AVALIAÇÃO DE SISTEMA ANTI-GOTAS EM MICROASPERSORES PARA AMBIENTE PROTEGIDO

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1 AVALIAÇÃO DE SISTEMA ANTI-GOTAS EM MICROASPERSORES PARA AMBIENTE PROTEGIDO 1 MÁRCIO MESQUITA 1 ; KADY SALOMÃO ESPINDOLA BESSA 2 ; LAZARO CARLOS ROBERTO ASSIS PRADO 3 ; DELVIO SANDRI 4. Aluno de Gradação em Engenharia Agrícola, PBIC-UEG, UnUCET, Anápolis - GO. marciomes@gmail.com. 2,3 Alunos de Gradação em Engenharia Agrícola, PVIC-UEG, UnUCET, Anápolis - GO. kseb40@hotmail.com. 4 Engenheiro Agrícola, Prof. Dr. DES IV, Nível I, UnUCET-UEG, Anápolis - GO. sandri@ueg.br. Resumo - Este trabalho teve como objetivo avaliar a pressão de abertura e fechamento das válvulas anti-gotas, curva característica vazão x pressão e coeficiente de variação de fabricação (CVf) para peças novas e de vazão (CVq) para usadas. Avaliou-se a válvula antigotas de baixa pressão nova e usada e a de alta pressão nova, instaladas nos microaspersor do grupo modular novo, bocal laranja, marca NaanDan e da válvula anti-gotas LPD modelo hadar 7110 de baixa pressão nova, instalada no microaspersor hadar novo, bem como dos microaspersores funcionando sem a válvula. Para avaliação do conjunto válvula com o microaspersor de baixa pressão e somente do microaspersor foram utilizadas as pressões de 150, 200, 250, 300 e 350 kpa e no conjunto de alta pressão de 340, 360, 380, 400 e 420 kpa. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Hidráulica da Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas. O CVf do microaspersor modular com a válvula de baixa pressão nova foi de 12,40% e o CVq para a usada de 12,14% e somente do microaspersor a maior variação foi de 11,92%, na pressão de 250 kpa. O microaspersor modular funcionando com válvula anti-gotas de alta pressão nova, apresentou, para a pressão de 380 kpa, CVf de 90,47%. A pressão de abertura e fechamento das válvulas anti-gotas foram diferentes das indicadas pelos fabricantes e as válvulas usadas apresentam coeficiente de variação de maior que as válvulas novas. A melhor válvula avaliada foi a hadar com CVf de 7,10% para pressão de abertura e 6,29% para pressão de fechamento. A equação que representa a curva vazão x pressão dos microaspersores apresentaram bons ajustes (> 95%), com exceção ao microaspersor do grupo modular com válvula anti-gotas usada de baixa pressão (R 2 = 0,841). Palavras-chave: ambiente protegido, curva característica, microaspersor.

2 2 Introdução Com o aumento de área irrigada houve uma expansão do mercado de dispositivos fabricados a fim de atenderem a esta demanda com o surgimento de novas empresas e novos produtos, necessitando estudar a eficiência dos mesmos, bem como estabelecer novos parâmetros para torná-los mais eficazes e de menor custo (MAZZER et al., 2003). O sistema de válvula anti-gotas é freqüentemente utilizado em ambiente protegido para evitar que o microaspersor, mesmo após a interrupção do processo de irrigação, fique gotejando, sendo adotado principalmente por agricultores que trabalham com a formação de mudas de hortaliças. O sistema após seu desacionamento permanece com água no interior das tubulações, que tende a se deslocar para pontos mais baixos, sendo drenado pelos microaspersores, favorecendo o surgimento de doenças pela manutenção de condições adequadas de umidade e temperatura. A saída de água pelo microaspersor também pode provocar o arranquio de plantas. As informações quanto à eficiência de funcionamento deste dispositivo não é encontrada na literatura, e na maioria das vezes são fornecidos pelos fabricantes, apenas a pressão de abertura e fechamento quando novas, porém, quando usadas, podem apresentar alteração de suas características originais, o que pela sua importância, justifica a realização de pesquisas para analisar seu desempenho. Neste sentido, este trabalho teve o objetivo de avaliar as pressões de abertura e fechamento de válvulas anti-gotas de baixa e alta pressão, do grupo modular e hadar e determinar o coeficiente de variação de fabricação e de vazão e a curva vazão x pressão para o conjunto das válvulas anti-gotas com e sem o microaspersor. Material e Métodos O trabalho foi realizado no Laboratório de Hidráulica da Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás, Anápolis GO, Campus Henrique Santillo. O módulo de ensaio para coleta de vazão dos microaspersores constituiu-se de um conjunto motobomba, marca Thebe, de 3 CV, reservatório de 1000 L e tubulações de PVC rígido de ¾ e de mangueira de polietileno ½, formando um circuito hidráulico fechado. Ensaiou-se 10 microaspersores ao mesmo tempo, distantes 0,25 m entre cada saída, para determinação da curva vazão x pressão dos microaspersores. Para determinação das pressões

