O presente trabalho tem o objetivo de apresentar fórmulas para o cálculo da perda de carga em tubos e conexões de PVC mais utilizadas em linhas principais e laterais de sistemas de irrigação por aspersão, de maneira simples e de aplicação fácil para um irrigante ou para um projetista de irrigação. Para tal, foram testados no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura"Luiz de Queiroz"- USP, Piracicaba, tubos e conexões de PVC de dois fabricantes importantes do mercado nacional, TUPY e TIGRE. A literatura apresenta várias equações empíricas para estimar perda de carga contínua e localizada. Apesar de tais equações serem bastante utilizadas na Engenharia, seu uso é limitado a situações para as quais foram determinadas. A hipótese é de que a perda de carga contínua, quanto à localizada é função de uma potência n da vazão. Assim foram determinadas equações para perda de carga em função da vazão para cada tubo e conexão. Valores dos coeficientes de atrito de Darcy-Weisbach e Números de Reynolds foram calculados para o caso dos tubos testados. Dessa maneira é possível a utilização da equação universal de perda de carga. Estão apresentadas também expressões para o comprimento equivalente. A hipótese assumida mostrou-se verdadeira, uma vez que as equações ajustadas apresentaram altos coeficientes de determinação, ou seja, o processe de perda de carga, tanto continua quanto localizada em tubos e conexões de PVC (linha irrigação), pode ser representado por tais equações. / not available

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No. of bitstreams: 1 alves_es_me_bot.pdf: 2394634 bytes, checksum: 81c826b47bfbc9a96c4f06f04d40a4be (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Para que as áreas irrigadas com sistemas de irrigação por aspersão convencional se tornem eficientes e lucrativas é necessário que projetistas e usuários sejam orientados sobre as diferentes variáveis e critérios que interferem no dimensionamento destes sistemas, principalmente por estes possibilitarem a disposição da instalação em diferentes configurações de tubulação. Objetivou-se com esse trabalho verificar o efeito de diferentes vazões, configurações hidráulicas e declividades do terreno no dimensionamento da rede hidráulica e no custo total de sistema de irrigação por aspersão convencional. Para a realização dos cálculos foram construídas planilhas eletrônicas e as equações de dimensionamento foram aplicadas utilizando dados reais de uma área do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, campus de Botucatu. As características estudadas foram: configuração hidráulica do sistema (A ou B); vazão do projeto (econômica ou prática); declividade do terreno (0, 2 ou 4%); modificação do critério de variação de vazão (10 ou 15%) e; o custo total do sistema (implantação e energia elétrica). A vazão econômica resultou em menor custo total que a vazão prática em todas as declividades avaliadas, nos dois critérios de dimensionamento baseados na variação máxima de vazão na linha lateral e nas duas configurações hidráulicas analisadas. A configuração A, com uma única linha principal e duas linhas laterais de maior comprimento com aspersores de menor vazão, apresentou menor custo que a configuração B, com uma linha principal, duas linhas secundárias e 4 linhas laterais de menor comprimento com aspersores de maior vazão, em todas as declividades avaliadas, nos dois critérios de dimensionamento baseados na variação máxima de vazão na linha lateral e nas duas vazões totais analisadas. Verificou- se efeito da declividade no custo total do sistema de irrigação por aspersão convencional apenas na Configuração B, com 15% de Δq, com a vazão prática, tendo as declividades 2 e 4% apresentado custo total anual idêntico de R$3019,50 , superior ao obtido na condição em nível (R$2687,00). Estas configurações são as de maior variação dos critérios de dimensionamento, indicando que há necessidade de amplitude de variação para passar para o diâmetro comercial superior ou para um motor de potência acima e consequentemente gerar maior custo total. / For irrigated areas with conventional sprinkler irrigation systems to become efficient and profitable, it is necessary for designers and users to be guided by the different variables and criteria that interfere in the design of these systems, mainly because they allow the layout of the installation in various configurations of the pipeline. The objective of this work was to verify the effect of different flow rates, hydraulic configurations and terrain slopes in the hydraulic network design and the total cost of a conventional sprinkler irrigation system. Spreadsheets were constructed to perform the calculations, and the design equations were applied using real data from an area of the Department of Rural Engineering of the Faculty of Agronomic Sciences of UNESP, Botucatu campus. The characteristics studied were: hydraulic system configuration (A or B); project flow (economic or practical); slope (0,2 or 4%); modification of the criterion of allowed flow variation (10 or 15%) and; the total cost of the system (fixed and variable costs). The economic flow resulted in a lower total cost than the practical in all slopes evaluated, in the two design criteria based on the maximum variation of lateral line flow and in the two hydraulic configurations analyzed. The A configuration with a single main line and two longer lateral lines with lower flow sprinklers, showed lower cost than the configuration B with the main line, two secondary lines and 4 lateral lines shorter with higher flow sprinklers, in all evaluated slopes, in the two design criteria based on the maximum variation in lateral line flow and in the two total flows analyzed. There was an effect of slope on the total cost of the conventional sprinkler irrigation system only in Configuration B, with 15% of Δq, with the practical flow, with slopes 2 and 4% showing the same annual total cost of R$ 3019.50 , higher than that obtained in the level condition (R$ 2687.00). These configurations are the ones with the greatest variation of the design criteria, indicating that there is a need for an amplitude of variation to pass to the higher commercial diameter or a power motor above and consequently generate a higher total cost.

