Foram desenvolvidos estudos teóricos e experimentais do desempenho e do comportamento hidráulico em decantadores de alta taxa objetivando conhecer melhor a influência de suas características físicas sobre a eficiência na remoção de partículas e estabelecer metodologia adequada para a aplicação de modelos teóricos. Os experimentos foram conduzidos em instalações adaptadas a linha de processo de uma ETA convencional. O modelo teórico e uma simplificação sugerida mostram-se mais consistentes que o de Yao para expressar a influencia da forma da seção dos sedimentadores sobre seu desempenho. Este ocorreu satisfatoriamente ao esperado, mesmo para taxas de trabalho bem superiores as usuais. Quanto as suas dimensões físicas, a largura nao evidenciou influencia sobre a eficiência de remoção de turbidez, confirmando as previsões do modelo teórico proposto e divergindo dos prognósticos do modelo de Yao. Este resultado também revela que a escolha entre formas mais tubulares ou mais largas para os sedimentadores deve ser decidida com base apenas em considerações de ordem prática, tais como os aspectos construtivos, operacionais e econômicos envolvidos nessas opções. / Theoretical and experimental studies concerning high rate settlers performance and hydraulic behavior were conducted to archieve a better understanding about the effects of its physical characteristics over the particle removal efficiency and to establish an appropriate methodology to theoretical model applications. The experimental investigations were performed in a pilot facility adapted to the process line of a conventional water treatment plant. As a result, a theoretical model based on a more extensive concept than the Yao theory was poposed and a methodology for settling analysis specifically related to the high rate settling which reflects the low occurence of flocculation in such cases and corrects the results by the viscosity variation with the temperature. The proposed theoretical model and a suggested simplification were more appropriate than the Yao model to express the influence of the settler section form about its performance. The others physical characteristics of the settlers and the hydraulic flow parameters apparently have been properly accounted by both of the theoretical models so that no additionals restrictions are necessary in this case, unlike the recommended by some authors. The settlers performance has satisfied the requirements, even under overflow rates much higher than the usual ones. Regarding to the physical dimensions, the width of the settlers had not evidencied any influence over the turbidity removal efficiency, as predicted by the proposed theoretical model, indicating that the choice among more tubular or wider settlers section forms should be only based on practical considerations, such as constructive operational and economic aspects.

O método da capacidade específica fractal foi desenvolvido pelo autor para análise de testes de produção realizados com vazão variável. Isto porque, em geral, os dados de bombeamento de poços perfurados em meio fissural costumam apresentar, entre outras, variações na vazão bombeada. Essas variações afetam as curvas de rebaixamento e recuperação com o tempo, complicando a interpretação dos testes pelos métodos convencionais, todos eles, como se sabe, desenvolvidos para vazão constante. Admite-se que a evolução da capacidade específica do poço, observada nas condições de campo, y(\'Q IND.T\', \'S IND.T\')=\'Q IND.T\'/\'S IND.T\', (com o rebaixamento), pode ser aproximada por uma lei de potência do tipo y (\'Q IND.T\', \'S IND.T\')\'APROXIMADAMENTE IGUAL\'y POT.*\'=\'Q POT.*\'/\'s IND.T POT.D\', onde \'Q POT.*\' é a descarga fractal uniforme e D, a dimensão do fluxo fractal para o poço. Os conceitos de dimensão de fluxo e de fluxo fractal uniforme equivalente, introduzidos neste trabalho, são fundamentais na avaliação dos parâmetros do meio fissural e podem ser considerados como a principal contribuição da tese para a hidráulica de poços em meio fissural. Somente nas propriedades hidráulicas de transmissão (transmissividade, abertura média das fraturas, condutividade hidráulica, permeabilidade) e de armazenamento (porosidade) do condutor hidráulico representado pelo conjunto poço-fendas-blocosassociados, podem ser calculadas, já que o modelo se aplica apenas no poço bombeado. Parâmetros de resposta elástica e de difusão (coeficiente de armazenamento, difusividade), bem como de filtração vertical, do manto de cobertura indiferenciada para as fendas subjacentes, somente podem ser identificados por um modelo que também estude o fluxo fora do poço, isto é, no plano (r, z). No cas, o modelo escolhido como mais aproproado para isso foi o de Boulton & Streltsova (1977), com o qual todos os parâmetros de meio fissural podem ser identificados, mediante substituição do rebaixamento específico s / Q, pelo inverso da capacidade específica fractal l/y\' POT.