C e n t ro O p e r a t i vo e d e Te c n o l o g i a d e R e ga d i o. Laboratório de Testes de Equipamentos de Rega

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1 C e n t ro O p e r a t i vo e d e Te c n o l o g i a d e R e ga d i o Laboratório de Testes de Equipamentos de Rega

2 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o 1 Introdução A programação e gestão da rega são duas vias que podem ser utilizadas para racionalizar o uso da água em agricultura. Contudo, elas só por si, serão incapazes de atingir este desiderato se os equipamentos de rega não trabalharem de forma eficaz e eficiente. Para assegurar o seu bom funcionamento têm sido desenvolvidas um conjunto de Normas que devem ser respeitadas e aplicadas. A existência dessas Normas, desenvolvidas por várias comissões internacionais, entre as quais se podem realçar as que trabalham no âmbito da Organização Internacional de Normalização (ISO), da American Society of Agricultural Engineers (ASAE) e do Comité Europeu de Normalização (CEN), não é sinónimo da sua aplicação correcta. Por outro lado, estas Normas dizem normalmente respeito a equipamentos novos, e, como tal, embora os equipamentos novos possam ter sido construídos de acordo com as mesmas, após serem instalados, o seu funcionamento pode sofrer anomalias que necessitam de ser identificadas e corrigidas. Consciente deste tipo de problemas foi criado, no seio do Centro Operativo e de Tecnologia de Regadio, um programa independente e isento de avaliação de equipamentos e sistemas de rega, com duas componentes Campo e Laboratório. A componente Laboratório foi desenvolvida de modo a incluir um conjunto de bancadas providas de diversos equipamentos de medição que possibilitam testar, com garantia, os diversos equipamentos de rega de acordo com as Normas referidas anteriormente. 1

3 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega 2 - Objectivos Principais O principal objectivo do Laboratório de Testes de Equipamentos de Rega do COTR - LATER - é promover a ciência e a aplicação da prática da rega eficiente em Portugal, em geral, e no Alentejo em particular. Para que tal seja possível, torna-se necessário que estes mesmos equipamentos de rega sejam testados para avaliar a sua qualidade e o seu desempenho. 3 - Funções do Laboratório Aconselhamento do agricultor Ajudar o agricultor a substituir ou corrigir o funcionamento dos equipamentos e repor o seu estado de funcionamento, contribuindo assim para a diminuição dos custos de produção, aumento da potencialidade de trabalho dos equipamentos e da durabilidade dos materiais. Garantir a qualidade mínima dos equipamentos Determinar a qualidade mínima aceitável dos equipamentos e realizar testes de funcionamento ou desempenho dos mesmos, sem que isso corresponda a certificação de produtos, já que esta certificação implicaria a existência de outras estruturas e equipamentos que, na fase actual, não se justificam. Testar equipamentos já instalados Identificar causas de falhas de funcionamento e ajudar a resolver problemas detectados no campo. Comprovar os dados técnicos fornecidos pelos fabricantes Determinação das características de funcionamento dos equipamentos fornecidas pelos fabricantes, com base nas quais é realizado o projecto da instalação. Calibração de equipamentos de rega já instalados, para os quais se tenha verificado o seu mau funcionamento pelos ensaios de campo determinados pela Área de Assistência Técnica.

4 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o Colaborar no desenvolvimento tecnológico Realizar estudos de novos equipamentos de rega a realizar directamente, ou em colaboração com fabricantes que, de algum modo possam contribuir para o avanço da rega. Apoiar a participação portuguesa Nas comissões ou grupos de trabalho nacionais ou internacionais sobre normalização dos equipamentos de rega e na implementação do uso dessas normas em Portugal de forma a disciplinar o uso dos diferentes tipos de equipamento. Arbitrar Servir de árbitro em questões litigiosas entre partes, emitindo relatórios técnicos qualificados. Formar Aproveitar as estruturas existentes para participar em programas de formação sobre as matérias específicas do Laboratório. 4 - Constituição do Laboratório Edifício O Laboratório de Testes de Equipamentos de Rega está instalado num edifício já existente (Fig. 1), com uma área total de 270 m 2, adaptado para este fim, de forma a albergar todos os equipamentos, com excepção do reservatório de abastecimento que se encontra fora. O edifício alberga ainda um pequeno gabinete que servirá simultaneamente de gabinete de apoio e de sala de controle. 3