O presente trabalho tem o objetivo de apresentar fórmulas para o cálculo da perda de carga em tubos e conexões de PVC mais utilizadas em linhas principais e laterais de sistemas de irrigação por aspersão, de maneira simples e de aplicação fácil para um irrigante ou para um projetista de irrigação. Para tal, foram testados no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura"Luiz de Queiroz"- USP, Piracicaba, tubos e conexões de PVC de dois fabricantes importantes do mercado nacional, TUPY e TIGRE. A literatura apresenta várias equações empíricas para estimar perda de carga contínua e localizada. Apesar de tais equações serem bastante utilizadas na Engenharia, seu uso é limitado a situações para as quais foram determinadas. A hipótese é de que a perda de carga contínua, quanto à localizada é função de uma potência n da vazão. Assim foram determinadas equações para perda de carga em função da vazão para cada tubo e conexão. Valores dos coeficientes de atrito de Darcy-Weisbach e Números de Reynolds foram calculados para o caso dos tubos testados. Dessa maneira é possível a utilização da equação universal de perda de carga. Estão apresentadas também expressões para o comprimento equivalente. A hipótese assumida mostrou-se verdadeira, uma vez que as equações ajustadas apresentaram altos coeficientes de determinação, ou seja, o processe de perda de carga, tanto continua quanto localizada em tubos e conexões de PVC (linha irrigação), pode ser representado por tais equações. / not available

Nos projetos de irrigação deseja-se que a água seja aplicada de maneira uniforme. Em áreas com topografia irregular, muitas vezes é necessário utilizar emissores regulados para se atingir tal objetivo. Porém, esses emissores apresentam custo maior de aquisição. Como alternativa, pode-se utilizar os microtubos, sendo esses tubos de polietileno com diâmetro interno pequeno, normalmente variando entre 0,5 a 1,5 mm. Os microtubos permitem variar seu comprimento a fim de se compensar variações de pressão ao longo da linha lateral. Assim, teoricamente, pode-se obter 100% de uniformidade na vazão dos emissores. Para isso é necessário a realização de um projeto criterioso, levando em consideração os parâmetros construtivos e de operação desse emissor. Contudo, não se tem uma equação genérica para o regime laminar de escoamento que atenda a gama de diâmetros encontrados e que levem em consideração todas as variáveis intervenientes, sendo muitas vezes aplicado interpolações para se obter os coeficientes de ajustes da equação. Assim, o objetivo deste trabalho foi utilizar análise dimensional para se obter uma equação genérica a fim de se facilitar o dimensionamento de sistemas de irrigação com esse tipo de emissor, operando no regime laminar de escoamento. O experimento consistiu em obter a relação vazão versus carga de pressão versus comprimento para uma série de microtubos, sendo testados três diâmetros internos (0,796, 0,869 e 1,108 mm), nove comprimentos (0,3 a 1,5 m) e dez cargas de pressão (0,5 a 9,5 m.c.a.). Para dedução da equação com análise dimensional, usou-se pressão, diâmetro interno, comprimento do microtubo, velocidade de escoamento, viscosidade dinâmica e massa específica como variáveis. A equação obtida teve desempenho melhor que as demais equações testadas, apresentando erros relativos de 3,50, 3,25 e 4,65% na estimativa da carga de pressão, vazão e comprimento do microtubo, respectivamente. / In irrigation projects it is desired that water be applied evenly. In areas with irregular topography, it is often necessary to use regulated emitters to achieve this goal. However, these issuers have a higher acquisition cost. Alternatively, the microtubes may be used, these polyethylene tubes having small internal diameter, usually ranging from 0.5 to 1.5 mm. The microtubes allow their length to be varied in order to compensate for pressure variations along the