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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2015.tde-06042015-112322
Document
Author
Full name
Geancarlo Takanori Katsurayama
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2015
Supervisor
Committee
Botrel, Tarlei Arriel (President)
Alves, Dinara Grasiela
Duarte, Sergio Nascimento
Title in Portuguese
Metodologia para dimensionamento do intervalo de pressões de operação de linhas laterais de microirrigação com emissores do tipo microtubo
Keywords in Portuguese
Gotejamento
Hidráulica
Irrigação
Tecnologia
Uniformidade
Abstract in Portuguese
Os projetos de irrigação são convencionalmente dimensionados para operar com potência constante, garantindo-se, assim, um desempenho aceitável a campo. Contudo, existem sistemas de bombeamento que não atendem a esse requisito diretamente, como nos casos da energia fotovoltaica e da eólica. Nesses casos, inclui-se algum componente no sistema para regulação da pressão, como reservatórios, emissores regulados e/ou válvulas reguladoras. Apesar de solucionar o problema, pode haver encarecimento do projeto. Em alternativa aos emissores regulados, podem ser utilizados emissores do tipo microtubo. Estes, além de mais baratos, permitem variar seu comprimento a fim de se compensar a diferença de pressão ao longo da linha lateral. Assim, teoricamente, tem-se 100% de uniformidade na vazão dos emissores. Ainda, pode-se variar a pressão na entrada da linha lateral, dentro de certo limite, sem comprometer a uniformidade mínima de aplicação de água dos emissores. Isso permitiria o acoplamento direto do sistema de irrigação com o sistema de bombeamento, em sistemas com potência variável, sem a necessidade de algum mecanismo de interface entre os dois. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia e um aplicativo para o dimensionamento de linhas laterais de sistemas de microirrigação com emissores do tipo microtubo, em que fosse obtido o intervalo de pressão recomendado para operação da mesma. O aplicativo foi desenvolvido em linguagem de programação PHP, para disponibilização aos interessados. O dimensionamento da linha lateral ocorreu em duas etapas: a primeira para se obter os comprimentos dos emissores; e a segunda para se obter os limites de pressão para temperaturas de 10 a 35 °C, respeitando uma variação de vazão de 7%. Após o desenvolvimento do aplicativo, foi instalada uma linha lateral com 250 emissores, com vazão de 1 L h-1 por emissor, e espaçamento de 10 cm. A avaliação do conjunto foi realizada coletando-se a vazão de 51 emissores para três pressões: a máxima (84,43 kPa), a mínima (16,32 kPa) e a ótima (39,00 kPa), sendo esta a que fornecia a menor variação de vazão. As uniformidades de distribuição do menor quartil obtidas para a pressão mínima, ótima e máxima, respectivamente, foram de 95,25, 97,80 e 97,83%; e os coeficientes de uniformidade estatísticos 96,79, 98,37 e 98,37%. Ambos os índices, portanto, podem ser classificados como excelentes. Dessa forma, pode-se concluir que aplicativo desenvolvido foi capaz de fornecer tanto os comprimentos dos microtubos, quanto os intervalos de pressão para operação da linha lateral, para a variação de vazão admitida.
Title in English
Methodology for designing intervals of pressures to operate laterals of microirrigation with microtube emitters
Keywords in English
Drip irrigation
Hydraulics
Irrigation
Technology
Uniformity
Abstract in English
Irrigation projects are conventionally designed to operate at constant power, and thus guarantee an acceptable field performance. However, there are pumping systems that do not directly satisfy such requirement, as photovoltaic, and wind energy. For these cases, some components are add to the system to regulate pressure, such as tanks with constant level, regulated emitters, or regulating valves. Despite of the solution of the problem, the project can be enhanced. As an alternative to regulated emitters, microtubes may be used, which are less expensive and allow varying its length in order to compensate the pressure difference along the lateral line. Hence, theoretically, it provides 100% of emitting uniform flow. Furthermore, the inlet pressure of the line can be varied, within certain limits, without compromising the minimal application uniformity. This would permit direct coupling of the irrigation system to the pumping system, for those with variable power, without needing some mechanisms to interface the two systems. Therefore, the purpose of this study was to develop a methodology and a software for the design laterals with microtube emitters of microirrigation systems, from where the intervals of pressure to operate the system can be obtained. The software was developed in the PHP programming language in order to share it with the users. Laterals were designed in two steps: first to obtain the lengths of the emitters, and second to obtain the pressure limits at temperatures from 10 to 35 ° C, regarding to flow variation of 7%. After developing the software, a lateral line with 250 emitters with flow rate of 1 L h-1, and 10-cm spaced. Evaluations of the arrangement were carried out collecting flow of 51 emitters at three pressures: the maximum (84.43 kPa), minimum (16.32 kPa), and the optimal (39.00 kPa), which provided the lower flow variation. The uniformity of distribution of the lower quartile obtained for the lowest, optimal, and greatest pressure were, respectively, 95.25, 97.80 and 97.83%; and the statistical uniformity coefficients were 96.79, 98.37 and 98.37%. Both indices of uniformity may be then rated as excellent. Therefore, it can be concluded that the software was capable of providing both length of microtubes, and intervals of pressure to operate the lateral line, within the admitted flow variation.
 
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Publishing Date
2015-04-16
 
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