AVALIAÇÃO DE SISTEMA ANTI-GOTAS EM MICROASPERSORES PARA
AMBIENTE PROTEGIDO
MÁRCIO MESQUITA1 ; KADY SALOMÃO ESPINDOLA BESSA2 ; LAZARO CARLOS
ROBERTO ASSIS PRADO 3 ; DELVIO SANDRI4 .
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Aluno de Gradação em Engenharia Agrícola, PBIC-UEG, UnUCET, Anápolis - GO.
[email protected].
2,3
Alunos de Gradação em Engenharia Agrícola, PVIC-UEG, UnUCET, Anápolis - GO.
[email protected] Engenheiro Agrícola, Prof. Dr. DES IV, Nível I, UnUCET-UEG,
Anápolis - GO. [email protected].
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 (R2 = 0,841).
Palavras-chave: ambiente protegido, curva característica, microaspersor.
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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
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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.
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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 405.1 (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 405.1 (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 = 6,7587h0,5253, R2 = 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
= 8,8325h0,4951 , com R2 = 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,
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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 = 6,3526h0,5341 ,
R2 = 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 =
0,5054h0,9751 , R2 = 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, R2 = 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 = 3,7023h0,4472, R2 = 0,949 e com válvula anti-gotas, em comparação
com a curva característica do microaspersor sem válvula, resultou em q = 3,1433h0,4702 , R2 =
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
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(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
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microirrigation system. ASAE EP405.1. St. Joseph Michigan, p.724-727, 1994.
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irrigação localizada: Avaliação de Características Operacionais. Método de ensaio: Rio de
Janeiro, 1986. 6p. Projeto 12:02.08.021.
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KELLER, L.; KARMELLI, D. Trickle irrigation design parameters. Transactions of the
ASAE. v.17, n.2. p.668-684. Jul/Aug, 1974.
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. 32. 2003, Anais... Goiânia: Universidade Estadual de Goiás/Universidade
Federal de Goiás/Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola. 2003. CD-ROM.