de raio de microaspersor de 1,5 m para 0,5 m,

alcance para o mesmo microaspersor,

observaram-se reduções de 2,9 e 0,7% no

operando

com

insertos

rotativos,

raio de alcance, respectivamente, para o

observaram valores de coeficientes de

microaspersor posicionado verticalmente

determinação que variaram entre 68,9 e

para cima e para baixo.

88,7%.

Figura 2. Decréscimo no raio de alcance para os insertos nebulizador (INeb) e pequeno alcance (IPalc) em função da redução na altura e posição de instalação do microaspersor.

Altura de instalação - h (m)

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

0

-5

DR (%)-

io -10

no ra -15

o

Ineb - cima

im

Ineb - baixo

sc -20

re

IPalc - cima

c

IPalc - baixo

De -25

Para o microaspersor operando com

usualmente, as placas fixas ranhuradas são o inserto de pequeno alcance (placa

empregadas com a concavidade voltada

ranhurada côncava) instalado verticalmente

para cima (SOBENKO et al., 2019;

para baixo com a concavidade para cima, a

ZHANG et al., 2019).

redução do alcance também não foi tão

Os resultados das análises de

acentuada (1,3%) ao reduzir-se a altura de agrupamento ( K-Means) dos perfis radiais instalação (Figura 2). Todavia, quando o

adimensionais de distribuição de água são microaspersor foi instalado verticalmente

apresentados na Figura 3. Essa análise de para cima, com a concavidade do inserto

agrupamento foi realizada separadamente

voltada para baixo, esse decréscimo no raio

com os perfis radiais adimensionais obtidos

de alcance foi acentuado (23,4%). Em

nas condições operacionais de alturas de

sistemas de irrigação tipo pivô centrais, instalação,

posição

do

microaspersor,

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

874 Distribuição de água...

diâmetro de bocais e pressões para o inserto

pequeno alcance (72 perfis).

nebulizador (72 perfis) e para o inserto de Figura 3. Erro médio em relação ao número (K) de perfis representativos empregados.

0,6

0,6

Inserto nebulizador

Inserto pequeno alcance

0,5

0,5

0,4

0,4

édio

édio

m 0,3

m 0,3

o

Erro 0,2

0,2

Err

0,1

0,1

0

0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Número de grupos ou perfis - K

Número de grupos ou perfis - K

De acordo com Solomon e Bezdek

de um aspersor de tamanho médio em três (1980), o número de perfis é escolhido nas perfis típicos, obteve um erro médio igual a

proximidades do ponto de inflexão entre o 0,19.

erro médio e o número K de perfis (Figura

Nas Figuras 4 e 5 são apresentados,

3). Dessa forma, ao estabelecer-se seis

respectivamente,

os

perfis

radiais

perfis radiais (K = 6) para as condições adimensionais

representativos

das

operacionais dos insertos nebulizador e de condições operacionais do microaspersor

pequeno alcance, o erro médio na

operando com os insertos nebulizador e de intensidade adimensional de aplicação

pequeno alcance. As barras verticais,

variou de 0,24 a 0,27 e, a partir desse ponto

apresentadas

nessas

duas

figuras,

(K = 6), com o aumento no número de “K”

representam um erro de mais ou menos um

perfis, o erro médio decresceu até assumir o

desvio padrão no valor da intensidade

valor igual a zero (K = 72). Prado (2016), adimensional obtida em cada ponto.

ao agrupar 16 perfis radiais adimensionais

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 875

Figura 4. Perfis adimensionais representativos do microaspersor operando com o inserto nebulizador.

5,0

5,0

Perfil I

Perfil II

4,0

4,0

3,0

3,0

2,0

2,0

1,0

1,0

0,0

0,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

5,0

5,0

Perfil III

Perfil IV

)-( 4,0

4,0

ia- 3,0

3,0

dade

2,0

2,0

nsi

1,0

1,0

nteI

0,0

0,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

5,0

5,0

Perfil V

Perfil VI

4,0

4,0

3,0

3,0

2,0

2,0

1,0

1,0

0,0

0,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Distância ao aspersor - ra (-)

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

876 Distribuição de água...

Figura 5. Perfis adimensionais representativos do microaspersor operando com o inserto de pequeno alcance.

