1. INTRODUÇÃO. Belo Horizonte, 08 de Maio de LEANDRO DA SILVA RIBEIRO DEPATAMENTO DE PROJETOS

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1 1 PROJETO EXECUTIVO DO SISTEMA DE IRRIGAÇAO AUTOMATIZADO CENTRO ADMINISTRATIVO DO ESTADO DE MINAS GERAIS

2 2 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO ESCOPO DO PROJETO EXECUTIVO: MEMORIAL DESCRITIVO DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO AUTOMATIZADO PREMISSAS BÁSICAS PARA O SISTEMA DESCRITIVO DOS COMPONENTES DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DOS COMPONENTES DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO: REDES HIDRÁULICAS E CONEXÕES REDES ELÉTRICAS E ACESSÓRIOS ASPERSORES VÁLVULAS SOLENÓIDES (ELETROVÁLVULAS) QUADROS DE ACIONAMENTO DOS MOTORES BOMBEAMENTOS AUTOMAÇÃO DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO SENSORES LISTA DE MATERIAIS MEMÓRIA DE CÁLCULO INTRODUÇÃO: MÉTODOS: CÁLCULO HIDRÁULICO CÁLCULO ELÉTRICO:... 20

3 3 1. INTRODUÇÃO A água é o elemento indispensável para a vida das plantas; a manutenção da beleza ornamental de qualquer projeto de paisagismo só é possível através de um perfeito sistema de irrigação. A irrigação automatizada é basicamente, um sistema em que jardins e gramados são irrigados em dias e horários pré-programados, com tempo de funcionamento definido para atender às necessidades específicas de cada área e espécie de vegetação. Após implantado, cessa a preocupação com a rega, pois tal serviço é executado automaticamente. Para a elaboração do projeto são analisados os seguintes aspectos: tamanho e forma da área; paisagismo a ser implantado; radiação direta de cada área e sombreamento; declividade do terreno; necessidades hídricas das plantas; profundidade efetiva do sistema radicular; ação de ventos predominantes e tipo de solo. Toda a área verde deverá ser dividida em setores de irrigação para proporcionar um melhor controle das lâminas de água aplicadas e ajustar os valores de pressão e vazão às condições ideais de trabalho. Tais sistemas foram desenvolvidos com alta tecnologia podendo ser totalmente automatizados, apresentando assim grande viabilidade econômica, face ao baixo consumo de água e energia elétrica. Este sistema de aspersão realiza a operação em ciclos pré-determinados, visando uma perfeita homogeneização da lâmina de água, mantendo a vegetação com um ótimo grau de umidade. Belo Horizonte, 08 de Maio de LEANDRO DA SILVA RIBEIRO DEPATAMENTO DE PROJETOS

4 4 2. ESCOPO DO PROJETO EXECUTIVO: O objeto do presente trabalho refere-se à elaboração de projeto executivo de sistema irrigação automatizada, das áreas verdes do Centro Administrativo de Minas Gerais localizado no município de Belo Horizonte MG, visando proporcionar níveis satisfatórios de umidade para manutenção do paisagismo. O projeto executivo de irrigação foi elaborado com base na planta geral de implantação Arquivo BHCAMG-EXE-AEX-002-R3.dwg. Compõem este projeto: - Memorial Descritivo. - Memorial de Cálculo. - Relação de Materiais. - Plantas do sistema (layout, hidráulica e elétrica); Respeitando as características próprias da região quanto, ao volume de água requerido, o método de irrigação que será utilizado deve levar em consideração os seguintes aspectos: tamanho, forma e uniformidade da superfície a ser irrigada, as características do paisagismo implantado, quantidade e qualidade da água, clima e flexibilidade operacional.

