DETERMINAÇÃO DO DESEMPENHIO DE CARNEIROS HIDRÁULICOS

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1 DETERMINAÇÃO DO DESEMPENHIO DE CARNEIROS HIDRÁULICOS Thierry K. K. da SILVA 1 ; Tiago BONETTI 2 ; Ricardo K. VEIGA 3 ; João C. de ARAÚJO 4 1 Estudante Técnico Agropecuária, IF Catarinense - Bolsista do CNPq Brasil, 2 Estudante do Curso de Agronomia, Instituto Federal Catarinense, 3 Professor do Instituto Federal Catarinense Câmpus Rio do Sul, 4 Professor/Orientador do Instituto Federal Catarinense Câmpus Rio do Sul. Introdução O uso de carneiros hidráulicos para o bombeamento da água vem se popularizando ao longo do tempo, mas ainda o seu emprego na prática é pouco efetivo. O equipamento bombeia a água, sem o gasto de energia elétrica ou energia oriunda do petróleo. O carneiro hidráulico funciona por meio da própria energia hidráulica do sistema. O carneiro hidráulico pode ser constituído por vários tipos de materiais e com dimensões distintas, o que provavelmente resulta em desempenhos variados com relação ao seu potencial de elevação de água e vazão. A questão da eficiência no uso da água é fator de grande relevância, pois durante o funcionamento do equipamento, parte do volume de água que entra no mesmo é bombeada e outra parte é perdida. Outra questão relevante citada na literatura é que o equipamento ao funcionar promove um ruído. Geralmente os carneiros são construídos de PVC, metal ou a combinação dos dois materiais, inclusive também com o aproveitamento de materiais reciclados, como garrafas PET, extintores vazios e etc. O objetivo deste trabalho foi caracterizar operacionalmente o carneiro hidráulico com foco na determinação do rendimento operacional, caracterização do ruído produzido pelo equipamento em operação e a determinação da altura mínima de alimentação. Material e Métodos O projeto foi desenvolvido no laboratório de hidráulica do Instituto Federal Catarinense, Câmpus Rio do Sul, Latitude e longitude Foram construídos 2 carneiros hidráulicos com materiais distintos, sendo um de PVC e o outro de metal, ambos constituídos com a mesmas proporções e dimensões.

2 Os testes foram realizados em uma bancada (Figura 1) visando proporcionar que todos os fatores envolvidos no processo fossem idênticos. A estrutura do carneiro hidráulico foi constituída por uma tubulação de 3/4 e a saída de 1/2. A altura de alimentação variou de 1 a 1,5 metros em relação ao reservatório elevado e a entrada no carneiro hidráulico, caracterizando assim as configurações 1 e 2. A altura a ser bombeada, também conhecida como altura de recalque foi estabelecida entre 3 a 6 metros, variando de metro em metro. O carneiro Hidráulico é um dispositivo simples cujo bombeamento é baseado na energia manométrica de desnível com característica geratriz e operatriz, (MACIN- TYRE, 1980). Figura 1: bancada de testes. A intensidade do ruído foi determinada por meio de um equipamento específico denominado Decibelímetro de propriedade da instituição. O procedimento foi realizado em períodos do final da tarde quando havia menos pessoas nas instalações para que não houvesse interferência na leitura de ruídos. Foram determinados os ruídos em 4 repetições medidas a cada metro e chegando até a 10m de distância do carneiro. O rendimento dos equipamentos foi realizado por meio do método de D Aubusisson, conforme equação 1, onde: Ƞ - Rendimento (%); q - Vazão recalcada (m3 s-1); Q - Vazão recolhida na válvula de escape, m3 s-1; h - altura de alimentação, (m); H - altura recalcada, (m). Os dados foram analisados comparativamente considerando o desempenho de cada tipo de carneiro hidráulico, sendo um de metal e o outro de PVC. (1) Todos os testes foram realizados com 10 repetições para cada material. Com as

