Anthony Robbins - Poder Sem Limites
Anthony Robbins - Poder Sem Limites
Anthony Robbins - Poder Sem Limites
Engenharia de Irrigação:
TUBOS E ACESSÓRIOS
Engenharia de Irrigação:
TUBOS E ACESSÓRIOS
Testezlaf, Roberto.
e-book: (www.feagri.unicamp.br/irrigacao)
153p.
Equipe Participante
Coordenação do Projeto:
Roberto Testezlaf
Faculdade de Engenharia Agrícola
Grupo de Pesquisa Tecnologia de Irrigação e Meio Ambiente
bob@feagri.unicamp.br
www.feagri.unicamp.br/irrigacao
Revisão de Vernáculo
Maria Angela Manzi da Silva
Fotos da Capa
João Alberto Antunes
Gotejar/Irrigabrás
Caçador, SC
A reprodução não autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui violação do Copyright © (Lei n. 9610/1998).
“O conteúdo desta obra é de única e exclusiva responsabilidade dos autores.”
Os autores agradecem ao apoio financeiro para publicação desta obra concedido pelo Instituto Nacional de Ciência e
Tecnologia em Engenharia da Irrigação (INCTEI), através do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), Conselho Nacional
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado São Paulo (FAPESP).
SUMÁRIO
PREFÁCIO...................................................................................................................... 7
INTRODUÇÃO................................................................................................................. 9
Objetivos................................................................................................................... 9
Organização do Documento..................................................................................... 9
Terminologia e Definições ...................................................................................... 10
DESCRIÇÃO GERAL....................................................................................................... 13
Tubulações na Irrigação.......................................................................................... 13
Acessórios de Tubulações....................................................................................... 16
Sistemas de Acoplamento...................................................................................... 19
Considerações sobre o Capítulo............................................................................. 19
AUTORES.................................................................................................................... 153
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 7
PREFÁCIO
A minha carreira acadêmica propiciou a oportunidade de preparar textos técnicos
que são utilizados nas disciplinas de irrigação dos cursos de graduação e pós-graduação
da Faculdade de Engenharia Agrícola. Combinado à experiência acumulada nos anos
de sala de aula, esse material pode ser transformado em um documento didático para
ampliar a divulgação dos conhecimentos presentes nessa área profissional.
Devo salientar a participação efetiva na minha formação de professor univer-
sitário de centenas de alunos que tiveram a paciência de assistir às minhas aulas.
Este material aqui apresentado é, com certeza, produto desse relacionamento em
mais de 30 anos de docência. Das dúvidas do professor e dos alunos buscaram-se
sempre as respostas que permitissem o aprendizado de ambos os lados e formas-
sem um material que foi se aprimorando ao longo dos anos.
Esse livro aborda o tema de tubulações e acessórios sob o ponto de vista de en-
genharia de irrigação, enfoque pouco explorado nos textos dedicados a essa área. Em
razão do histórico de desenvolvimento da irrigação em nosso país, com a participação
de poucos fabricantes nacionais, onde predomina a importação de equipamentos e
tecnologias, os cursos de engenharia deram baixa prioridade para o ensino de dimen-
sionamento de equipamentos, preocupando-se mais com a formação em projetos de
sistemas. Dessa forma, esse documento procura dar uma perspectiva diferenciada
para esse tópico, ampliando as informações e especificações técnicas de materiais,
explicando os princípios de operação e detalhando procedimentos de instalação e mé-
todos de manutenção de tubulações e acessórios empregados na irrigação.
Este manual teve participação efetiva do Prof. Dr. Edson Eiji Matsura, com
quem dividi esses anos de trabalho na UNICAMP, discutindo e aprimorando os tex-
tos e materiais que criamos como responsáveis pelas disciplinas de irrigação. Outra
participação essencial foi do Engenheiro Agrônomo Laércio Lavor, que tem sua vida
profissional toda dedicada à agricultura irrigada, e se dispôs a ser o coautor do ca-
pítulo sobre válvulas. A esses dois profissionais os meus profundos agradecimentos.
Outro agradecimento é para o Sr. João Alberto Antunes, das Empresas Gotejar
e Irrigabras da cidade de Caçador, Santa Catarina, um profissional apaixonado pela
irrigação e pela fotografia, que nos autorizou e proporcionou ilustrações essenciais
para o entendimento dos assuntos abordados no texto.
Esta é somente a primeira versão deste documento, que apresenta, com cer-
teza, erros e imprecisões, e que precisará ser aperfeiçoado ao longo do tempo com
as considerações e correções de profissionais que trabalham diariamente com a
agricultura irrigada.
Dedico este manual a todas as pessoas que enriqueceram minha vida com suas
presenças, críticas e contribuições profissionais e pessoais, me ajudando a chegar até
este momento e permitindo realizar com prazer e alegria a função de viver.
Boa leitura!
Roberto Testezlaf
INTRODUÇÃO
Uma das formas eficazes de enfrentar a crise hídrica presente em vários Esta-
dos brasileiros é reduzindo os desperdícios presentes na agricultura irrigada. A ga-
rantia que a água captada em mananciais pelos sistemas de irrigação será eficiente
para manter e elevar a oferta de alimentos passa obrigatoriamente pelo projeto de
sistemas adequados e que sejam operados de forma eficaz sem proporcionar perdas
dos recursos hídricos.
A necessidade de conhecer melhor os equipamentos de irrigação e suas ca-
racterísticas de funcionamento está diretamente relacionada com o objetivo de via-
bilizar o uso sustentável das técnicas de irrigação. A questão ambiental presente nos
temas voltados para a escassez de recursos hídricos exige sistemas de irrigação cada
vez mais eficientes e o agricultor tem necessidade de se preparar tecnologicamente
para colocar no mercado um produto de qualidade a um custo competitivo para ter
o retorno social e econômico esperado da sua atividade.
OBJETIVOS
Visando apresentar informações poucos disponíveis nos livros de irrigação,
o objetivo deste manual é oferecer aos alunos de graduação, pós-graduação, téc-
nicos e agricultores um texto sobre tubulações e acessórios presentes nos dife-
rentes sistemas de irrigação. Serão apresentados especificações técnicas, critérios
de projeto, normas técnicas e detalhes de instalação e aplicações a fim de contri-
buir para o desenvolvimento técnico dos profissionais envolvidos com a irrigação.
Buscou-se elaborar um texto técnico que fosse de fácil leitura, para servir de re-
ferência e orientar profissionais envolvidos na agricultura irrigada a selecionar tu-
bulações e acessórios adequados para as condições observadas em propriedades
agrícolas brasileiras.
10 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
ORGANIZAÇÃO DO DOCUMENTO
Este documento está organizado nas seguintes seções e objetivos:
TERMINOLOGIA E DEFINIÇÕES
Para melhor compreensão deste documento, optou-se por colocar no seu iní-
cio, a definição de termos técnicos utilizados especificamente na irrigação.
Acessório: é a nomenclatura utilizada neste texto que abrange conexões, vál-
vulas e peças específicas utilizadas em tubulações para conectar tubos ou partes de
tubulação, regular ou controlar vazões e pressões e garantir a segurança e operação
do sistema.
Acoplamento: é o sistema de encaixe ou de união que permite conectar tubos,
conexões ou acessórios da tubulação e que são manufaturados nas extremidades des-
sas peças.
Altura manométrica total: é a energia que a bomba precisa fornecer ao sis-
tema para que a água possa se movimentar e pressurizar a tubulação para a distri-
buição de água pela irrigação. Matematicamente, é a soma da altura geométrica
(diferença de cotas) entre os níveis de sucção e descarga do fluido, com as perdas de
carga distribuídas e localizadas nas conexões e tubulações ao longo de todo o siste-
ma e com a pressão a ser disponibilizada na saída da rede. Essa variável é expressa
em unidades de mca (metros de coluna de água)
Conexões: são as peças utilizadas para conectar tubos ou partes de tubula-
ção, permitindo regular ou distribuir vazões e pressões no sistema para garantir sua
segurança e operação da irrigação.
Golpe de aríete: é o fenômeno hidráulico que ocorre em tubulações, como
resultado de mudanças bruscas da velocidade da água, provocadas por manuseios
rápidos de válvulas ou pela partida ou parada imprevista de uma bomba. Como re-
sultado, podem ocorrer problemas como, enfraquecimento de vedações, vazamen-
tos, ruptura de tubos e conexões, ou danos a outros acessórios do sistema.
Perda de pressão ou de carga: é a perda de energia que ocorre no escoa-
mento de fluidos em condutos devido à sua viscosidade que vai gerar atrito entre as
camadas de fluido em movimento, e também pelo atrito existente entre o fluido e
as paredes das tubulações ou acessórios.
Tubos: elementos vazados, normalmente, de forma cilíndrica e seção cons-
tante, utilizados no transporte de fluidos, os quais podem ser líquidos, gasosos ou
mistos, ou como um elemento estrutural.
Tubulação: conjunto de tubos, acessórios, válvulas e dispositivos voltados a
determinados processos (industrial, abastecimento urbano, irrigação, etc.), projeta-
dos para distribuição de líquidos, gases e demais materiais possíveis de serem movi-
mentados, e podendo ser conectados para operar de forma pressurizada.
Válvulas: são dispositivos mecânicos com a função de estabelecer, controlar e
interromper o fluxo de água em uma tubulação de irrigação.
DESCRIÇÃO GERAL
TUBULAÇÕES NA IRRIGAÇÃO
Os sistemas de irrigação são constituídos, na maioria dos casos, por cinco
partes ou unidades com funções distintas:
Dessa forma, a tubulação pode ser definida como o conjunto de tubos, aces-
sórios, válvulas e dispositivos empregados para viabilizar a irrigação. Os tubos, tam-
bém conhecidos popularmente como canos, são cilindros rígidos ou flexíveis ocos
internamente, por onde se movimenta a água a ser transportada e distribuída nos
sistemas de irrigação. Quando conectados, os tubos se transformam em uma rede
ou sistema de tubos, também denominados de tubulações ou encanamentos. As
tubulações utilizadas na irrigação podem ser classificadas de acordo com o tipo de
função que elas têm dentro do sistema.
Tubulações de transporte: promove o transporte da água entre a captação
e as tubulações de distribuição de um sistema de irrigação. Também são deno-
minadas de adutoras, compreendendo desde a tubulação de sucção até a linha
de recalque. Além dessas tubulações, podem ser incluídos nessa classificação os
drenos tubulares enterrados, quando existir sistemas de drenagem associados ao
de irrigação.
Tubulações de distribuição: constituída pelas tubulações ou ramais responsá-
veis pela distribuição da água na área irrigada. Como exemplo desse tipo de tubula-
ção, têm-se as linhas laterais de irrigação por aspersão ou localizada (gotejamento e
microaspersão) e também a linha de distribuição de um pivô central.
Na Figura 1 apresenta-se o esquema de um sistema de tubulação em equipa-
mento de pivô central, identificando a tubulação de transporte ou adutora, consti-
tuída de sucção e recalque, bem como, a tubulação de distribuição.
Materiais de fabricação
Uma rede de tubos de irrigação deve ser dimensionada para suportar as de-
mandas hidráulicas do sistema, permitindo a distribuição adequada da água ao lon-
go da área, no volume e na pressão desejada. A qualidade do dimensionamento
de um projeto de irrigação pode ser rapidamente comprometida pela escolha do
material a ser utilizado e pela qualidade de sua instalação.
É possível encontrar no mercado uma variedade de materiais de fabricação
de tubos, entretanto, na área de irrigação se utilizam poucos tipos de materiais,
sendo os principais classificados como materiais metálicos e não metálicos e estão
exemplificados na Tabela 1. Cada um desses materiais será caracterizado especifica-
mente na próxima seção deste documento.
Ferrosos Aço-carbono
Aço inoxidável
(ligas de ferro e carbono) Ferro fundido
Metálico
Não ferrosos
(metais ou ligas sem ferro Alumínio
ou em baixa quantidade)
Além desses tipos de material, é possível encontrar na irrigação tubos com re-
vestimentos interno e externo quando sua aplicação exigir resistência à corrosão e/
ou abrasão, simultaneamente com grande resistência mecânica ou alta pressão, como
no caso de aplicação de vinhaça ou de águas com baixa qualidade física ou química.
ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÕES
Acessórios para tubulações de irrigação são peças ou componentes mecâ-
nicos utilizados em tubulações com a função de conectar os tubos ou partes da
tubulação, permitir mudanças de direções e de nível, para reduzir ou aumentar o
diâmetro, possibilitar a regulagem ou controle de vazões e pressões do sistema e
garantir a segurança e operação da tubulação. Salienta-se que nessa denominação
de acessórios estão incluídos, além das conexões propriamente dita, outros compo-
nentes como válvulas, registros e peças específicas. Os acessórios são geralmente
fabricados do mesmo material da tubulação utilizada no sistema de irrigação.