5 5 3. MEMORIAL DESCRITIVO 3.1 DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO AUTOMATIZADO O sistema de irrigação consta de emissores funcionando através da abertura e fechamento de válvulas. Estes são os elementos responsáveis pela pulverização de água. Adequadamente dispostos no terreno, garantem uma precipitação homogênea e eficiente. Estes aspersores são divididos em partes menores da área total irrigada, popularmente conhecido como setores. Comandados por válvulas solenóides estes respondem aos sinais do controlador SDI programado através de um software. No horário pré-estabelecido elas são abertas, cada uma a seu tempo, permitindo que a água chegue aos emissores. Decorrido o tempo programado, elas são fechadas, interrompendo o fluxo de água. Para garantir a segurança do sistema, as válvulas de alívio são projetadas para liberar fluido quando a pressão interna ultrapasse os limites estabelecidos evitando assim uma explosão falha do equipamento. E utilizase também sensor de fluxo para que cesse o funcionamento da irrigação caso ocorra um índice de vazão acima do permitido. O sistema de irrigação proposto possui a mais avançada tecnologia em automação utilizando decodificadores para acionamento das válvulas solenóides e uma estação meteorológica para monitoramento de acordo com as condições climáticas da região. A automação através do Controlador SDI pode ser resumidamente definida como um sistema que opera múltiplos decodificadores, sensores e outros dispositivos em perfeita harmonia.

6 6 3.2 PREMISSAS BÁSICAS PARA O SISTEMA A) Este projeto de irrigação visa a manutenção de grande parte da área permeável do Centro Administrativo de Minas Gerais levando em consideração a melhor uniformidade de aplicação de água com o menor consumo por acionamento. B) O método de irrigação será o de aspersão constituído por aspersores escamoteáveis, instalados de forma a atender às diversas necessidades hídricas do paisagismo das áreas do projeto. C) A alimentação de água do sistema será realizada através de dois bombeamentos de água succionando do lago que deverá ser mantido através de 8 poços artesianos. O volume mínimo necessário será de 463m³. Estes deverão possuir abrigo de fácil acesso, bem arejados e impermeabilizado para evitar infiltrações e possíveis oxidações dos equipamentos. D) Tempo previsto para aplicação de uma lâmina de 3mm/m² na área total é de 8:30hs/dia, suprindo assim a necessidade hídrica da maior parte da cobertura vegetal da área. E) Internamente, em cada setor de irrigação, o cálculo hidráulico de tubulações seguirá o método de telescopia no qual obteremos a melhor relação custo/benefício em relação aos diâmetros de tubos. A linha principal de abastecimento seguirá o mesmo critério de otimização de diâmetros. F) Contempla a instalação sensores de fluxo para medições de consumo de água, bem como para detectar eventuais obstruções ou vazamentos na rede. G) Contempla a instalação válvulas de alívio de pressão para proteção das tubulações em eventuais ocorrências de golpes de aríete.

7 7 3.3 DESCRITIVO DOS COMPONENTES DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO Os equipamentos que compõem um sistema de irrigação são: emissores de água (aspersores), redes hidráulicas (secundárias e principais), rede elétrica, válvulas, equipamentos de bombeamento e equipamentos de automação. Os aspersores são elementos responsáveis pela emissão de água. Cada modelo possui características específicas. Os aspersores utilizados serão escamoteáveis: instalados submersos no solo emergindo apenas no momento de realizar a irrigação. ASPERSOR SPRAY ASPERSOR ROTOR Constitui norma técnica para sistemas de irrigação em paisagismo o uso de polietileno flexível entre os emissores e a tubulação de PVC. O sistema flexível swing pipe protege a tubulação e garante a qualidade da instalação contra a acomodação que ocorre naturalmente com o solo; (Foto abaixo). ASPERSOR JUNTA ARTICULADA

