Potential use of treated wastewater from a cattle operation in the fertigation of organic carrots

The use of treated effluents rich in nutrients and organic matter has intensified in agricultural crops, contributing to the demand for water and fertilizers. The goal of this work was to assess the effects of fertigation with treated dairy cattle wastewater, for the cultivation of carrot (Daucus carota) when applied in four different doses, under field conditions, on nutrient accumulation, productivity, and health quality in the carrot (D. carota). Wastewater from treated cattle (WTC) was treated in a pilot treatment unit (PTU). Cultivation was carried out in two beds, and the WTC applied by drippers. Nitrogen (N) was considered the base element for the dose calculation, and a 100% N dose was equivalent to 150 kg ha−1. WTC doses of 0, 100, 200, and 300% N were evaluated. Productivity was evaluated at 70 and 120 days after sowing, in the aerial part (fresh and dry mass and accumulation of nutrients), in the main roots (fresh and dry mass, accumulation of nutrients, diameter, length, and sanitary quality), and as the total productivity of the two organs. As a result, an increase in productivity was observed for all treatments with WTC and accumulation of Ca and Mg. The roots did not present contamination; therefore, the carrots were fit for human consumption. It was concluded that the application of WTC in organic cultivation of carrots is a viable alternative means of plant fertilization, providing higher root productivity than the national average, reaching 72.6 t ha−1 for a dose of 100% N, without compromising on sanitary quality and is suitable for human and animal consumption.A utilização de efluentes tratados, ricos em nutrientes e matéria orgânica, tem se intensificado nas culturas agrícolas, contribuindo para a demanda por água e fertilizantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da fertirrigação com água residuária de gado leiteiro tratada para o cultivo da cenoura (Daucus carota), quando aplicada em quatro doses diferentes, em condições de campo, no acúmulo de nutrientes, produtividade e qualidade sanitária. As águas residuárias de bovinocultura (ARB) foram tratadas em uma unidade piloto de tratamento (UPT). O cultivo foi realizado em dois canteiros, sendo a ARB aplicada por gotejadores. O nitrogênio (N) foi considerado o elemento base para o cálculo da dose, e uma dose de 100% de N foi equivalente a 150 kg ha-1. Doses da ARB de 0, 100, 200 e 300% de N foram avaliadas. A produtividade foi aferida aos 70 e 120 dias após a semeadura, na parte aérea (massa fresca e seca e acúmulo de nutrientes), nas raízes principais (massa fresca e seca, acúmulo de nutrientes, diâmetro, comprimento e qualidade sanitária) e nas duas partes (produtividade total). Como resultado, observou-se aumento na produtividade para todos os tratamentos com ARB e acúmulo de N, Ca e Mg. As raízes não apresentaram contaminação, portanto as cenouras eram próprias para consumo humano. Concluiu-se que a aplicação da ARB no cultivo orgânico de cenoura é uma alternativa viável de adubação das plantas. Proporciona produtividade de raízes superior à média nacional, chegando a 72,6 t ha-1 para uma dose de 100% N, sem comprometer a qualidade sanitária do produto, que é adequado para consumo humano e animal

Modeling for the design of a micro-irrigation system using branched microtubes

Este trabalho foi realizado com o objetivo de se modelar e avaliar o comportamento hidráulico de microtubos ramificados, com base na relação entre vazão e comprimento dos microtubos para uma pressão de entrada, operando sob regime laminar. Dois modelos matemáticos foram estudados, em que um considerou a perda localizada de carga no dimensionamento dos microtubos ramificados e o outro a desconsiderou. O experimento para validação dos modelos foi conduzido no Laboratrio de Hidráulica da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ-USP), Piracicaba, SP, medindo-se a vazão dos emissores para as pressões de 14,7; 18,6; 39,2 e 58,9 kPa. A configuração do sistema de irrigação consistiu de uma linha lateral com diâmetro nominal (DN) de 10,0 mm, na qual foram inseridos microtubos conectores com DN de 0,8 mm conectados a um segmento de tubo de derivação e acoplados seis microtubos emissores com DN de 0,7 mm. Verificou-se que, dentre os modelos matemáticos, aquele que considerou a perda localizada de carga apresentou maior exatidão pois teve elevado, um bom índice de Willmott e baixo erro quadrático médio

Automação em bancada para ensaios hidráulicos de válvulas reguladoras de pressão / Bench automation for hydraulic tests of pressure regulator valves