Conexões
Conexões são peças ou acessórios que têm a função de conectar ou juntar
dois tubos ou outra conexão ou acessório a um tubo. No dia a dia, o termo cone-
xão também é utilizado como sinônimo de acoplamento, mas é necessário distin-
guir essas duas terminologias, pois, diferentemente, o sistema de acoplamento
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 17
Tês (90o/45 o)
Tês de redução
Fazer derivações na tubulação Peças em “Y”
Cruzetas
Colares
Reduções concêntricas
Alterar diâmetro da tubulação Reduções excêntricas
Reduções por bucha
Luvas
Uniões
Unir tubos entre si
Flanges
Niples
Tampões (caps)
Fechar extremidades de tubos Bujões (plugs)
Flanges cegos
Válvulas
São acessórios empregados em tubulações com a função de regular ou con-
trolar vazões e pressões do sistema ou para garantir a segurança e operação da
tubulação (Figura 4). Existe uma variedade de tipos de válvulas que são utilizadas na
irrigação, sendo algumas de uso geral e outras para finalidades específicas.
18 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Dispositivos Especiais
Além das conexões e válvulas existe outra classe de dispositivos especiais
que podem fazer parte de um sistema de tubulação com funções específicas como:
tratamento físico da água (Figura 5), monitoramento de valores de vazão, pressão
e temperatura do sistema, visualização de impurezas nas tubulações, aplicação de
fertilizantes ou produtos químicos.
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 19
SISTEMAS DE ACOPLAMENTO
A instalação de uma tubulação de irrigação no campo requer a união de suas
partes constituintes, ou seja, tubos, acessórios e dispositivos especiais. Essa mon-
tagem é efetivada por conexões que podem ter diferentes tipos de acoplamentos,
disponibilizados comercialmente em função do tipo de acessório, do seu diâmetro
e do material escolhido. A Tabela 3 ilustra os principais tipos de acoplamentos utili-
zados na área de irrigação, introduzindo ao leitor a diferenciação existente, mas que
serão caracterizados nos próximos capítulos.
Rosqueável
Engate rápido
Flangeado
Ponta/bolsa
lisa e soldável
Continua
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 21
Tabela 3. Continuação
Ponta lisa e
bolsa elástica
Compressão
Acoplamentos
ou juntas
especiais
(Dresser) (Victaulic)
TUBOS E MATERIAIS
DE FABRICAÇÃO
HISTÓRICO
A técnica de projetar e construir sistema de tubulações se iniciou nas mais
antigas civilizações pela necessidade de abastecimento das cidades e pelo desen-
volvimento da agricultura. Na Mesopotâmia, por volta de 3.000 a 2.000 a.C., a
água já era distribuída por tubos cilíndricos de barro cozido. Nessa mesma épo-
ca, os chineses faziam uso de tubulações de bambu e tampões de madeira para
controlar a vazão. No Egito, em 3.000 a.C., foram encontrados tubos cilíndricos
de cobre fabricados a partir de chapas marteladas. Os gregos, de 1.600 a 300
a.C., empregaram tubos fabricados de argila, pedra, bronze e chumbo (Figura 6A),
enquanto os romanos, durante o período imperial de 400 a.C. e 150 d.C., além
desses materiais, utilizaram madeira com abraçadeiras de ferro e também prata
em algumas vilas mais abastadas. A Idade Média significou um atraso na ciência de
condução de água com a volta de tubos feitos de árvores ocas impermeabilizadas
(Figura 6B). Entretanto, por volta dos séculos XVII e XVIII, o uso de tubos de ferro
fundido se expandiu pela Europa, devido ao desenvolvimento da indústria meta-
lúrgica. Pelo crescimento industrial e a distribuição de gás natural, o século XIX
foi o período do desenvolvimento dos tubos de aço soldado com juntas de ferro
forjado, rebitada ou flangeada e no fim desse período aparece o tubo de aço sem
costura (ANTAKI, 2003).
24 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 6. Dois tipos de tubos fabricados na antiguidade: (A) tubo de chumbo na Roma antiga e (B)
tubo de madeira utilizado em Londres entre os séculos XVI e XVIII. (Fonte: SCHRAM et al., 2014 e
SCHLADWEILER, 2014, respectivamente)
Figura 7. Tubos de (A) cloreto de polivinila (PVC) e (B) um rolo de polietileno (PE),
disponíveis em campo para instalação. (Fonte: Antunes, 2006)
TUBULAÇÕES NA IRRIGAÇÃO
Uma rede de tubulações de irrigação deve suportar todas as demandas hi-
dráulicas do sistema, permitindo a distribuição adequada da água ao longo da área,
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 25
Entidades normalizadoras
Os métodos e processos de fabricação de tubos, materiais empregados, assim
como as dimensões a serem observadas estão normalizados por instituições em di-
ferentes partes do mundo. As mais importantes para irrigação são:
Especificações de tubos
As Normas Brasileiras requerem que, dependendo do tipo de material de
fabricação, todo tubo deve ser designado por um número denominado diâmetro
nominal (DN) ou diâmetro de referência (DR), que não tem correspondência com
dimensões físicas do tubo; é usado somente como forma de classificar em dimen-
sões (tubos, juntas, conexões e acessórios) e para indicar ou especificar o material
para comercialização, correspondendo aproximadamente, ao diâmetro interno dos
tubos em milímetros.
Basicamente, as dimensões características de um tubo são: diâmetro externo,
diâmetro interno e sua espessura (Figura 8).
26 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
(1)
Sendo:
de = diâmetro externo (mm)
di = diâmetro interno (mm)
e = espessura de parede (mm)
(2)
Sendo:
σ = tensão circunferencial em MPa
P = pressão interna em MPa
de = diâmetro externo médio (mm)
e = espessura mínima de parede (mm)
(3)
Portanto, esse tubo de PVC com DN50 com essas dimensões deve ser identi-
ficado como tendo uma pressão nominal de 80 (PN80).
Tipo de
Características Exemplo
extremidade
Vantagens e limitações
Os tubos de PVC têm boa aceitação na área de irrigação, principalmente pela boa
relação resistência-peso, durabilidade, facilidade de instalação e transporte, resistência
a produtos químicos, e um custo relativamente menor quando comparado com outros
materiais. Além dessas vantagens, os tubos de cloreto de polivinila possuem ainda:
Figura 10. Detalhe de uma tubulação de PVC que vai operar enterrada em irrigação localizada.
(Fonte: Antunes, 2006)
Composição
A matéria-prima básica empregada na fabricação de tubos e conexões de PVC
rígido é a resina de PVC, à qual é adicionada estabilizante, antioxidante, lubrificante
e pigmentos, que protegem a resina contra pressões e temperaturas elevadas du-
rante a extrusão dos tubos ou injeção de conexões.
32 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Normas e Classificação
No caso de especificações e ensaios de tubos de PVC, a ABNT possui várias
normas, contudo, para utilização na área de irrigação, apresenta somente as seguin-
tes normas:
• PN 40 - Pressão máxima de 40 mca, com DN: 35, 50, 75, 100, 125 e 150
• PN 60 - Pressão máxima de 60 mca, com DN: 50, 75 e 100
• PN 80 - Pressão máxima de 80 mca, com DN: 35, 50, 75, 100, 125 e 150
• PN 125 - Pressão máxima de 125 mca, com DN: 100, 150, 200, 250 e 300
(4)
Coeficiente de segurança
60
1,0 0,8 0,6
80
Dilatação térmica
O coeficiente de dilatação térmica do PVC varia com a temperatura inicial do
tubo, significando que duas tubulações de PVC com o mesmo comprimento e sujei-
tos à mesma variação de temperatura terão dilatações diferentes, com a tubulação
com maior temperatura inicial tendo a maior variação de comprimento. Pode-se
adotar um valor médio para o coeficiente de dilatação linear, no intervalo de 10 a
50 oC de 8.10-5 oC-1. Por exemplo, um tubo com 100 metros de comprimento, com
variação em temperatura de 10 oC, resultará em mudança de comprimento de 8 cm.
Resistência à tração
A resistência à tração dos tubos de PVC varia com a temperatura da água e do
meio que os envolve.
Resistência biológica
Tubos de PVC possuem superfícies lisas e não oferecem condições favoráveis
para o crescimento de bactérias, algas ou fungos. Não se tem conhecimento que
este fator alguma vez afetou as dimensões e as propriedades desses tubos.
Resistência química
Tubos de PVC são inertes a água salina, ácidos e detergentes, combustíveis
e óleos, álcool e vários hidrocarbonetos alifáticos. Esta resistência química, entre-
tanto, é limitada para compostos de cloro e de bromo, ésteres e hidrocarbonetos
aromáticos. A resistência química também é afetada por fatores como temperatura
e concentração dos produtos. Salienta-se que, além da resistência da tubulação à
presença de elementos químicos, o projetista deve levar em consideração a resis-
tência das juntas de vedação a estes produtos.
Golpe de aríete
O aumento de pressão abrupta em tubos de PVC que pode ocorrer pelo des-
ligamento repentino da bomba ou do fechamento rápido de registros, é inferior aos
tubos de aço devido à sua maior flexibilidade.
Propriedades PVC
Tipos de acoplamentos
De acordo com a PN e o DN podemos encontrar conexões com diferentes ti-
pos de acoplamentos para tubulações de PVC. Em linhas laterais de aspersão, o aco-
plamento mais comum que se observa é o engate rápido (Figura 12); nas linhas prin-
cipais e de recalque enterradas verificam-se outros tipos de acoplamentos, como:
elástica, soldada, rosqueada e flangeada.
TUBOS DE PE (POLIETILENO)
Apesar de o material já ser conhecido desde o fim do século XIX, foi somente
em 1935 que os químicos britânicos Eric Fawcett e Reginald Gibson, criaram uma
forma sólida de polietileno. Sua primeira aplicação comercial veio durante a Segun-
da Guerra Mundial, quando os britânicos o usaram como substituto para a borracha
no isolamento elétrico. Mas foi somente em 1953 que Karl Ziegler, do Instituto Kai-
ser Wilhelm (rebatizado de Instituto Max Planck), e Erhard Holzkamp descobriram o
polietileno de alta densidade (PEAD) que foi utilizado na produção de tubos em 1955
(GABRIEL, 2014). A partir do início da sua produção comercial, o uso do polietileno
se expandiu e se tornou um dos maiores do mundo na fabricação de tubos, tendo
participação significativa na irrigação (Figura 13).
36 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Vantagens e limitações
Tubos de polietileno (PE) são amplamente empregados nos diferentes siste-
mas de irrigação (aspersão, localizada, e mesmo em sistemas mecanizados). Umas
das justificativas para essa aceitação é o fato de esses tubos poderem atingir uma
vida útil superior a 50 anos quando enterrados e trabalhando dentro da faixa da
pressão de serviço. Além disso, apresenta outras características, como:
• Devido ao seu peso relativamente leve e alta flexibilidade, podem ser
comercializados em rolos e com elevados comprimentos (Figura 14), fa-
cilitando o transporte e permitindo a ocorrência de esmagamentos sem
ruptura da parede do tubo.
Figura 14. Exemplo de diversos rolos de tubos de PE disposto no campo. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 15. Exemplo de conexão mecânica por compressão em entrada de ramal para tubos de PE.
(Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 16. Exemplo de tubulação de polietileno atacada por larva e por roedores.
(Fonte: THOMPSON, 2014)
38 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Composição
O polietileno é um material termoplástico composto de átomos de carbono
e de hidrogênio ligados entre si formando produtos de elevado peso molecular. O
gás metano é convertido em etileno, então, com a aplicação de calor e pressão, em
polietileno. A obtenção do PE se resume na polimerização do etileno em reator na
presença de solventes, catalisadores e hidrogênio (DANIELETTO, 1990).
Quando flexibilidade e facilidade de manuseio são requeridas, o melhor é
utilizar polietileno de baixa e média densidade. Quando a extrusão dos tubos é feita
com PE de média densidade, a tubulação perderá um pouco da flexibilidade, mas
manterá as especificações de pressão de ruptura com uma redução apreciável da
espessura de parede, como no caso do uso em equipamentos do tipo carretel enro-
lador (Figura 17). Os tubos de PE de alta densidade não são tão flexíveis quanto ao
de baixa densidade, mas têm resistência de ruptura superior, sendo recomendado
em aplicações que envolvem altas pressões.
Normas e Classificação
A ABNT possui várias normas relacionadas a tubos de polietileno. Entretan-
to, para a utilização desses tubos na área de irrigação, existe atualmente somente
a norma ABNT NBR 11795:2008 - Tubos de polietileno para sistemas de irrigação
localizada, que especifica os requisitos para tubos de polietileno (PE), empregados
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 39
• ISO 8779:2010 - Plastics piping systems -- Polyethylene (PE) pipes for irri-
gation – Specifications.
• ISO 13460:1998 - Agricultural irrigation equipment -- Plastics saddles for
polyethylene pressure pipes.
• ISO 8796:2004 - Polyethylene PE 32 and PE 40 pipes for irrigation laterals
-- Susceptibility to environmental stress cracking induced by insert-type
fittings -- Test method and requirements.