5 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega Figura 1 Edifício adaptado para o Laboratório de testes de Equipamentos de rega Reservatório de Abastecimento O abastecimento de água do Laboratório de Testes de Equipamentos de Rega é assegurado a partir de um reservatório enterrado, em betão armado, com uma capacidade da ordem dos 25 m 3, colocado no exterior do edifício, de forma a garantir uma razoável inércia térmica para manter a água a uma temperatura estável, já que um grande número de ensaios é feito em recirculação. Por esta razão, os gastos de água serão relativamente pequenos, sendo, por isso mesmo, garantido um volume mínimo de água dentro do reservatório de uma forma automática Grupo de Impulsão O grupo de impulsão é constituído por dois grupos de eixo vertical, com uma capacidade de 3 e 25 l/s respectivamente (Fig. 2). Os grupos estão equipados com variadores de velocidade permitindo, com o auxílio de válvulas de comando manual, cobrir o espectro de caudais acima referido a uma altura manométrica máxima de 600 kpa.

6 C e n t ro O p e r a t i vo e d e Te c n o l o g i a d e R e ga d i o Figura 2 Grupos de impulsão 4.4 Sistema de Regulação da Temperatura da Água O sistema de regulação da temperatura da água no laboratório é bastante simples, e essencialmente constituído por um reservatório em aço inoxidável, com capacidade para cerca de 250 l. Este reservatório está situado imediatamente a montante do grupo de impulsão, e está equipado com um conjunto de resistências eléctricas, ligadas a controladores, que permitem regular a temperatura da água à temperatura desejada. Este sistema de regulação da temperatura é usado essencialmente nos ensaios dos emissores, tubos emissores e tubagens porosas, e como forma de conduzir os restantes ensaios sempre que a temperatura da água se afaste dos valores referenciados nas normas. Em condições normais, este reservatório poderá servir como sistema de ferra dos grupos de impulsão. 5

7 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega Bancos de Ensaio Os bancos de ensaio instalados no Laboratório de Testes de Equipamentos de Rega são alimentados a partir do grupo de impulsão, sendo o ponto de funcionamento (caudal, pressão) regulado a partir do variador de velocidade e das válvulas de globo. Estão equipados com caudalímetros electromagnéticos calibrados, cobrindo um gama de caudais de 0 a 25 l/s, e manómetros de precisão, cobrindo uma gama de pressões entre 0 e 600 kpa. Nos diferentes bancos de ensaio será possível determinar ou testar: A - Aspersores Estrutura interior O banco de ensaios é constituído por duas componentes, sendo uma interior para o estudo em condições de ausência de vento pelo método radial, e outra ao ar livre : Uma estrutura em fosso onde estão instalados 51 pluviómetros, afastados de 0,4 m., destinados à colheita de água. Este fosso tem 20 m de comprimento, por um metro de profundidade e um metro de largura (Fig. 3). Figura 3 Banco de ensaio para teste de aspersores pelo método radial

8 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o O aspersor está localizado no centro de um escudo cilíndrico, equipado com uma janela com uma abertura equivalente a um ângulo de 45 o, com origem no centro do aspersor (Fig.4). Anexo ao aspersor está o restante equipamento de medição e controle: Regulador de pressão, válvula de agulha e manómetro Figura 4 Escudo de protecção do aspersor no método radial A estrutura de ensaio ao ar livre é constituída por um campo nivelado com 45 x 45 m, equipado com um hidrante para instalação do aspersor a ser testado, uma malha de pluviómetros instalada com um compasso de 2 x 2 m. Estrutura exterior Nestes bancos de ensaios será possível conduzir os seguintes testes: Calibração hidráulica - curva pressão-caudal, uniformidade de caudal; Padrão radial (interior do edifício com um raio máximo de aproximadamente 20 m); Padrão total (exterior com uma grelha a duas dimensões - com um raio máximo de aproximadamente 20 m); Altura da trajectória do jacto e diâmetro regado. 7

