Resumen Con 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 concluyentes.

Abstract 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 results.

RESUMO O dimensionamento de linhas laterais constituídas por microtubos de comprimento variável, permite a obtenção de uniformidade de distribuição de água otimizada. Supõe-se que existe um intervalo de pressões de entrada na linha lateral no qual a uniformidade de distribuição de água é mantida dentro de limites aceitáveis. Deste modo, esses emissores podem ser aplicados em sistemas de irrigação em que há variação temporal de potência para o bombeamento. Assim, este trabalho propõe uma metodologia para dimensionar linhas laterais constituídas por microtubos sob pressão variável utilizando o método trecho a trecho a fim de se estabelecer o intervalo de pressões recomendadas para operação. A metodologia foi validada ensaiando-se a pressão máxima, ótima e mínima obtida, com três repetições. A diferença entre valores estimados e observados de vazão foi inferior a 6%, indicando que o equacionamento adotado apresentou acurácia satisfatória. A uniformidade de distribuição do sistema foi superior a 95% para todas as pressões ensaiadas; demonstrou-se, portanto, que é possível estabelecer um amplo intervalo de pressões de operação mantendo-se a uniformidade de distribuição dentro de limites aceitáveis.

ABSTRACT Design of lateral lines consisting of microtubes enables to optimize water distribution uniformity. In addition, there must exist a range of pressures at the lateral line inlet in which the water distribution uniformity remains acceptable. Thus, such emitters are interesting for use in micro-irrigation systems supplied by alternative power sources, in which temporal variability in the electrical power supplied to the pumping systems normally occurs. This study presents a methodology for designing lateral lines with microtubes operated under varying pressure, using the step-by-step method in order to establish the recommended range of lateral line inlet pressures. The proposed methodology was validated over three replicates by testing maximum, minimum and optimum pressures. Deviation between estimated and observed values of flow rate was lower than 6%, indicating a satisfactory accuracy. Distribution uniformity of the system was higher than 95% under all pressures within the estimated range of values. Lateral lines can operate within a wide range of operating pressures and even so satisfactory results of distribution uniformity are obtained.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um controlador de irrigação acionado mecanicamente pela tensão de água no solo. O controlador foi desenvolvido e construído utilizando-se conexões hidráulicas e outros componentes. Os principais componentes do controlador foram: tensiômetro, um diafragma de borracha que se move de acordo com a variação de tensão dentro do tensiômetro, uma haste que transfere o movimento do diafragma para uma válvula de controle de fluxo e uma mola de aço que regula a tensão de acionamento da irrigação. O desempenho e as forças requeridas pelos componentes para acionar o controlador de seis amostras foram avaliados em laboratório. A relação entre a mola de ajuste e a tensão de água no solo requerida para acionar a irrigação foi linear com gradiente variando de 1,10 para 1,41 kPa mm-1 e coeficiente de variação de 9,2% porém essas diferenças podem ser reduzidas pela calibração individual dos controladores. A calibração da tensão requerida para acionar a irrigação foi facilmente realizada pela compressão da mola de ajuste. O controlador proposto é funcional, simples de ser utilizado e pode ser facilmente ajustado e não requer energia elétrica para operar.

ABSTRACT The objective of this study was to develop and evaluate an irrigation controller that was mechanically actuated by soil-water tension within laboratory conditions. The controller was designed and constructed using readily available hydraulic fittings and other componentry. The main components of the controller were a tensiometer; a rubber diaphragm that moves according to the variation in tension inside of the tensiometer; an activation rod that transfers the movement from diaphragm to the switch valve; and a steel spring that regulates the activation of soil water tension. Six irrigation controller samples were tested in the laboratory to evaluate the mechanical performance and component forces required to activate the controllers. The relationship between spring adjustment and soil water tension required to open the irrigation valve was linear with a gradient ranging from 1.10 to 1.41 kPa mm-1 and a coefficient of variation of 9.2%. However, differences observed in the activation of the soil water tension could also be reduced by individual controller calibration. The calibration of the soil water tension required to initiate irrigation was easily set by adjusting the spring. The proposed controller is functional, simple to use, can be easily adjusted, and does not require electricity to operate.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar, em campo, o desempenho de um controlador de irrigação acionado mecanicamente pela tensão de água no solo. O controlador utiliza um tensiômetro como sensor da tensão de água do solo para controlar diretamente uma válvula hidráulica acionada mecanicamente. Seis controladores foram instalados em um pomar para controlar a irrigação de seis linhas de plantas durante 64 dias. Cada equipamento controlou a irrigação de uma linha lateral. O sistema de gotejamento foi pressurizado por gravidade devido a uma fonte de água localizada sete metros acima da superfície do solo. Todos os controladores testados no campo acionaram e desligaram a irrigação autonomamente durante o período de avaliação. Os eventos de irrigação foram iniciados quando as tensões de água no solo atingiram valores estabelecidos e terminaram em baixos valores de tensão. O desempenho foi considerado satisfatório, pois as tensões de água no solo foram mantidas dentro das faixas estabelecidas considerando-se uma tolerância de 20% para pelo menos 90% do tempo. O controlador proposto mostrou-se funcional e operou adequadamente para uma faixa de tensões de água no solo até 30 kPa, comumente utilizadas em condições de irrigação com alta frequência.