5,0

5,0

Perfil I

Perfil II

4,0

4,0

3,0

3,0

2,0

2,0

1,0

1,0

0,0

0,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

5,0

5,0

Perfil III

Perfil IV

)-( 4,0

4,0

ia- 3,0

3,0

dadei 2,0

2,0

ens

1,0

1,0

ntI

0,0

0,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

5,0

5,0

Perfil V

Perfil VI

4,0

4,0

3,0

3,0

2,0

2,0

1,0

1,0

0,0

0,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Distância ao aspersor - ra (-)

As formas geométricas assumidas

geométricas V e VI, os perfis radiais

pelos perfis radiais adimensionais, obtidos obtidos com as diferentes condições

com as diferentes condições operacionais

operacionais do microaspersor, trabalhando

do microaspersor operando com inserto

com o inserto de pequeno alcance,

nebulizador (Figura 4), no intervalo entre apresentaram baixos valores de intensidade 0,3 e 0,6 da fração do raio de alcance, de

aplicação

de

água

próximo

ao

apresentam uma elevação nos valores da

microaspersor (ia < 1) e, à medida que se intensidade de aplicação de água. Para as distancia do microaspersor, esses valores

formas geométricas I e IV, esse aumento na

crescem de forma acentuada, atingem um

intensidade

de

aplicação

foi

mais

pico, e decrescem novamente (Figura 5). De

acentuado, quando comparado às demais

acordo com Bortoluzzi e Prado (2017),

formas geométricas (II, III, V e VI). Após condições operacionais que proporcionam

essa elevação, os valores de intensidade de esse tipo de perfil radial, conhecido como aplicação decrescem até o valor de zero, perfil rosquilha, devem ser evitadas, pois característica típica das formas geométricas

resultam em inadequados valores de

teóricas A, B e C de Christiansen

uniformidade de aplicação de água.

(CHRISTIANSEN, 1942).

Todavia, as formas geométricas V e VI

Com

exceção

das

formas

assemelham-se aos perfis A, B e C

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 877

descritos

por

Christiansen

pertencentes a cada grupo (I, II, III, IV, V e (CHRISTIANSEN, 1942).

VI). Ao identificar o perfil adimensional Nas Tabelas 2 e 3, respectivamente,

representativo da condição operacional de

estão definidas as condições operacionais

interesse, com os dados de raio de alcance e

(posição do emissor x altura de instalação x

intensidade de aplicação de água, é possível

diâmetro do bocal x pressão de serviço) do

proceder a dimensionalização do perfil

microaspersor operando com os insertos

radial de distribuição de água.

nebulizador

e

de

pequeno

alcance

Tabela 2. Perfis representativos do microaspersor operando com o inserto nebulizador nas posições para cima e para baixo em função do diâmetro do bocal (b), pressão de serviço (p) e alturas de instalações de 0,5 (h1), 1,0 (h2) e 1,5 m (h3).

b

p

Posição para cima

Posição para baixo

(mm)

(mca)

h1

h2

h3

h1

h2

h3

10

I

III

I

I

II

III

0,9

15

I

III

III

IV

II

IV

20

II

III

II

IV

III

IV

10

I

II

II

III

III

V

1,0

15

V

II

II

IV

III

III

20

VI

I

II

III

III

III

10

V

V

V

I

I

IV

1,1

15

VI

VI

II

III

III

III

20

VI

II

II

III

II

III

10

VI

VI

V

I

III

IV

1,2

15

V

VI

II

II

II

II

20

VI

V

V

V

VI

V

Tabela 3. Perfis representativos do microaspersor operando com o inserto de pequeno alcance nas posições para cima e para baixo em função do diâmetro do bocal (b), pressão de serviço (p) e alturas de instalações de 0,5 (h1), 1,0 (h2) e 1,5 m (h3).

b

p

Posição para cima

Posição para baixo

(mm)

(mca)

h1

h2

h3

h1

h2

h3

10

I

III

III

IV

V

IV

0,9

15

II

IV

IV

IV

V

V

20

II

IV

IV

V

V

V

10

II

III

III

V

V

V

1,0

15

III

IV

IV

V

VI

VI

20

III

IV

IV

VI

VI

VI

10

III

III

IV

V

V

V

1,1

15

III

IV

IV

VI

VI

V

20

III

IV

IV

VI

VI

V

10

III

IV

V

V

V

V

1,2

15

III

V

V

VI

VI

VI

20

III

IV

V

VI

VI

VI

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

878 Distribuição de água...

Segundo Solomon e Bezdek (1980)

a ocorrência das formas geométricas IV, V

e Prado (2016), determinadas condições

e VI.

operacionais

do

emissor

tendem

a

Os perfis radiais representativos,

apresentar uma forma geométrica específica

apresentados nas Figuras 4 e 5, foram

do perfil radial de distribuição de água. Para empregados para simular a distribuição de o inserto nebulizador, isso não é tão

água do microaspersor operando em

evidente, mas a forma geométrica I aparece

conjunto para diferentes espaçamentos entre

com maior frequência para condições

emissores,

expressos

em

termos

de

operacionais de baixa pressão de serviço (p

diâmetro molhado (DM). Com os valores

= 10 mca) e as formas geométricas V e VI

de sobreposição lateral entre emissores,

para pressões mais elevadas (Tabela 2).