lateral line. Thus, theoretically, one can obtain 100% uniformity in the flow of the emitters. For this it is necessary to carry out a criterious project, taking into consideration the construction and operating parameters of this emitter. However, there is no general equation for the laminar flow regime that meets the range of diameters found and that considers all intervening variables, and interpolations are often applied to obtain the coefficients of adjustment of the equation. Thus, the objective of this work was to use dimensional analysis to obtain a generic equation in order to facilitate the design of irrigation systems with this type of emitter, operating in the laminar flow regime. The experiment consisted in obtaining the flow versus pressure versus length ratio for a series of microtubes, three internal diameters (0.796, 0.869 and 1.108 mm), nine lengths (0.3 to 1.5 m) and ten loads of pressure (0.5 to 9.5 mca). For the deduction of the equation with dimensional analysis, pressure, internal diameter, microtube length, flow velocity, dynamic viscosity and specific mass were used as variables. The obtained equation had better performance than the other equations tested, presenting relative errors of 3.50, 3.25 and 4.65% in the estimation of pressure load, flow rate and length of the microtube, respectively.

As perdas localizadas de carga são elementos frequentemente negligenciados em dimensionamento de sistemas de irrigação, afetando a uniformidade de aplicação de água. Algumas peças acessórias não possuem equações que estimem estas perdas de forma simples e eficiente. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de ajustar uma equação que estime a perda localizada de carga na passagem lateral em conectores. Foram testados 11 modelos de conectores em 12 diferentes diâmetros de tubos formando 15 conjuntos de tubo/conector. Os conectores foram caracterizados quanto aos diâmetros internos e dimensões. A perda localizada de carga foi obtida por diferença entre perda de carga distribuída no tubo mais conector e perda de carga no tubo. Os parâmetros responsáveis pela perda localizada de carga foram organizados em termos adimensionais utilizando o teorema de Buckingham. Um modelo matemático foi desenvolvido e apresentou um coeficiente de determinação de 93,31%. Elementos como diâmetro interno do conector e do tubo, comprimento do conector, velocidade de escoamento da água, número de Reynolds e número de Froude influenciaram na perda localizada de carga nos conectores. O modelo foi comparado com os dados observados e apresentou um desempenho classificado como ótimo, podendo ser empregado no cálculo da perda localizada de carga na passagem lateral em conectores. / Local losses are often neglected in design of irrigation systems affecting the uniformity of water application. Some accessories have no simple and efficient equations to estimate these losses. The main objective of this work was to develop an equation to estimate the local head loss in the lateral passage connectors. 11 models of connectors in 12 different diameters of pipes were tested forming 15 groups of pipe/connector. The connectors were characterized by its internal diameters and dimensions. The local head loss was determined by subtracting the head loss on the connector and pipe from the head loss on the pipe. The parameters affecting the local head loss were defined as dimensionless terms using Buckingham\'s theorem. A mathematical model was developed and presented a determination coefficient of 93.31%. Elements such as inner diameter of the connector and pipe length, connector, water flow velocity, Reynolds number and Froude number influenced the local head loss in the connectors. The model was compared with the observed data and presented a performance classified as excellent and can be used in calculating of the local head loss in the lateral passage connectors.