A classificação dos tubos de polietileno com base em sua densidade ainda não
está totalmente consolidada. Cada norma utiliza diferentes intervalos de densidade.
A classificação, porém, deve sempre se referir ao produto natural, sem pigmentos
ou negro de fumo, que alteram a densidade final do polímero.
A cor natural do polietileno é um branco levemente translúcido, porém a in-
corporação do negro de fumo (2% a 3%) deixa o material na cor preta, oferecen-
do maior resistência contra o UV e dificultando o crescimento de algas e bactérias,
por evitar a presença da luz dentro das tubulações. O negro de fumo é um aditivo
40 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
incorporado ao polímero que visa aumentar sua vida útil, protegendo-o contra a
foto-oxidação (UV). Outros aditivos, como os antioxidantes, protegem o PE da ter-
mo-oxidação, que pode ocorrer no processamento do produto e também na sua
aplicação em altas temperaturas.
De acordo com a norma ABNT NBR 11795:2008, a classificação de tubos
de PE é realizada pelo diâmetro nominal e pela pressão nominal. A pressão no-
minal (PN) é utilizada para se calcular a pressão de serviço (PS), definida como a
máxima pressão (incluindo as variações dinâmicas) que os tubos podem supor-
tar em serviço contínuo, conduzindo água em determinada temperatura, confor-
me a Equação 5:
(5)
(6)
Figura 18. Exemplo do emprego de tubo gotejador no campo. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Dilatação térmica
O coeficiente de dilatação térmica do PE varia com a temperatura inicial, sen-
do adotado um valor médio para o coeficiente de dilatação linear de 20 x 10-5 oC-1.
Desta forma, um tubo com 100 metros de comprimento, com uma variação em tem-
peratura de 10 oC, resultará na mudança de comprimento de 20 cm.
Resistência biológica
Tubos de PE não são atacados por fungos ou microrganismos. Entretanto, já
se tem conhecimento de ataques de formigas e de algumas larvas.
Resistência química
Para os usos mais comuns, ou mesmos para a maioria dos produtos conside-
rados perigosos para outros tubos, o PE pode ser considerado material praticamente
imune ao ataque químico. Tubos de PE são inertes a água salina, ácidos e soluções
alcalinas (exceto em altas concentrações) e para a maioria das substâncias empre-
gadas em fertirrigação ou outros produtos químicos aplicados via água de irrigação.
Esta resistência química, entretanto, é limitada para compostos de cloro e
de bromo, combustíveis, óleos lubrificantes e solventes aromáticos. A resistência
química também é afetada por fatores como temperatura e concentração dos pro-
dutos, sendo considerado permeável para alguns gases.
42 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Tipos de acoplamentos
O tipo de acoplamento empregado em tubos de PE depende de cada fabri-
cante que disponibiliza modelos diferenciados de acordo com sua recomendação.
No caso do PE, os acoplamentos utilizados são do tipo mecânico por compressão
(Figura 19).
Figura 20. Detalhe de um lance de pivô central montado a partir de tubos de aço zincado.
Vantagens e limitações
Os tubos de aço zincado sempre foram uma opção interessante para os agri-
cultores irrigantes, devido às excelentes qualidades mecânicas e facilidade de solda
e de conformação. Além disso, possuem as propriedades do aço que tornam essas
tubulações adequadas para determinadas aplicações na irrigação (Figura 21), como:
Figura 23. Exemplo de oxidação externa de um tubo de aço zincado em um pivô central.
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 45
• O contato direto com o solo causa não só a ferrugem como uma corrosão
alveolar penetrante, que consiste na formação de pequenas cavidades
(alvéolos) no tubo e pode perfurar a espessura da peça. Esse tipo de cor-
rosão é mais grave em solos úmidos ou ácidos (Figura 24).
Figura 24. Exemplo de corrosão alveolar em tubos de aço. (Fonte: FIBERNEERINGS, 2015)
Composição
O aço-carbono utilizado na fabricação das tubulações de aço zincado é uma
liga de ferro de carbono, com porcentagem de carbono, variando normalmente de
0,15% a 0,5%, que vai determinar o grau de dureza do aço. Quanto maior a porcen-
tagem de carbono na liga, maior será a dureza e a dificuldade de soldagem do aço,
um dos processos utilizados na união de tubos e acessórios.
Alguns dos aços carbono utilizados comercialmente na fabricação de tubos
de aço com soldagem helicoidal são SAE 1008/1010/1012; o aço SAE 1010 possui
a seguinte composição química em %: C (carbono) de 0,08 - 0,13, Mn (Manganês)
de 0,30 - 0,60, Pmáx (Fósforo) de 0,030 e Smáx (enxofre) de 0,050 (ARCELORMIT-
TAL, 2014).
Normas e Classificação
Especificamente para utilização na irrigação, a ABNT não disponibiliza nenhu-
ma norma sobre a utilização ou classificação de tubos de aço zincado; contudo, há
uma variedade significativa de normas para tubos de aço voltados para a condução
de fluidos, dentre as quais se destacam:
• ABNT NBR 5580:2013 - Tubos de aço-carbono para usos comuns na con-
dução de fluidos — Especificação.
• ABNT NBR 5590:2012 - Tubos de aço-carbono com ou sem solda longitu-
dinal, pretos ou galvanizados — Especificação.
46 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
• ABNT NBR 9914:1987 - Tubo de aço ponta e bolsa para junta elástica.
• ABNT NBR 5577:1982 - Tubo de aço – Classificação quanto ao emprego.
Considerando as Normas Internacionais, a associação americana ASABE dis-
ponibiliza a norma ASAE S347.1 MAR1981 (R2011) Flanged Steel Blower Pipe Di-
mensions; a ISO apresenta dentre as várias normas, duas que estariam relaciona-
das a tubos de aço empregados na irrigação: ISO 10763:1994 -Hydraulic fluid power
-- Plain-end, seamless and welded precision steel tubes -- Dimensions and nominal
working pressures, e ISO 14713-2:2009- Zinc coatings -- Guidelines and recommen-
dations for the protection against corrosion of iron and steel in structures -- Part 2:
Hot dip galvanizing.
De acordo com a norma ABNT NBR 5590:2012, os tubos de aço zincado são
classificados pelo processo de fabricação como tubos do tipo E, soldados por resis-
tência elétrica a partir de chapas de aço leves e do tipo S, fabricados sem solda lon-
gitudinal. A Figura 25 mostra o processo de soldagem do tipo helicoidal em chapas
de aço na fabricação de tubos utilizados em irrigação.
De acordo com essa mesma norma, onde estão incluídos os tubos zincados,
os tubos de aço-carbono podem ser designados comercialmente por três formas:
• Diâmetro nominal (NPS ou DN) e classe de pressão
• Diâmetro nominal (NPS ou DN) e número de schedule
• Diâmetro externo e espessura de parede
A sigla NPS é a abreviatura em inglês para Nominal Pipe Size e está relaciona-
do ao diâmetro interno em polegadas para valores de NPS que vão de 1/8 a 12. Para
valores de NPS 14 e maiores, o NPS corresponde ao diâmetro externo. Portanto, seu
valor corresponde para os diâmetros menores que 300 mm ao diâmetro nominal,
expresso em milímetros. Pode-se afirmar, por exemplo, que um tubo com DN 50 (50
mm) corresponde ao NPS 2 (duas polegadas).
A norma ANSI.B.36.10 adota o número de Schedule (Sch) para designar a es-
pessura (ou peso) dos tubos. A citada norma padronizou as séries 10, 20, 30, 40,
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 47
60, 80, 100, 120, 140 e 160, porém para a maioria dos diâmetros nominais, apenas
algumas dessas espessuras são fabricadas. O número de Schedule correspondente
ao resultado, arredondado à dezena, obtido pela Equação 7:
(7)
Sendo:
P = a pressão de trabalho ou de projeto do tubo (psi);
S = a tensão admissível do material correspondente a 60% do limite de escoamento
a 20 oC (psi).
Como o número de Schedule é uma relação entre a pressão existente inter-
namente no tubo e a tensão admissível, para um mesmo diâmetro externo, quanto
maior o SCH maior será a capacidade desse tubo em não se romper e maior a es-
pessura de parede em relação ao seu diâmetro. Por exemplo, a norma ABNT NBR
5590:2012, apresenta para um tubo de aço com DN 100 (NPS 4), espessuras de 6,02;
8,56 e 11,13 mm para os números de Schedule 40, 80 e 120, respectivamente. Os
valores das dimensões dos tubos para todos os Schedule são estabelecidos nas nor-
mas correspondentes.
Apesar da existência das normas brasileiras para identificação e comerciali-
zação de tubos de aço zincado, os fabricantes nacionais da área de irrigação não
disponibilizam informações técnicas completas de seus produtos, apresentando na
sua maioria, somente dados das dimensões (NPS) (KREBS, 2014, JIMENEZ, 2014,
IRRIGAÇÃO PENÁPOLIS, 2014). Os tubos de aço zincado utilizados em irrigação são
fornecidos geralmente em DN de 50, 75, 100, 150, 200, 250 e 300 mm e espessuras
de 2,0 até 9,50 mm e em comprimentos de 6,0 metros.
Dilatação térmica
O valor médio do coeficiente de dilatação linear para o aço é de 11,7 10-6 oC-1.
Desta forma, um tubo com 100 metros de comprimento, com uma variação em tem-
peratura de 10 oC, resultará em uma mudança de comprimento de 1,2 cm.
Resistência à tração
Segundo a norma ABNT, o valor mínimo da resistência à tração para tubos
classificados como Grau A é de 330 MPa (3365 kgf cm-2) e de 485 MPa (4945 kgf cm-2)
para tubos de Grau C. Essa elevada resistência do aço aos esforços de tração permite
que os tubos de aço zincado, embora submetidos a pressões internas elevadas, te-
nham espessura de paredes reduzidas em relação ao diâmetro e aos esforços.
48 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Resistência biológica
Em tubos de aço zincado pode ocorrer ação corrosiva devido à ação de fungos
ou microrganismos, principalmente quando ficam longos períodos de tempo inope-
rantes com águas paradas no seu interior.
Resistência química
O aço-carbono quando exposto à atmosfera sofre uma corrosão uniforme
(ferrugem), que é mais intensa quando a umidade e a poluição do ar são maiores.
Revestimento
O contato direto do tubo nu com o solo que o circunda ou com a própria água
que escoa no seu interior pode propiciar condições favoráveis à corrosão do aço. A
fim de preservar a propriedade de alta resistência física aos esforços de tração, os
tubos de aço utilizados na irrigação recebem um revestimento de zinco pelo proces-
so a fogo, protegendo o aço contra a corrosão e, consequentemente, aumentando
sua vida útil. A Figura 26 mostra detalhes de uma instalação de galvanização com
tubos na posição vertical e o resultado após o processo.
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 49
Figura 26. Detalhe do processo de galvanização a quente com tubos colocados na posição vertical
no banho de zinco e tubos após a galvanização.
Tipos de acoplamentos
Os tubos de aço zincado são fabricados com diferentes tipos de acoplamentos
em vista de sua aplicação dentro do sistema de irrigação: (Figura 27A) tipo engate
rápido para ser utilizado em linhas laterais ou linhas principais aéreas; (Figura 27B)
juntas mecânicas flangeadas destinado a linhas principais fixas ou para adutoras;
(Figura 27C) engates especiais para montagens do sistema de bombeamento.
Figura 27. Exemplos de acoplamentos em aço zincado: (A) Engate rápido tipo sela;
(B) Junta Flangeada; (C) Junta especial victaulic.
TUBOS DE ALUMÍNIO
O alumínio foi identificado como elemento metálico em 1807, sendo puri-
ficado pela primeira vez em 1825 e, somente no fim de 1880, com a invenção do
processo de fundição, que se iniciou sua produção comercial para usos diários.
50 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 28. Exemplo de aplicação de tubos de alumínio na aplicação de vinhaça. (Fonte: RAESA,2014)
Vantagens e limitações
Os tubos de alumínio são muito leves (cerca de 1/3 do peso do aço), com boa
resistência à oxidação e instalação relativamente rápida quando comparado com
outros sistemas. As principais propriedades dos tubos de alumínio são:
Figura 29. Detalhe de carreta com tubos de alumínio para movimentação na área irrigada.
(Fonte: RAESA,2014)
Composição e fabricação
Os tubos de alumínio são fabricados com base em ligas, cujo alumínio é o
componente principal, acrescido em pequenas quantidades de outros elementos
metálicos. No caso de tubos de irrigação fabricados pela Alcoa do Brasil e que per-
tence à Série 6XXX, a liga é composta de Alumínio-Magnésio-Silício (ALCOA, 2010).
52 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
A fabricação dos tubos de alumínio é feita pelo processo de extrusão, cuja liga
em estado pastoso é pressionada por êmbolo através de um furo de uma matriz e
por fora do mandril. Ao sair, ele já tem a forma de tubo e, posteriormente, vai passar
por laminadores que darão as formas e dimensões definitivas (SENAI/CST, 1996). Os
tubos de alumínio podem ser fabricados por três processos: tubos extrusados sem
costura a partir de lingotes de alumínio, tubos extrusados com matriz sem costura
(molde e estamparia) e tubos soldados (chapas de alumínio).