9 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega B - Válvulas, filtros, reguladores de pressão, etc. O banco de ensaios montado (Fig. 5) permite a determinação da perda de carga que é imposta por qualquer tipo de acessórios intercalado em qualquer rede de rega, como por exemplo: válvulas de seccionamento, válvulas de retenção, válvulas de regulação, filtros, contadores, hidrantes, com diâmetros entre 50 e 150 mm, reguladores de pressão, injectores de fertilizantes, etc. Figura 5 Banco de ensaios para determinação das relações perda de carga vs caudal em Este banco de ensaios é constituído por: vários acessórios. Três linhas de tubagem em aço inoxidável afastadas umas das outras em altura e em planta, com diâmetros respectivamente de 50, 100 e 150 mm. Cada linha está equipada com uma válvula de seccionamento (borboleta) e uma válvula de retenção, a montante, e uma válvula de regulação (globo) a jusante. Em cada linha estão montados outros tantos caudalímetros electromagnéticos calibrados com o mesmo diâmetro da linha, com ± 0,25 % de precisão, permitindo assim cobrir com precisão toda a gama de caudais de dimensionamento projectado entre 0 e 25 l/s. Em cada linha estão montados, a montante dos caudalímetros, um manómetro de tipo Bourbon, com ± 1 % de precisão, graduado de 0 a 600 kpa. Entre o caudalímetro e a válvula de regulação está um troço onde serão instalados os equipamentos a testar.

10 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o Imediatamente a montante e a jusante deste troço estão instalados duas tomas de pressão, ligados a um medidor diferencial de pressão. A jusante das válvulas de regulação as três linhas entroncam de novo num troço de tubagem comum que permitirá, através de um jogo de válvulas, restituir o escoamento ao reservatório de alimentação, e assim, a recirculação da água, bem como a alimentação dos restantes bancos de ensaios. No início da bancada, imediatamente a jusante do grupo de impulsão está instalado um filtro de malha 115 microns, de lavagem manual, dimensionado para um caudal de 25 l/s. Na tubagem inicial de alimentação da bancada está instalado um sensor de temperatura para medição da temperatura em cada teste. Neste banco de ensaios será possível conduzir essencialmente os testes que relacionam: perdas de carga vs caudal; aferir os volumes/caudais medidos por cada contador, seja ele novo, ou já em utilização. O equipamento aqui instalado caudalímetros, válvulas de regulação e manómetros - têm ainda a função de servir de instrumentos de medição e regulamentação dos restantes bancos de ensaio. C Emissores e Tubos emissores O banco de ensaios (Fig. 6) é constituído por: Uma bancada metálica com dois andares de quatro filas, onde será possível, no andar superior, em cada uma, intercalar tubagens de emissores, tubagens emissoras ou tubagens porosas. Cada uma destas linhas é abastecida em água pelas duas extremidades a fim de minorar o efeito de eventuais perdas de carga. No andar inferior, e através de um sistema móvel e basculante, sobre o qual são instalados os pluviómetros para recolha dos caudais emitidos pelo emissores colocados no andar superior, recolher e interromper instantaneamente a recolha de água, sem haver necessidade de interromper o escoamento nas tubagens. 9

11 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega Figura 6 Banco de ensaio para teste de gotejadores ou tubagens emissoras Manómetros, válvulas, filtro de 200 mesh. Tanque, equipado com regulador de temperatura, para determinação da resistência ao fissuramento das tubagens de PE. Neste banco de ensaios, complementado com outros equipamentos específicos que permitem efectuar testes de qualidade dos polietilenos usados nos laterais dos sistemas de rega gota a gota, será possível conduzir os seguintes testes: Relação caudal perda de carga Relação caudal temperatura Coeficiente de variação de fabrico Perdas de carga por unidade de comprimento de tubagem emissora Qualidade mínima dos PE Determinação do teor em negro de carbono Determinação do índice de fluidez Diâmetro das tubagens de PE Espessura das paredes das tubagens de PE Estimativa de durabilidade método ESCR

12 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o D Micro-aspersor O banco de ensaio é composto por duas secções: uma que está instalada no mesmo banco de ensaios dos emissores, constituída por mais dois andares, com configuração similar; outra constituída por um esquema similar ao do teste de aspersores pelo método de campo, de dimensões mais reduzidas e conduzido no interior do edifício. Neste banco de ensaios será possível conduzir os seguintes testes: Calibração hidráulica; Padrão total (interior com uma grelha a duas dimensões com um raio máximo de aproximadamente 10 m). E Center-pivot O banco de ensaios é constituído por um braço com cerca de 10 m de comprimento, colocado a cerca de 2,5 m de altura, equipado com três emissores, e animado de movimento contínuo em torno de uma das extremidades fixas do braço, simulando o funcionamento de um pivot (Fig. 7). Neste banco de ensaios será possível conduzir os seguintes testes: Uniformidade de distribuição de diversos tipos de emissores. Figura 7 Banco de ensaios - pivot 11

