Avaliação dos componentes hidraulicos e do material filtrante em filtros de areia utilizados na irrigação
Marcio Mesquita
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP M562a
[Evaluation of hydraulic components and the filter material in sand filters used for irrigation]
Campinas, SP : [s.n.], 2010.
119 p. : il.
Orientador: Roberto Testezlaf
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola
Resumo: Filtros de areia são equipamentos recomendados no tratamento de água de irrigação em sistemas localizados, na presença de materiais orgânicos e inorgânicos. Contudo, o pouco conhecimento disponível na literatura e as informações técnicas dispersas, que não chegam ao produtor, limitam a...
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Resumo: Filtros de areia são equipamentos recomendados no tratamento de água de irrigação em sistemas localizados, na presença de materiais orgânicos e inorgânicos. Contudo, o pouco conhecimento disponível na literatura e as informações técnicas dispersas, que não chegam ao produtor, limitam a operação e manutenção desses filtros de forma apropriada às nossas condições de qualidade de água. Buscando contribuir com informações que alterem essa situação, o presente trabalho teve como objetivo determinar a influência da granulometria das partículas de areia e da altura do leito filtrante no comportamento hidráulico de três modelos nacionais de filtros de areia com diferentes componentes internos de difusão e de drenagem, utilizando água limpa. Inicialmente, realizou-se um levantamento dos principais equipamentos comercializados no Brasil, identificando a sua origem e caracterizando suas estruturas, componentes e padrões operacionais. Em seguida, foram realizadas visitas técnicas a propriedades rurais, analisando o nível de operacionalidade dos filtros de areia em campo, identificando os principais problemas e possíveis falhas de funcionamento e/ou critérios adotados durante a operação desses equipamentos, utilizando uma metodologia de campo desenvolvida especificamente para esse objetivo. Na etapa experimental, caracterizaram-se fisicamente três amostras de areia pertencentes a diferentes intervalos granulométricos, que foram utilizadas na caracterização hidráulica dos filtros. Essa caracterização constituiu-se na determinação da perda de carga em função da taxa de filtração para a condição de filtros vazios e para três alturas de leito filtrante. Finalizando, realizou-se a validação de um modelo matemático que explicasse o comportamento físico da presença dos difusores e drenos no processo de filtragem para os equipamentos avaliados. O levantamento realizado demonstrou que os filtros comercializados no Brasil apresentam diferentes projetos de componentes ou partes internas, com poucas informações sobre o seu dimensionamento e também para a sua operação. As visitas técnicas aos produtores rurais detectaram o pouco conhecimento que estes possuíam sobre a operação de filtragem e retrolavagem em filtros de areia. Os resultados experimentais obtidos demonstraram que a variação da perda de carga é inversamente proporcional ao diâmetro efetivo dos grãos de areia e diretamente proporcional à altura da camada filtrante. Adicionalmente, verificou-se que o tipo de componentes internos interage diferentemente com a granulometria e altura da camada filtrante, modificando as características hidráulicas de operação dos filtros. O modelo matemático composto, H¿ = (ßo.eQ. ß1) + [?L. (aFV + ßF V2)], explicou adequadamente a variabilidade do comportamento hidráulico dos filtros avaliados com a presença dos seus diferentes componentes internos
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Abstract: Sand filters are recommended for water treatment in localized irrigation systems in the presence of organic and inorganic materials. However, due to the little knowledge available on literature and scattered technical information, which do not reach the farmers, there are some limitation...
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Abstract: Sand filters are recommended for water treatment in localized irrigation systems in the presence of organic and inorganic materials. However, due to the little knowledge available on literature and scattered technical information, which do not reach the farmers, there are some limitation in the operation and maintenance of these filters appropriated to our water quality conditions. In search of contributing to understand this problem, this study had the objective to evaluate the influence of sand particles size distribution and the media layer depth on the hydraulic behavior of three national models of sand filters with different internal components of diffusion plate and drainage outlets, using clean water. Initially, it was performed a survey of the major equipment brands traded in Brazil, identifying their origin and characterizing their structures, components and operating standards. In a second step, technical visits were done to farms, examining sand filters operation level in the field, identifying the main problems and possible malfunctions and/or the operation criteria used in such equipments, using a field methodology developed specifically for this purpose. In the experimental lab phase, three samples of sand belonging to different grain size distribution intervals were physically characterized to be used in the trials. Using these samples, it were performed the hydraulic characterization of three models of national commercial brands of sand filters, determining the head loss in function of the filtration rate for the following conditions: empty filters and for three media layer depths. Finally, it was developed a validation procedure of a mathematical model to explain the physical behavior of the diffusion plates and drains types on filtering process for the sand filters tested. The survey showed that the filters sold in Brazil have different designs of components and internal parts, with little information about its drawing and field operation. The technical visits to the farmers found that they had little knowledge about the filtration and backwash operations. The experimental results demonstrated that the head loss variation is inversely proportional to the sand grains effective diameter and directly proportional to the media layer depth. Additionally, it was verified that the internal filter parts interact differently to the particle size and the filter layer depth modifying the hydraulic operation. The proposed composed mathematical model: H¿ = (ßo.eQ. ß1) + [?L. (aFV + ßF V2)], adequately explained the variability of filter hydraulic behaviors considering the presence of theirs internal parts
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Avaliação dos componentes hidraulicos e do material filtrante em filtros de areia utilizados na irrigação
Marcio Mesquita
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