Hidrociclone para pré-filtragem da água de irrigação

A utilização de água contendo partículas sólidas em suspensão tem sido a causa de sérios problemas em sistemas de irrigação. A escolha do tipo e capacidade do sistema de filtragem é de fundamental importância para evitar aumento nos custos de operação e manutenção do sistema de irrigação. Pré-filtros, como os hidrociclones, caracterizam-se por significativo poder de separação de partículas presentes na água. Apesar de algumas referências feitas aos hidrociclones, não se dispõe no Brasil de resultados do desempenho dos mesmos, quando empregados em pré-filtragem da água utilizada nos sistemas de irrigação. Assim, um experimento compreendeu a construção e a avaliação do desempenho de quatro hidrociclones do tipo Rietema, utilizando-se suspensões de areia fina e de solo argiloso, sob diferentes diferenciais de pressão, e adotando-se como critério de comparação a capacidade de vazão e o poder de separação, medidos pela eficiência total e eficiência total reduzida. O hidrociclone dotado com bocal de alimentação circular apresentou os maiores índices nos critérios de comparação, com suspensão de areia e suspensão de solo.The use of water containing suspended sediments causes serious problems to irrigation systems. Choosing the right filtering system type and capacity is essential to avoid increases in operational and maintenance costs of irrigation resulting from the need for cleaning and frequent component replacing. Pre-filters, such as the hydrocyclone, are important for their significant capability of retaining particles suspended in the water. Data on hydrocyclones performance for pre-filtering of irrigation water can be found in the literature, but research data in Brazil are scarce. Therefore, four Rietema type hydrocyclones (50 mm diameter) were constructed, one with circular-end and the other three presenting rectangular-end feeding tubes. The evaluation of hydrocyclones performance was conducted by using suspensions of fine sand and clay soil particles under varied pressure differentials. The comparison criteria were the discharge and the separation capability, given by total efficiency and reduced total efficiency. The hydrocyclone with circular-end feeding tube presented the highest indexes for the adopted criteria, considering sand and soil suspensions

Performance and radial distribution profiles of a variable flow rate sprinkler developed for precision irrigation

Variable rate sprinklers (VRS) have been developed to promote localized water application of irrigated areas. In Precision Irrigation, VRS permits better control of flow adjustment and, at the same time, provides satisfactory radial distribution profiles for various pressures and flow rates are really necessary. The objective of this work was to evaluate the performance and radial distribution profiles of a developed VRS which varies the nozzle cross sectional area by moving a pin in or out using a stepper motor. Field tests were performed under different conditions of service pressure, rotation angles imposed on the pin and flow rate which resulted in maximal water throw radiuses ranging from 7.30 to 10.38 m. In the experiments in which the service pressure remained constant, the maximal throw radius varied from 7.96 to 8.91 m. Averages were used of repetitions performed under conditions without wind or with winds less than 1.3 m s-1. The VRS with the four stream deflector resulted in greater water application throw radius compared to the six stream deflector. However, the six stream deflector had greater precipitation intensities, as well as better distribution. Thus, selection of the deflector to be utilized should be based on project requirements, respecting the difference in the obtained results. With a small opening of the nozzle, the VRS produced small water droplets that visually presented applicability for foliar chemigation. Regarding the comparison between the estimated and observed flow rates, the stepper motor produced excellent results

Uniformidade de sistemas de irrigação localizada: validação de equações

The localized irrigation systems uniformity coefficient is important to allow evaluation of implanted or just projected systems. With regard to applicable different methods is important to define correlation between them, to allow comparison of evaluated equipments. To evaluate the efficacy of the correlation equations among the coefficients of uniformity of emission, uniformity of absolute emission and statistic uniformity, results of their application were compared to values obtained by conventional measurements. The uniformity coefficients based on the installed emitter flow census were calculated for the evaluated areas and used as a reference. Comparison was made with obtained data by the three methods in two different microsprinkler irrigation systems. Low percent differences between the equation estimated values and those obtained by conventional methods confirmed their validity. This procedure allowed the estimation of the uniformity for one method based on another value estimated by one of the studied methods.O coeficiente de uniformidade nos sistemas de irrigação localizada é importante por permitir a avaliação de sistemas ou somente projetados. Quanto aos diferentes métodos aplicáveis, é importante que se defina a correlação entre os mesmos, de forma a permitir a comparação entre os equipamentos. Para avaliação da eficácia de equações de correlação entre os coeficientes de uniformidade de emissão, uniformidade de emissão absoluta e uniformidade estatística, foram comparados os resultados de sua aplicação com valores obtidos pelo uso convencional de cada um desses métodos. A avaliação foi feita a partir de dados obtidos pela aplicação dos três métodos em dois diferentes sistemas de irrigação por microaspersão implantados, tendo sido usado como referência para a avaliação os respectivos coeficientes de uniformidade calculados com base no censo das vazões dos emissores instalados. As baixas diferenças porcentuais entre os valores estimados pelas equações propostas e os obtidos pela aplicação convencional de cada método confirmam a sua validade, permitindo a estimativa da uniformidade de um dos métodos analisados a partir do valor obtido por outro dos métodos estudados