8 8 Amortece o impacto para evitar rompimento do tubo Instalação direta na tubulação Instalação com Swing Pipe OBS: Para os aspersores rotores acima de ¾ de entrada deverão ser assentados sobre uma junta articulada SWING JOINT para maior flexibilidade do sistema; ajustes finais e efetivas manutenções futuras. As redes hidráulicas serão em PVC, nos diâmetros dimensionados em função da vazão e da extensão das tubulações na área a ser irrigada. A elétrica constitui-se de cabos flexíveis que interligam as válvulas aos decodificadores que estão unidos a central de controle SDI através de Maxi- Cable que percorre todo o sistema. As válvulas ficarão acondicionadas em caixas plásticas de alta resistência e conectadas à rede elétrica por meio de conectores blindados à prova d água. Nos pontos de maiores pressões, conectados às válvulas, existem reguladores PRS-D que ajustam a pressão às condições ideais de funcionamento. O princípio de funcionamento do sistema é o minucioso controle do tempo de acionamento para cada setor. Este é realizado automaticamente através da central que envia um sinal elétrico pelos cabos para as válvulas solenóides. Estas se abrem permitindo a passagem de água para os aspersores, decorrido o tempo o sinal é cortado cessando assim a rega do setor em funcionamento.

9 9 Para que se cumpra o acionamento correto de todo o sistema obedecendo os tempos pré estabelecidos e garantindo assim a quantidade exata de água aspergida só poderá ser possível através da automação realizada pelo SITE CONTROL. A utilização do controle central irá permitir: - Redução de custos operacionais; - Aumento da eficiência no controle da lâmina; - Gerenciamento e monitoramento total da aspersão a partir de um único ponto; - Facilidade de controle; - Facilidade na identificação e registro de ocorrências. O sistema de decodificadores Decoders System consiste em substituir o sistema convencional de cabos por unidades inteligentes os Decoders. Com apenas um par de cabos todos os decoders que operam os solenóides e sensores são conectados ao controle central controlado via computador central. Vantagens dos Decodificadores em relação aos sistemas tradicionais por cabos elétricos: o Poucos controladores: o Um único ponto de controle para centenas de válvulas; o Conecta 200 ou mais válvulas a um único controlador; o Poucos contatos em 120/220 V necessários. o Simples de instalar: o Apenas temos que levar um par de cabos para os Decoders; o Este cabo transmite os comandos aos Decoders e fornece energia para operar as válvulas. o Fácil de modificar e expandir o sistema: o Podemos adicionar novos Decoders em qualquer ponto do par de cabos; o Podemos prolongar o par de cabos para atingir nova área.

10 10 o Menor quantidade de cabo: o Apenas um par de cabos conecta todos os Decoders; o Quanto maior o projeto maior a economia. o Baixo consumo de energia: o Os decoders possuem um microprocessador para ativar o solenóide. O controle central Site Control para sistemas de aspersão pode ser resumidamente definido como um sistema computacional que opera múltiplos decodificadores, sensores e outros dispositivos utilizados em sistemas de aspersão, através de uma locação centralizada. O controle central fará com que os equipamentos de campo respondam dentro de ações programadas. Os sensores fluxo interromperão o funcionamento assim que uma alta vazão for detectada. Estação Metereológica SiteControl Computador Central Unidade de Interface Decodificadores para válvulas e sensores usuário Controlando de um ponto central, permitirá que todas as operações do sistema possam ser programadas e monitoradas de forma simples e eficiente. Ações de controle simples, como ajustar tempos de

11 11 aspersão por estações em vários pontos, poderão ser realizadas através de uma pessoa em um único ponto. O controle central poderá também monitorar estações metereológicas para obter informações climáticas e calcular automaticamente os tempos de aspersão do sistema. Permitirá a emissão de relatórios e registros das aspersões e consumo dágua. Com a utilização do controle central SITE CONTROL teremos um uso racional da água através de um manejo inteligente. 3.4 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DOS COMPONENTES DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO: REDES HIDRÁULICAS E CONEXÕES Linhas Secundárias e Principal - Tubos e conexões de PVC rígido - Tipo soldáveis Fabricante: Tigre, Fortilit ou similar Classe 15, pressão de trabalho de 6 a 8 kgf/cm2 nos seguintes diâmetros nominais: 20, 25, 32, 40, 50, 75, 100, 150 mm. Fabricados de acordo com a especificação brasileira EB-892/77 (NBR) REDES ELÉTRICAS E ACESSÓRIOS - Conector submersível Splice 06 - Fabricante: Rain Bird ou equivalente. - Cabos de potência tipo flexível ou equivalente, voltagem de 0,6 KV, com condutor formado de fios de cobre eletrolítico de condutibilidade 100% IACS. Isolação, enchimento e cobertura de composto termoplástico de PVC sem chumbo. Normas (NBR) 7288/7289. Secção variável em função da perda de carga. - Decodificador para acionamento de 01 ou 02 válvulas solenóides simutaneamente - Fabricante: Rain Bird ou equivalente - Voltagem: 24 VAC 0,5 ma de corrente inativa e 18 ma por solenóide ativo - modelo: FD202TURF.