A automação é uma alternativa para proporcionar melhorias ao ensaio de caracterização hidráulica das válvulas reguladoras de pressão. O objetivo do trabalho foi desenvolver e avaliar uma bancada para realização de ensaios automáticos de caracterização hidráulica de válvulas reguladoras de pressão. A bancada é constituída por tubulação em circuito fechado, bomba hidráulica, medidor de vazão e emissor. Os instrumentos utilizados foram: inversor de frequência, transdutores de pressão, medidor de vazão eletromagnético e dispositivo eletrônico de controle. O dispositivo eletrônico se comunica com computador via porta serial RS-232, no qual era efetuado o processamento, monitoramento e armazenamento de dados. Para tanto se desenvolveu um aplicativo em Linguagem Pascal. Avaliou-se a bancada por meio da caracterização de uma válvula reguladora (Fabrimar, Exact 15) com pressão de regulação de 10,5 mca (15 PSI). Foram analisadas duas vazões (1,66 e 3,23 m3 h-1) submetidas a cinco pressões de entrada (10, 15, 20, 25 e 30 mca), com três repetições e duração de 5 minutos. A variação máxima de vazão foi 2,19%, sendo as pressões de entrada ajustadas em até 40s, após acionamento da motobomba. Os resultados comprovaram a eficácia do sistema de controle, aquisição e armazenamento de dados

Modeling and hydraulic characterization of microtubes with multiple outlets

A busca por estratégias para otimizar a eficiência de aplicação de água tem sido objeto de estudo de vários pesquisadores. Neste sentido, destaca-se a utilização de sistemas de microirrigação com microtubos devido ao seu baixo custo e elevada uniformidade de aplicação de água, sendo uma boa alternativa para pequenos agricultores. O emissor utilizado neste trabalho foi denominado \"microtubo com múltiplas saídas\" (MMS) o qual, por se tratar de uma configuração inovadora, é um tipo de gotejador inexistente no mercado. Este sistema é caracterizado por possuir menor custo em comparação com os sistemas atuais, que utilizam microtubos, tendo em vista a menor quantidade de material necessário à sua implantação. O objetivo deste trabalho foi modelar, determinar as características hidráulicas do microtubo com múltiplas saídas e sua sensibilidade à obstrução por agentes físicos. A condução desta pesquisa dividiu-se em duas etapas. A primeira consistiu na determinação do diâmetro interno dos microtubos, em ensaios preliminares de verificação do modelo de dimensionamento dos MMS e na determinação do coeficiente de variação de fabricação, os quais foram realizados no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\"/USP, em Piracicaba - SP. A segunda consistiu na determinação das características hidráulicas, na modelagem do escoamento d\'água no interior do microtubo com múltiplas saídas e na avaliação da sensibilidade dos microtubos à obstrução por agentes físicos, as quais foram realizadas no Laboratoire d\'essais et de recherche des matériels d\'irrigation pertencente ao Institut national de recherche en sciences et technologies pour l\'environnement et l\'agriculture (LERMI/IRSTEA, Aix en Provence, Montpellier, França). A configuração do emissor proposto consiste em um microtubo regulador de pressão (MRP) ligado a um conector com disposição radial de onde derivam seis microtubos emissores (ME). Realizou-se simulações hidráulicas do escoamento nos MMS, utilizando o programa computacional ANSYS Fluent. Determinou-se a sensibilidade à obstrução do MMS e dos microtubos com diâmetro interno de 0,888 e 1,074 mm. O microtubo com múltiplas saídas foi menos sensível à obstrução que os outros microtubos testados, entretanto, o mesmo apresenta áreas críticas quanto à ocorrência de obstrução no interior do conector, principalmente em áreas onde a velocidade da água é próxima ou igual à zero. As diferenças máxima e mínima entre a pressão simulada e a pressão observada experimentalmente