Normas e Classificação
Para tubos de alumínio existem normas brasileiras específicas para a sua uti-
lização na irrigação: ABNT NBR 8274:2007 - Alumínio e suas ligas - Tubos trefilados
para uso geral e NBR 14228:2005 - Tubos extrusados em ligas de alumínio para irri-
gação – Requisitos.
A ISO disponibiliza a norma ISO 11678:1996 - Agricultural irrigation equip-
ment -- Aluminium irrigation tubes, que contém os requerimentos mínimos e os mé-
todos de ensaios de tubos de alumínio para uso na irrigação agrícola a temperaturas
inferiores a 50 oC.
De acordo com a norma NBR 14228:2005, os tubos de alumínio para uso em
irrigação devem ser fornecidos na classe 1,07 MPa (10,9 kgf cm-2), com comprimen-
to útil de 6,0 metros, diâmetros externos de 50,8; 76,2; 101,6; 127 e 152,4 mm, e
espessuras de parede de acordo com a classe de pressão nominal. Essa norma tem
outro parâmetro para especificação técnica dos tubos de alumínio que se chama
fator de amassamento (Fm), definida como a relação entre a tensão de escoamento
da liga pelo quadrado da espessura mínima (e), de acordo com a Equação 8:
(8)
Sendo:
Fm = fator de amassamento (MPa mm2)
Le = tensão de esmagamento (170 MPa)
e = espessura mínima (mm)
Essa norma define valores mínimos do fator de esmagamento para tubos com
pressão nominal de 10,9 kgf cm-2, buscando evitar o amassamento devido ao manu-
seio, transporte ou uso. Ela recomenda que para diâmetros externos de 50,8, 76,2 e
101,6 mm, o valor desse fator seja igual ou maior a 274 (Fm > 274), enquanto para
diâmetros externos de 127 e 152,4 deve ser maior ou igual a 296 e 383, respectiva-
mente. Dessa forma, a espessura mínima dos tubos fica estabelecida por esse crité-
rio em 1,61, 1,74 e 2,25 mm, para os respectivos diâmetros externos.
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 53
Dilatação térmica
O valor médio do coeficiente de dilatação térmica linear do alumínio é de
23.6 x 10-6 oC-1. Desta forma, se em um tubo com 100 metros de comprimento
houver variação em temperatura de 10 oC, resultará em uma mudança de compri-
mento de 2,36 cm.
Resistência à tração
Segundo a norma ABNT, o limite de resistência à tração para tubos de alumí-
nio classe de 10,9 é 200 MPa (2040 kgf cm-2).
Resistência química
Resistência à corrosão do alumínio é muito boa na maioria dos ambientes,
principalmente em peças sem nenhum tratamento. Este fato ocorre, pois o alumínio
forma espontaneamente uma fina camada de óxido, que é eficaz e impede a conti-
nuidade da oxidação (ALUMINIUMDESING.NET, 2014).
Tipos de acoplamentos
Assim como os tubos de aço zincado, os tubos de alumínio são fabricados com
diferentes acoplamentos, como tipo engate rápido (Figura 31), flangeados e juntas
mecânicas especiais, em vista de sua aplicação dentro do sistema de irrigação.
54 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 31. Exemplos de modelos de engates rápidos em tubos de alumínio. (Fonte: RAESA, 2014)
Vantagens e limitações
Os tubos de ferro fundido oferecem boa resistência à corrosão, principalmen-
te por aquela causada externamente pelo solo, e por boa vida útil. Adicionalmente,
os tubos de ferro fundido oferecem outras vantagens, como:
Figura 33. Exemplo de tubo de ferro fundido com corrosão interna. (Fonte: GAZETTE.NET, 2014)
Composição e fabricação
Os ferros fundidos são ligas de Fe-C-Si, contendo teores de carbono superiores
a 2% (em média de 3% a 4%), cujas propriedades mecânicas são definidas pela forma
56 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
como o carbono está distribuído na sua estrutura (CASOTTI et al., 2014). Segundo
WIENDL (1973), o ferro fundido nodular ou dúctil especialmente preparado com pe-
quenas porcentagens dos metais magnésio (Mg) e cério (Ce), possui uma microestru-
tura contendo grandes proporções de grafite solidificadas em forma de nódulos ou
esferas. Dessa forma, se caracteriza por ser um material com propriedades mecânicas
do aço (alta resistência à tração e ao choque), mantendo a mesma resistência à corro-
são do ferro fundido cinzento e, assim, utilizado na produção de tubos.
Revestimento
Os tubos de ferro fundido dúctil são, geralmente, fornecidos com revestimen-
to externo de piche (betuminoso) anticorrosivo. O revestimento interno poderá ser
de piche ou de cimento aplicado por centrifugação. A cimentação interna reduz o
processo de tuberculização, ou seja, a formação de tubérculos nas paredes internas
dos tubos, provocada por águas de reação ácida. Este revestimento interno confere
à parte interna do tubo uma superfície lisa e protege contra a corrosão (Figura 34).
Figura 34. Detalhe dos revestimentos internos e externos de tubos de ferro fundido.
(Fonte: ALRECO, 2014)
Normas e Classificação
A ABNT disponibiliza somente uma norma referente ao uso de tubos de fer-
ro fundido em irrigação, a ABNT NBR 10609:1989 – Tubo de ferro fundido dúctil
centrifugado para irrigação – Especificação, que fixa as condições para recebimento
de tubos de ferro fundido dúctil centrifugado, destinados a sistemas de irrigação e
estabelece as condições técnicas necessárias ao seu fornecimento. Outras normas
brasileiras tratam do uso desses tubos para outras aplicações. Apesar de oferecer
algumas normas referentes a tubos de ferro fundido, o acervo de normas da ISO não
apresenta citações para emprego na irrigação.
A norma NBR 10609:1989 classifica os tubos de ferro fundido de acordo com
o diâmetro nominal e a pressão nominal, estabelecendo três classes de pressão:
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 57
classes 1,0, 1,5 e 2,0 Mpa (10, 15 e 20 kgf cm-2). De acordo com a norma, esses tubos
devem estar disponíveis em diâmetros nominais que vão de 75 mm até 1200 mm
com comprimentos de 3, 6 e 7 metros, dependendo do DN.
Dilatação térmica
No caso de tubos de ferro fundido pode-se adotar um valor médio para o
coeficiente de dilatação linear, no intervalo de 0 oC a 100o C de 1,1 x 10-5 m m-1 oC-1.
Significa que, um tubo de ferro fundido com 100 metros de comprimento, variação
em temperatura de 10 oC, resultará em uma mudança de comprimento de 1,1 cm.
Esta dilatação total tem que ser absorvida pelas juntas dos tubos que com-
põem este comprimento. Embora os deslocamentos sejam pequenos, os esforços
para impedi-los são relativamente grandes. Assim, sempre que as tubulações fi-
quem sujeitas a grandes variações de temperatura, com os tubos conectados por
juntas rígidas, os efeitos das dilatações deverão ser considerados, com a aplicação
de juntas especiais em locais apropriados.
Deflexões angulares
As Normas Brasileiras de tubos de ferro fundido limitam as deflexões máximas to-
leráveis entre dois tubos de ferro fundido, conforme seus diâmetros e os tipos de juntas.
Tipos de acoplamentos
Os tubos de ferro fundido são fabricados basicamente com dois tipos de aco-
plamentos: junta elástica (anéis de borracha), para DN de 75 a 600 mm e junta não
elástica ou mecânica (flange), para DN de 300 a 1200 mm.
58 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
TUBOS ESPECIAIS
Além dos tubos caracterizados anteriormente, outros tipos de tubos podem ser
empregados em irrigação, quando seu uso é requerido pela baixa qualidade do fluido
a ser bombeado, principalmente no caso de aplicação de vinhaça gerada em usinas de
açúcar e álcool. Outros exemplos de aplicação desses tubos são águas ácidas ou alcali-
nas, esgoto, águas residuárias, efluentes industriais, etc. Nessa situação é possível em-
pregar tanto os tubos especiais reforçados como os de aço inoxidável, descritos a seguir.
Tubos reforçados
São tubos de tubos plásticos reforçados externamente com fibra de vidro,
que possuem propriedades características relevantes principalmente em relação à
resistência e durabilidade. Nessa classificação é possível encontrar no mercado os
seguintes tubos:
• RPVC (PVC reforçado): tubos com núcleo de PVC extrusado, reforçado
externamente com fibra de vidro e resina poliéster (TIGRE, 2014).
• PRFV (Poliéster reforçado): tubos com revestimento (liner) de poliéster
reforçado com fibra de vidro.
Figura 35. Exemplo de tubos reforçados: (A) tubo RPVC e (B) tubo PRFV. (Fonte: JOPLAS, 2014)
Figura 36. Detalhe da aplicação de tubos de aço inoxidável na sucção e adução (setas) de um equi-
pamento de montagem direta para aplicação de vinhaça. (Fonte: RAESA, 2014)
Como se demonstrou nos capítulos anteriores, uma tubulação não é feita so-
mente de canos ou tubos, mas da associação dessas peças com outros dispositivos
essenciais (acessórios) para que os objetivos do projeto sejam alcançados. Reafir-
mando que nessa denominação de acessórios estão incluídos, além das conexões
propriamente dita, outros componentes como válvulas, registros e peças específicas.
O conhecimento dos tipos de acessórios comercializados, assim como, de suas fun-
ções dentro da tubulação permite ao projetista minimizar os custos da implantação
e maximizar os resultados hidráulicos da sua operação. Dessa forma, este capítulo
busca fornecer informações técnicas sobre tipos de conexões utilizadas em tubula-
ções de irrigação, apresentando especificações e detalhes técnicos de seu projeto.
CONEXÕES-PADRÃO
Conexões são peças empregadas na montagem de tubulações que possibili-
tam unir tubos ou de tubos a outros acessórios (uma válvula, por exemplo) visando
adequar a rede ao trajeto do sistema determinado pelo seu projeto e adaptado ao
relevo e aos obstáculos existentes no campo. Existe comercialmente uma varieda-
de de conexões que podem se diferenciar em função do material de fabricação e
são classificadas de acordo com as finalidades que possuem dentro da tubulação
(SENAI/CST, 1996). A seguir, serão caracterizadas conexões-padrão agrupadas em
função de suas principais finalidades.
Mudança de direção
Essas conexões são utilizadas para viabilizar a mudança de direção da tubula-
ção atendendo necessidades específicas do sistema. Dentro desses acessórios estão
as conexões do tipo curva e joelho que podem ser dos seguintes tipos:
• Curvas de raio longo e curto (joelhos)
• Curvas de redução
• Curva em gomos
Tecnicamente falando, as denominações “curva” e “joelho”, às vezes, chama-
dos de “cotovelos”, não têm distinções. De modo geral, convencionou-se que os
acessórios de raio longo denominam-se “curvas” e os de raio curto, “joelhos”. A
62 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 37 exemplifica modelos de curvas de raio curto (joelhos) e longo com diferen-
tes ângulos de mudança de direção.
Figura 38. Exemplo de aplicação de curvas de raio curto em PVC (soldável) e de raio longo em aço zin-
cado (flangeado e em gomos) em um sistema de bombeamento de irrigação. (Fonte: ANTUNES, 2006)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 63
Derivações
Quando a configuração da tubulação requer derivações de linha com mudan-
ça de direções com ou sem redução de diâmetros, recomenda-se o uso das seguin-
tes conexões (Figura 39):
• Peças em Y
• Cruzetas
• Tês de 90o/45o
• Tês de redução
• Colares de tomada, entre outros
Tê com redução de
Y em 45o Cruzeta Tê de 90o
diâmetro
Figura 39. Exemplos de conexões utilizadas em derivações com acoplamento.
(Fonte: CADTOOLSONLINE, 2014)
Figura 40. Exemplo de conexão do tipo colar de derivação (marrom) ligando tubos de PVC (azul)
com PE (preto). (Fonte: ANTUNES, 2006)
64 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 41. Exemplo de aplicação de tês de PVC (soldável) em um cavalete de distribuição de setor
em sistema de irrigação localizada. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Alteração de diâmetros
Existem situações na montagem da tubulação em que é preciso passar de um
diâmetro para outro de menor ou maior valor. Nesse caso, utilizam-se conexões do tipo:
• Reduções concêntricas: utilizada geralmente na saída do corpo da bomba
centrífuga compatibilizando os diâmetros da bomba com o diâmetro da
tubulação de recalque, ou seja, na tubulação vertical (Figuras 42 e 43).
• Reduções excêntricas: geralmente utilizada na linha sucção da bomba
para compatibilizar os diâmetros de sucção do corpo da bomba com o
diâmetro da tubulação de sucção, ou seja, na tubulação horizontal (Fi-
guras 42 e 43).
