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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2019.tde-27022019-153150
Document
Author
Full name
Geancarlo Takanori Katsurayama
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2018
Supervisor
Committee
Botrel, Tarlei Arriel (President)
Camargo, Antonio Pires de
Duarte, Sergio Nascimento
Salvador, Conan Ayade
Title in Portuguese
Modelagem de microtubo do tipo espaguete aplicando análise dimensional
Keywords in Portuguese
Emissor
Hidráulica
Irrigação
Perda de carga
Abstract in Portuguese
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.
Title in English
Modeling of microtube emitters applying dimensional analysis
Keywords in English
Emitter
Head loss
Hydraulics
Irrigation
Abstract in English
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.
 
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Publishing Date
2019-03-11
 
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