12 12 - Decodificador para acionamento de 01 válvula solenóide - Fabricante: Rain Bird ou equivalente - Voltagem: 24 VAC 0,5 ma de corrente inativa e 18 ma por solenóide ativo - modelo: FD101TURF. - Decodificador para acionamento de 01 a 04 válvulas solenóides - Fabricante: Rain Bird ou equivalente - Voltagem: 24 VAC 0,5 ma de corrente inativa e 18 ma por solenóide ativo - modelo: FD401TURF. - Decodificador para acionamento de 01 a 06 válvulas solenóides - Fabricante: Rain Bird ou equivalente - Voltagem: 24 VAC 0,5 ma de corrente inativa e 18 ma por solenóide ativo - modelo: FD601TURF. - Decodificador para acionamento de sensor - Fabricante: Rain Bird ou equivalente - Voltagem: 24 VAC 0,5 ma de corrente inativa e 18 ma por solenóide ativo - modelo: DECSENLR. - Protetor de surto - Fabricante: Rain Bird ou equivalente Proteção: 40 V, 1,5 Kw modelo: LSP-1. - Cabo MAXI-CABLE - Fabricante: Rain Bird - secção de 1,5 mm modelo 14DWG ASPERSORES - Aspersor escamoteável de corpo plástico do tipo spray Entrada rosca fêmea de ½ - Fabricante: Rain Bird ou equivalente modelo: 1804 Vazão de trabalho: variável de 0,07 a 1,20 m³/h ângulo de atuação de acordo com o bocal instalado - Pressão de serviço: 20 mca Raio de alcance: de até 5,4 m. - Aspersor escamoteável de corpo plástico do tipo spray com válvula antidrenagem Entrada rosca fêmea de ½ - Fabricante: Rain Bird ou equivalente modelo: 1804 SAM Vazão de trabalho: variável de 0,07 a 1,20 m³/h ângulo de atuação de acordo com o bocal instalado - Pressão de serviço: 20 mca Raio de alcance: de até 5,4 m. - Aspersor escamoteável de corpo plástico do tipo rotor Entrada rosca fêmea de 3/4 - Fabricante: Rain Bird modelo: 5000 Plus Vazão de

13 13 trabalho: variável de 0,42 a 2,19 m³/h ângulo de atuação de 0 a Pressão de serviço: 40 mca Raio de alcance: de até 15,20 m. - Aspersor escamoteável de corpo plástico do tipo rotor Entrada rosca fêmea de 1 - Fabricante: Rain Bird modelo: 7005 Vazão de trabalho: variável de 1,06 a 20,6 m³/h ângulo de atuação de 0 a Pressão de serviço: 50 mca Raio de alcance: de até 20,6 m. - Regulador de Pressão PRS-Dial Regulador de pressão utilizado na válvula solenóide para regulagem de pressão na saída da válvula modelo PRSB- Dial - Regula e mantém a pressão de saída constante entre 1,04 a 6,9 bars. - Junta Articulada Entrada rosca macho de 1 Fabricante: Rain Bird modelo: Swing Joint Pressão de serviço: 21,7 bars VÁLVULAS SOLENÓIDES (ELETROVÁLVULAS) - Válvula solenóide Entrada em globo rosca fêmea de 2 - Fabricante: Rain Bird ou equivalente modelo: 200PGA Voltagem: 24 VAC - Válvula solenóide Entrada em globo rosca fêmea de 1 1/2 - Fabricante: Rain Bird ou equivalente modelo: 150PGA Voltagem: 24 VAC - Válvula de Alívio Utilizada em locais de possíveis sobre pressão da rede podendo assim danificar a mesma Entrada em globo rosca fêmea de 1.1/2 - Fabricante: Rain Bird ou equivalente - Caixa de válvula retangular em polietileno de alta densidade QUADROS DE ACIONAMENTO DOS MOTORES - 2 Quadros para acionamento de motor trifásico em 220 V, partida estrela triângulo, com as potências especificadas no item Proteção de falta de fase e contra sobrecarga e curto BOMBEAMENTOS - Tipo Centrífugo Ponto de trabalho: Vazão (Q) 45m³/h Pressão (P) 75mca Marca KSB - Modelo em ferro fundido, flangeada, vedação gaxeta,