foram 13% e 0,2% respectivamente. Desse modo, a simulação não apresentou resultados totalmente satisfatórios em termos de previsão da perda de carga, entretanto, é uma importante ferramenta para identificação de pontos críticos quanto à dissipação da perda de carga e que favorecem a ocorrência de obstrução. Para microtubos, as equações utilizadas no cálculo do fator de atrito da equação de Darcy-Weisbach não apresentaram resultados satisfatórios, contradizendo às recomendações da literatura para tubos convencionais. Uma possível causa dessa discordância é que a definição da faixa do regime de escoamento para microtubos seja diferente dos tubos convencionais, sendo necessária a realização de estudos complementares para se obter resultados mais conclusivos.The search for strategies to optimize the efficiency of water application has been studied by several researchers. In this sense, we highlight the use of microirrigation systems with microtubes due to its low cost and high uniformity of water application, being a good alternative for small farmers. The emitter used in this work was named \"microtube with multiple outlets\" (MMO) which is a kind of dripper non-existent in the market, because it is an innovative configuration. This system is characterized by having lower cost compared to existing systems that use microtubes, in view of the smaller amount of material required for its implementation. The objective of this work was to model, to determine the hydraulic characteristics of the microtube with multiple outlets and their sensitivity to clogging due physical agents. This research was divided into two stages. The first stage was determining the internal diameter of the microtubes, the lengths of the microtubes and the manufacturing coefficient of variation was conducted in the Hydraulics Laboratory, Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ/USP) in Piracicaba - SP. The second stage was determining the hydraulic characteristics of the microtubes with multiple outlets, to model the flow of water within the microtube with multiple outlets and to evaluate a susceptibility of microtubes to physical agents. This tests were performed at the Laboratoire d\'essais et de recherche des matériels d\'irrigation belonging to the Institut national de recherche en sciences et technologies pour l\'environnement et l\'agriculture (LERMI/IRSTEA, Aix en Provence, Montpellier, France). The configuration of the proposed system consists of a supply microtube (SM) and six emitter microtubes (EM) that are connected to the supply microtube through a connector. The hydraulic simulations of flow in microtubes with multiple outlets was carried out using the software ANSYS Fluent. It was determined the MMO sensitivity to clogging and of microtubes with internal diameter of 0.888 and 1.074 mm. The microtube with multiple outlets was less sensitive to clogging than other tested microtubes, however, the MMO presents critical areas to occurrence of clogging within the connector, especially in areas where the water velocity is close or equal to zero. The maximum and minimum difference between the simulated pressure and experimentally observed pressure was 13% and 0.2 % respectively. The simulation did not provide fully satisfactory results in terms of predicting the head loss, however, it is an important tool to identify critical points of head loss and of critical points that favors the occurrence of clogging. For microtubes, the equations used to calculate the Darcy- Weisbach equation friction factor showed no satisfactory results, contradicting the recommendations from the literature for conventional tubes. One possible cause of this discrepancy is that the definition of the flow regime for microtubes is different from conventional tubes. More studies must be conducted to obtain more conclusive results are required