• Buchas, luvas e niples de redução (Figura 44).
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 65
Figura 42. Detalhe de reduções excêntrica (direita) e concêntrica (esquerda) com acoplamento de
flanges. (Fonte: BOMBAS FAL, 2014).
Figura 43. Montagem de uma bomba centrífuga com destaque para a redução concêntrica e excêntrica.
66 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 44. Exemplo de redução de diâmetro por bucha para instalação de válvula volumétrica em
linha de recalque. (Fonte: ANTUNES, 2006)
União de tubos
Essas conexões têm a finalidade de fazer a ligação entre tubos ou com ou-
tro acessório ou equipamento, atendendo necessidades específicas da tubulação.
Exemplificadas na Figura 45, nessa classe de conexões estão incluídos:
Luva rosqueável União com rosca Niple com rosca Flange com rosca
Figura 45. Exemplos de conexões do tipo uniões utilizadas em irrigação.
Figura 46. Exemplo de aplicação de união com rosca em uma montagem de fertirrigação
em irrigação localizada. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Fechamento de extremidades
As conexões nessa classificação têm a finalidade de fechar as extremidades
de tubos, válvulas, instrumentos ou equipamentos, exigindo a estanqueidade para
evitar vazamentos. Os tipos mais utilizados em tubulações são:
• Tampões (caps)
• Bujões (plugs)
• Flanges cegos
A B C D
Figura 47. Exemplos de conexões utilizadas para fechamento de tubulações: (A) Cap de PVC
soldável, (B) tampão de PVC rosqueável de aspersão; (C) Bujão metálico, (D) Flange cego de PVC.
68 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 49. Detalhe da curva de conexão giratória de um pivô central com destaque
para a peça isolada antes da montagem.
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 69
Figura 50. Exemplo da junta articulada flexível de borracha unindo dois lances de torre
em um equipamento de pivô central.
Figura 51. Exemplos da utilização da conexão por pendural em pivô central, com destaque para a
peça isolada. (Fonte: PLASNOVA, 2014)
70 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 52. Válvula de linha com hidrante e suas conexões na sequência de montagem.
Figura 54. Detalhe da montagem da estrutura de fixação do aspersor. (Fonte: MFRURAL, 2014)
Figura 56. Detalhe de uma conexão de derivação para seis saídas de linhas de gotejamento.
Figura 57. Detalhe de uma linha de recalque com uniões tipo dresser na saída da motobomba.
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 73
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Todo sistema de irrigação pode ser considerado como uma rede hidráulica
capaz de transportar um volume captado de água até determinado ponto do campo
onde está localizada a cultura e distribuí-lo em toda a área irrigada. Esse sistema
deve aplicar a água de maneira apropriada e eficiente de forma que o volume dis-
ponibilizado a cada planta seja suficiente para seu desenvolvimento e produção,
conforme definido no planejamento de exploração agrícola.
Existem diferentes formas de se aplicar a água, dependendo das caracterís-
ticas da cultura e de seu tipo de exploração e do método de irrigação utilizado. No
entanto, o que garante a uniformidade com que esta água está sendo distribuída
para as plantas, em última análise, é a pressão com a qual ela está chegando a cada
emissor, seja um gotejador/microaspersor (autocompensante ou não), seja qual-
quer outro tipo de emissor que esteja sendo utilizado. Dessa forma, o dimensiona-
mento das redes hidráulicas de irrigação deve prever e selecionar os dispositivos
e acessórios necessários para garantir que o funcionamento definido em projeto
possa operar em campo com eficiência e segurança.
Entre os acessórios presentes nos sistemas de irrigação destacam-se as vál-
vulas que podem ter diferentes funções. Por exemplo, em um sistema de irrigação
localizada, a área total que deve ser irrigada é dividida em parcelas, que podem
funcionar isoladamente ou em conjunto, por um tempo necessário para que a quan-
tidade de água definida no projeto possa ser aplicada às plantas daquela parcela. A
operação sequencial dessas parcelas termina por irrigar toda a área. O dispositivo
que permite a ligação e o desligamento sequencial de cada parcela é uma válvula
com a função on/off, que opera obedecendo a um sinal gerado por um painel de
controle. Outra aplicação do uso de válvulas está relacionada ao momento e à ne-
cessidade de se fazer manutenções no sistema, exigindo que parte dele continue a
operar durante esse processo; são utilizadas válvulas instaladas em pontos estraté-
gicos, definidos durante o dimensionamento hidráulico, as quais permitem o isola-
mento de partes do sistema.
Dessa forma, este capítulo busca fornecer informações técnicas sobre os tipos
de válvulas utilizadas em tubulações de irrigação, com especificações e detalhes de
operação, de forma a contribuir para adequar sua aplicação dentro do projeto da
rede hidráulica.
76 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 58. Detalhes e descrição das partes de uma válvula de bloqueio. (Fonte: JEFFERSON, 2015)
ções por fluência, causadas quando o material está submetido por longos períodos
a uma tensão constante, porém inferior ao limite de resistência normal do material.
Acoplamentos flangeados
Esse tipo de acoplamento realizado por pressão aplicada por parafusos é um
dos mais comuns em irrigação, sendo usado em quase todos os modelos de válvu-
las instaladas em tubulações acima de 50 mm de diâmetro. Esses acoplamentos
parafusados possuem um dos menores custos de produção, tendo uma montagem
confiável quando corretamente especificados (Figura 59).
Figura 59. Detalhe de uma válvula com acoplamento flangeado de oito furos.
Figura 60. Detalhe de uma válvula com acoplamento para solda de encaixe.
78 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 61. Detalhe de uma válvula com acoplamento para solda de topo.
Acoplamentos rosqueados
É um acoplamento recomendado para válvulas com diâmetros menores que
100 mm, empregadas em tubulações que permitam ligações rosqueadas (Figura 62).
Operação manual
A abertura e o fechamento manual de válvulas, realizada pelo próprio ho-
mem, é a forma de operação mais econômica e recomendada para válvulas que não
sejam automáticas ou que não exijam operação motorizada. O manuseio manual
das válvulas pode ser realizado por meio de volante/alavanca (Figura 64). Para a
abertura da válvula, é preciso girar o volante no sentido anti-horário, e para o fecha-
mento no sentido horário para quem olha a válvula por cima.
Para tornar menos trabalhosa a operação de válvulas que são acionadas ma-
nualmente de forma frequente é possível adaptar o volante com engrenagens de
redução, ou com parafuso sem-fim (Figura 65).
80 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 65. Exemplo de válvula borboleta operada manualmente com caixa de redução.
Operação motorizada
A operação motorizada de válvulas é aquela que requer uma força motriz
externa (não manual) para comandar a operação da válvula, tais como: motores
elétricos e atuadores pneumáticos ou hidráulicos (Figura 66). Nesse caso, também
é possível o uso de redutores para melhoria de desempenho em válvulas com
operação frequente ou com carga excessiva. Nos sistemas de operação motorizada
hidráulica ou pneumática, a haste da válvula é comandada diretamente por um
êmbolo ou um diafragma sujeitos à pressão de um líquido ou de ar comprimido
(CORDEIRO, 2014).
Figura 67. Ilustração da parte interna de uma válvula globo com diafragma operado por solenoide.
(Fonte: RAINBIRD, 2014).
Figura 68. Válvula de alívio automática com o esquema de operação do fabricante (BERMAD, 2014).
TIPOS DE VÁLVULAS
A grande variedade de tipos de válvulas existentes no mercado determina a
existência de variados critérios de classificação. No caso de irrigação, cujas válvulas
são empregadas em usos específicos, serão descritos neste capítulo quatro tipos
consideradas as mais importantes para o setor: válvulas de bloqueio; válvulas de
regulagem/controle; válvulas de segurança, válvulas específicas de irrigação.
Válvulas de bloqueio
São válvulas com a função de estabelecer ou interromper o escoamento de
líquidos no interior de uma tubulação ou sua mudança de direção, operando, des-
ta forma, completamente abertas ou completamente fechadas. As válvulas de blo-
queio costumam ser sempre do mesmo diâmetro nominal da tubulação para ter
uma abertura de passagem de fluido com secção transversal comparável com a da
própria tubulação, permitindo assim uma passagem totalmente desimpedida quan-
do totalmente aberta e menor perda de pressão.
Os modelos mais conhecidos de válvulas de bloqueio utilizados em irrigação
são: gaveta, esfera, borboleta, guilhotina, que serão descritas a seguir:
Válvula gaveta
A denominação dada a esse tipo de válvula se deve ao tipo de obturador da
válvula também conhecido por gaveta, o qual é projetado com faces paralelas que
acompanham o movimento da haste em que está conectado (Figura 69). Durante o
fechamento e a abertura da válvula gaveta, as hastes deslizam pelo obturador (ga-
veta) por meio de duas sedes (JEFFERSON, 2015).
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 83
Figura 69. Detalhe de uma válvula gaveta com a ilustração de suas partes. (Fonte: JEFFERSON, 2015)
• Não são recomendadas para velocidades muito altas, pois pode ocorrer
erosão na gaveta e nas sedes.
• Apesar de possuir grande variedade de aplicações, as válvulas gaveta de-
vem ser utilizadas somente como válvulas de bloqueio, operando nas po-
sições completamente aberta ou fechada, quando ocorre baixa perda de
pressão ou carga. O controle de escoamento dessas válvulas não é linear,
sendo difícil de ser utilizada na sua regulagem.
• Quando são empregadas como válvulas de regulagem, pode erodir rapi-
damente as peças internas por efeito de cavitação. Nesse caso, o contro-
le do escoamento ocorre pela porcentagem de área coberta pela placa,
restringindo o escoamento e provocando perda de pressão elevada nes-
se tipo de uso.
• Tem fechamento lento, controlando assim o efeito causado por golpes
de aríete.
• Permitem o escoamento nos dois sentidos.
Aplicação
Essas válvulas são encontradas comercialmente em ampla gama de diâmetros
nominais, podendo ser empregadas na operação de bloqueio em linhas de água,
óleos e líquidos em geral, para larga faixa de pressão e temperatura, desde que o
meio não seja muito corrosivo e nem tenha grande quantidade de sólidos em sus-
pensão. Esse tipo de válvula não é indicado para operações de tubulações muito
frequentes. Verifica-se na Figura 70 a utilização de uma válvula gaveta na tubulação
de saída de um conjunto de bombeamento em irrigação.
84 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Válvula esfera
Essa válvula recebe essa denominação devido ao seu obturador ser em forma
esférica vazada onde o fluido passa quando está totalmente aberta e alinhada à
tubulação. Quando fechada, seu furo fica perpendicular ao sentido do escoamento,
bloqueando a passagem (Figura 71). Essa esfera gira sobre seu diâmetro no interior
do corpo da válvula entre anéis retentores de material plástico para determinar seu
fechamento com o bloqueio do orifício e oferecer uma vedação estanque.
Aplicação
Recomendam-se as válvulas esferas para serem empregadas somente como
válvulas de bloqueio, não devendo funcionar em posições de fechamento parcial.
Dependendo do material de fabricação do corpo da válvula (plástico ou metálico),
essa válvula possui aplicações para diversas pressões e temperaturas. A Figura 72
mostra o emprego de válvula esfera manual na tubulação de PVC de saída de um
cavalete de distribuição setorial na irrigação localizada.
Válvula borboleta
Nesse modelo de válvula, sua operação (abertura ou fechamento) é realizada
pela rotação de uma peça circular (disco) do mesmo diâmetro da tubulação, em tor-
no de um eixo perpendicular à direção de escoamento do fluido. Comercialmente,
essas válvulas são disponibilizadas em duas versões de acoplamento, a primeira do
tipo “wafer”, modelo leve e econômico, que deve ser instalado entre dois flanges
da tubulação, com os parafusos passando em torno do corpo da válvula (Figura 73).
Existem também válvulas com extremidades flangeadas (Figura 73), que são mais
pesadas e mais caras do que o modelo “wafer”. O acoplamento flangeado é empre-
gado para condições de altas pressões e diâmetros maiores, onde a montagem tipo
“wafer” pode se tornar trabalhosa (SENAI/CST, 1996).
Figura 73. Exemplo de válvulas borboleta com acoplamento tipo wafer (esquerda)
e flangeado (direita).
Aplicação
De acordo com SENAI/CST (1996), as válvulas comportas são recomendadas
para aplicação em grandes diâmetros para ar, gases e água em baixa pressão, e tam-
bém em quaisquer diâmetros, para produtos espessos ou de alta viscosidade e flui-
dos abrasivos.
