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Título: Modelagem da aplicação de água com canhões hidráulicos sob diferentes condições de vento
Título(s) alternativo(s): Modeling gun sprinkler water application under different wind conditions
Autor : Prado, Giuliani do
Primeiro orientador: Colombo, Alberto
Primeiro membro da banca: Mello, Carlos Rogério de
Carvalho, Jacinto de Assunção
Miranda, Jarbas Honório de
Botrel, Tarlei Arriel
Área de concentração: Engenharia de Água e Solo
Palavras-chave: Simulação
Autopropelido
Distribuição de água
Uniformidade
Data da publicação: 29-Ago-2014
Referência: PRADO, G. do. Modelagem da aplicação de água com canhões hidráulicos sob diferentes condições de vento. 2008. 121 p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2008.
Resumo: Canhões hidráulicos são utilizados de forma intensa, para a aplicação de água e de vinhaça na cultura da cana-de-açúcar, que tem importante papel no cenário sócio-econômico brasileiro. Os canhões hidráulicos também têm grande aplicação na mecanização da irrigação de pequenas áreas com formato geométrico irregular. Apesar da versatilidade dos canhões, a sua utilização é bastante criticada, em função da baixa uniformidade de aplicação de água. Esta baixa uniformidade de aplicação de água, que reduz a produtividade das culturas irrigadas e aumenta as perdas de água, energia e fertilizantes, é decorrente do desconhecimento das características de distribuição de água dos canhões, levando à adoção de critérios equivocados de dimensionamento e operação dos sistemas de irrigação, nos quais os canhões são utilizados. De modo a utilizar os canhões hidráulicos de maneira mais correta, este trabalho objetivou desenvolver e avaliar os seguintes procedimentos: i) uma metodologia para a composição do perfil radial de distribuição de água de aspersores que operam com dois bocais, a partir do ensaio individual de cada bocal; ii) uma rotina computacional para a determinação do perfil radial de distribuição de água, mediante ensaios de aspersores em equipamentos autopropelidos de irrigação; iii) uma rotina computacional para ajustar seis parâmetros empíricos de distorção de vento do modelo de Richards & Weatherhead (1993), mediante ensaios de distribuição de água de aspersores operando de forma estacionária; e iv) uma rotina computacional para ajustar seis parâmetros empíricos de distorção de vento do modelo de Richards & Weatherhead (1993), a partir de ensaios de distribuição de água de aspersores operando em equipamentos autopropelidos de irrigação. As intensidades de precipitação dos perfis radiais obtidos nos procedimentos de cálculos, referentes aos objetivos i e ii, foram muito próximas às intensidades de precipitação obtidas nos perfis radiais determinadas nos ensaios em laboratório. Esta boa adequação também foi comprovada com a proximidade dos valores de uniformidade de Christiansen para equipamentos autopropelidos de irrigação, simuladas para espaçamentos de carreadores compreendidos entre 40% a 80% do diâmetro molhado do aspersor com os perfis radiais obtidos pelos procedimentos de cálculo e determinados em laboratório. Na aplicação da rotina computacional, referente ao objetivo iii, observou-se que, os ensaios realizados em condições de maiores velocidades do vento estão associados aos maiores valores de intensidades de aplicação de água e, conseqüentemente, aos maiores valores de desvios médios (de 2,168 a 3,611 mm h-1). Na aplicação da rotina computacional, referente ao objetivo iv, um comportamento semelhante foi observado ao comparar os valores de lâminas aplicadas obtidas nas simulações e observadas nos ensaios de campo, onde os valores de desvios médios aumentaram (de 1,521 a 2,307 mm) com o incremento na velocidade do vento observada nos ensaios. Estes resultados demonstram que, com o auxílio das rotinas computacionais desenvolvidas é possível: i) reduzir o número de ensaios de laboratório para a determinação do perfil radial de distribuição de água; ii) determinar o perfil radial de distribuição de água diretamente em sistemas autopropelidos de irrigação; e iii) ajustar os parâmetros empíricos de distorção de vento do modelo de Richards & Weatherhead (1993) mediante ensaios de distribuição de água do aspersores operando de forma estacionária ou em equipamentos autopropelidos de irrigação.
Gun sprinklers are widely used, to apply water and vinasse, on sugarcane fields, that represent an important component of Brazilian economy. Guns sprinklers also provide a way to mechanize irrigation on small irregular shaped areas. Although raingun versatility has been proved, they have been criticized due to their low water application uniformity. Raingun low water application uniformity, that compromises crop yield and increases waste of water, energy, and fertilizers, is a consequence of the lack of knowledge about raingun water distribution characteristics. This unfamiliarity leads to inadequate design and operation criteria of irrigation systems in which gun sprinklers are used. Aiming to improve raingun application, thought a easier, and faster, characterization of raingun water application, the following procedures were developed and evaluated: i) a computer algorithm that, based on catch can water application measurements of each individual nozzle, simulates the radial water application profile of rainguns operating with two nozzles; ii) a computer algorithm that builds radial water application profiles based on catch can data collected during standard field evaluations of traveller irrigation machines; iii) a computer algorithm that adjust six empirical parameters of a wind distortion application pattern model, developed by de Richards & Weatherhead (1993), based on catch can data collected during standard field evaluations of sprinkler water application distribution; and iv) a computer algorithm that adjust six empirical parameters of a wind distortion application pattern model, developed by de Richards & Weatherhead (1993), based on catch can data collected during standard field evaluations of traveller irrigation machines. Values of water application rates, taken from radial profiles simulated by algorithms number i and ii, as described above, were very near to the ones taken from radial profiles determined during laboratory tests. The proximity among simulated and measured radial water application profiles was further reinforced by the proximity among Christiansen water uniformity values, computed for traveller irrigation machines based on those radial profiles. Comparisons of spatial water application patterns, simulated by the third algorithm and measured ones, showed that tests held under conditions of greater wind velocity were associated with greater values of average application rates and, consequently, greater values of average absolute deviations (from 2.168 to 3.611 mm h-1). A similar behavior was observed when comparing measured water application depth values with depth values simulated by the algorithm number iv. Averages of absolute deviation values also increased with wind velocity values observed during the tests (from 1.521 to 2.307 mm). These results demonstrate that with the help of the proposed algoritms it is possible: i) to decrease the number of standard field tests required to determine raingun radial water application profile; ii) to determine raingun radial water application profile directly from data collect at standard field evaluations of travel irrigation machines; and iii) to adjust the empirical parameters of the wind distortion application pattern model developed by de Richards & Weatherhead (1993) using catch can data collected at standard water distribution tests or collected at standard field evaluations of traveller irrigation machines.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/3321
Publicador: UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
Idioma: pt_BR
Aparece nas coleções:DEG - Engenharia Agrícola - Doutorado (Teses)

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