Giuliani do Prado

Simulação da uniformidade da irrigação de sistemas convencionais de aspersão operando sob diferentes condições de vento

A uniformidade de aplicacao de agua e um importante fator a ser considerado na avaliacao dos sistemas de irrigacao por aspersao. A uniformidade em sistemas convencionais de aspersao depende de fatores como: o tipo de aspersor e suas condicoes operacionais, a disposicao e o espacamento entre aspersores no campo, e a velocidade e a direcao do vento durante o periodo de aplicacao de agua. Tendo em visa que as complexas relacoes entre esses fatores e a uniformidade podem ser caracterizadas de forma mais eficiente com o auxilio da modelagem matematica, neste estudo, foram avaliadas simulacoes, fornecidas pelo modelo semiempirico de RICHARDS & WEATHERHEAD (1993), da distribuicao espacial da agua aplicada pelo canhao PLONA-RL250, operando sob diferentes condicoes de vento. Valores de uniformidade de Christiansen (CUC), obtidos com dados de ensaios de campo e em simulacoes digitais, foram comparados, mostrando-se, por meio de diversos indices (R2 = 0,73; desvio absoluto medio de 4,1% e indice de desempenho de 0,78), que o modelo semiempirico avaliado fornece estimativas adequadas do CUC de sistemas convencionais de irrigacao. Demonstra-se que a modelagem matematica permite reduzir o esforco e o tempo requeridos em trabalhos de campo envolvendo a avaliacao da distribuicao de agua de canhoes hidraulicos operando sob condicoes de vento.

Ângulo de giro e espaçamento entre carreadores em sistemas autopropelidos de irrigação com o aspersor Plona-RL400

Values of flow rate, radius of throw and radial precipitation profile obtained in laboratory with the PLONA-RL400 gun sprinkler are presented. These values were used on digital simulations of water application uniformity, under no wind conditions, provided by traveling gun machines operating with this sprinkler under different combinations of wetted angle and towpath spacing. Simulated uniformity values were presented arranged under three different clusters, each one corresponding to a different set of sprinkler operational conditions (nozzle versus service pressure) that results on the same geometrical shape (I, II or III) of PLONA-RL400 radial precipitation profile. For the three profile shapes, it was observed that towpath spacings shorter than 50% of the sprinkler wetted diameter and on the range between 80 and 90% of the sprinkler wetted diameter provide higher uniformity values. For all geometrical shapes, it was observed that higher uniformity values were achieved when the sprinkler wetted angle is set to a range between 180 and 210o.

Simulação da distribuição de água em diferentes condições de vento e espaçamentos entre aspersores

Existem inumeros fatores que afetam a uniformidade de distribuicao de agua pelos aspersores como, por exemplo, o tipo de aspersor e suas condicoes operacionais, o espacamento e sua disposicao no campo e a velocidade e direcao do vento. Se os aspersores forem selecionados e utilizados adequadamente considerando-se os fatores supracitados, eles podem proporcionar maiores uniformidades de distribuicao de agua e menores custos do sistema de irrigacao. Como a avaliacao de todos esses fatores e uma tarefa complexa e morosa, a simulacao computacional tem sido uma ferramenta util no dimensionamento de sistemas de irrigacao. Neste estudo objetivou-se determinar, com auxilio de simulacao computacional, a uniformidade de distribuicao de agua do canhao hidraulico Plona-RL250, operando em diferentes condicoes de vento e espacamentos e disposicoes de aspersores. Observou-se que a direcao do vento exerceu pouca influencia sobre os valores de CUC. Nenhuma vantagem foi encontrada para disposicao triangular em comparacao com a disposicao retangular de aspersores, exceto quando foi usado um espacamento menor que 40% do diâmetro molhado pelo canhao hidraulico, ao longo da linha principal.

SIA: Modelo para simulação da irrigação por aspersão - Calibração e validação

A maioria dos modelos matematicos de simulacao da aplicacao de agua por aspersores requer trabalhos laboriosos de calibracao e validacao, alem de exigir, dos computadores, elevada capacidade de processamento. Este estudo foi realizado com o objetivo de calibrar e validar o modelo Simulacao da Irrigacao por Aspersao (SIA) no que se refere a operacao de canhoes hidraulicos em condicoes reais de campo. O metodo de otimizacao global Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) foi implementado no SIA com o intuito de ajustar os parâmetros de calibracao baseados no modelo semiempirico de Richards & Weatherhead utilizando-se ensaios de campo do canhao Plona - RL250. Os parâmetros obtidos na calibracao para determinada configuracao do aspersor, foram mantidos constantes e posteriormente usados na validacao para diferentes condicoes operacionais e de vento. O Metodo Shuffled Complex Evolution apresentou elevados indices de qualidade do ajuste alem de rapida convergencia. O modelo SIA foi capaz de prever a taxa de aplicacao de agua do canhao hidraulico Plona-RL250 e a uniformidade de distribuicao de agua do sistema, de forma adequada tanto no estagio de calibracao quanto no de validacao.