*\'. O modelo foi aplicado na interpretação de 86 etapas de rebaixamento e 75 medições de recuperação, correspondentes a 86 testes de produção realizados em 72 poços, distribuídos por diversas subprovíncias hidrogeológicas brasileiras e nas Ilhas Oceânicas de Fernando de Noronha - Pernambuco e Roatán, na República de Honduras. Essas aplicações forneceram as primeiras estimativas de propriedades hidráulicas obtidas pelo autor, em meio fraturado e cárstico. As ordens de grandeza das aberturas de fissuras são compatíveis com resultados de estudos recentes, desenvolvidos na Alemanha em zona de falhas de alta permeabilidade (Himmelsbach et al., 1994). As porosidades estimadas são compatíveirs com resultados considerados típicos para fraturas em poços de 60 m (Snow 1968). / The fractal specific capacity approach has been developed by the author for analysing single well production test data under variable discharge rate conditions. Pumping test data from wells drilled in a typical heterogeneous fractured and/or karstic medium usually present, among other things, discharge rate variations. Such variations affect time drawdown and time recovery curves thus complicating the well test analysis by conventional methods, which are only valid for constant discharge conditions. The observed well specific capacity, under field conditions, y(\'Q IND.T\', \'S IND.T\')=\'Q IND.T\'/\'S IND.T\', (with drawdown), may be approximated by a power law of the type y (\'Q IND.T\', \'S IND.T\')\'APROXIMADAMENTE IGUAL\'y POT.*\'=\'Q POT.*\'/\'s IND.T POT.D\', where \'Q POT.*\' is a uniforme fractal discharge and D a fractal flow dimension. The flow dimension and equivalent uniform fractal flow concepts, are basic tools for fractures media parameter evaluation and in that respect they are supposed to be the dissertation\'s main contribution to well hydraulics in fissured rocks. Parameter identification through the proposed method is only provided in the pumped well for hydraulic transmissive parameters (fracture transmissivity and fracture aperture, hydraulic conductivity and permeability) and storage parameters (porosity) for the hydraulic conductor, namely for the weel-block-fracture system. Physical properties for diffusion and elastic response (diffusivity and storavity coeficients) as well as for delayed yield from the weathered zone to the lower fractured rock domain may only be evaluated by using a flow model in the (r, z) plane. This can be done through Boulton and Streltsova (1977) block-fracture model, by replacing the specific drawdown s / Q, for the inverse of the fractal specific capacity, l /y\' POT.*\'. The model has been applied for analyzing 86 drawdown curves and 75 recovery curves from pumping tests performed in 72 wells distributed over several groundwater brasilian subprovinces and in two oceanic islands, namely Fernando de Noronha in Pernambuco and Roatán in Honduras. Preliminary estimations of hydraulic properties were obtained by the author in karstic and fissured media. The order of magnitude for fracture apertures is in agreement with recent studies carried out in Germany in a highly permeable fault zone (Himmelsbach et al., 1994). The order of magnitude for porosity estimates are also in agreement with tipical results for fractures in 60 m deep wells, which are on the order of 0,0050% (Snow, 1968).

O método da capacidade específica fractal foi desenvolvido pelo autor para análise de testes de produção realizados com vazão variável. Isto porque, em geral, os dados de bombeamento de poços perfurados em meio fissural costumam apresentar, entre outras, variações na vazão bombeada. Essas variações afetam as curvas de rebaixamento e recuperação com o tempo, complicando a interpretação dos testes pelos métodos convencionais, todos eles, como se sabe, desenvolvidos para vazão constante. Admite-se que a evolução da capacidade específica do poço, observada nas condições de campo, y(\'Q IND.T\', \'S IND.T\')=\'Q IND.T\'/\'S IND.T\', (com o rebaixamento), pode ser aproximada por uma lei de potência do tipo y (\'Q IND.T\', \'S IND.T\')\'APROXIMADAMENTE IGUAL\'y POT.*\'=\'Q POT.*\'/\'s IND.T POT.D\', onde \'Q POT.*\' é a descarga fractal uniforme e D, a dimensão do fluxo fractal para o poço. Os conceitos de dimensão de fluxo e de fluxo fractal uniforme equivalente, introduzidos neste trabalho, são fundamentais na avaliação dos parâmetros do meio fissural e podem ser considerados como a principal contribuição da tese para a hidráulica de poços em meio fissural. Somente nas propriedades hidráulicas de transmissão (transmissividade, abertura média das fraturas, condutividade hidráulica, permeabilidade) e de armazenamento (porosidade) do condutor hidráulico representado pelo conjunto poço-fendas-blocosassociados, podem ser calculadas, já que o modelo se aplica apenas no poço bombeado. Parâmetros de resposta elástica e de difusão (coeficiente de armazenamento, difusividade), bem como de filtração vertical, do manto de cobertura indiferenciada para as fendas subjacentes, somente podem ser identificados por um modelo que também estude o fluxo fora do poço, isto é, no plano (r, z). No cas, o modelo escolhido como mais aproproado para isso foi o de Boulton & Streltsova (1977), com o qual todos os parâmetros de meio fissural podem ser identificados, mediante substituição do rebaixamento específico s / Q, pelo inverso da capacidade específica fractal l/y\' POT.