3 3 de abertura e fechamento das válvulas anti-gotas, utilizou-se o mesmo módulo de ensaio, porém, substitui-se à tubulação com 10 saídas por outra de PVC de ¾, com apenas uma saída. Para medida da pressão utilizou-se de um manômetro de mercúrio em U. Foram avaliadas 80 unidades de válvulas escolhidas aleatoriamente dentro de um lote fornecido pelo fabricante, sendo: 20 válvulas anti-gotas modulares novas de alta pressão; 20 válvulas anti-gotas modulares novas de baixa pressão; 20 válvulas anti-gotas modulares usadas de baixa pressão; 20 válvulas anti-gotas hadar novas de baixa pressão. Os microaspersores utilizados foram do grupo modular da NaanDan e hadar da plastro. As válvulas usadas foram retiradas de uma estufa com cinco anos para irrigação de mudas de hortaliça. As válvulas foram avaliadas uma de cada vez, com três repetições. As válvulas modulares foram testadas com os microaspersores modulares, vazão de 120 L h -1, na pressão de 200 kpa, As válvulas hadar com o microaspersor hadar, vazão de 41 L h -1, na pressão de 200 kpa. Foi utilizado o modelo de microaspersor novo para ensaio das válvulas modulares, com vazão de 120 L h -1 na pressão de 200 kpa, no ensaio das válvulas de baixa e alta, de forma que possíveis alterações fossem devidas somente a válvula anti-gotas. No ensaio das válvulas anti-gotas hadar foi utilizado um microaspersor hadar novo de 41 L h -1, na pressão de 200 kpa. Os microaspersores foram ensaiados com e sem válvula. Para os conjuntos de baixa pressão, utilizou-se as pressões 150, 200, 250, 300 e 350 kpa e para de alta pressão de 340, 360, 380, 400 e 420 kpa. A vazão foi medida pelo método gravimétrico e tempo de coleta de três minutos medidos com um cronômetro digital, com três repetições. Para a determinação do CVf para os conjuntos novos de alta pressão utilizou-se a pressão de 380 kpa e para os conjuntos de baixa pressão utilizou-se a pressão de 250 kpa, e CVq para os conjuntos usados de baixa pressão, utilizou-se à pressão de 250 kpa. O CVf e o CVq foi determinando conforme KELLER e KARMELI (1974). Para determinar a pressão de abertura e fechamento das válvulas, abriu-se lentamente o registro de agulha até que começasse sair água pelo microaspersor (primeiras gotas), anotando-se a pressão como sendo de abertura. Prossegui abrindo-se o registro até atingir a pressão de aproximadamente 230 kpa para os conjuntos de baixa pressão e 310 kpa para os conjuntos de alta pressão, para posteriormente proceder ao fechamento do registro até a válvula anti-gotas interromper totalmente o fluxo de água, anotando-se a pressão como sendo de fechamento. Repetiu-se este procedimento três vezes para cada válvula anti-gotas avaliada.

