Regulador automático de vazão para condutos livres: desenvolvimento e avaliação - Amaral, Luis Gustavo Henriques do (2007)
O desenvolvimento da agricultura irrigada depende do uso racional dos recursos hídricos, havendo necessidade de redução das perdas que ocorrem desde a reservação até a aplicação da água nas áreas irrigadas. Nos locais onde a condução da água de irrigação é realizada por meio de canais, as constantes oscilações no nível da água associadas à alta sensibilidade das estruturas de distribuição provocam grandes variações nas vazões fornecidas aos lotes irrigados. Sendo assim, o objetivo geral desse trabalho foi desenvolver e avaliar um regulador de vazão capaz de minimizar o efeito das variações no nível da água a montante das estruturas de distribuição sobre a vazão derivada, utilizando orifícios retangulares perfurados em parede curva. Os objetivos específicos foram: projetar e construir o regulador de vazão; obter coeficientes de descarga para orifícios retangulares em parede delgada vertical curva; determinar a variação na vazão fornecida pelo regulador em toda a sua faixa de operação; e obter as curvas características do equipamento. O regulador, construído com fibra de vidro como material básico, foi concebido para manter a carga hidráulica constante sobre os orifícios, mesmo que o nível da água no canal varie sensivelmente. O equipamento é composto de um tubo cilíndrico dotado de orifícios retangulares ao redor da sua circunferência. Esse tubo desliza dentro de um tubo fixo, que funciona como guia, e está preso a um flutuador que ajusta a posição dos orifícios conforme o nível da água no canal principal. O conjunto opera dentro de uma caixa de captação instalada junto à tomada de água lateral do canal. A regulagem da vazão é feita pelo ajuste da carga hidráulica e pela alteração da área de escoamento. A avaliação do regulador foi realizada em um canal de concreto do Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, utilizando-se água limpa. Foram determinados os coeficientes de descarga de orifícios retangulares com 0,08 m de comprimento e 0,04 m de altura e ângulos de 1,57, 1,75, 1,80 e 1,89 rad entre o eixo do orifício e a reta tangente à sua parede. A variação na vazão fornecida pelo regulador foi determinada em função de uma alteração de 0,15 m no nível da água no canal principal, para todas as opções de regulagem, abrangendo toda a faixa de vazões fornecidas. Também foram obtidas as curvas características do regulador relacionando a vazão com a carga hidráulica medida sobre o centro de gravidade dos orifícios. O equipamento apresentou desempenho adequado para a operação de redes de canais, minimizando o efeito das variações de nível sobre a vazão escoada. Verificou-se uma redução de 3,5%, em média, no coeficiente de descarga com o aumento de 0,32 rad no ângulo entre o eixo do orifício e a reta tangente à sua parede e uma variação média na vazão fornecida pelo equipamento de ± 2,3%. A principal causa da variação na vazão foi atribuída ao atrito estático entre as paredes dos tubos guia e deslizante, que não era vencido quando a variação no empuxo sobre o flutuador era pequena. Pela análise das curvas características, o regulador desenvolvido pode fornecer vazões entre 3,3 e 30,7 L s-1, possibilitando sua utilização em lotes irrigados de pequeno e médio porte. O equipamento constitui-se numa boa alternativa tanto para regulagem quanto para medição de vazão em condutos livres, uma vez que a variação na vazão do regulador automático desenvolvido é menor comparativamente aos equipamentos usualmente adotados para controle de vazão em canais.