*\'. O modelo foi aplicado na interpretação de 86 etapas de rebaixamento e 75 medições de recuperação, correspondentes a 86 testes de produção realizados em 72 poços, distribuídos por diversas subprovíncias hidrogeológicas brasileiras e nas Ilhas Oceânicas de Fernando de Noronha - Pernambuco e Roatán, na República de Honduras. Essas aplicações forneceram as primeiras estimativas de propriedades hidráulicas obtidas pelo autor, em meio fraturado e cárstico. As ordens de grandeza das aberturas de fissuras são compatíveis com resultados de estudos recentes, desenvolvidos na Alemanha em zona de falhas de alta permeabilidade (Himmelsbach et al., 1994). As porosidades estimadas são compatíveirs com resultados considerados típicos para fraturas em poços de 60 m (Snow 1968). / The fractal specific capacity approach has been developed by the author for analysing single well production test data under variable discharge rate conditions. Pumping test data from wells drilled in a typical heterogeneous fractured and/or karstic medium usually present, among other things, discharge rate variations. Such variations affect time drawdown and time recovery curves thus complicating the well test analysis by conventional methods, which are only valid for constant discharge conditions. The observed well specific capacity, under field conditions, y(\'Q IND.T\', \'S IND.T\')=\'Q IND.T\'/\'S IND.T\', (with drawdown), may be approximated by a power law of the type y (\'Q IND.T\', \'S IND.T\')\'APROXIMADAMENTE IGUAL\'y POT.*\'=\'Q POT.*\'/\'s IND.T POT.D\', where \'Q POT.*\' is a uniforme fractal discharge and D a fractal flow dimension. The flow dimension and equivalent uniform fractal flow concepts, are basic tools for fractures media parameter evaluation and in that respect they are supposed to be the dissertation\'s main contribution to well hydraulics in fissured rocks. Parameter identification through the proposed method is only provided in the pumped well for hydraulic transmissive parameters (fracture transmissivity and fracture aperture, hydraulic conductivity and permeability) and storage parameters (porosity) for the hydraulic conductor, namely for the weel-block-fracture system. Physical properties for diffusion and elastic response (diffusivity and storavity coeficients) as well as for delayed yield from the weathered zone to the lower fractured rock domain may only be evaluated by using a flow model in the (r, z) plane. This can be done through Boulton and Streltsova (1977) block-fracture model, by replacing the specific drawdown s / Q, for the inverse of the fractal specific capacity, l /y\' POT.*\'. The model has been applied for analyzing 86 drawdown curves and 75 recovery curves from pumping tests performed in 72 wells distributed over several groundwater brasilian subprovinces and in two oceanic islands, namely Fernando de Noronha in Pernambuco and Roatán in Honduras. Preliminary estimations of hydraulic properties were obtained by the author in karstic and fissured media. The order of magnitude for fracture apertures is in agreement with recent studies carried out in Germany in a highly permeable fault zone (Himmelsbach et al., 1994). The order of magnitude for porosity estimates are also in agreement with tipical results for fractures in 60 m deep wells, which are on the order of 0,0050% (Snow, 1968).

Este trabalho foi realizado no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP, com o objetivo de modelar, otimizar e avaliar um carneiro hidráulico. Para isso foi desenvolvido um modelo teórico, validado no laboratório através da construção de uma eletroválvula comandada eletronicamente por computador. Através da filmagem do jato de água e utilizando método das coordenadas determinou-se a velocidade do jato de água da tubulação de alimentação do carneiro, para três alturas de alimentação e três comprimentos diferentes. Posteriormente foi construído o carneiro hidráulico em PVC, sendo utilizada a eletroválvula como válvula de escape e, por meio de um microprocessador, obtive-se diferentes tempos para o fechamento da válvula, variando entre 0,2 s e 1,6 s. Foram testados dois materiais como tubulação de alimentação, PVC 25mm de diâmetro nominal e aço galvanizado 19,05 mm de diâmetro nominal para três comprimentos e alturas de alimentação. A máxima vazão de recalque obtida foi de 224 L/h, sendo a pressão de recalque de 54 kPa, sendo a tubulação de alimentação PVC, e a altura de alimentação de 2,23 m, para um tempo de pulso da eletroválvula de 0,2 s. O maior rendimento obtido foi 62 % sendo a tubulação de alimentação de PVC, para um tempo de pulso de 0,2 s com uma pressão de 74 kPa e vazão de recalque de 112 L/h. / This work was developed in the Hydraulics Laboratory of the Department of Rural Engineering at ESALQ/USP., with the goal of modeling, optimize and to evaluate a hydraulic ram. For that was developed a theoretical model, validated in the laboratory through the construction of an electronic valve commanded by a computer. Through the filming of water jet and using method of the coordinates tot determined the speed of water jet of the alimentation piping of the ram for three different heights and lengths. It afterwards was built the hydraulic ram in PVC, being used an electronic valve as pulse valve, and by means of the microprocessor Basic Step, was obtained different times to the shutdown of the valve, varying between 0,2 s and 1,6 s. Were tried two material as alimentation piping, PVC 25mm nominal diameter and galvanized steel 19,05 mm nominal diameter for three alimentation lengths. The flow maxim obtained was 224 L/h, being the pressure of emphasizes of 54 kPa, having as alimentation piping PVC, and the height of alimentation of 2,23 m for, for a time of .shutdown of electronic valve of 0,2 s. The biggest obtained revenue was 62%, being the alimentation piping of PVC, for a time of shutdown of 0,2 s with a pressure 74 kPa and a flow of 112 L/h.