MODELAGE, OPTIMIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE UN CARNERO HIDRÁULICO

Este trabajo fue realizado en el Laboratorio de Hidráulica del Departamento de Ingeniería Rural de la ESALQ/USP, de Piracicaba, Brasil, con el objetivo de modelar, optimizar y evaluar un carnero hidráulico. Para eso fue desarrollado un modelo teórico, validado en el laboratorio a través de la construcción de una electroválvula comandada electrónicamente por computador. Posteriormente fue construido el carnero hidráulico en PVC, siendo utilizada la electroválvula como válvula de escape y por medio de un microprocesador se obtuvieron diferentes tiempos para el cierre de la válvula, variando entre 0,2 s y 1,6 s. Fueron evaluados dos materiales como tubería de alimentación, PVC y acero galvanizado de 25 mm y 19,05 mm de diámetro nominal respectivamente para tres longitudes y alturas de alimentación. El máximo caudal de recalque fue de 224 Uh, siendo la presión de recalque de 54 kPa, siendo la tubería de alimentación de PVC y la altura de alimentación de 2,23 m, para un tiempo de cierre de la electroválvula de 0,2 s. El mayor rendimiento fue de 62 % siendo la tubería de alimentación de PVC, para un tiempo de cierre de 0,2 s con una presión de 74 kPa y caudal de recalque de 112 U

Prototype emitter for use in subsurface drip irrigation: Manufacturing, hydraulic evaluation and experimental analyses

The current research aims to analyse theoretically and evaluate a self-manufactured simple design for subsurface drip irrigation (SDI) emitter to avoid root and soil intrusion. It was composed of three concentric cylindrical elements: an elastic silicone membrane; a polyethylene tube with two holes drilled on its wall for water discharge; and a vinyl polychloride protector system to wrap the other elements. The discharge of the emitter depends on the change in the membrane diameter when it is deformed by the water pressure. The study of the operation of this emitter is a new approach that considers mechanical and hydraulic principles. Thus, the estimation on the membrane deformation was based on classical mechanical stress theories in composite cylinders. The hydraulic principles considered the solid deformation due to force based on water pressure and the general Darcy–Weisbach head-loss equation. Twenty emitter units, with the selected design, were handcrafted in a lathe and were used in this study. The measured pressure/discharge relationship for the emitters showed good agreement with that calculated by the theoretical approach. The variation coefficient of the handcrafted emitters was high compared to commercial emitters. Results from field evaluations showed variable values for the relative flow variation, water emission uniformity and relative flow rate coefficients, but no emitter was obstructed. Therefore, the current emitter design could be suitable for SDI following further studies to develop a final prototype