Válvulas de regulagem
As válvulas de regulagem presentes em uma linha pressurizada têm a função
de controlar ou regular algum parâmetro dinâmico do escoamento, podendo por
88 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Válvulas globo
Nas válvulas de globo, o fechamento da passagem do seu corpo é feito por meio
de um obturador ou tampão ou disco que sobe ou desce verticalmente ao eixo da
válvula e se ajusta contra uma única sede no seu fechamento completo (Figura 76). O
orifício da sede está geralmente em posição paralela ao sentido geral de escoamento
do fluido, forçando a água a passar por 90° duas vezes quando a válvula está aberta
e causando maior turbilhonamento do escoamento, o que ocasiona maior perda de
carga quando comparada às válvulas de bloqueio. O tampão pode ter a superfície de
assentamento cônica, plana, esférica. Essas válvulas são fabricadas a partir de diferen-
tes materiais e em vários tamanhos para diferentes fluidos e temperaturas. A Figura
76 ilustra uma válvula globo com um esquema interno com suas partes.
O emprego da válvula globo se caracteriza por:
• Viabilizar uma vedação bem melhor do que as válvulas de gaveta, po-
dendo haver uma situação absolutamente estanque principalmente em
válvulas pequenas.
• Apesar de permitir boa regulagem de escoamento, essa ação pode ocor-
rer somente em uma direção.
• Abre e fecha mais rapidamente que as válvulas gavetas.
• Não necessita ser desconectada da linha para manutenção, pois sua
construção permite acesso fácil aos componentes internos da válvula.
Figura 76. Exemplo de válvula globo com obturador plano. (Fonte: VALAÇO, 2015)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 89
Aplicação
O emprego da válvula globo é recomendado onde são realizadas operações
frequentes de abertura e fechamento da tubulação, como também controles gra-
duais de vazão. Devido ao formato esférico do corpo da válvula, são consideras as
válvulas manuais mais apropriadas e utilizadas no controle do escoamento quando
se requer a regulagem da vazão ou da pressão do escoamento.
Válvula de agulha
Essa válvula é uma variante da válvula globo, cujo tampão é substituído
por uma peça cônica, denominada agulha, que permite o controle mais preci-
so da vazão do escoamento, sendo essa precisão da regulagem maior quanto
mais agudo for o ângulo do tampão e maior seu comprimento (Figura 77). São
recomendadas para regulagem fina de líquidos e gases, e estão disponíveis para
diâmetros até de 50 mm.
Figura 77. Exemplo de uma válvula agulha comercial com detalhes de suas partes. (Fonte: VALAÇO, 2015)
Aplicação
A válvula agulha possui utilização muito restrita para a área de irrigação de-
vido ao seu custo e não disponibilidade para diâmetros maiores que 50 mm. Essas
válvulas destinam-se geralmente para aplicações com baixas vazões, assim, sua uti-
lização nos sistemas de irrigação é geralmente limitada ao controle de sistemas de
injeção de produtos químicos.
Válvula de diafragma
A válvula de controle tipo diafragma consiste de um corpo em cuja parte cen-
tral tem uma sede sobre a qual um diafragma móvel preso entre o corpo e o castelo,
se desloca para provocar o fechamento da válvula (Figura 78). O deslocamento da
haste pode ser realizado por meio de um volante, alavanca para ação rápida, ou ar
comprimido, água sobre pressão e vácuo. O diafragma assegura a estanqueidade
do fechamento da seção e participa da vedação e regulagem do escoamento, sendo
fabricada de borracha sintética ou também de teflon.
90 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Aplicação
Essa válvula de configuração diferentemente das outras válvulas de controle
é recomendada no controle de líquidos altamente viscosos ou com sólidos em sus-
pensão. Parte significativa dos sistemas de controle em irrigação localizada utiliza
esse tipo de válvula.
Válvulas de controle
Denomina-se válvula de controle o conjunto formado por uma válvula de re-
gulagem e um atuador. Quando esse conjunto requerer uma operação automática
(válvulas auto-operadas) é preciso adicionar a esse conjunto um sensor. As válvu-
las auto-operadas utilizam energia hidráulica do próprio sistema para suas funções,
permitindo a operação remota dos sistemas de irrigação.
As válvulas tipo globo são comumente adaptadas para o controle automático
devido à sua boa vedação e estanqueidade, utilizando como obturador um êmbo-
lo ou um diafragma flexível como elemento de controle de escoamento (HAMAN
e ZAZUETA, 2014). Os dois tipos de atuadores mais comumente usados na irriga-
ção são o elétrico e o hidráulico, e mais restritamente também pode ser utilizado
o pneumático (Figura 79). As válvulas de controle também são classificadas pela
posição que a válvula assume quando a energia é desligada, sendo denominadas
normalmente aberta ou fechada.
Figura 79. Exemplo de válvulas de controle automático por comando hidráulico (esquerda)
e elétrico por solenoide (direita).
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 91
Globo
Corpo em ângulo
Simples
Número de câmaras
Dupla
92 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Figura 81. Esquema de uma válvula de controle com detalhe das pressões atuantes no sistema.
Sendo:
Q = vazão de trabalho (m3 h-1, L h-1)
P1= Pressão na entrada da válvula (atm, bar, kPa, psi)
P2= Pressão de saída da válvula (atm, bar, kPa, psi)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 93
(9)
A variável Força (F) pode ser expressa nas unidades de kgf, N (Newton), etc.,
em função das unidades utilizadas nas variáveis pressão e área. Dessa forma, pode-se
afirmar que, na entrada da válvula, na parte inferior ao obturador, a força atuante é
igual a:
(10)
Figura 82. Esquema de uma válvula de controle com detalhe das forças atuantes no
obturador (F1) e diafragma (F2).
Dessa forma, se for necessário fechar a válvula, é preciso fazer com que F2
seja maior que F1. Para atingir esse efeito na prática é preciso igualar as pressões
na entrada da válvula (P1) com a câmara superior (P3), de forma que a diferença
entre as áreas da superfície do obturador e a superfície efetiva do diafragma (A2 >
A1) determine que F2 seja maior que F1. Portanto, para que haja o fechamento da
válvula é preciso na prática conectar fisicamente a entrada com a câmara superior
da válvula, conforme diagrama mostrado na Figura 83.
Figura 83. Diagrama mostrando a ligação da entrada com a parte superior da válvula
provocando seu fechamento.
Portanto, nas válvulas de controle, a área do diafragma precisa ser maior que
a área do assento do obturador (A2 > A1) para que a força atuante na câmara supe-
rior seja maior do que a força na entrada da válvula (F2 > F1), no momento em que
as pressões nesses locais se igualarem para, assim, a válvula se fechar.
Se for necessário abrir a válvula, é preciso fazer com que F1 seja maior que F2.
Para atingir esse efeito na prática, a pressão na câmara superior precisa se igualar
com a atmosfera (P3= 0). Portanto, para que haja a abertura da válvula é preciso co-
nectar fisicamente ou abrir a câmara superior da válvula para a atmosfera, conforme
diagrama mostrado na Figura 84. Quando a válvula se abrir, a pressão a jusante (P2)
será igual à pressão a montante (P1), menos a perda de pressão na válvula (ΔP).
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 95
Portanto, para abrir uma válvula de controle é preciso que, usando válvulas-piloto
ou a intervenção manual, a pressão na câmara superior seja igualada à atmosfera fa-
zendo com que F2 = 0. A Figura 85 mostra, esquematicamente, como seriam as três
posições básicas que uma válvula-piloto pode ter durante a operação de uma válvula
de controle, com base nos princípios de operação já demonstrados. É possível viabilizar
na válvula essas posições de controle pela ação de um solenoide ou atuador hidráulico.
Figura 85. Esquema das três posições que a válvula piloto precisa assumir para garantir o
fechamento e a abertura de uma válvula de controle. (Fonte: SUZUKI e HERNANDEZ, 2014)
Figura 88. Esquema de operação de uma válvula reguladora de vazão. (Fonte: BERMAD, 2015)
retenção (Figura 89), que, no caso de queda de energia, atuará como esta e com
um fechamento mais rápido. Os controles da bomba e da válvula devem ser sincro-
nizados de modo a permitir que o início e a parada de operação da bomba sempre
ocorram com a válvula fechada. No caso de não escoamento (vazão nula), a válvula
tenderá a fechar, resultando na parada do bombeamento (SAINT-GOBAIN, 2015).
Figura 89. Detalhe da instalação de uma válvula de controle com abertura lenta.
(Fonte: ANTUNES, 2006)
tas. A Figura 92 mostra o esquema de operação dessa válvula em suas três posições
básicas de operação.
Válvulas de segurança
Válvulas de segurança são dispositivos automáticos de alívio de pressão ou de
condições adversas criadas em tubulações pressurizadas, ou seja, que operam com
pressão interna superior à pressão atmosférica, visando evitar consequências nega-
tivas da exposição a condições perigosas para o sistema e à vida humana.
Figura 93. Esquema de uma válvula de alívio nas duas posições de operação.
Válvulas ventosas
As válvulas ventosas são dispositivos que têm a função de expulsar o ar apri-
sionado nos pontos elevados da tubulação durante seu enchimento e também seu
funcionamento. Essas válvulas, quando são de dupla ação, também podem ter a
função de admitir o ar no desligamento do sistema, evitando a criação de vácuo
interno, que pode colapsar as tubulações (Figura 95).
Figura 95. Exemplo de uma válvula ventosa instalada em um sistema de irrigação por gotejamento
com a tubulação enterrada. (Fonte: ANTUNES, 2006)
A maioria das válvulas ventosas opera com uma boia ou flutuador, normal-
mente em formato esférico, no seu interior. No início do bombeamento, quando
a tubulação está enchendo e sendo pressurizada, a boia permanece na sua sede
inferior e a ventosa libera grandes volumes de ar pela sua área lateral. Com a pressu-
rização do sistema, o corpo da válvula se enche de água, forçando a boia para cima,
que vai assentar na sua sede superior e fechá-la. Quando o sistema for desligado e
despressurizado, a boia retorna à sua posição original e a abertura superior da vál-
vula permite que o ar retorne para o interior do sistema e previne que o tubo entre
em colapso (Figura 96).
Figura 96. Esquema da estrutura de uma ventosa convencional. (Adaptado de MARTIN et al., 2007)
Figura 97. Esquema de duas válvulas de retorno, uma operando com um disco ou portinhola e
outra com esfera. (Adaptado de PORTESBORGES, 2015)
Válvulas de pé
Para que as bombas centrífugas possam funcionar, é preciso garantir que sua
carcaça e a tubulação de sucção estejam completamente preenchidas de água sem a
existência de bolhas de ar no seu interior. O ato de encher de líquido esse conjunto
é chamado de escorva e, no caso de bombas com sucção positiva (bombas centrífu-
gas), seu enchimento é executado pelo copo de enchimento para pequenas bombas
e por um by pass na válvula de retenção no recalque para as de maior potência. A
manutenção da escorva, depois de realizada pelo agricultor, é função da válvula
de pé, que são válvulas de retenção instaladas especificamente na extremidade do
tubo de sucção, a fim de evitar que o tubo de sucção e a bomba esvaziem quando o
sistema não está em operação ou parado.
Figura 100. Detalhe de uma válvula de drenagem de final de linha com o esquema de operação do
diafragma interno. (Fonte: NETAFIM, 2014)
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Como descrito anteriormente neste documento, as tubulações utilizadas na
irrigação podem ser classificadas em três tipos devido à função que podem assumir
dentro do sistema:
Figura 101. Detalhe da montagem de uma adutora enterrada de pivô central. (Fonte: FOCKINK, 2014)
Etapa de Planejamento
No início do processo de concepção do projeto, os projetistas devem se certi-
ficar tanto do local da fonte ou da origem da água de irrigação (poço, rio, barragem,
água de reuso, etc.) como da sua qualidade, realizando análises para conhecer as
características físicas, químicas e biológicas. A caracterização da natureza do fluido
a ser bombeado é essencial para a definição do material de fabricação dos tubos,
principalmente, no caso de água com baixa qualidade e na fixação dos parâmetros
utilizados nos cálculos.
A etapa seguinte é acessar uma planta planialtimétrica recente da proprie-
dade em escala ideal, com curvas de nível, dimensões da área, locação correta de
estradas, carreadores, linha de alta tensão ou outros obstáculos, presença de nível
freático, local do ponto de captação ou de recalque da água, etc. Com base nesse
material, é possível gerar um layout com as possíveis direções que a tubulação po-
derá ser disposta para se obter a trajetória mais eficiente, em função da área ou de
setores irrigados, ou seja, buscando a menor distância e o desnível entre a fonte e a
área a ser irrigada. Atualmente, os projetistas contam com ferramentas computacio-
nais de desenho assistido por computador, as quais permitem melhor detalhamento
do projeto, gerando diferentes opções para o agricultor, facilitando a parte de cálcu-
lo e proporcionando instalação mais precisa.
O primeiro parâmetro de projeto necessário para o dimensionamento das
tubulações é o da vazão do sistema em metros cúbicos por hora (m3 h-1) ou em litros
por segundo (L s-1). A vazão é determinada a partir das necessidades de irrigação da
cultura, que fornece as informações referentes à quantidade de água a ser aplicada,
o tempo e a frequência de aplicação. Não serão fornecidos neste manual os proce-
dimentos para se estimar essa demanda da cultura, por fugir dos objetivos do docu-
mento. Recomenda-se a leitura de livros e materiais técnicos de irrigação dedicados
a esse tema (MANTOVANI et al., 2009; SOARES et al., 2006).