Distorção do vento na área molhada por canhões hidráulicos: extensão da modelagem para aspersores médios

A hipotese da existencia de uma relacao linear entre o alcance de canhoes hidraulicos e a velocidade do vento, descrita no modelo de Richards & Weatherhead e amplamente utilizada na simulacao da distribuicao de agua de canhoes hidraulicos em condicoes de vento, foi avaliada neste trabalho para aspersores de tamanho medio. Na avaliacao foram consideradas distâncias de alcance entre os aspersores modelos Agropolo/NY e Naan/5024 e os limites de sua area molhada, observadas em ensaios de campo, medidos nas direcoes: contraria, a favor e perpendicular ao vento. As retas ajustadas pelo metodo dos minimos quadrados indicaram, em relacao ao alcance do aspersor quando da ausencia de vento, que para cada incremento de 1 m s-1 na velocidade do vento ocorreram: (i) um decrescimo de 3,7% na direcao contraria ao vento; (ii) um decrescimo de 3,0% na direcao perpendicular ao vento e (iii) um acrescimo de 2,2% na mesma direcao do vento, indicando que no intervalo de velocidades de vento consideradas (0 a 3 m s-1) a hipotese de uma relacao linear entre o alcance de aspersores de tamanho medio e a velocidade do vento, foi mantida.

Modeling Wind Effects on Travelling Gun Sprinkler Water Application Uniformity

The Richards and Weatherhead semi–empirical model for prediction of wind distortions on rain gun water application patterns was used in this study. The semi–empirical model was calibrated and evaluated based on several in-field measured stationary water distribution patterns of a PLONA RL250 gun type sprinkler. Measured and simulated wind distorted patterns were used to predict the water distribution if the same sprinkler were traveling down lanes in an irrigated field. The calculated distributions from a travelling sprinkler were then overlapped, considering different towpath spacings, and the value of the Christiansen uniformity coefficient was determined. Simulations were grouped according to four typical water application patterns (I, II, III, and IV) of the PLONA RL250 sprinkler. These four typical application patterns were identified after performing a clustering analysis on 160 non wind-distorted stationary water application patterns corresponding to the 160 recommended combinations of nozzle sizes and operating pressures for the PLONA sprinkler. For all four typical application profiles considered, simulations were able to demonstrate that: (i) the maximum towpath spacing necessary to achieve a uniformity value above 80% also depends on sprinkler wetted sector angle, wind velocity and wind direction; (ii) for the same level of wind speed, water application uniformity is most affected when wind direction is parallel to the towpath; (iii) under most wind conditions, the performance achieved with a 360o, or a 180o , wetted sector was better than the one achieved under a 270o wetted sector.

Interpolação de perfis radiais de distribuição de água de aspersores

Neste estudo e apresentado e avaliado um procedimento para determinar perfis radiais de distribuicao de agua em condicoes operacionais intermediarias aquelas dos ensaios. Utilizaram-se 40 perfis radiais do aspersor PLONA-RL250 obtidos com diferentes combinacoes de 8 diâmetros do bocal principal e 5 pressoes de servico. Perfis radiais medidos nas pressoes de 294, 490 e 686 kPa foram utilizados para reproduzir perfis nas pressoes de 392 e 588 kPa. Perfis obtidos com bocais de 14 x 6, 18 x 6, 22 x 6 e 26 x 6 mm foram utilizados para reproduzir os perfis com bocais de 16 x 6, 20 x 6 e 24 x 6 mm. Os perfis radiais gerados para pressao de servico e bocais, comparados aos perfis observados, respectivamente, apresentaram valores medios de: i) coeficiente de determinacao de 0,921 e 0,921; ii) coeficiente de variacao de 9,5 e 9,4%; iii) probabilidade (teste t de Student) de 88,5 e 87,3%. Simulacoes digitais da uniformidade de aplicacao de agua a partir dos perfis radiais observados e gerados por interpolacao entre pressao de servico e diâmetro de bocais apresentaram, respectivamente, erros absolutos medios de 1,36 e 1,44%. O procedimento proposto nao influencia significativamente os valores de uniformidade de aplicacao de agua.

Efeito do ângulo do jato nas características técnicas de um canhão hidráulico

Avaliaram-se os efeitos de diferentes ângulos de saida do jato de agua de um canhao hidraulico, combinados com diferentes diâmetros de bocais e pressoes de servico, sobre o raio de alcance e perfil radial de distribuicao de agua. A caracterizacao tecnica do canhao hidraulico foi realizada em bancada de ensaios de aspersores da Universidade Federal de Lavras, em Lavras, MG, totalizando 24 diferentes condicoes operacionais. O raio de alcance do aspersor foi estimado pelo ajuste de uma equacao potencial em funcao do diâmetro do bocal (18 e 22 mm), da pressao de servico (294, 392, 490 e 588 kPa) e do ângulo de lancamento do jato de agua (16, 22 e 28o). Alem disto, foi realizada uma analise percentual da distribuicao do volume de agua aplicado ao longo do raio de alcance do aspersor. As reducoes no alcance horizontal do jato de agua foram mais pronunciadas em condicoes de baixas pressoes e para o ângulo de jato de 16o; ocorre uma reducao no raio de alcance do aspersor de 3,4 a 4,0%, a cada 3o de reducao do ângulo de lancamento de 28o; ângulos de lancamento do jato maiores que 22o, associados com pressoes de servico superiores a 392 kPa, resultam em maiores volumes de agua aplicados entre 60 e 80% do raio de alcance do aspersor.