Este trabalho foi realizado no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP, com o objetivo de modelar, otimizar e avaliar um carneiro hidráulico. Para isso foi desenvolvido um modelo teórico, validado no laboratório através da construção de uma eletroválvula comandada eletronicamente por computador. Através da filmagem do jato de água e utilizando método das coordenadas determinou-se a velocidade do jato de água da tubulação de alimentação do carneiro, para três alturas de alimentação e três comprimentos diferentes. Posteriormente foi construído o carneiro hidráulico em PVC, sendo utilizada a eletroválvula como válvula de escape e, por meio de um microprocessador, obtive-se diferentes tempos para o fechamento da válvula, variando entre 0,2 s e 1,6 s. Foram testados dois materiais como tubulação de alimentação, PVC 25mm de diâmetro nominal e aço galvanizado 19,05 mm de diâmetro nominal para três comprimentos e alturas de alimentação. A máxima vazão de recalque obtida foi de 224 L/h, sendo a pressão de recalque de 54 kPa, sendo a tubulação de alimentação PVC, e a altura de alimentação de 2,23 m, para um tempo de pulso da eletroválvula de 0,2 s. O maior rendimento obtido foi 62 % sendo a tubulação de alimentação de PVC, para um tempo de pulso de 0,2 s com uma pressão de 74 kPa e vazão de recalque de 112 L/h. / This work was developed in the Hydraulics Laboratory of the Department of Rural Engineering at ESALQ/USP., with the goal of modeling, optimize and to evaluate a hydraulic ram. For that was developed a theoretical model, validated in the laboratory through the construction of an electronic valve commanded by a computer. Through the filming of water jet and using method of the coordinates tot determined the speed of water jet of the alimentation piping of the ram for three different heights and lengths. It afterwards was built the hydraulic ram in PVC, being used an electronic valve as pulse valve, and by means of the microprocessor Basic Step, was obtained different times to the shutdown of the valve, varying between 0,2 s and 1,6 s. Were tried two material as alimentation piping, PVC 25mm nominal diameter and galvanized steel 19,05 mm nominal diameter for three alimentation lengths. The flow maxim obtained was 224 L/h, being the pressure of emphasizes of 54 kPa, having as alimentation piping PVC, and the height of alimentation of 2,23 m for, for a time of .shutdown of electronic valve of 0,2 s. The biggest obtained revenue was 62%, being the alimentation piping of PVC, for a time of shutdown of 0,2 s with a pressure 74 kPa and a flow of 112 L/h.