13 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega F - Calibrador de Manómetros O Laboratório do de Rega está equipado com um calibrador de manómetros que permitirá, através de um teste relativamente rápido, verificar a correcta leitura de pressão de um determinado manómetro. O calibrador é um equipamento do tipo do apresentado na Fig. 8. Figura 8 Calibrador de manómetros instalado 5 - Recolha de Dados Os testes a efectuar no Laboratório de Testes de Equipamentos de rega consistem essencialmente na medição de pressões, caudais, perdas de carga, volumes e tempo de enchimento de recipientes de recolha de água. Estas medições são efectuadas parcialmente de uma forma automática, recorrendo a equipamentos electrónicos, como é o caso da bancada de perdas de carga, e de uma forma manual, como é o caso das bancadas de aspersão, rega localizada e center-pivot. Em qualquer dos testes, a medição do caudal e da pressão na bancada de controlo é, sempre, medida automaticamente.

14 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o Os dados medidos automaticamente são enviados directamente para um computador dedicado a esta função, no qual, e através de software de recolha e tratamento de dados desenvolvido propositadamente para esta tarefa, será possível, armazenar e processar os dados sob a forma gráfica e/ou tabelar, para depois serem incluídos no Relatório Final (Fig.9). Figura 9 Diagrama de controlo e recolha de dados 6 - Utilizadores Potenciais dos Serviços do Laboratório de testes de Equipamentos de rega O serviço prestado pelo Laboratório de Testes de Equipamentos de rega pode ser usado por: Fabricantes: Apresentação de tabelas de dados para a literatura técnica Consultores: Verificação dos dados técnicos anexos aos equipamentos Controlo de qualidade Utilizadores: Verificação dos dados técnicos anexos aos equipamentos Aplicabilidade dos dados de desempenho ao projecto dos sistemas Teste de equipamentos em utilização 13

15 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega Organizações Governamentais: Verificação da aplicação das normas aos equipamentos Desenvolvimento e/ou adaptação de Normas e práticas Instituições de Ensino: Desenvolvimento de dados para oferecer acções de formação Demonstração de práticas 7 - Estimativa de Tempos Necessários para a Realização dos Testes A tabela de tempos necessária para a realização dos testes apresentada de seguida é baseada na experiência dos ensaios realizados durante a fase experimental do Laboratório de Testes de Equipamentos de rega do COTR. É provável que à medida que se for obtendo maior experiência que alguns dos tempos apresentados possam diminuir. Os tempos apresentados não incluem os tempos necessários à preparação ou interrupções por falhas, as quais dependem de vários factores, embora englobem os tempos necessários para o tratamento dos resultados e elaboração dos respectivos relatórios, considerando que o tratamento dos resultados é feito por computador.

16 C e n t r o O p e r a t i v o e d e T e c n o l o g i a d e R e g a d i o Quadro 1 - Tempos indicativos para a generalidade dos testes TIPO DE TESTE Curva de Distribuição de aspersores com Ausência de Vento (método radial) Uniformidade de Distribuição de aspersores (método de campo) Padrão de Distribuição de microaspersores (quatro direcções) Coeficiente de Variação de Gotejadores Relação Caudal vs Pressão para Gotejadores Relação Caudal vs Temperatura para Gotejadores Perdas de Carga em Tubos Porta-Gotejadores Qualidade do Tubos Porta-Gotejadores (detecção de fendas) Qualidade do Tubos Porta-Gotejadores (teor em negro de carbono) Qualidade do Tubos Porta-Gotejadores (índice de fluidez) Perdas de Carga em filtros Usando Águas Limpas Perda de Carga em Válvulas Calibração de Manómetros Contadores de Água Injectores de Fertilizantes Reguladores de pressão TEMPO (h)

17 Laboratório de testes de Equipamentos de Rega Quinta da Saúde, Apartado Beja Telef Fax FEOGA

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