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 107
Etapa de dimensionamento
Na escolha do material dos tubos, é preciso primeiro considerar a função que
a tubulação terá dentro do sistema; no dimensionamento do seu diâmetro, é neces-
sário garantir que ele vai suportar as demandas hidráulicas do sistema (pressão e
velocidade) para essa aplicação. Os critérios utilizados nesse dimensionamento são:
(12)
Sendo:
V = velocidade média (m s-1)
Q = vazão na tubulação (m3 h-1)
A = área da seção circular do tubo (mm2)
DI = diâmetro interno do tubo (mm)
108 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
(13)
Diâmetro nominal
50 75 100 150 200 250 300 ≥400
(mm)
Velocidade
0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,40 1,50
(m s-1)
(14)
Sendo:
hf = perda de carga (mca)
L = comprimento total da tubulação (m)
DI = diâmetro interno da tubulação (m)
V = velocidade média (m s-1)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 109
(15)
Sendo:
Re = número de Reynolds (adimensional), dado pela Equação 16:
(16)
Sendo:
ϑ = viscosidade cinemática da água (1,003 x 10-6 m2 s-1 a 20ºC).
Substituindo os valores dos parâmetros já conhecidos na equação de Darcy-Weis-
bach e combinando as equações, é possível obter a seguinte expressão (Equação 17):
(17)
Sendo:
K = coeficiente que engloba o valor das variáveis (g, ϑ) e de conversão das unidades,
sendo igual a 82.903,03 para vazão em m3 h-1, DI em mm e L em m.
Análise econômica
Outro critério que pode ser utilizado no dimensionamento de adutoras é o da
análise econômica para a seleção do diâmetro ótimo (Do) que minimize seu custo
total (soma do custo fixo mais custo operacional), a partir da análise de diversas
combinações de diâmetro. Esse critério deve ser utilizado para selecionar os diâme-
tros que satisfaçam o critério hidráulico, permitindo o menor custo para o produtor.
Nessa metodologia, é importante salientar que a variação dos custos fixos
aumenta exponencialmente com o diâmetro da tubulação, ou seja, quanto maior
o diâmetro maior é seu custo, enquanto os custos operacionais são inversamente
proporcionais ao diâmetro, devido à redução da perda de carga com o diâmetro
e, consequentemente, dos custos energéticos para o bombeamento da vazão de
projeto. Na Figura 102 verificam-se as variações desses dois componentes de custos
(total e operacional) e o comportamento parabólico do custo total com o diâmetro,
evidenciando a existência de um ponto em que o custo mínimo (Cmin) é obtido para
um determinado valor de diâmetro econômico (Do - diâmetro ótimo).
Figura 102. Gráfico mostrando a variação dos custos totais com o diâmetro, diferenciando a
contribuição dos custos fixos e operacionais. (Adaptado de FREIRE, 2000)
O custo total anual (CTA) é estimado pela soma do custo fixo anual (CFA) e o
custo operacional anual (COA), fornecido pela Equação 18:
(18)
(19)
Sendo:
CFA = custo fixo anual (R$ ano-1)
CI = custo inicial do investimento (R$ m-1)
FRC = Fator de Recuperação de Capital anual ou fator de amortização anual do inves-
timento, estimado em função da vida útil e juros anuais pela Equação 20:
(20)
Sendo:
i = taxa de juros anual ou custo de oportunidade do capital (decimal);
N = período de amortização do investimento, considerado normalmente como a
vida útil dos tubos (anos).
A taxa de juros anual ou o custo de oportunidade do capital devem refletir o
retorno financeiro que o agricultor obteria se aplicasse o valor investido em outra
atividade econômica (PERES, 2006).
(21)
Sendo:
COA = custo operacional anual (R$ ano-1)
Phf = potência consumida devido à perda de carga (KW)
112 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
(22)
Sendo:
Phf = Potência consumida devido à perda de carga (kW)
Q = vazão da tubulação (L s-1)
Hf = perda de carga estimada (mca)
Ef = eficiência total do sistema de bombeamento (decimal)
FCU = Fator de correção da unidade, que é igual a 102 para vazão em L s-1 e perda de
carga em mca para obter a potência em kW
(23)
Como quanto maior o diâmetro, maior é seu custo, pelo critério da velocida-
de máxima, o correto é escolher o DN250, que vai determinar uma velocidade de
escoamento (V) de:
Exemplo B
A partir dos dados do exemplo anterior e da seleção do diâmetro da adutora,
esse exemplo demostra a escolha do diâmetro e do material da tubulação de sucção
da bomba centrífuga.
Para selecionar o diâmetro da tubulação de sucção, é preciso avaliar uma
tubulação de diâmetro comercial imediatamente superior ao da adutora para que
a velocidade nesse trecho atenda o critério de velocidade máxima para a sucção.
Nesse caso, seria necessário selecionar uma tubulação de aço zincado com diâ-
metro nominal de 300 (DN 300, DE de 323,8 mm e espessura de 8,38 mm – Sch
40), com pontas rosqueáveis para a conexão com a bomba. A velocidade na tubu-
lação de sucção seria de:
Exemplo C
Aplicar o método de análise econômica na seleção do diâmetro e material da
adutora para os dados fornecidos anteriormente.
Ao fazer o dimensionamento da adutora utilizando o critério da análise eco-
nômica, será necessário buscar outras informações que permitam desenvolver esse
procedimento, como:
• Vazão (Q) igual a 358 m3 h-1 ou 99,44 L s-1
• Horas anuais de funcionamento do sistema (Ht): 900 horas por ano
• Eficiência global da motobomba (Ef): 70%
• Vida útil da tubulação (N): 20 anos
• Custo da energia elétrica (Ce): R$ 0,17 por kWh (CPFL-Paulista-novem-
bro/2014)
• Taxas de juros anuais (i): 12%
• Custos dos tubos de PVC PN 125 DEFoFo (Tabela 15)
Tabela 15. Valor de revenda dos tubos de PVC PN125 DEFoFo (preço novembro/2014)
DN Custo (R$/barra 6m) Custo* (R$/m)
250 549,99 91,67
300 789,85 131,64
350 1.260,86 210,14
400 1.359,89 226,65
* Coluna 3 = coluna 2 dividido por 6 (comprimento tubo em metros).
A partir do valor unitário de COA por metro de perda de carga é possível cons-
truir uma tabela para a estimativa de COA para as diferentes opções de diâmetro.
Com base nos valores correspondentes de CFA (Tabela 16), calcular os valores de CT
(Tabela 17).
Tabela 17. Estimativa do Custo Operacional Anual (COA) e do Custo Total (CT)
Figura 105. Exemplo de linhas laterais de irrigação por aspersão convencional (esquerda)
e gotejamento (direita). (Fonte: ANTUNES, 2006)
Como nesse caso os valores de vazão vão diminuindo após cada emissor ins-
talado na tubulação, o critério de dimensionamento do diâmetro da tubulação em-
pregado é evitar que a variação de vazão ao longo da linha ultrapasse um determi-
nado limite, garantindo uniformidade de distribuição adequada de água para toda a
cultura, de forma a não permitir diferentes lâminas aplicadas ao longo da tubulação
e também da quantidade de fertilizantes, no caso do uso da fertirrigação.
118 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Etapa de dimensionamento
O critério aprovado no dimensionamento de linhas laterais recomenda que a
diferença de vazão nos emissores em uma lateral deve ser inferior a 10% da vazão
nominal (vazão média na linha). Como a vazão em emissores do tipo turbulento é
diretamente proporcional à raiz quadrada da pressão, sua variação entre o primei-
ro e último emissor na linha lateral não deve ultrapassar a 20% da sua pressão de
serviço na linha, considerando nessa variação a diferença de pressão causada pela
declividade da linha.
Como a linha lateral possui saídas múltiplas para os emissores, o que provo-
ca a redução da vazão, as equações de perda de carga, que não consideram essa
variação, superestimariam as perdas dessas tubulações. Portanto, recomenda-se
o emprego de um coeficiente de correção que considera a redução na perda de
energia decorrente da redução na vazão, permitindo afirmar que perda de carga da
tubulação com saídas é uma fração (< 1) da perda de carga da tubulação sem saídas,
de acordo com a Equação 24.
(24)
Sendo:
hfcs = perda de carga real de uma linha lateral de irrigação com saídas (mca)
hfss = perda de carga equivalente ou fictícia para uma tubulação sem saídas (mca)
F = Fator de correção da perda de carga denominado Fator F de
CHRISTIANSEN (1942)
O valor do fator de correção (F) depende do expoente da vazão ou da veloci-
dade na equação de perda de carga utilizada no seu cálculo, do número de saídas na
tubulação e da distância do início da linha para a posição da primeira saída na linha
lateral, sendo calculado pela Equação 25:
(25)
Sendo:
n = número de saídas na linha lateral
m = exp. da velocidade ou vazão na equação de perda de carga. Se for empregada
a equação de Hazen-Williams (m = 1,852), enquanto na equação de Darcy-Weisba-
ch (m = 1,75)
Essa equação é recomendada quando o primeiro emissor estiver instalado
a uma distância da entrada da linha igual ao espaçamento utilizado entre todos os
emissores. Quando essa distância for igual à metade do espaçamento utilizado entre
emissores, recomenda-se o uso da Equação 26:
(26)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 119
(27)
Sendo:
ΔPp = variação de pressão permitida em uma linha lateral, ou seja, pressão no início
da linha (Pi) menos a pressão no final (Pf) (mca).
Δz = variação de pressão na linha devido à declividade ao longo do comprimento da
tubulação (mca).
Pn = pressão nominal ou pressão média de operação do emissor na linha lateral
(mca).
(29)
(30)
Passo 5: Calcular a perda de carga admissível para o tubo sem saída (hfss):
Tabela 18. Dados das dimensões comerciais de tubulações de PVC com engate metálico PN 80
Dessa forma, a perda de carga na linha lateral (com saídas) será igual a:
Projeto adequado!
Exemplo B
Recalcular o exemplo anterior (A) para o caso da linha lateral estar disposta
no campo em aclive de 1%.
Nesse caso, os passos 1, 2 e 3 usados no exemplo A seriam idênticos, com o
passo 4 passando para:
Passo 4: Calcular o desnível em m entre o começo e o fim da linha lateral (ΔZ).
Dessa forma, a perda de carga na linha lateral (com saídas) será igual a:
Projeto adequado!
Exemplo C
Dimensionar o diâmetro de uma linha lateral de gotejamento posicionada
em nível, empregando tubulações de PE, para o comprimento de 120 m, utilizando
gotejadores que operando a uma pressão de 10 mca fornecem uma vazão de 3,2 L
h-1, com espaçamento entre emissores de 0,30 m.
Passo 5: Calcular a perda de carga admissível para o tubo sem saída (hfss):
Pela Tabela 19, é possível selecionar o tubo PELBD 2650 PN 30, com diâmetro
interno de 26,9 mm, diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro cal-
culado 22,7 mm.
Passo 8: Recalcular os valores de perda de carga para o diâmetro selecionado (hfcs):
Dessa forma, a perda de carga na linha lateral (com saídas) será igual a:
Projeto adequado!
nui ao longo da linha, no pivô, a vazão deve aumentar. Para obter esse desempenho
existem basicamente duas opções de projeto: a primeira é selecionar sprays aumen-
tando o diâmetro dos bocais ao longo do raio do pivô, ou, reduzir o espaçamento
dos sprays para que haja maior superposição do raio molhado.
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE
TUBULAÇÕES DE CONTROLE
As tubulações de controle têm o objetivo de conectar os acessórios das válvu-
las de controle presentes no seu próprio corpo (Figura 107), assim como, de conec-
tar essas válvulas ao controlador, no caso de comandos hidráulicos de setorização
da irrigação (Figura 108).
Figura 107. Válvula de alivio de sobre pressão com tubos de controle. (Fonte: BERMAD, 2014)
Figura 108. Cavalete de distribuição em irrigação localizada com válvula operada por tubos
de controle. (Fonte: ANTUNES, 2006)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 127
Os tubos utilizados para fazer esse tipo de conexão com válvulas de con-
trole em sistemas de irrigação são fabricados em polietileno linear de baixa
densidade (LLDPE) e possuem diâmetros variando de 4 a 6 mm. A escolha do
diâmetro é realizada em função do tipo e da dimensão da conexão existente
nas válvulas e no controlador, que são geralmente acoplamentos mecânicos de
compressão (Figura 109).
Figura 109. Detalhes de conexões de válvulas com controlador por tubos de controle.
(Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 110. Exemplo de tubulações aéreas em irrigação: (esquerda) cultura da videira com
linhas por gotejamento instaladas em cabo de aço; (direita) linhas de nebulizadores
em estufas de mudas. (FONTE: ANTUNES, 2006)
130 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Pode-se afirmar que existem basicamente três tipos de instalação para tubu-
lações em irrigação. O primeiro são as tubulações completamente portáteis, desde
a captação na fonte de água até sua aplicação na cultura pelos emissores (goteja-
dores, microaspersores, sprays, aspersores). O segundo tipo é uma combinação de
tubos enterrados com outros dispostos na superfície do solo. Nesse caso, parte da
tubulação enterrada fica permanente e tem a função de conduzir a água da fonte até
a área a ser irrigada (adutora); parte da tubulação fica na superfície do solo com a
função de distribuir a água para a cultura (linha lateral). O terceiro tipo de tubulação
de irrigação é com o sistema totalmente enterrado e fixo.
Qualquer que seja a forma de disposição da tubulação utilizada em irrigação,
a qualidade de instalação é fundamental para o sucesso da utilização e operação
dessa técnica, e está baseada, em parte, pelo armazenamento, transporte e ma-
nuseio (descarga e movimentação) das tubulações e conexões, inspeção local da
instalação, escavação de valas, união ou conexão correta dos tubos, ancoragem da
rede, etc.
Etapas de instalação
Após o dimensionamento e a aquisição dos tubos e acessórios, é preciso fa-
zer a montagem da tubulação em campo, de acordo com o projeto e colocá-lo em
operação atendendo o manejo de irrigação proposto. Para se chegar até a operação
do sistema, é preciso concluir algumas etapas que podem se apresentar na seguinte
sequência:
• Transporte
• Recebimento e inspeção
• Descarga e manuseio
• Armazenamento
• Montagem
Transporte
O transporte dos tubos e acessórios deve ser realizado atendendo as reco-
mendações do fabricante no que se refere à altura máxima de empilhamento, o tipo
de apoio e a disposição do material durante o transporte para impedir que as peças
sejam danificadas. Na Figura 111 observa-se o transporte de tubos de PVC em car-
rocerias de caminhão. Durante o transporte, algumas situações devem ser evitadas,
tais como:
Figura 111. Exemplo de transporte de tubos de PVC por caminhões. (Fonte: TRANSPEGASUS, 2014)
Recebimento e inspeção
O recebimento de todo o material adquirido deve ser realizado por um profis-
sional responsável, que deve acompanhar seu descarregamento e inspecioná-lo para
comprovar se a quantidade e as dimensões dos tubos e acessórios estão de acordo
com o projeto; se existe evidências de danos ou avarias causadas durante o transporte
ou carregamento do material. Toda e qualquer ocorrência deve ser registrada junto ao
fabricante e à transportadora, a fim de ressarcimento ou troca do material.
Descarga e manuseio
Durantes as operações de carga e descarga do material, independente do
tipo de fabricação, deve-se evitar que as tubulações e acessórios sofram batidas,
choques e atritos com outras peças, com o assoalho da carroceria ou com o solo
onde será depositado na propriedade, principalmente em suas extremidades. De-
vido ao baixo peso dos tubos utilizados em irrigação, existe a tendência que o des-
carregamento seja feito manualmente; dessa forma, deve-se impedir que ocorra
seu lançamento direto no solo ou que sejam arrastados sobre o solo ou outros
objetos, sendo essencial que os tubos sejam sempre devidamente manuseados.
Dessa forma, recomenda-se que tanto no carregamento como no descarregamen-
to sejam utilizados empilhadeiras ou guinchos com capacidade adequada para os
tubos e acessórios.
No recebimento é recomendável que se prepare uma base firme de solo bati-
do ou cascalho, a fim de preservar a integridade dos materiais (Figura 112). A tubu-
lação deve ser disposta sobre essa base, apoiando as extremidades sobre areia ou
uma estrutura de apoio (TIGRE, 2014).
132 ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO: TUBOS E ACESSÓRIOS
Armazenamento
O armazenamento do material na propriedade pode ser necessário quando a
montagem da tubulação não ocorrer imediatamente à entrega ou da sua recepção,
ou quando a tubulação for do tipo portátil nos momentos em que a irrigação não é
utilizada.
Nesses casos, recomenda-se que o material seja armazenado em local de fácil
acesso e à sombra, livre de ação direta do clima ou de exposição aos raios solares,
principalmente no caso de tubos plásticos. Deve-se respeitar a altura máxima de
empilhamento recomendada pelo fabricante e, em caso de dúvida, as pilhas não
devem exceder 1,5 m de altura. No caso de tubos com pontas e bolsa, esses devem
ser empilhados com as pontas alternadas, sem que as bolsas encostem uma nas
outras (Figura 113).
Montagem
A execução da montagem de toda a rede de tubulações que compõe um siste-
ma de irrigação deve obedecer ao projeto executivo e demais informações técnicas
fornecidas pelo fabricante. Esse procedimento é necessário para não se perder a
garantia dos materiais no prazo estipulado pelo contrato. De forma geral, é possível
realizar a etapa de montagem nos seguintes passos:
Figura 115. Detalhes do inicio da montagem de um conjunto motobomba. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 116. Detalhe da montagem da tubulação de sucção pela sua parte horizontal. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 118. Esquema com distâncias mínimas de instalação da válvula de pé. (Adaptado de CEDAE, 2006)
Figura 119. Exemplos de sistemas de sustentação da tubulação de sucção: à esquerda, por pilar de
concreto e à direita, por treliça metálica em balanço.
Figura 121. Exemplo de sistema motobomba montado sobre carreta com sucção tipo mangote e
saída para tubulações metálicas com acoplamentos tipo sela.
Figura 122. Válvula de retenção com destaque para o sistema by pass, instalada em uma
linha de recalque de pivô central.
Figura 123. Montagem de motobomba com válvula controladora de partida (A) e válvula de alívio
(B) com tubulação de saída ou descarga (C) para a fonte de água.
Iniciando na saída da bomba, a linha de recalque vai ser montada até atingir
as linhas de distribuição, através de ramificações. O trajeto escolhido para essa tu-
bulação deve ser o mais reto possível para evitar perdas de pressão desnecessárias
e instalada de forma a garantir a estanqueidade requerida, impedindo vazamentos
e a possível entrada de ar no sistema. Outra forma de reduzir a perda de carga é
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 139
sempre optar por curvas de raio longo e médio, com mudanças suaves de direção
ao invés de mudanças bruscas. A montagem da linha de recalque deve atender as
recomendações do fabricante com relação ao tipo de acoplamento utilizado e de
suas vedações.
Um dos principais problemas que deve ser controlado em uma linha de recal-
que é a presença ou ausência do ar no interior da tubulação, que pode causar sérios
danos ao sistema. A entrada do ar na tubulação ocorre de duas formas: na partida
do sistema de irrigação quando a tubulação está cheia de ar e, com a pressurização
e movimentação da água, é empurrado para a abertura mais próxima; durante a
operação normal do sistema, quando o ar dissolvido na água é liberado e acumulado
em pontos altos do sistema, precisando ser retirado do interior da tubulação.
A forma mais eficiente de se controlar a retirada do ar em sistemas de irri-
gação é pelo uso adequado de válvulas ventosas, que são dispositivos projetados
para expulsar o ar aprisionado nos pontos elevados da tubulação durante seu en-
chimento e também durante o seu funcionamento. As ventosas também podem ter
a função de admitir o ar no desligamento do sistema, evitando a criação de vácuo
interno, que pode colapsar as tubulações (Figura 124).
Figura 124. Exemplo de uma válvula ventosa instalada em uma linha de recalque enterrada.
(Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 125: Exemplos de instalação de ventosas em sistemas de irrigação. (Fonte: ANTUNES, 2006)
Figura 128. Exemplo de escavação de valeta com baixa profundidade. (Fonte: ANTUNES, 2006)
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 143
Figura 131. Tubulação adutora de PVC soldável sendo conectada e disposta em valeta rasa.
(Fonte: ANTUNES, 2006)
plo, sua colocação no interior de canaletas, envolvidos em material granular e uma tam-
pa de concreto armado ou a execução de uma laje de concreto armado (TIGRE, 2014).
MANUTENÇÃO
A realização da manutenção regular das tubulações tem como finalidade
manter sua capacidade de conduzir a água para garantir sua eficácia na distribuição
uniforme desses recursos à cultura. Apesar da pouca importância que o agricultor
dá para as atividades de manutenção, elas são necessárias, pois os custos são re-
lativamente baixos se comparados à substituição de peças danificadas e o risco de
perda de produção devido a paradas obrigatórias do sistema. Os principais métodos
de manutenção que podem ser empregados na irrigação são: corretiva, preventiva e
preditiva, que serão discutidos a seguir neste tópico.
Manutenção Corretiva
É o tipo de manuntenção realizado quando a tubulação ou acessórios são
consertados somente após sua quebra ou avaria (manutenção tipo quebra/
conserta), sendo o método que mais ocorre na agricultura irrigada. Uma desvanta-
gem importante da manutenção corretiva é que ela exige paradas obrigatórias sem
data marcada e, muitas vezes, nos momentos em que se mais precisa do equipa-
mento ou sistema. É praticamente impossível evitar este tipo de manutenção, pois,
em algumas situações pela falta de visualização ou de um monitoramento, não se
pode prever o momento em que vai ocorrer um defeito que vai exigir uma manuten-
ção corretiva de emergência.
A manutenção corretiva deve ser consequência de inspeções locais regulares,
enquanto o sistema está operando, sendo estes os problemas mais comuns encon-
trados nessas verificações:
• Aspersores, sprays, gotejadores ou microaspersores entupidos.
• Vazamentos nas tubulações, acessórios e emissores (Figura 133).
• Aparecimento de escoamento superficial e, às vezes, com ocorrência de
erosão no solo
• Ocorrência de manchas de áreas secas na cultura.
• Barulho no conjunto motobomba.
Regulador de pressão
Trocar regulador
avariado
Pressão excessiva no
Regulador de pressão
sistema ou nos Trocar regulador
avariado
emissores
Aspersores emperrados
Pressão excessiva ou Avaliar causas e reparar (ver
ou sem retorno
insuficiente no bocal itens anteriores)
completo
ROBERTO TESTEZLAF | EDSON EIJI MATSURA 147
Manutenção Preventiva
A realização da manutenção preventiva é baseada no estado e no tempo de
uso das tubulações e acessórios e nas recomendações fornecidas pelo fabricante
(condições ótimas de funcionamento, pontos e periodicidade de lubrificação, etc.).
Essa atividade é considerada como manutenção de rotina que não requer o apa-
recimento do problema para corrigir falhas comuns dos componentes, permitindo
assim a redução do número e do custo de ações corretivas.
Os fabricantes devem apresentar sempre uma proposta de manutenção pre-
ventiva para seus equipamentos e uma tabela das atividades e dos momentos de
realizá-las, a qual precisa ser entregue e informada ao produtor que vai providenciar
sua fixação em um local visível para que o operador responsável execute correta-
mentes essas tarefas. Esse tipo de manutenção geralmente é realizado quando o
sistema não está em operação.
Como qualquer outra máquina, o sistema de irrigação, de forma geral, exige
cuidados preventivos no manuseio, armazenamento e manutenção, principalmente
nos casos em que o sistema é retirado do campo entre as safras. O armazenamento
incorreto de tubos e acessórios durante esse período vão determinar a ocorrência
ou não de problemas futuros de operação e de manutenção (Figura 134).
Manutenção Preditiva
Para se efetivar a manutenção preditiva é preciso monitorar ou acompanhar
a variação de parâmetros operacionais ou de desempenho do sistema de irrigação,
visando orientar a correção das partes do sistema envolvidas no problema, sem que
ele esteja evidente. Dessa forma, o sistema de irrigação deve ser devidamente ins-
trumentalizado para permitir medidas de variaveis operacionais, como a vazão e a
pressão de trabalho, cujo monitoramento vai requerer a instalação de manômetros
ou válvulas volumétricas no sistema (Figura 135), e a pré-definição dos seus interva-
los operacionais adequados.
Para criar um programa de manutenção preditiva que possibilite o acompa-
nhamento da operação do sistema, a análise do monitoramento e diagnóstico do
problema encontrado, é preciso realizar o treinamento adequado da mão de obra
responsável pela sua execução.
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AUTORES
ROBERTO TESTEZLAF
Formado em Engenharia Agrícola pela UNICAMP, em 1979. Obteve o título de
Mestre em Engenharia Agrícola, na área de Água e Solo, em 1982, na Faculdade de En-
genharia de Alimentos e Agrícola. Obteve o título de Ph.D, em 1985, por Oklahoma State
University. Participou, em 1992, do Advanced International Course on Irrigation and Soil
Management realizado no Institute of Soils and Water, em Israel, e desenvolveu treina-
mento de Pós-Doutorado na University of Flórida, em 1995 e 1996. É Professor Titular da
Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp desde 1999, sendo responsável por disci-
plinas de graduação e de pós-graduação na área de Engenharia de Irrigação. Atuou ain-
da como Coordenador de Pós-Graduação (1987-1991), Diretor Associado (1991-1993) e
Diretor (2003-2007) da Faculdade de Engenharia Agrícola, além de participar ativamente
em comissões de graduação e pesquisa da FEAGRI.