3 determinações realizadas os dados provenientes do estudo foram analisados comparativamente por meio de gráficos para o estabelecimento das conclusões a respeito das técnicas empregadas neste projeto. Resultados e discussão As batidas dos carneiros apresentavam variação conforme a condição de regulagem ajustada na mola da válvula de escape, sendo estabelecida uma base de no máximo 90 batidas por minuto na altura de 2 metros de recalque. Assim nas demais alturas de elevação, até chegando ao ponto máximo de 6 metros de altura de recalque atingiu cerca de 78 batidas por minuto. Kitani & Willardson (1984) descrevem que o ciclo se repete com uma frequência de 30 a 100 por minuto. Na Figura 2 são apresentados os carneiros hidráulicos instalados na configuração 1, ou seja com desnível de 1,50 metros em comparação a caixa de alimentação. O rendimento do carneiro de metal variou de 3,23% a 6,79%. Já o carneiro de PVC apresentou variação de rendimento entre que foi o menor rendimento de 7,72% a 12,69%. Percebe-se que em todos os cenários o carneiro de PVC apresentou melhor rendimento quando comparado ao carneiro de metal. Analisando os rendimentos de ambos, no gráfico pode se dizer que a variação de rendimento entre os carneiros foi aumentando, onde o carneiro de PVC apresentou uma tendência de elevação de rendimento e o de metal uma redução. Figura 2. Desempenho dos carneiros de metal e PVC na configuração 1.

4 Na Figura 3 são apresentados os carneiros hidráulicos instalados na configuração 2, ou seja, com desnível de 1,0 metro em comparação a caixa de alimentação. O rendimento do carneiro de metal variou de 5,67% a 0%. Neste caso o carneiro de metal já atingiu o seu limite de recalque. Já o carneiro de PVC apresentou variação de rendimento entre 7,22% a 11,4%, salientando-se que a partir do terceiro metro de recalque ocorreu uma estabilização do rendimento do mesmo. Percebe-se que em todos os cenários o carneiro de PVC apresentou melhor rendimento quando comparado ao carneiro de metal. Neste caso percebeu-se que foi mantida a tendência apresentada na configuração 1 de distanciamento de rendimentos entre os dois carneiros a medida em que se aumentava a altura de recalque. Figura 3. Desempenho dos carneiros de metal e PVC na configuração 1. No caso do carneiro de metal percebe-se que em ambas as configurações existia a tendência de diminuição de rendimento a medida em que se aumentava a altura de recalque. Tal fato pode ser explicado pelo fato de que este material apresenta maior índice de rugosidade. Na Figura 4 são apresentados os dados dos ruídos produzidos pelo carneiro hidráulico, sendo que o carneiro hidráulico de metal apresentou o maior ruído produzido em todos os testes. A 0 metros do carneiro foi medido um valor de 77,50 decibeis, sendo que a intensidade do mesmo foi diminuindo a medida em que se distanciava do carneiro, mas num raios de 8 metros a medida realizada foi de 60,38 decibeis. O carneiro hidráulico de PVC foi o que menos produziu ruido, onde a medida variou de 76,56 decibeis no ponto de 0 metros a 59,14 decibeis em um raio de 8 metros em relação ao mesmo.

5 Figura 4. Níveis de ruído produzidos pelos carneiros hidráulicos. Considerações Finais Nas condições em que foram realizados os ensaios desta pesquisa concluiu-se que o rendimento do carneiro hidráulico de metal foi inferior ao carneiro de PVC nas duas configurações analisadas. O limite de recalque do carneiro hidráulico foi encontrado a 1 metro de desnível entre a alimentação de água e o carneiro. Os ruídos produzidos pelos carneiros hidráulicos atingiram no máximo 77,5 decibéis. Agradecimentos O presente trabalho foi realizado com apoio do IFC e do CNPq, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Brasil, que concedeu bolsa de estudos PIBIC-EM. Referências DARDOT, J. P. Comportamento Hidráulico de Gotejadores Pressurizados por Carneiro Hidráulico Monografia (Pós-Graduação Lato Sensu em Formas Alternativas de Energia) Universidade Federal de Lavras, Lavras, MACINTYRE, A. J. Bombas e instalações de bombeamento. 2. ed. Rio do Janeiro: Ed. Guanabara Dois KITANI, K.; WILLARDSON, L.S. Hydraulic ram use for sprinkle irrigation. Transaction of the ASAE, v.27, p , 1984.