para espaçamentos em arranjos retangulares

Ao

considerar

as

formas

(Figuras 6 e 8) e triangulares (Figuras 7 e geométricas do perfil radial para o inserto 9), foram determinados os coeficientes de de pequeno alcance (Tabela 3), é notório uniformidade de Christiansen (CUC). Nas

observar que, as formas geométricas I, II, Figuras 6, 7, 8 e 9, as combinações de III e IV são mais frequentes para as

espaçamento, abaixo à linha pontilhada

condições

do microaspersor instalado

amarela,

garantem

um

mínimo

de

verticalmente para cima e, para o emissor sobreposição entre microaspersores.

alocado verticalmente para baixo, apenas há

Figura 6. Coeficientes de Uniformidade de Christiansen (CUC) do microaspersor operando com o inserto nebulizador para espaçamentos entre emissores em arranjo retangular.

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 879

Figura 7. Coeficientes de Uniformidade de Christiansen (CUC) do microaspersor operando com o inserto nebulizador para espaçamentos entre emissores em arranjo triangular.

Figura 8. Coeficientes de Uniformidade de Christiansen (CUC) do microaspersor operando com o inserto de pequeno alcance para espaçamentos entre emissores em arranjo retangular.

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

880 Distribuição de água...

Figura 9. Coeficientes de Uniformidade de Christiansen (CUC) do microaspersor operando com o inserto de pequeno alcance para espaçamentos entre emissores em arranjo triangular.

Conforme apresentado na literatura

condições, espaçamentos iguais ou menores

(BERNARDO et al., 2019; FRIZZONE et que 50% do DM na linha (Sl) e iguais ou al., 2012; PRADO, 2016), valores de inferiores a 60% do DM na entre linha (Sp)

coeficiente de uniformidade de Christiansen

geram valores de CUC superiores a 80%

iguais ou superiores a 80% proporcionam

(Figuras 6 e 7).

uma adequada distribuição de água de

Para as formas geométricas dos

emissores.

Entretanto,

condições

perfis radiais I, II, III e IV, obtidas com o operacionais que resultem em maiores

inserto de pequeno alcance (Figura 5),

espaçamentos

entre

microaspersores

espaçamentos muito próximos (menor que

promovem um menor custo do projeto de

40% do DM) devem ser empregados para

irrigação e devem ser preferidas.

gerar valores de CUC superiores a 80%

De

modo

geral,

para

o

(Figuras 8 e 9). Devido aos baixos valores microaspersor operando com o inserto

de CUC obtidos com o perfil representativo

nebulizador, independentemente do arranjo

I (Tabela 3), essa condição operacional do entre microaspersores, espaçamentos, tanto

microaspersor deve ser evitada.

na linha (Sl) como na entre linha (Sp), As condições operacionais que

menores que 45% do DM do microaspersor,

levam aos perfis representativos V e VI, resultam em adequados valores de CUC

nos arranjos retangulares, permitem atingir (Figuras 6 e 7). Exceções a isso são

altos

valores

de

coeficientes

de

condições operacionais que resultem em

uniformidade com espaçamentos menores

perfis radiais com as formas geométricas V

que 60% do diâmetro molhado (Figura 8).

e VI para os arranjos retangular e triangular, Por outro lado, para arranjos triangulares e II para o arranjo triangular. Nessas

(Figura 9), espaçamentos na linha (Sl)

Irriga, Botucatu, v. 26, n. 4, p. 867-883, outubro-dezembro, 2021

Prado et al. 881

iguais ou inferiores a 60% do DM e

6 CONCLUSÕES

espaçamentos na entre linha (Sp) iguais ou inferiores a 70% do DM proporcionam

Com base nos resultados obtidos,

adequados valores de CUC (CUC > 80%).

conclui-se que: i) condições operacionais

A redução no espaçamento entre

com o inserto de pequeno alcance

microaspersores promove melhoras na

proporcionaram maiores raios de alcance;

uniformidade

de

aplicação

de

água

ii) variações no raio de alcance com o

(ANDRADE et al., 2017; PATEL et al.

inserto de pequeno alcance, instalado

2021). Essa maior proximidade entre os

verticalmente para cima, foram mais

emissores leva a uma maior intensidade de acentuadas; iii) seis formas geométricas são

aplicação de água e aumento do custo de suficientes para representar os perfis radiais instalação do sistema de irrigação. Assim, do microaspersor operando com o inserto

combinações operacionais que permitam

nebulizador e de pequeno alcance; iv)

maior espaçamento entre emissores devem

espaçamentos entre emissores próximos a

ser priorizadas.

50% do diâmetro molhado resultaram em

adequados valores de CUC na maioria das

situações avaliadas, e; v) o emprego do

inserto de pequeno alcance com o

microaspersor instalado verticalmente para

cima deve ser evitado.

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