O microtubo é um emissor simples, de baixo custo, com a grande vantagem de melhor adaptação em condições de topografias onduladas e montanhosas, onde a pressão na linha lateral varia consideravelmente. Este estudo constitui a elaboração de um modelo para dimensionamento hidráulico de microaspersores, cujo emissor é um microtubo de tamanho variável. O fundamento teórico do estudo baseia-se na premissa da compensação da perda de carga na linha lateral e das diferenças topográficas do terreno, através da variação do comprimento do microtubo. Os objetivos específicos deste trabalho foram: determinar as características hidráulicas do microtubo; desenvolver um modelo para dimensionamento do sistema de irrigação proposto e sugerir um defletor para o microaspersor; avaliar a uniformidade de vazão ao longo de linhas laterais experimentais em declive e desenvolver uma planilha eletrônica, para dimensionamento de microtubos. Dois microtubos de diferentes diâmetros foram utilizados neste estudo. Entre as características hidráulicas determinadas, estão o diâmetro interno real, relação vazão-pressão e pressão-comprimento. A determinação do diâmetro interno médio dos microtubos foi realizada em laboratório através da medida de fluxo sob regime laminar e pelo projetor ótico de perfil. Uma equação resultante da combinação das equações de energia desenvolvida por Bernoulli e Darcy-Weisbach além da equação de Hagen-Poiseuille para cálculo do fator de atrito (f), foi deduzida para cálculo do diâmetro. Uma bancada de ensaios foi montada para realização dos ensaios. Os experimentos foram realizados numa faixa de número de Reynolds entre 8000 e 17000, portanto regime de escoamento turbulento. A equação de Darcy-Weisbach foi utilizada para cálculo da perda de carga total e a equação de Blasius foi utilizada para cálculo do fator de atrito (f). Duas laterais foram dimensionadas e instaladas em diferentes declividades (0,5 e 2,3 %). Medidas de dispersão foram utilizadas para avaliar e classificar o sistema de irrigação. Dois modelos de defletores foram desenvolvidos em laboratório, e avaliados em termos de distribuição espacial da água e facilidade construtiva. A análise dos resultados experimentais foi realizada em bases empíricas e teóricas. A avaliação hidrodinâmica do diâmetro dos microtubos aproximou-se muito da determinação através do projetor ótico de perfil, o que indica ser uma alternativa viável para o dimensionamento. A estimativa da pressão de operação do microaspersor baseada nas equações propostas foi bem próxima à pressão observada. O modelo empírico estimou o comprimento do microtubo em função da pressão com bastante precisão, consequentemente a uniformidade de vazão ao longo da lateral foi classificada como excelente em ambas as situações de declive, com coeficientes superiores a 95 %. Uma análise de sensibilidade para estimar as implicações no desempenho hidráulico do sistema, dos erros ou das mudanças nas variáveis envolvidas no dimensionamento, mostrou que o desempenho do emissor é extremamente sensível ao diâmetro do microtubo. Baseado nos resultados obtidos com os ensaios de distribuição pode-se afirmar que é necessário um maior aprofundamento no projeto do defletor do microaspersor. Em geral, a metodologia proposta oferece a possibilidade de ajustar quaisquer variações na carga de pressão ou na topografia do terreno e assim, obter vazão constante ao longo da linha lateral. / The microtube is a simple and cheap emitter which has advantage of be suitable for undulating and hilly conditions, where pressure in the lateral line varies considerably. This study aims to develop an empirical approach to the design of a novel micro-sprinkler that uses microtube as the emitters whose length is variable. The theoretic concern is the irrigation system should be designed to compensate variations along lateral line as a function of the friction loss and elevation. General objectives were: hydraulic characterization of the microtube; empiric equations to design; to develop a kind of deflector; to evaluate application uniformity for micro-sprinkler and to do a worksheet to design this system. The relationship between discharge, pressure, and length for microtube emitters of two different diameters were done. The diameter was measured based on flow measurements under laminar flow condition and by accurate optical equipment. Combination of the energy (Bernoulli) and Darcy-Weisbach equations and Hagen-Poiseuille equation (friction factor laminar flow) gives the diameter. A test table to do tests was built. The range of Reynolds numbers during the experiment was 8,000 to 17,000, then turbulent flow. The friction head losses were calculated using the Darcy-Weisbach equation and the friction factor by Blasius equation. Two experimental lines were designed and laid on different slopes (0.5 % and 2.3 %). To evaluate the uniformity of application of water, dispersion measures are used. Two deflectors were created and tested in the laboratory by spatial distribution analysis and easily to manufacture. The data was analyzed by theoretical and empirical approaches. The diameter values of the microtubes were very close to those by optical equipment, then it is a good alternative method to determinate the diameter of the microtube. The pressure observed values were very close to estimated. The empirical approach determined the length required for the microtube emitters with high accuracy, consequently the flow rate uniformity along lateral line was excellent for both laterals, their uniformity coefficients were above 95%. A sensitivity analysis to estimate the implications of errors or changes in key variables on the hydraulic performance of this system showed that the emitter performance is particularly sensitive to the emitter diameter. The deflector tests results showed low spatial uniformity, so we can say that it is necessary more studies at this part of this micro-sprinkler. Finally, the methodology proposed allow adjust any head pressure or elevation variations to high uniformity along of lateral line.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-10-09T12:57:06Z No. of bitstreams: 1 152008.pdf: 2034259 bytes, checksum: 1ae35eeced2e0b32e060a49251b35969 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T12:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 152008.pdf: 2034259 bytes, checksum: 1ae35eeced2e0b32e060a49251b35969 (MD5) Previous issue date: 1979-12 / O objetivo deste trabalho foi otimizar os subsistemas de adução e de distribuição num sistema de abastecimento de água. No subsistema de distribuição foram consideradas redes de distribuição ramificadas e redes de distribuição em malhas. Foram utilizados, de acordo com o modelo selecionado, modelos matemáticos de otimização, programação linear e/ou simulação. Para cada sistema isolado, foram analisadas as metodologias tradicionalmente utilizadas e as propostas pelos modelos estudados, seguindo-se de aplicações em exemplos considerados. As aplicações das metodologias apresentadas, foram realizadas nos projetos de abastecimento de água das cidades de Pedras e Igarapé Mirim, no Estado do Pará. Os resultados obtidos são apresentados e discutidos detalhadamente. / The objective of this study was to analize the optimization tecniques for the main line and the distribution network of an urban water supply system. In the distribution subsystem, it was considered a branched network and a closed-loop network. According to the selected model, it was used mathematical optimization (Calculus, linear programming) or simulation. For each system, the traditional method were analyzed and the proposed method were also applied and the results were compared. The application of the methodologies were for the projected systems of Ponta de Pedras and Igarapé-Mirim in state of Pará, Brazil. The results obtained were discussed detailed.