14 14 base, luva Normex, protetor, motor elétrico WEG/Standard 25cv, 220/760v, trifásico,3500rpm, IP55, 60 Hz, Isol. B. Diâmetro do rotor =201mm. - Tipo Centrífugo Ponto de trabalho: Vazão (Q) 25m³/h Pressão (P) 70mca Marca KSB Modelo em ferro fundido, flangeada, vedação gaxeta, base, luva Normex, protetor, motor elétrico WEG/Standard 15cv, 220/760v, trifásico,3500rpm, IP55, 60 Hz, Isol. B. Diâmetro do rotor =200mm AUTOMAÇÃO DO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO - Interface para Decodificadores para até 200 endereços Fabricante: Rain Bird modelo: SDI. - Controle central com software para automação Site Control Fabricante: Rain Bird modelo: ISCON. - Software para interfase entre estação meteorológica ao controle central Fabricante: Rain Bird modelo: Smart Weather. - Software para cálculo de evapotranspiração e integração ao controle central Fabricante: Rain Bird modelo: Automático ET SENSORES - Estação meteorológica Fabricante: Rain Bird modelo: WSPROC. - Sensor de fluxo por inserção de 1 1/2 - Fabricante Rain Bird modelo FS650B.

15 15 4. LISTA DE MATERIAIS LISTA DE MATERIAIS DO CAMG EXCETO PRÉDIO DE SERVIÇOS DESCRIÇÃO UNID QDE ASPERSOR ESCAMOTEAVEL RAIN BIRD 1804 PÇ 287 ASPERSOR ESCAMOTEAVEL RAIN BIRD 1804 SAM PÇ 15 BOCAL RAIN BIRD MPR/VAN PÇ 215 CONECTOR SBE 0506 RAIN BIRD PÇ 430 CONECTOR SBE 0756 RAIN BIRD PÇ 402 ASPERSOR ESCAMOTEAVEL RAIN BIRD 5000 PLUS PÇ 181 ASPERSOR ESCAMOTEAVEL RAIN BIRD 5000 PLUSSAM PÇ 20 ASPERSOR ESCAMOTEAVEL RAIN BIRD 7005 PÇ 775 SWING JOINT PÇ 775 VÁLVULA SOLENOIDE RAIN BIRD 150 PGA PÇ 23 VÁLVULA SOLENOIDE RAIN BIRD 200 PGA - ANGLE PÇ 107 VÁLVULA DE ALIVIO DE 1 1/2" PÇ 2 REGULADOR DE PRESSÃO PRS-B PÇ 40 DECODIFICADORES FD101 PÇ 12 DECODIFICADORES FD202 PÇ 15 DECODIFICADORES FD401 PÇ 18 DECODIFICADORES FD601 PÇ 5 INTERFASE PARA SITE CONTROL - SDI PÇ 1 SOFTWARE SITE CONTROL ISCON PÇ 1 MAXI CABLE ROLO 750M PÇ 8 SMART WEATHER PÇ 1 SMART SENSOR PÇ 1 AUTOMATICO ET PÇ 1 DECODIFICADOR LSP-1 PROTETOR DE LINHA PÇ 11 ESTAÇÃO METEOROLOGICA WS PROC PÇ 1 PROTETOR DE SURTO FSUR KIT PÇ 1 DECODIFICADOR PARA SENSOR PÇ 2 DECODIFICADOR SD210 PÇ 1 SENSOR FLUXO POR INSERÇÃO FS350B PÇ 2 CAIXA DE VÁLVULA 6" RAIN BIRD P/ DECODIFICADORES PÇ 47 CAIXA DE VÁLVULA 6" RAIN BIRD DE PASAGEM PÇ 30 CAIXA DE VÁLVULA 10" RAIN BIRD PÇ 128 CONECTOR BLINDADO SPLICE 16 PÇ 300 TUBO PVC 20 MM PN60 PÇ 202 TUBO PVC 25 MM PN60 PÇ 504 TUBO PVC 32 MM PN60 PÇ TUBO PVC 40 MM PN60 PÇ 614 TUBO PVC 50 MM PN80 PÇ 606 TUBO PVC 75 MM PN80 PÇ 920 TUBO PVC 100 MM PN80 PÇ 285 TUBO PVC 150 MM PN80 PÇ 75 SWING PIPE M CONEXÕES DIVERSAS CJ 1 ELETRODUTO 1.1/4" M CABO ELETRICO 1,5MM M CONEXÕES DE RECALQUE SUCÇÃO CJ 2 CONJUNTO MOTOBOMBA KSB CJ 2 QUADRO DE COMANDO DO CONJ MOTOBOMBA PÇ 2 IMPLANTAÇÃO VB 1