O termo macro-rugosidade é empregado para caracterizar os elementos contínuos ou esparsos de formas diversas, que são aplicados artificialmente no fundo e paredes dos condutos hidráulicos, em oposição à rugosidade de grão, relacionada às asperezas das paredes destes condutos. Neste trabalho apresenta-se o estudo teórico-experimental do comportamento do escoamento livre com a presença de macro-rugosidade constituída de elementos prismáticos de seção transversal retangular, denominados travessões, que encontram aplicações práticas na estabilização de leitos e regularização de canais para navegação. O emprego da macro-rugosidade resulta na ocorrência de maiores perdas de energia quando as profundidades são pequenas e na redução progressiva deste efeito à medida que a lâmina d\'água se eleva. O estudo teórico compreende o tratamento dado pela literatura ao problema da resistência ao escoamento em canais, desenvolvido a partir da integração da tradicional lei logarítmica para o para o perfil bidimensional de velocidades. Também foi abordado o modelo de distribuição probabilística de velocidades de CHIU, baseado na maximização da entropia. Estudos específicos sobre macro-rugosidade de fundo, desenvolvidos a partir da década de 1960, foram pesquisados para orientação dos estudos experimentais desenvolvidos, notadamente os trabalhos de MORRIS & WIGGERT, SAYRE & ALBERTSON e KNIGHT & MACDONALD. Ensaios experimentais foram desenvolvidos em canal de laboratório para acaracterização das perdas de carga dos travessões de fundo, em diferentes condições de profundidade e espaçamento longitudinal. Nestes ensaios desenvolveu-se uma técnica para medição das perdas de energia e cálculo das tensões de atrito em escoamentos permanentes e gradualmente variados no espaço, situação esta usual nos canais empregados em engenharia. ) Foi também considerado o efeito de parede, resultante do emprego de um canal de laboratório de pequenas dimensões, de modo a poder-se generalizar os resultados para o caso bidimensional. Os dados experimentais permitiram o teste dos modelos para cálculo de perdas de carga de Manning e do Perfil Logarítmico, estabelecendo-se correlações entre as perdas e as características geométricas da macro-rugosidade. Como contribuição ao tema foi proposta uma adaptação do modelo logarítmico considerando a hipótese de MORRIS & WIGGERT da separação do escoamento em uma zona de interferência, denominada de zona de hiper-turbulência e outra, de turbulência normal. Os resultados obtidos indicaram a validade do modelo proposto. Ainda como contribuição ao tema, a lei de distribuição probabilística das velocidades foi aplicada, obtendo-se uma estimativa dos parâmetros para as diferentes configurações geométricas. / The designation large-scale roughness is generally employed to describe spot or continuous elements artificially disposed in channel bottom, different from wall roughness or grain roughness, associated to the wall material. This work presents a theoretical and experimental study of the free flow in channels with prismatic rectangular elements regularly disposed on the bottom, named traverse blocks, which have large application in river stabilization and navigation works. The use of the large-scale roughness results in a great head loss for small depths and a progressive reduction of these losses as the depth increases. The theoretical analysis initially focused the traditional approach considering the logarithmic velocity distribution law. It was also analyzed the probabilistic velocity distribution law by CHIU, based on the maximum entropy principle. Specific studies about large-scale roughness, developed since 1960, where considered to guide the model testes, especially those by MORRIS & WIGGERT, SAYRE & ALBERTSON and KNIGHT & MACDONALD. Experimental data where collected from a laboratory channel and a technique for computing bottom shear stress were developed allowing to consider permanent gradually varied flows, a regular situation in engineering applications. The wall interference in total channel shear stress where considered in order to make data comparable with those from real two-dimensional flow. Practical correlations using geometriccharacteristics of the traverse block roughness and flow parameters where established considering Manning\'s Formula and the Logarithmic Law model. In order to achieve a better modeling of the phenomenon, a complementary term to the Logarithmic law was proposed, considering the hyper-turbulent layer over the roughness, and fit to the data. Finally, parameter estimation for the use of the CHIU\'s law with large-scale roughness where developed as another contribution to the matter.