4 4 Resultados e Discussão Coeficiente de variação de fabricação - O microaspersor do grupo modular, bocal laranja, funcionando sem válvula anti-gotas apresentou na pressão de 250 kpa, vazão média de 122,96 L h -1 com desvio-padrão de 14,66 L h -1 e CVf de 11,92%, e funcionando com válvula antigotas modular nova de baixa pressão, apresentou na pressão de 250 kpa, vazão média de 120,94 L h -1 com desvio-padrão de 15,00 L h -1 e CVf de 12,40% em ambas as situações sendo classificado como médio, de acordo com a Norma 12:02 da ABNT (1986) e ruim segundo a ASAE EP (1994). Para a pressão de 150 kpa apresentou vazão média de 93,99 L h -1 e desvio-padrão de 11,16 L h -1, inferior a indicada pelo fabricante (105 L h -1 ). Com válvula anti-gotas modular usada de baixa pressão, apresentou na pressão de 250 kpa, a vazão média de 120,25 L h -1 com desvio-padrão de 12,14 L h -1 e CVf de 12,14%. Classificado como médio e ruim. Na pressão de 350 kpa, apresentou, uma vazão média de 144,34 L h -1, desvio-padrão de 14,91 L h -1 e CVq de 10,33%, classificado como médio (ABNT, 1986) e marginal (ASAE, EP 405.1, 1994). Com válvula anti-gotas modular nova de alta pressão, apresentou, para a pressão de 380 kpa, uma vazão média de 87,32 L h -1 com desvio-padrão de 79,00 L h -1 e CVf de 90,47 e na pressão de 340 kpa, uma vazão média de 68,33 L h -1 com desvio-padrão de 77,68 L h -1 e CVf de 113,68%, em ambas pressões sendo classificado como inaceitável. O microaspersor do grupo hadar 7110, bocal preto, funcionando sem válvula anti-gotas, apresentou para a pressão de 250 kpa, uma vazão média de 41,98 L h -1 com desvio-padrão de 5,04 L h -1 e CVf de 12%, e funcionando com válvula anti-gotas hadar nova, apresentou para a pressão de 250 kpa, uma vazão média de 51,10 L h -1 (Tabela 6) com desvio-padrão de 5,45 L h -1 e CVf de 13,60%, nos dois ensaios foi classificado como médio de acordo com a Norma 12:02 da ABNT (1986) e ruim segundo ASAE EP (1994). Curva característica vazão x pressão - A curva característica do microaspersor modular sem válvula anti-gotas, bocal laranja, apresentou duas curvas vazão x pressão, uma coletada e outra fornecida pelo fabricante. Os dados da curva vazão x pressão coletada resultaram na equação ajustada q = 6,7587h 0,5253, R 2 = 0,9999 e valor do expoente de descarga, classificado como de fluxo turbulento (KELLER & KARMELI, 1974). Como os valores de vazão ensaiados divergem dos fornecidos pelo fabricante há divergência também na equação que é q = 8,8325h 0,4951, com R 2 = 0,9999 e fluxo classificado como parcialmente turbulento. A curva característica do microaspersor do grupo modular com válvula anti-gotas modular nova de baixa pressão, comparando com a curva vazão x pressão do microaspersor sem válvula, gerando um decréscimo na vazão na ordem de 1,73 L h -1 na pressão de 150 kpa,

