Optimization of a gun sprinkler system taking in account the operational characteristics and average wind speed

Este trabalho teve como objetivo a otimização do uso de um aspersor rotativo tipo canhão, considerando-se os parâmetros que têm influência direta na uniformidade de distribuição de água, como ângulo de trajetória do jato, pressão de operação, espaçamento entre aspersores e entre linhas laterais (área molhada) e velocidade média do vento. A uniformidade de distribuição de água foi avaliada pelo coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC). Com esses dados foram feitas várias simulações de sobreposições de lâmina de água, pela combinação de espaçamentos dos aspersores, a partir do perfil de distribuição de um aspersor operando isoladamente. Buscou-se, através do levantamento de uma série de dados de campo, envolvendo diferentes combinações de ângulos de trajetória do jato (18° a 30°, com subdivisões de 3°), pressões de operação (300 a 500 kPa, com subdivisões de 50 kPa) e áreas molhadas (900, 1080, 1296, 1512 e 1764 m2 representar várias condições de vento (0 a 2,75 m/s) e, dessa maneira, ajustar um modelo que melhor representasse as interações entre esses dados para a determinação do CUC. O modelo de ajuste obtido foi o polinomial quadrático e os resultados mostram que a uniformidade de distribuição, representada pelo CUC, é estimada adequadamente. Os parâmetros estudados no modelo ajustado foram significativos em nível de 1% de probabilidade. De maneira geral, pôde ser observado que o CUC sofreu redução, à medida que se aumentaram os espaçamentos entre aspersores, e que, quanto maior o ângulo de trajetória, menores foram os valores de vento que admitiram a obtenção de CUC ≥ 80%, independentemente da pressão utilizada e do espaçamento considerado. Para dimensionamento de novos projetos, o modelo ajustado permite otimizar a instalação em termos de ângulo de trajetória, pressão de operação e espaçamento (área molhada), sendo conhecida a condição de velocidade média de vento na região. Por outro lado, para projetos existentes, quando há a possibilidade de mudanças de espaçamento e/ou pressão, pode-se otimizar a instalação, conhecendo-se a velocidade média do vento na região.The aim of this work was to optimize the performance of a gun sprinkler taking in account the variables that have influence in the water distribution characteristics: trajectory angle, space between sprinklers, pressure and wind velocity. The water distribution uniformity of the sprinkler was evaluated using the uniformity coefficient of Christiansen (UC). With these data, simulations were performed adopting differents spaces between sprinklers in order to determinate the water distribution uniformity, from a single sprinkler. Simulations were performed with wind velocities from 0 to 2,75 m/s at different pressures (300 kPa to 500 kPa at 50 kPa intervals), wet areas (900, 1080, 1296, 1512 and 1764 m2) and trajectory angles (18° to 30°, with subdivision of 3°). The results indicated that the adjusted model fits well the UC and was influenced significatively at a level of 1% of probability by spacing combinations, pressure, trajectory angle and wind velocity. In general, the UC suffered a reduction as the space increases. If the jet angle increases, there will be a restriction to the wind velocity to keep the UC equal or above 80%, regardless of pressure and space. Using this methodology, it is possible to perform the optimization of new irrigations systems for space, trajectory angle and pressure when the average wind velocity for the region is known. On the other hand, for irrigation systems which are already in use, when exists the possibility to make changes in space and/or pressure, it is possible to optimize the water application taking in account the average wind velocity