O microtubo é um emissor simples, de baixo custo, com a grande vantagem de melhor adaptação em condições de topografias onduladas e montanhosas, onde a pressão na linha lateral varia consideravelmente. Este estudo constitui a elaboração de um modelo para dimensionamento hidráulico de microaspersores, cujo emissor é um microtubo de tamanho variável. O fundamento teórico do estudo baseia-se na premissa da compensação da perda de carga na linha lateral e das diferenças topográficas do terreno, através da variação do comprimento do microtubo. Os objetivos específicos deste trabalho foram: determinar as características hidráulicas do microtubo; desenvolver um modelo para dimensionamento do sistema de irrigação proposto e sugerir um defletor para o microaspersor; avaliar a uniformidade de vazão ao longo de linhas laterais experimentais em declive e desenvolver uma planilha eletrônica, para dimensionamento de microtubos. Dois microtubos de diferentes diâmetros foram utilizados neste estudo. Entre as características hidráulicas determinadas, estão o diâmetro interno real, relação vazão-pressão e pressão-comprimento. A determinação do diâmetro interno médio dos microtubos foi realizada em laboratório através da medida de fluxo sob regime laminar e pelo projetor ótico de perfil. Uma equação resultante da combinação das equações de energia desenvolvida por Bernoulli e Darcy-Weisbach além da equação de Hagen-Poiseuille para cálculo do fator de atrito (f), foi deduzida para cálculo do diâmetro. Uma bancada de ensaios foi montada para realização dos ensaios. Os experimentos foram realizados numa faixa de número de Reynolds entre 8000 e 17000, portanto regime de escoamento turbulento. A equação de Darcy-Weisbach foi utilizada para cálculo da perda de carga total e a equação de Blasius foi utilizada para cálculo do fator de atrito (f). Duas laterais foram dimensionadas e instaladas em diferentes declividades (0,5 e 2,3 %). Medidas de dispersão foram utilizadas para avaliar e classificar o sistema de irrigação. Dois modelos de defletores foram desenvolvidos em laboratório, e avaliados em termos de distribuição espacial da água e facilidade construtiva. A análise dos resultados experimentais foi realizada em bases empíricas e teóricas. A avaliação hidrodinâmica do diâmetro dos microtubos aproximou-se muito da determinação através do projetor ótico de perfil, o que indica ser uma alternativa viável para o dimensionamento. A estimativa da pressão de operação do microaspersor baseada nas equações propostas foi bem próxima à pressão observada. O modelo empírico estimou o comprimento do microtubo em função da pressão com bastante precisão, consequentemente a uniformidade de vazão ao longo da lateral foi classificada como excelente em ambas as situações de declive, com coeficientes superiores a 95 %. Uma análise de sensibilidade para estimar as implicações no desempenho hidráulico do sistema, dos erros ou das mudanças nas variáveis envolvidas no dimensionamento, mostrou que o desempenho do emissor é extremamente sensível ao diâmetro do microtubo. Baseado nos resultados obtidos com os ensaios de distribuição pode-se afirmar que é necessário um maior aprofundamento no projeto do defletor do microaspersor. Em geral, a metodologia proposta oferece a possibilidade de ajustar quaisquer variações na carga de pressão ou na topografia do terreno e assim, obter vazão constante ao longo da linha lateral. / The microtube is a simple and cheap emitter which has advantage of be suitable for undulating and hilly conditions, where pressure in the lateral line varies considerably. This study aims to develop an empirical approach to the design of a novel micro-sprinkler that uses microtube as the emitters whose length is variable. The theoretic concern is the irrigation system should be designed to compensate variations along lateral line as a function of the friction loss and elevation. General objectives were: hydraulic characterization of the microtube; empiric equations to design; to develop a kind of deflector; to evaluate application uniformity for micro-sprinkler and to do a worksheet to design this system. The relationship between discharge, pressure, and length for microtube emitters of two different diameters were done. The diameter was measured based on flow measurements under laminar flow condition and by accurate optical equipment. Combination of the energy (Bernoulli) and Darcy-Weisbach equations and Hagen-Poiseuille equation (friction factor laminar flow) gives the diameter. A test table to do tests was built. The range of Reynolds numbers during the experiment was 8,000 to 17,000, then turbulent flow. The friction head losses were calculated using the Darcy-Weisbach equation and the friction factor by Blasius equation. Two experimental lines were designed and laid on different slopes (0.5 % and 2.3 %). To evaluate the uniformity of application of water, dispersion measures are used. Two deflectors were created and tested in the laboratory by spatial distribution analysis and easily to manufacture. The data was analyzed by theoretical and empirical