Eficiência de filtros de areia pressurizados na remoção de diferentes tamanhos de partículas da água de irrigação

The objective of this work was to evaluate the efficiency of sand filters of different granulometry in removing different particles sizes from irrigation water, as well as the pressure loss due to the filtration rate and sand particle size of the filter bed. The trials were conducted with three sand filters of the same commercial model, tested with different combinations of sand particle sizes (fine, 0.55 mm; medium, 0.77 mm; and coarse sand, 1.04 mm diameter) and filtration rates (20, 40, 60, and 75 m3 m-2 h-1), repeated in three 4‑hour filtration cycles (C1, C2, and C3, carried out in 3 consecutive days). The evaluated sand filter is effective in the removal of particles starting at the fine sand size (>60 µm). In this particle removal range, the influence of the filtration rate increases with decreasing particle size in the water. The increase in the filtration rate, associated with the reduction in sand granulometry, increases removal efficiency, but accentuates pressure loss in time, which decreases the removal of smaller particles during the filtration process.O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de filtros de areia com diferentes granulometrias na remoção de diferentes tamanhos de partículas da água de irrigação, bem como a perda de pressão em função da taxa de filtração e da granulometria de areia do leito filtrante. Os ensaios foram realizados com três filtros de um mesmo modelo comercial, testados com diferentes combinações de granulometrias de areia (areia fina, 0,55 mm; média, 0,77 mm; e grossa, 1,04 mm de diâmetro) e taxas de filtração (20, 40, 60 e 75 m3 m-2 h-1), e repetidos em três ciclos de filtração de 4 horas (C1, C2 e C3, realizados em 3 dias consecutivos). O filtro de areia avaliado é efetivo na remoção de partículas a partir do tamanho de areia fina (>60 µm). Nesta faixa de remoção de partículas, a influência da taxa de filtração aumenta com a diminuição do tamanho de partícula na água. O aumento na taxa de filtração, associado à diminuição da granulometria de areia, aumenta a eficiência de remoção, mas acentua a perda de pressão com o tempo, o que diminui a remoção das partículas menores ao longo dos ciclos de filtração

Crescimento de mudas de café sob diferentes preparos do solo e irrigação para agricultura familiar

Family farming is critical for Brazilian food security and economy. However, this sector has low investment capacity, which results in low utilization of production technologies. Alternative soil cultivation systems and inexpensive drip irrigation needs to be tested for family farming. The aim of this study was to evaluate different soil cultivation systems and the use of KIFNET™ drip irrigation in the initial vegetative growth of coffee (Coffea arabica L.) ‘Catuaí’ in an Oxisol. We tested three soil cultivation systems (plowing and harrowing/CONV; subsoiling at 30 cm/SS; and scarification, fertilization at 60 cm and harrowing/TO) and two irrigation treatments (irrigated and non-irrigated). The irrigation management addressed the crop water requirements by monitoring weather conditions using an automatic weather station and calculating the ETo using the Penman-Monteith equation. There were significant differences among the soil cultivation systems and irrigation (p<0.01). Treatments with CONV soil cultivation system presented higher plant height, stem diameter, number of branches and canopy width compared to the other soil cultivation systems (13.8%, 10%, 16%, and 19.2% respectively) (p <0 01). Irrigated treatments were 12.8%, 39.7%, 34.8%, and 25.8% higher than non-irrigated ones for the same variables (p <0.01). SS and TO soil cultivation systems presented no effect at the initial development stage because of the shallow root system. The tested drip irrigation system can be a low-cost alternative for irrigation in family farming.A agricultura familiar é fundamental para a segurança alimentar e a economia brasileira. No entanto, esse setor possui baixa capacidade de investimento, o que resulta na baixa utilização de tecnologias de produção. Sistemas alternativos de preparo do solo e de irrigação por gotejamento devem ser testados para aplicação na agricultura familiar. Objetivou-se, neste estudo, avaliar diferentes sistemas de preparo de solo e o emprego da irrigação por gotejamento KIFNET®, no crescimento vegetativo inicial do café ‘Catuaí Vermelho’ em Latossolo vermelho distroférrico. Testaram-se três sistemas de preparo do solo: aração e gradagem/CONV; subsolagem a 30 cm/SS; escarificação, adubação a 60 cm e gradagem/TO) e dois tratamentos de irrigação (irrigado e não irrigado). O manejo da irrigação foi realizado para atender à demanda hídrica da cultura, monitorandose as condições climáticas, utilizando uma estação meteorológica automática que estimava a ETo por meio de Penman-Monteith. Houve diferenças significativas entre os sistemas de preparo do solo e a irrigação (p<0,01). O tratamento com preparo CONV apresentou altura de plantas, diâmetro do caule, número de ramos e largura média da copa respectivamente 13,8%, 10%, 16% e 19,2% superiores em relação aos demais sistemas de preparo (p<0,01). Os tratamentos irrigados foram 12,8%, 39,7%, 34,8% e 25,8% superiores aos não irrigados para as mesmas variáveis (p<0,01). Os sistemas de preparo de solo com SS e TO não apresentaram efeito na fase inicial de desenvolvimento com sistema radicular superficial. O sistema de gotejamento testado pode ser uma alternativa de baixo custo para irrigação na agricultura familiar