As perdas localizadas de carga são elementos frequentemente negligenciados em dimensionamento de sistemas de irrigação, afetando a uniformidade de aplicação de água. Algumas peças acessórias não possuem equações que estimem estas perdas de forma simples e eficiente. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de ajustar uma equação que estime a perda localizada de carga na passagem lateral em conectores. Foram testados 11 modelos de conectores em 12 diferentes diâmetros de tubos formando 15 conjuntos de tubo/conector. Os conectores foram caracterizados quanto aos diâmetros internos e dimensões. A perda localizada de carga foi obtida por diferença entre perda de carga distribuída no tubo mais conector e perda de carga no tubo. Os parâmetros responsáveis pela perda localizada de carga foram organizados em termos adimensionais utilizando o teorema de Buckingham. Um modelo matemático foi desenvolvido e apresentou um coeficiente de determinação de 93,31%. Elementos como diâmetro interno do conector e do tubo, comprimento do conector, velocidade de escoamento da água, número de Reynolds e número de Froude influenciaram na perda localizada de carga nos conectores. O modelo foi comparado com os dados observados e apresentou um desempenho classificado como ótimo, podendo ser empregado no cálculo da perda localizada de carga na passagem lateral em conectores. / Local losses are often neglected in design of irrigation systems affecting the uniformity of water application. Some accessories have no simple and efficient equations to estimate these losses. The main objective of this work was to develop an equation to estimate the local head loss in the lateral passage connectors. 11 models of connectors in 12 different diameters of pipes were tested forming 15 groups of pipe/connector. The connectors were characterized by its internal diameters and dimensions. The local head loss was determined by subtracting the head loss on the connector and pipe from the head loss on the pipe. The parameters affecting the local head loss were defined as dimensionless terms using Buckingham\'s theorem. A mathematical model was developed and presented a determination coefficient of 93.31%. Elements such as inner diameter of the connector and pipe length, connector, water flow velocity, Reynolds number and Froude number influenced the local head loss in the connectors. The model was compared with the observed data and presented a performance classified as excellent and can be used in calculating of the local head loss in the lateral passage connectors.

O procedimento de dimensionamento de uma linha lateral de irrigação localizada necessita ser avaliado com precisão, devido às perdas de carga tanto distribuídas na tubulação como nas inserções dos emissores com os tubos. Devido a isso, desenvolveu-se uma metodologia para a determinação da perda de carga localizada mediante a formulação de um modelo matemático a partir do índice de obstrução. Estas perdas localizadas podem ser significativas quando comparadas com as perdas de carga totais, devido ao grande número de emissores instalados ao longo da linha lateral. O experimento foi junto ao Departamento de Engenharia Rural (ESALQ-USP) e ajustado para valores número de Reynolds (R), no intervalo de 7.480 a 32.597 para proporcionar fluxo turbulento e velocidade máxima de 2,0 m s-1. A pesquisa foi conduzida em duas etapas: 1) ajuste do fator f para um seguimento de 0,5 m de tubo,sendo realizada 10 repetições, com o intuito de validação da metodologia empregada comparando-se o ajuste dos dados encontrados com os trabalhos existentes na literatura, 2) determinação da perda de carga (hf) em um seguimento de tubo de 1 m de comprimento com emissor devidamente vedado, portanto, pela diferença entre a hf do tubo mais o emissor e a hf do tubo obtido na primeira etapa, obteve-se a perda de carga localizada do emissor (hfe). Além disso, com a determinação da geometria do emissor, pelo projetor ótico HB 400, formulou-se uma equação que permitiu o cálculo da perda de carga localizada utilizando-se as características geométricas do emissor (comprimento do emissor, índice de obstrução e coeficiente de contração). Pelos resultados obtidos para 4 modelos utilizados, o modelo estimou satisfatoriamente para 2 modelos, e também verificou-se que o modelo apresentou um desempenho classificado como \'ótimo\', portanto, podendo ser empregado para estimativa de perda de carga localizada provocada por emissores integrados não coaxiais com geometria semelhante ao emissor Uniram e Drip Net. / The design of a lateral line of trickle irrigation requires an accurate evaluation of head losses in not only the pipe but the emitters as well. A procedure was developed to determine localized head losses within the emitters by the formulation of a mathematical model accounting for the obstruction caused by the insertion point. These localized losses can be significant when compared with the total head losses within the system, due to the large number of emitters typically installed along the lateral line. An experiment was carried out by altering flow characteristics to create Reynolds Number (R) in the interval from 7480 to 32597 to provide turbulent flow and a maximum velocity of 2.0 m s-1. The geometry of the emitter point was determined by an optical projector and sensor. An equation was formulated that allows the localized head loss calculation using the geometric characteristics of the emitter (emitter length, obstruction index and the contraction coefficient). The obtained results for 4 used models, the model esteemed satisfactorily for 2 models, and was also verified that the model presents an acting classified as \'great\', therefore, could be used to estimate localized head loss provoked by non coaxial emitters inserted in polyethylene pipe with similar geometry as the Uniram and Drip Net emitters.