approaches. The diameter values of the microtubes were very close to those by optical equipment, then it is a good alternative method to determinate the diameter of the microtube. The pressure observed values were very close to estimated. The empirical approach determined the length required for the microtube emitters with high accuracy, consequently the flow rate uniformity along lateral line was excellent for both laterals, their uniformity coefficients were above 95%. A sensitivity analysis to estimate the implications of errors or changes in key variables on the hydraulic performance of this system showed that the emitter performance is particularly sensitive to the emitter diameter. The deflector tests results showed low spatial uniformity, so we can say that it is necessary more studies at this part of this micro-sprinkler. Finally, the methodology proposed allow adjust any head pressure or elevation variations to high uniformity along of lateral line.

A crescente busca por tecnologias com melhor desempenho energético faz com que a engenharia da irrigação desenvolva emissores que apresentem coeficientes de descarga mais elevados. O presente trabalho teve como objetivo determinar os coeficientes de descarga dos emissores comerciais (Senninger, Nelson e Fabrimar), utilizados em sistema de irrigação pivô central, visando desenvolver equações de regressão para cálculo do Cd, de acordo com o diâmetro do bocal e a pressão de serviço dos emissores, assim como comparar o dimensionamento hidráulico destes sistemas de irrigação com base no Cd médio e no Cd específico de cada diâmetro de bocal. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ, Universidade de São Paulo, seguindo o padrão de pressão utilizado na comercialização destes emissores (PSI). Foram avaliados 45 bocais Senninger, 42 bocais Nelson e 36 bocais Fabrimar, de diferentes diâmetros nominais, compreendidos entre 1/16 e 13/32 (1,59 e 10,32 mm), com três repetições, totalizando 369 bocais ensaiados. As pressões de operação variaram entre a faixa de 6 a 30 PSI (41,37 a 206,84 kPa), com intervalos de leituras a cada 2 PSI (13,79 kPa), totalizando 13 pressões analisadas por bocal. Foram ajustadas as curvas do coeficiente de descarga em função do diâmetro do bocal, para quatro pressões de operação 10, 15, 20, e 30 PSI (68,95, 103,42, 137,90 e 206,84 kPa). Utilizaram-se dois manômetros de precisão (analógico e digital) previamente calibrados em um manômetro de peso morto. As vazões foram obtidas utilizando-se três medidores eletromagnético-indutivos calibrados em recipiente volumétrico. O diâmetro dos bocais foi mensurado por meio de uma ampliação em projetor de perfil. Os resultados evidenciam que o coeficiente de descarga varia em função do diâmetro do bocal, da pressão de operação e do ângulo de convergência (fator construtivo). Nos ensaios conduzidos, obtiveram-se valores de Cd compreendidos na faixa de 0,88 a 0,98 para a faixa de emissores analisados. O coeficiente de uniformidade de distribuição não se diferenciou entre os sistemas hidráulicos dimensionados com Cd médio e especifico para cada diâmetro de bocal. / The necessity for more energy efficient technologies makes the engineering of irrigation develop emitters with higher discharge coefficients. This study aimed to determine the discharge coefficients of commercial emitters (Senninger, Nelson and Fabrimar) used in center pivot irrigation system, in order to develop regression equations to calculate the Cd, of according to the diameter of the nozzle and pressure service of the emitters, and compare the hydraulic design of this irrigation system based on the average Cd and Cd specific nozzles for each nozzle diameter. The tests were carried out at the Irrigation Department of Biosystems Engineering, ESALQ, University of Sao Paulo, following the standards of the American unit system. It was evaluated a set of 45 Senninger nozzles, 42 Nelson nozzles and 36 Fabrimar nozzles, of different nominal diameters, ranging from 1/16\" to 13/32\" (1.59 and 10.32 mm) with three replications, totalizing 369 nozzles tested. The operation pressures ranged from 6 to 30 psi (41,37 a 206,84 kPa), at intervals of 2 psi (13,79 kPa), totalizing 13 pressures for nozzle. Curves were drawn for the discharge coefficient as a function of nozzle size for four operating pressures 10, 15, 20, e 30 psi (68,95, 103,42, 137,90 e 206,84 kPa) and for each manufacturer. It was used two precision pressure gauges (analogue and digital) calibrated agaisnt a dead weight gauge. Flow rates were obtained using three inductive electromagnetic gauges calibrated with volumetric readings. Nozzle diameters were measured using a profile projector model Starrett HB 400. The results evidence that the discharge coefficient varies with the diameter of the nozzle, the operation pressure and the convergence angle (constructive factor). The trials resulted Cds included in the range from 0.88 to 0.98, range for the analyzed issuers. The CUC was not different between the hydraulic systems with Cd designs considering medium and specific Cd for each nozzle.