Development and evaluation of an irrigation system with ultra low flow using microtubes branched

Para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável no Brasil é imprescindível realizar investimentos nos setores que desenvolvem tecnologias inovadoras de baixo custo e adaptadas às condições peculiares do país, em substituição a dependência por produtos importados de alto custo e inacessíveis a maioria dos pequenos produtores. Nesse sentido, os emissores do tipo microtubo utilizados em sistemas de microirrigação se apresentam como uma alternativa tecnológica atrativa a essa parcela de produtores, devido o baixo custo de confecção e instalação. Porém, para que sejam atingidas boas uniformidades de aplicação de água é imprescindível que o sistema seja bem dimensionado. Com o objetivo de desenvolver um sistema de irrigação com ultra baixa vazão (UBV) de 0,2 L h-1, utilizando microtubos com derivação e operando em regime laminar, iniciou-se este trabalho buscando irrigação eficiente e de baixo custo em hortas agrícolas. A configuração do sistema proposto consiste em uma linha lateral com diâmetro nominal de 10 mm na qual, os microtubos conectores com diâmetro nominal de 0,8 mm foram diretamente inseridos e, por meio de um segmento de tubo fechado em ambas as extremidades, seis microtubos emissores com diâmetro nominal de 0,7 mm foram acoplados aos conectores. O experimento foi composto de duas etapas. A primeira parte experimental foi conduzida no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) em Piracicaba SP, sendo realizada a determinação do diâmetro real dos microtubos, obtenção de modelos matemáticos para dimensionamento do sistema de irrigação e avaliação da vazão observada. A segunda etapa do experimento foi realizada em uma horta localizada na área experimental da ESALQ/USP, onde foram realizados a montagem e instalação do sistema de irrigação, os ensaios para obtenção da uniformidade de aplicação de água e a implantação da cultura da alface em quatro canteiros de 15 m x 1,5 m, onde a água foi fornecida por uma caixa dágua elevada a uma altura de 1,5 m. A uniformidade de aplicação da água foi avaliada por meio do coeficiente de uniformidade estatística e uniformidade de distribuição os quais apresentaram valores iniciais superiores a 90%, sendo considerados excelentes. O sistema de irrigação com ultra baixa vazão proposto apresentou vantagens econômicas para pequenos produtores, devido ao baixo custo de investimento e facilidade de operação do sistema. Entretanto, o sistema apresentou problemas de acúmulos de ar e obstrução de emissores durante o período avaliado, ocasionando a redução da uniformidade de distribuição e da uniformidade estatística sendo, portanto, necessária a realização de mais estudos para obtenção de resultados mais conclusivos.To develop a sustainable agriculture in Brazil is essential to invest in sectors that produce innovative technologies, adapted to Brazilian peculiar conditions and with a low cost, that can replace the dependency on imported products, often not accessible to small producers. In this way, the emitters microtube utilizes in microirrigation can be attractive technological alternative for this kind of farmers, due to the low cost and installation. However, to achieve high uniformity of water application is essential that microirrigation system have to be well designed. This work has to aim to develop an irrigation system with ultra low flow (ULF) of 0.2 L h-1, using microtubes with derivation and operating in laminar flow, this work began searching for efficient irrigation and lowcost vegetable crops. The configuration of the proposed system consists of a lateral line with a nominal diameter of 10 mm in which the microtubes connectors with a nominal diameter of 0.8 mm were inserted directly and through a segment of pipe closed at both ends, six microtubes emitters with a nominal diameter of 0.7 mm were connected to the connectors. The experiment was performed in two steps. The first part of experiment was conducted in the Hydraulics Laboratory, Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ / USP) in Piracicaba SP. It was determined the actual diameter of the microtubes and obtained the mathematical models for irrigation system design and to evaluate the observed discharge. The second part of the experiment was performed in an experimental vegetable garden located in the area of ESALQ / USP. It was realized the assembly and installation of irrigation system, the tests to obtain the uniformity of water application and plantation of lettuce crop into four beds 15 m x 1.5 m, where water was provided by an elevated water tower at a height of 1.5 m. The water application uniformity was evaluated by the statistical coefficient of uniformity and distribution uniformity which it showed initial values above 90% that it is considered excellent. The irrigation system with ultra low flow proposed showed economic advantages for small producers due to low cost and ease of system operation. However, this system presented problems of air accumulation and emitters clogging during the period evaluated, it caused a reduction in uniform distribution and uniform statistics. Therefore, it is necessary to perform further studies to obtain more conclusive results

Irrigation system with ultra low flow using branched microtubes

With the goal of developing an irrigation system with ultra low flow rate (ULF) of 0.2 L h-1, using microtubes with derivation and operating in a laminar regime, this work began by seeking efficient irrigation and low costs. The experiment consisted of two stages. The first experiment was conducted in the laboratory to determine the actual diameter of the microtubes and irrigation system design. The second stage of the experiment was conducted in an experimental area, where tests were carried out to obtain the uniformity of water application which was evaluated by the coefficient of uniformity statistic that had an initial value exceeding 90%. The proposed irrigation system had economic advantages for small-scale producers. However, the system evaluated presented problems with accumulation of air and emitters obstruction during the study period, causing a reduction in statistical uniformity. It is therefore necessary to conduct further studies to obtain more conclusive resultsCon el objetivo de desarrollar un sistema de irrigación con ultra baja caudal (UBV) de 0,2 L h-1, utilizando microtubos con derivación y operando en régimen laminar, se inició este trabajo buscando irrigación eficiente y de bajo costo. El experimento se compuso de dos etapas. La primera parte experimental fue conducida en el laboratorio, siendo realizada la determinación del diámetro real de los microtubos y dimensionamiento del sistema de riego. La segunda etapa del experimento fue realizada en una huerta ubicada en el área experimental, donde se realizaron los ensayos para obtener la uniformidad de aplicación de agua a la cual fue evaluada por medio del coeficiente de uniformidad estadística que tuvo valor inicial superior a 90%. El sistema de riego propuesto presentó ventajas económicas para pequeños productores. Sin embargo, el mismo presentó problemas de acumulación de aire y obstrucción de emisores durante el período evaluado, ocasionando la reducción de la uniformidad estadística siendo, por lo tanto, necesaria la realización de más estudios para obtener resultados más concluyente