5 5 quando comparada com o microaspersor sem válvula e um decréscimo na vazão na ordem de 0,84 L h -1 na pressão de 300 kpa. Os dados ajustados resultaram na equação q = 6,3526h 0,5341, R 2 = 0,999. A curva característica do microaspersor modular com válvula anti-gotas modular usada de baixa pressão, bocal laranja, cujos dados ajustados resultaram na equação q = 0,5054h 0,9751, R 2 = 0,8410. A curva característica do microaspersor modular com válvula anti-gota nova de alta pressão, bocal laranja, em comparação com a curva característica do microaspersor sem a válvula, cujos dados ajustados resultaram na equação polinomial quadrática q = 789,0786-4,574h + 0,0072h², R 2 = 0,9783. Usou-se esta equação, pois neste teste as válvulas anti-gotas modulares de alta pressão, apresentaram uma variação de pressão de abertura e fechamento elevadas, devido esses tipos de válvulas serem indicadas para serem usadas em nebulizadores, e não em microaspersores. A curva característica do microaspersor hadar sem válvula antigotas, em comparação com os dados fornecidos pelo fabricante, cujos dados ajustados resultaram na equação q = 3,7023h 0,4472, R 2 = 0,949 e com válvula anti-gotas, em comparação com a curva característica do microaspersor sem válvula, resultou em q = 3,1433h 0,4702, R 2 = 0,943. Pressão de abertura e fechamento das válvulas - O modelo de válvula anti-gotas do grupo modular de baixa pressão nova, apresentou pressão de abertura média de 120,5 kpa e desviopadrão de 6,8 kpa, com CVf de 5,68%, considerado segundo ASAE (1992) mediano e segundo ABNT (1986) bom, com CVf de fechamento 4,82% considerado excelente segundo ASAE (1992) e bom segundo ABNT (1986). Já na pressão de fechamento apresentou média de 109,5 kpa e desvio-padrão de 5,3 kpa, diferindo dos dados fornecidos pelo fabricante, somente na pressão de abertura, sendo de aproximadamente 200 kpa e pressão de fechamento de aproximadamente 100 kpa. O modelo de válvula anti-gotas do grupo modular de baixa pressão usada, apresentou pressão de abertura média de 107,0 kpa, desvio-padrão de 27,6 kpa, com CVq de 25,78%, considerado segundo ASAE (1992) inaceitável e segundo ABNT (1986) marginal. Já na pressão de fechamento apresentou média de 97,5 kpa e desvio-padrão de 26,7 kpa com CVq de fechamento 27,42% considerado segundo ASAE (1992) inaceitável e segundo ABNT (1986) marginal. O modelo de válvulas anti-gotas modular de alta pressão nova, apresentou média de 224,2 kpa e desvio-padrão de 106,7 kpa, CVf de 18,92%, considerado segundo ASAE (1994) inaceitável e segundo ABNT (1986) médio. A pressão de fechamento apresentou média de 217,1 kpa e desvio-padrão de 102,1 kpa e CVf de 18,51%, considerado segundo ASAE

6 6 (1992) inaceitável e segundo ABNT (1986) médio, diferindo dos dados obtidos no catálogo do fabricante, pois na pressão de abertura a pressão é de 350 kpa e a de fechamento de 200 kpa. O modelo de válvula anti-gotas hadar de baixa pressão nova, apresentou pressão de abertura média de 95,2 kpa e desvio-padrão de 6,8 kpa e CVf de 7,10%, considerado segundo ASAE (1992) marginal e segundo ABNT (1986) bom. Já na pressão de fechamento apresentou média de 49,8 kpa, desvio-padrão de 3,1 kpa e CVf de 6,29%, considerado segundo ASAE (1994) mediano e segundo ABNT (1986), bom, diferindo dos dados que obtivemos junto ao fabricante, pois na pressão de abertura a pressão é 130 kpa e de fechamento de 90 kpa. Conclusões - Os microaspersores do grupo modular e hadar foram classificados como ruins. - A válvula anti-gotas modelo hadar apresentou maior eficiência de obstruir a passagem de água pelo microaspersor após desacionamento do sistema de irrigação e as válvulas do grupo modular apresentaram maior tempo para obstruir a passagem de água. - O microaspersor modular, bocal laranja novo apresentou coeficiente de variação de fabricação de 11,92%, a válvula anti-gotas nova de baixa pressão de 12,40%, o microaspersor hadar de 12% e com válvula anti-gotas modular nova de baixa pressão de 13,60%, na pressão de 250 kpa. - Os valores do coeficiente de variação de fabricação do conjunto microaspersor com válvula anti-gotas, tanto para a pressão de abertura como de fechamento, para todos os modelos foram menor nas válvulas novas e maior nas usadas. Referências Bibliográficas ASAE - American Society of Agricultural Engineers. Design and installation of microirrigation system. ASAE EP St. Joseph Michigan, p , ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Emissores para sistema de irrigação localizada: Avaliação de Características Operacionais. Método de ensaio: Rio de Janeiro, p. Projeto 12:

7 7 KELLER, L.; KARMELLI, D. Trickle irrigation design parameters. Transactions of the ASAE. v.17, n.2. p Jul/Aug, MAZZER, H.R.; VILAS BOAS, M.A.; SAMPAIO, S.C. Comparação de dois métodos de ensaios radiais para microaspersores. In: XXXII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola , Anais... Goiânia: Universidade Estadual de Goiás/Universidade Federal de Goiás/Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola CD-ROM.