A crescente busca por tecnologias com melhor desempenho energético faz com que a engenharia da irrigação desenvolva emissores que apresentem coeficientes de descarga mais elevados. O presente trabalho teve como objetivo determinar os coeficientes de descarga dos emissores comerciais (Senninger, Nelson e Fabrimar), utilizados em sistema de irrigação pivô central, visando desenvolver equações de regressão para cálculo do Cd, de acordo com o diâmetro do bocal e a pressão de serviço dos emissores, assim como comparar o dimensionamento hidráulico destes sistemas de irrigação com base no Cd médio e no Cd específico de cada diâmetro de bocal. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ, Universidade de São Paulo, seguindo o padrão de pressão utilizado na comercialização destes emissores (PSI). Foram avaliados 45 bocais Senninger, 42 bocais Nelson e 36 bocais Fabrimar, de diferentes diâmetros nominais, compreendidos entre 1/16 e 13/32 (1,59 e 10,32 mm), com três repetições, totalizando 369 bocais ensaiados. As pressões de operação variaram entre a faixa de 6 a 30 PSI (41,37 a 206,84 kPa), com intervalos de leituras a cada 2 PSI (13,79 kPa), totalizando 13 pressões analisadas por bocal. Foram ajustadas as curvas do coeficiente de descarga em função do diâmetro do bocal, para quatro pressões de operação 10, 15, 20, e 30 PSI (68,95, 103,42, 137,90 e 206,84 kPa). Utilizaram-se dois manômetros de precisão (analógico e digital) previamente calibrados em um manômetro de peso morto. As vazões foram obtidas utilizando-se três medidores eletromagnético-indutivos calibrados em recipiente volumétrico. O diâmetro dos bocais foi mensurado por meio de uma ampliação em projetor de perfil. Os resultados evidenciam que o coeficiente de descarga varia em função do diâmetro do bocal, da pressão de operação e do ângulo de convergência (fator construtivo). Nos ensaios conduzidos, obtiveram-se valores de Cd compreendidos na faixa de 0,88 a 0,98 para a faixa de emissores analisados. O coeficiente de uniformidade de distribuição não se diferenciou entre os sistemas hidráulicos dimensionados com Cd médio e especifico para cada diâmetro de bocal. / The necessity for more energy efficient technologies makes the engineering of irrigation develop emitters with higher discharge coefficients. This study aimed to determine the discharge coefficients of commercial emitters (Senninger, Nelson and Fabrimar) used in center pivot irrigation system, in order to develop regression equations to calculate the Cd, of according to the diameter of the nozzle and pressure service of the emitters, and compare the hydraulic design of this irrigation system based on the average Cd and Cd specific nozzles for each nozzle diameter. The tests were carried out at the Irrigation Department of Biosystems Engineering, ESALQ, University of Sao Paulo, following the standards of the American unit system. It was evaluated a set of 45 Senninger nozzles, 42 Nelson nozzles and 36 Fabrimar nozzles, of different nominal diameters, ranging from 1/16\" to 13/32\" (1.59 and 10.32 mm) with three replications, totalizing 369 nozzles tested. The operation pressures ranged from 6 to 30 psi (41,37 a 206,84 kPa), at intervals of 2 psi (13,79 kPa), totalizing 13 pressures for nozzle. Curves were drawn for the discharge coefficient as a function of nozzle size for four operating pressures 10, 15, 20, e 30 psi (68,95, 103,42, 137,90 e 206,84 kPa) and for each manufacturer. It was used two precision pressure gauges (analogue and digital) calibrated agaisnt a dead weight gauge. Flow rates were obtained using three inductive electromagnetic gauges calibrated with volumetric readings. Nozzle diameters were measured using a profile projector model Starrett HB 400. The results evidence that the discharge coefficient varies with the diameter of the nozzle, the operation pressure and the convergence angle (constructive factor). The trials resulted Cds included in the range from 0.88 to 0.98, range for the analyzed issuers. The CUC was not different between the hydraulic systems with Cd designs considering medium and specific Cd for each nozzle.