16 16 5. MEMÓRIA DE CÁLCULO 5.1 INTRODUÇÃO: O presente memorial de cálculo foi elaborado através de métodos hidráulicos específicos de irrigação por aspersão em paisagismo. Os métodos de cálculos elétricos das bitolas dos condutores foram realizados por métodos padrões para duas situações: rede elétrica enterrada e rede elétrica aérea. 5.2 MÉTODOS: CÁLCULO HIDRÁULICO a) A perda de carga foi calculada utilizando-se a equação de HAZEN- WILLIANS, que é uma equação consagrada para este procedimento. V = 0, ,355* C * D * J Onde : V = velocidade média (m/s) J = perda de carga unitária (m/m) C = coeficiente de Hazen Willians, igual a 140 para tubos de PVC. D = diâmetro da tubulação (m) b) O método adotado para cálculo da perda de carga total dentro dos circuitos foi o TRECHO A TRECHO, pela simplicidade e precisão de cálculo. c) A perda de carga localizada foi calculada pelo método dos COMPRIMENTOS EQUIVALENTES.

17 17 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DIÁRIO Válvula Setor Modelo Vazao (m3/h) Vazao (l/min) HM HM (mca) PRS (und) Func. (min) , , , , , , , , , x , , , x , , , , , , x , x , , x , , x , x , x , , x , , , , x , , , , , , , , x , x , x 15

18 , x , , , , , , , , , , , x , , x , SPRAY 7, x SPRAY 13, x SPRAY 18, x SPRAY 16, x SPRAY 18, x SPRAY 7,17 119, x , x , x , x , x , , , , , , , ,4 75 x , ,4 75 x , ,4 75 x , ,4 75 x , ,4 75 x 15

19 19 SISTEMA DE BOMBEAMENTO INTERCALADOS Vazao Vazao HM HM PRS Func. Válvula Setor Modelo (m3/h) (l/s) necessario (mca) (und) (min) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , x SPRAY 14, x SPRAY 13, x SPRAY 16, x SPRAY 20, x , , , , ,

20 Spray 9, x Spray 8, x Spray 17, x Spray 16, x CÁLCULO ELÉTRICO: O cálculo da bitola dos cabos condutores das válvulas solenóides e do conjunto motobomba foi realizado pelo método da MÁXIMA QUEDA DE TENSÃO, por ser este método o mais restritivo em relação à bitola dos condutores. A alimentação do conjunto motobomba deverá ser trifásica em 220 V.