Susceptibilidade ao entupimento de um sistema de irrigação por gotejamento para agricultura familiar

Family farming is an important part of the agribusiness, accounting for a significant part of food production system that supplies the Brazilian domestic market. Irrigation equipment manufacturers have developed alternative technologies for family farming, as the KIFNET™ drip irrigation system, which uses only gravity to pressurize the emitters. The aim of this study was to evaluate the temporal variability of the hydraulic characteristics of a drip irrigation system for family farming, installed in accordance with manufacturer’s guidelines for coffee plants, and infer emitter clogging susceptibility. The evaluation was performed in the initial phase of plant growth during the dry season. New emitters were hydraulically evaluated using tap water, with the determination of the characteristic curve for five pressure values. We also evaluated the clogging susceptibility of the equipment (clogging degree, CD) when installed in the field and using water with suspended solids. In the evaluation with tap water, new emitters showed a coefficient of variation of 2.16 %, Christiansen’s uniformity coefficient (CUC) of 98.01%, and distribution uniformity (DU) of 96.84%. In the field evaluation, with the system operating according to the manufacturer guidelines, the uniformity coefficients have reached lower values than the tests with tap water (CUC=90.30% and DU=85.79%), because of the equipment layout in the field – as the area had a slope of 10% – and by the emitters clogging (CD=6.79%) after 24 irrigation events. The system uniformity and the manufacturing quality were classified as good according to the ASABE standard for drip irrigation, with average clogging degree within the acceptable range for the assessment time, showing technical feasibility for application of this system in family farming if used properly and with preventive maintenance. A agricultura familiar é um importante segmento do agronegócio, sendo responsável por parte significativa da produção de alimentos que abastece o mercado interno brasileiro. Fabricantes de equipamentos de irrigação desenvolveram alternativas tecnológicas para a produção familiar, como o sistema de irrigação por gotejamento KIFNET® que utiliza somente a ação da gravidade para pressurização dos gotejadores. Objetivou-se, neste trabalho, avaliar a variabilidade temporal das características hidráulicas de um sistema de irrigação familiar por gotejamento, instalado de acordo com orientações do fabricante na cultura do café, e inferir sobre a susceptibilidade dos emissores ao entupimento. A avaliação foi realizada na fase inicial de estabelecimento da cultura, durante a estação seca. Emissores novos foram avaliados hidraulicamente utilizando água limpa, com a determinação da curva característica para cinco valores de pressão de serviço. Também avaliou-se a susceptibilidade do equipamento ao entupimento (grau de entupimento, GE) do sistema instalado em campo e operando com água que possuía sólidos em suspensão. Na avaliação com água limpa, os emissores novos apresentaram 2,16% de coeficiente de variação, e 98,01 e 96,84% de coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) e de distribuição (CUD), respectivamente. Na avaliação de campo, com o sistema operando nas condições de instalação preconizadas pelo fabricante, os coeficientes foram menores que os encontrados inicialmente (CUC=90,30% e CUD=85,79%), resultado da disposição dos equipamentos na área experimental, com declividade média de 10%, e do entupimento observado (GE=6,79%), após 24 eventos de irrigação. A uniformidade e a qualidade de fabricação do sistema foram classificadas como boas de acordo com a norma da ASABE para irrigação localizada, com grau de entupimento médio dentro do aceitável para o intervalo de utilização do equipamento, mostrando viabilidade técnica para aplicação na agricultura familiar, se utilizado de forma adequada e com manutenção preventiva

Development and production of iceberg lettuce irrigated with magnetically treated water