O uso da irrigação localizada está em pleno crescimento no Brasil, em decorrência da escassez de recursos hídricos e a necessidade de poupar água na irrigação. Isto tem requerido aplicação de conhecimentos no desenvolvimento de materiais e equipamentos que tendem a otimizar os sistemas de irrigação localizada. Os sistemas de irrigação localizada requerem obrigatoriamente sistemas de filtração para um tratamento de água. Os filtros são fundamentais à qualidade de água utilizada na agricultura irrigada, promovendo melhor desempenho dos sistemas de irrigação e seus componentes. Considerou para esta pesquisa o sistema de filtração que é fundamental em projetos de irrigação localizada, onde os emissores têm orifícios de dimensões reduzidas e ficariam obstruídos com o uso de água sem filtração adequada. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ/USP, Campus de Piracicaba - SP. O experimento foi conduzido em duas etapas: na primeira, fez-se a caracterização hidráulica das equações de perdas de carga em função da vazão circulante nos filtros de discos 1 polegada mesh 120 e 155, utilizando água limpa e com auxilio das equações definiu-se duas vazões para realizar os ensaios de filtração: (a) vazão denominada ideal, correspondente à recomendada pelo fabricante, e (b) metade da vazão ideal. Na segunda etapa com auxílio das equações da perda de carga em função da vazão, analisou-se o desempenho do processo de filtração em função do tempo (240 minutos), utilizando três concentrações de sólidos em suspensão de argila e silte diluída em água nas seguintes proporções (1,0, 1,5 e 2,0) g L-1, mantendo-se a vazão constante durante o processo de filtração. Nesta etapa avaliou-se o processo de filtração, porcentagem de material retido, perda de carga e a quantidade de material retido. Considerando as condições em que a pesquisa foi realizada e com base nos resultados obtidos, conclui-se: o filtro de mesh 155 mostrou-se superior ao filtro de mesh 120 na remoção de sólidos em suspensão; a evolução da perda de carga nos filtros de mesh 155 foi mais rápida que nos filtros de mesh 120 devido ao maior acúmulo do material sólido em sua superfície, decorrência direta do diâmetro do orifício do elemento filtrante. / The use of the trickle irrigation is growing in Brazil, in consequence of the shortage of waters resources and the need to save irrigation water. This has been requesting knowledge application to development of equipments to optimize the trickle irrigation systems. Trickle irrigations systems always require filtration systems for a basic water treatment. The filters are fundamental for the water quality used in irrigated farming, providing better performance of irrigation systems and theirs components. It considered for this research the filtration system that is fundamental in project of trickle irrigation. The emitters have holes of reduced dimensions and they would be obstructed with the use of water without appropriate filtration. The trials were carried out in the Irrigation Laboratory of the Biosystems Engineering Department of the ESALQ/USP, Piracicaba SP. The experiment had two stages: the first, it was made the hydraulic characterization of the head loss equations according to the free flow in discs filter 1 inch mesh 120 and 155, using clean water and this head loss equations two flow was defined to accomplish the filtrations rehearsals:(a) ideal flow, is that recommended by the manufacturer,(b) half of the ideal flow. In the second way using the head loss equations according to the flow, the acting of the filtration process was analyzed according to the time (240 minutes), using clay and silts concentrations in the proportions of 1,0; 1,5 and 2,0 g L-1 diluted in water, keeping constant flow during the filtrations process. In this second stage it was evaluated the filtration process, percentage of retained material, head loss and the amount of retained material. Considering the obtained results, it follows that: the filter of mesh 155 was superior than to the filter of mesh 120 to remove of solids of water, the evolution of the head loss in the filters of mesh 155 was faster than the filters of mesh 120 due to the largest accumulation of the solid material in its surface, direct consequence of the holes diameter of the filtration element.

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.