7.2 Dimensionamento hidráulico de sistemas de microirrigação

O principal objetivo do dimensionamento hidráulico é determinar quais emissores serão utilizados, qual o material das tubulações e seus respectivos diâmetros, a pressão necessária em vários pontos do sistema e as especificações do conjunto motobomba necessário para pressurizar o sistema.

O primeiro passo consiste em selecionar um emissor adequado para atender às características do projeto. É o momento mais importante do dimensionamento hidráulico e requer uma combinação de critérios objetivos e subjetivos.

De modo geral, a seleção será feita com base na vazão do emissor. Esta será utilizada para determinar a intensidade de aplicação do emissor, o tempo de irrigação e a quantidade de subunidades do sistema.

Figura 7.1: Trecho de uma catálogo de emissor do tipo gotejador. Catálogo disponível em naandanjain.com.br

A intensidade de aplicação é calculada por:

\(I_a = \frac{Q_{emissor}}{espaçamento}\)

em que: Q_emissor - vazão do emissor

O espaçamento a ser utlizado pode ser o espaçamento da cultura ou o espaçamento entre emissores, dependendo se houver a formação de uma faixa contínua irrigada ou não.

O tempo de irrigação em cada posição é calculado por:

\(T_{irrig} = \frac{Lam_{loc}}{Ia}\)

O número máximo de subunidades em que o sistema pode ser dividido é calculado por:

\(N_{su} = \frac{TR \cdot Jornada}{T_i}\)

em que a Jornada de trabalho é a quantidade de horas do dia disponíveis para a irrigação.

Em seguida, devemos criar o layout da divisão da área irrigada em subunidades.

Figura 7.2: Layout de um sistema de microirrigação.

O valor obtido para a quantidade máxima de subunidades deve balizar a decisão nesse ponto, mas não deve ser considerado um valor rígido. Uma quantidade excessivamente grande de subunidades é custosa e cria dificuldades no manejo.

Nesse momento também é muito importante desenhar o layout das linhas de irrigação: adutora, principal, derivação e lateral. O comprimento destas linhas devem aparecer claramente no layout do sistema de irrigação (veja Figura 7.2.

Exemplo 7.3 Considere as seguintes especificações de um projeto:

• Vazão do emissor = 1 L/h
• Espaçamento = 0,25 x 1,0 m
• Lâmina de irrigação máxima diária = 4,8 mm
• Turno de rega = 1 dia
• Jornada = 16 h

Calcule o número máximo de subunidades.

\(I_a = \frac{1 L/h}{0,25 \cdot 1,0 m^2} = 4 mm/h\)

\(T_{irrig} = \frac{4,8 mm}{4 mm/h} = 1,2 h\)

\(N_{su} = \frac{1 \cdot 16}{1,2} = 13 subunidades\)

Na Figura 7.2 vemos um layout dividido em 10 subunidades, compatível com as especificações deste projeto.

7.2.1 Dimensionamento da subunidade de microirrigação

A subunidade de microirrigação é composta, geralmente, por uma linha de derivação de onde partem as linhas laterais. Para a aplicação uniforme de água na subunidade, são fixadas variações máximas de vazão entre os emissores. O critério mais comumente utilizao é permitir uma variação máxima de 10% na vazão dos emissores.

Para alcançar essa variação de vazão, deve-se atingir uma variação máxima na pressão entre os emissores. Para emissores não regulados, a variação de pressão é calculada pela seguinte equação:

\[ H_{var} = Q_{var}^{(1/x)}-1 \]

em que

• Q_var - variação de vazão entre os emissores: q_max/q_min
• x - expoente da relação pressão-vazão do emissor

Para emissores autocompensantes, a variação de pressão é dada pelo intervalo de pressão de funcionamento do emissor, obtido junto ao catálogo deste.

Exemplo 7.4 Para uma variação máxima de 10% na vazão (Q_var= 1,1), qual a variação de pressão que pode ser permitida para emissores cujo expoente da relação pressão-vazão é igual a 0,50.

\[ H_{var} = 1,1^{(1/0,50)}-1 = 0,21 \]

A variação de pressão é de 21%

O diâmetro mínimo das linhas de derivação e lateral é calculado por meio das fórmulas de perda de carga (Fórmula Universal, Equação de Hazen-Willians, Equação de Flamant, etc.) a partir de informações do número de emissores em cada linha lateral, número de linhas laterais partindo da linha de derivação, comprimento das linhas de derivação e laterais e vazão média do emissor.

O diâmetro calculado deve ser utilizado como indicativo na seleção do diâmetro comercial. Deve-se sempre selecionar um diâmetro comercial superior ao calculado para garantir a máxima variação de vazão adotada no projeto.

7.2.2 Dimensionamento da linha principal e secundárias

No dimensionamento destas linhas, o critério econômico é amplamente utilizado. Deve-se chegar a um ponto de equilíbrio entre o custo de aquisição das tubulações e o custo de operação devido às perdas de carga. Para isso, um ponto de partida é o critério da velocidade máxima de 2 m/s da água nas tubulações.

\[ D=\sqrt{\frac{4 \cdot Q}{\pi \cdot 2,0}} \] ### Dimensionamento do conjunto motobomba

Consiste na seleção de um conjunto motobomba adequado que atenda às necessidades de vazão e de altura manométrica requeridas no projeto de microirrigação.