Load cell adoption in an electronic drag force flowmeter

Este estudo apresenta o desenvolvimento de um medidor de vazão baseado na força de arraste que atua em um corpo imerso em uma corrente líquida. O principal objetivo foi o desenvolvimento de um Medidor de Vazão Eletrônico tipo Força (MVEF) utilizando célula de carga, bem como a avaliação do desempenho do equipamento. Esta pesquisa foi executada nas seguintes etapas: (i) desenvolvimento da estrutura mecânica do MVEF; (ii) desenvolvimento do sistema de aquisição de dados e do software embarcado; e (iii) avaliação dos parâmetros de desempenho do MVEF. O medidor de vazão desenvolvido possibilita a transmissão de dados via serial (RS-232) e possui rotinas para medição de vazão instantânea, calibração interativa e opções para ajuste de alguns parâmetros de funcionamento. O Teste de Grubbs foi utilizado no software embarcado com a finalidade de identificar e remover dados inconsistentes do conjunto amostral, sendo, portanto, um procedimento de filtragem digital de dados. A rotina de calibração do medidor de vazão consta de um algoritmo que utiliza o Método dos Mínimos Quadrados para determinação dos coeficientes de ajuste do modelo adotado. O medidor de vazão desenvolvido opera na faixa de 1,94 a 7,78 dm³ s-1 com incerteza de ± 5,7%. O coeficiente de perda de carga localizada característico do medidor de vazão foi de aproximadamente 0,55 para condições com Número de Reynolds superior a 10(5). O medidor de vazão desenvolvido apresenta baixo custo, sendo viável para utilização em aplicações agrícolas.This research introduces the development of an electronic flowmeter based on the drag force that a body experiences when immersed in a fluid stream. Its main goal was the development of an Electronic Drag Force Flowmeter (EDFF) using a load cell, as well as the evaluation of its performance parameters. The developed flowmeter should not require specialized labor, equipments, computers or any sophisticated and complex method, providing an easy and accurate way of flow estimation. This research was carried out in the following stages: (i) EDFF mechanical structure development; (ii) data acquisition system and embedded software design; and (iii) evaluation of EDFF performance parameters. EDFF has routines for instantaneous flow rate measurement, interactive calibration, and also several flow meter parameter adjustments, allowing data transmission via a RS232 protocol. The real-time flow measurement task updates values of instantaneous flow rate each seven seconds, enabling unit selection. The interactive calibration routine guides users during all calibration process showing instructions on EDFF's display. A data digital filtering procedure was implemented in an embedded software using the Grubbs' Test in order to identify and to remove outliers from the acquired data. The Method of Least Squares was also implemented in the embedded software in order to calculate the fitting model coefficients on the calibration procedure. This flowmeter is able to work from 1.94 to 7.78 dm³ s-1 with an uncertainty of ± 5.7%. The coefficient of local head loss (K) was close to 0.55 for Reynolds number values higher than 10(5). The developed EDFF is a low-cost and stand-alone system with potential for agricultural applications

Reduction of the net income as a function of deficit and excess of water on beans

O manejo adequado de um sistema de irrigação deverá ser capaz de propiciar ao agricultor o uso eficiente da água, para aumentar a produtividade das culturas, reduzir os custos de produção, e, conseqüentemente, maximizar o retorno dos investimentos. O objetivo deste trabalho foi analisar o efeito do preço do produto, do custo da água e da uniformidade de distribuição da água sobre a receita líquida na cultura do feijoeiro. Utilizou-se o coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) para medida da uniformidade de distribuição da água. Com base nas análises, concluiu-se que: 1) sistemas de irrigação que não apresentam boa uniformidade de distribuição de água não são apropriados quando o objetivo é o máximo retorno econômico; 2) se a cultura tem elevado valor econômico, o sistema de irrigação deve apresentar uniformidade de distribuição da água, para que se possa diminuir o efeito do déficit na redução da receita líquida; 3) a irrigação com alta uniformidade proporciona melhores resultados econômicos para qualquer combinação de preço do produto e custo da água; 4) quando a pouca disponibilidade de terra limita a produção, a redução no preço do produto tem maior influência na redução da receita líquida total do que o aumento no custo da água.The adequate management of irrigation systems has to provide the farm the efficient water use, increasing yield crop, decreasing costs and maximizing the benefits. The objective of this work was to analyze the effect of product price, water cost and water distribution uniformity on the net income of beans crop. Christiansen's water uniformity coefficient was used. The data analysis allowed to conclude: 1) irrigation systems that do not have a high water uniformity distribution are not adequate when the objective is to reach the maximum net income; 2) if the crop has a high value, a high water uniformity distribution should be expected in order to decrease the water deficit effect on the net income; 3) the best economic results with any combination of product and water cost is observed under high irrigation uniformity; 4) when land availability is restrictive for total yield, beans price reduction has a greater influence on net income compared to increasing water cost

Subsurface drip irrigation: conventional dripper and new prototype

A irrigação por gotejamento subsuperficial, que utiliza um sistema protetor do emissor para evitar entupimento do mesmo por raiz e partículas sólida do solo, pode ser viável em relação a um sistema convencional. Propôs-se, com este trabalho, avaliar o desempenho de um sistema para proteção de emissor e comparar os resultados com um sistema que utiliza emissor convencional para irrigação por gotejamento subsuperficial. O sistema com protetor foi construído com materiais de baixo custo: mangueira de polietileno, microtubo, conector e um gotejador para controlar a vazão e no sistema convencional utilizou-se um emissor comercial. Após 12 meses de avaliação o sistema com protetor demonstrou bom desempenho com vazão relativa média de 0,97 e 0,98 em vasos com e sem cultura, respectivamente, não apresentando problemas de entupimento e tendo menor custo. No sistema convencional constatou-se vazão relativa de 0,51 e 0,98 em vasos com e sem cultura, respectivamente, grau de entupimento por raiz de 49,22% e emissores com solo em seu interior. Desta forma, o uso do emissor com sistema de proteção indicou viabilidade para irrigação subsuperficial por gotejamento, nas condições desta pesquisa