Irrigated agriculture has become a concern, given the scarcity of freshwater. To reduce its water consumption, new techniques and technologies have been proposed. Based on this, the objective of this work was to evaluate the influence of different soil water tensions at initiation of irrigation with magnetically treated water, on ‘iceberg’ lettuce Lucy Brown (Lactuca Sativa L.) development and production. The experiment was conducted in a greenhouse, using a completely randomized factorial design, to evaluate two water types (magnetically treated water – MW and ordinary water – OW) and four soil water tensions at initiation of irrigation (T1 – 15 kPa, T2 – 25 kPa, T3 – 40 kPa and T4 – 70 kPa), with three replicates. Tnsiometers were used to estimate soil water tension. The evaluated parameters were: aerial part fresh and dry total mass; commercial head fresh and dry mass, root fresh and dry mass; stem fresh and dry mass; stem length and diameter; percentage of leaves with tip burn, total and commercial yield; water use efficiency related to total and commercial yield; plant exposed area; and dry matter content. Despite achieving greater water use efficiency, the magnetic treatment may have hindered the removal of water from the soil by the crop, especially at increased soil water tension at initiation of irrigation

Desenvolvimento vegetativo do tomateiro sweet heaven irrigado com água tratada magneticamente / Vegetative development of sweet heaven tomato irrigated with magnetically treated water

Atualmente estudos científicos têm mostrado benefícios no desenvolvimento de culturas quando irrigadas com água tratada magneticamente. Assim, objetivou-se avaliar os benefícios da irrigação com este tratamento de água nas características de crescimento (altura de planta e diâmetro de caule) do tomate tipo cereja, híbrido Sweet Heaven. O experimento foi conduzido em casa de vegetação no campo experimental da UFLA, em Lavras – MG, no período entre 13/02/2017 e 27/07/2017. Os tratamentos foram compostos por cinco  percentuais de volume de reposição de água de irrigação (30%; 60%; 90%; 120% e 150% do volume de evapotranspirado da cultura - V) combinados com dois tipos de água (tratada magneticamente e não tratada), dois tipos de substrato (fibra de coco e solo) e sete repetições. O efeito sobre a altura de planta foi estatisticamente significativo somente para o tipo de substrato, com destaque para o cultivo em solo (228,61 cm). Por outro lado, os efeitos sobre o diâmetro de caule foram significativos para lâmina de irrigação, tipo de substrato e tipo de água. Verificou-se que o cultivo de tomateiro em substrato fibra de coco, irrigado com água tratada magneticamente teve desenvolvimento de caule superior

Removal efficiency in pressurized sand filter filtration and backwash processes

Orientador: Roberto TestezlafTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: A dificuldade em definir parâmetros operacionais nos processos de filtração e retrolavagem em filtros de areia utilizados na irrigação localizada é causada pela complexidade de fixar adequadamente os valores da taxa de filtração e da vazão de retrolavagem a partir das características físicas da areia e dos componentes internos do equipamento. Neste contexto, o presente trabalho visou contribuir com informações técnico-científicas sobre o comportamento da eficiência de remoção nos processos de filtração e retrolavagem de um modelo comercial de filtro de areia para diferentes condições de operação e características físicas da areia, para um determinado nível de contaminação da água. Os ensaios experimentais, realizados em três filtros de areia de um mesmo modelo comercial, basearam-se na utilização combinada de três granulometrias de areia (fina, média e grossa) e quatro taxas de filtração (20, 40, 60 e 75 m3 m-2 h-1), em três ciclos de filtração (C1, C2 e C3). Os ensaios de filtração tiveram duração fixa de quatro horas, sendo os ensaios de retrolavagem realizados nos leitos contaminados pela filtração, com duração fixa de quinze minutos depois de atingida uma expansão de 25% do leito filtrante. Os parâmetros de perda de pressão e eficiência de remoção em ambos os processos foram avaliados ao longo do tempo de ensaio. De maneira geral, a filtração foi efetiva na remoção de partículas em suspensão na água a partir do tamanho correspondente à areia fina, com a retenção ocorrendo predominantemente na camada superficial do leito filtrante. O valor da eficiência de remoção na filtração aumentou com o incremento da taxa de filtração, com a diminuição da granulometria de areia, e reduzindo a sua efetividade com o tempo de filtração. Na retrolavagem, as velocidades superficiais utilizadas para a manutenção dos 25% de expansão do leito filtrante determinaram os maiores índices de sólidos removidos e de eficiência de limpeza nas camadas dos leitos filtrantes com maior nível de contaminação, com diminuição dos seus valores nos ciclos de filtração posteriores. A metodologia de avaliação da filtração utilizando informações de sólidos retidos na areia se mostrou com maior potencial de representatividade quando comparado à metodologia convencional de coleta pontual de amostras de águaAbstract: The difficulty in defining operating parameters in filtration and backwash processes of the sand filter used in localized irrigation is caused by the complexity to set suitably filtration rate and backwash flow from physical characteristics of the sand and of internal components of the equipment. In this context, this work aims to contribute with technical-scientific information about the behavior of the filtration and backwash processes removal efficiency in a commercial model of sand filter for different operation conditions and sand physical characteristics, for a defined water contamination level. Experimental trails, performed in three sand filter of the same commercial model, were based in the combined use of three sand particle sizes (fine, medium and coarse) and four filtration rates (20, 40, 60 e 75 m3 m-2 h-1), in three filtration cycles (C1, C2 e C3). The filtration tests had fixed period of four hours and the backwash trails were performed in the unclean beds produced by filtration, with 15 minutes duration, after reached an filtration bed expansion of 25%. The parameters of pressure loss and removal efficiency in both processes were evaluated over the experimental time. Usually, the filtration was effective to remove suspended water particles up to the size corresponding to fine sand, with predominant action on the surface filter layer The value of filtration removal efficiency increased with increasing values of the filtration rate, with decreasing of sand particle size and reducing its effectiveness with filtration time. In the backwash process, the superficial velocities used to maintain the filtration layer expansion of the 25% determined highest rates of removed solids and cleaning efficiencies in layers with higher contamination levels, with decreasing values along the cycles. The filtration assessment methodology using values of solids retained in the sand showed the greatest potential of the representativeness in the evaluation process when compared to conventional methods of point water samples collected over timeDoutoradoAgua e SoloDoutor em Engenharia Agrícol

Efficiency of pressurized sand filters in removing different particle sizes from irrigation water

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de filtros de areia com diferentes granulometrias na remoção de diferentes tamanhos de partículas da água de irrigação, bem como a perda de pressão em função da taxa de filtração e da granulometria de areia do leito filtrante. Os ensaios foram realizados com três filtros de um mesmo modelo comercial, testados com diferentes combinações de granulometrias de areia (areia fina, 0,55 mm; média, 0,77 mm; e grossa, 1,04 mm de diâmetro) e taxas de filtração (20, 40, 60 e 75 m3m-2 h-1), e repetidos em três ciclos de filtração de 4 horas (C1, C2 e C3, realizados em 3 dias consecutivos). O filtro de areia avaliado é efetivo na remoção de partículas a partir do tamanho de areia fina (>60 μm). Nesta faixa de remoção de partículas, a influência da taxa de filtração aumenta com a diminuição do tamanho de partícula na água. O aumento na taxa de filtração, associado à diminuição da granulometria de areia, aumenta a eficiência de remoção, mas acentua a perda de pressão com o tempo, o que diminui a remoção das partículas menores ao longo dos ciclos de filtração.5010939948The objective of this work was to evaluate the efficiency of sand filters of different granulometry in removing different particles sizes from irrigation water, as well as the pressure loss due to the filtration rate and sand particle size of the filter bed. The trials were conducted with three sand filters of the same commercial model, tested with different combinations of sand particle sizes (fine, 0.55 mm; medium, 0.77 mm; and coarse sand, 1.04 mm diameter) and filtration rates (20, 40, 60, and 75 m3 m-2h-1), repeated in three 4-hour filtration cycles (C1, C2, and C3, carried out in 3 consecutive days). The evaluated sand filter is effective in the removal of particles starting at the fine sand size (>60 μm). In this particle removal range, the influence of the filtration rate increases with decreasing particle size in the water. The increase in the filtration rate, associated with the reduction in sand granulometry, increases removal efficiency, but accentuates pressure loss in time, which decreases the removal of smaller particles during the filtration process

Backwash process in a sand filter prototype used in irrigation

Backwash process of sand filters requests specific surface velocity to reach the recommended filter bed height expansion, however the expansion of the filter bed height is very influenced by their characteristics. This work had as aim to evaluate the effect of different sand particle size, static filter bed layer and expansion of the filter bed height on a prototype of sand filter during backwash process. The tests were accomplished using a sand filter prototype that had structural similarity and shape as commercial equipments (24 cm of height and 12.7 cm of diameter). The treatments consisted from combinations of five separate sand particle sizes (0.15; 0.33; 0.51; 0.72 e 0.92 mm of medium diameter), five static filter bed layer (5; 7; 9; 11 and 13 cm) and different expansion of the filter bed height, with three replications. In general, the sand filter prototype was effective in characterizing with accuracy the backwash process, being possible using to obtain superficial velocity to reach specific filter bed height expansion using different sand particle sizes and static filter bed layer