ABSTRACT In this study, a field evaluation of the performance of an irrigation controller mechanically actuated by soil-water tension (SWT) was performed. The controller employs a tensiometer used as a sensor of SWT to directly control a mechanically actuated hydraulic valve. Six controllers were installed in an orchard to control the irrigation for six rows of plants over 64 days. Each controller controlled the irrigation of one lateral drip line. The drip irrigation system was gravity-fed from a water source placed 7 m above the soil surface. The SWT and the pressure in each lateral line were measured to evaluate the performance of the controllers. All the controllers tested in the field autonomously initiated and terminated the irrigation during the evaluation. Irrigation events were initiated when values close to the set soil-tension values were reached and were terminated at lower soil-tension values. As the SWT in the root zone was maintained close to the setup threshold plus 20% tolerance for at least 90% of the evaluation period, the performance of the controllers was considered satisfactory. The proposed controller was shown to be functional and was operated effectively for an SWT range of up to 30 kPa, which is commonly encountered under high-frequency irrigation conditions.

RESUMO Este trabalho objetivou desenvolver um sistema de filtragem com inversão automática de fluxo de alta frequência e consumo mínimo de água de limpeza. O sistema foi desenvolvido no período de 2011 a 2013 e é composto de três filtros de tela e onze válvulas solenoides, acionadas eletronicamente por controlador baseado na perda de carga. Avaliou-se a curva de perda de carga em função da vazão e a eficiência de filtragem em função da concentração de sólidos, frequência de inversão de fluxo e incremento da perda de carga. O delineamento experimental foi inteiramente aleatorizado em esquema fatorial com três repetições e dois níveis de tratamento para cada fator. A eficiência de filtragem para sólidos maiores que 50 µm foi de 98,6%. O volume mínimo de água para cada limpeza dos filtros foi de 5,39 L. A inversão de fluxo com frequências de 11,11 e 22,22 mHz reduziu a taxa de crescimento da perda de carga comparado ao sistema funcionando sem inversão de fluxo. O sistema de filtragem apresentou potencial para filtragem da água de baixa qualidade para irrigação porém necessita de manutenções periódicas para limpeza do elemento filtrante.

ABSTRACT The aim of this study was to develop a filtration system with high-frequency flow reversal and minimum requirement of water for cleaning routines. The system was developed in the period from 2011 to 2013 and consists of three screen filters and eleven solenoid valves electronically controlled by a controller that operates based on head loss measurements. The following evaluations were carried out: head loss curve as a function of flow rate; filtrating efficiency as a function of solids concentration, frequency of flow reversal and increment in head loss. The experimental design was completely randomized in a factorial scheme with three replicates and two treatment levels for each factor. The filtration efficiency was equal to 98.6% for particles larger than 50 µm. The minimum volume of water for each cleaning of the filters was 5.39 L. The head loss increment in the filtration system with flow reversal at frequencies of 11.11 and 22.22 mHz was smaller compared with the filtration system without flow reversal. The developed filtration system has potential for filtering low-quality irrigation water, but requires periodic maintenance to clean the filter element.

RESUMO Molinetes são equipamentos amplamente utilizados para estimativa da velocidade da água em cursos d'água. A calibração periódica de molinetes é necessária para assegurar a qualidade das medições mesmo requerendo infraestrutura complexa para ensaios dos quais poucas instituições dispõem; contudo, os avanços em eletrônica e automação podem contribuir para desenvolver sistemas de calibração simples e confiáveis; assim, desenvolveu-se um sistema automatizado para ensaios de molinetes formados por um canal trapezoidal, motor de passo, carro de reboque e um sistema de gerenciamento composto por aplicativo supervisório e módulos microprocessado para controle do motor e aquisição de dados do molinete. Avaliações da velocidade de deslocamento mostraram correspondência com valor de referência até 1,85 m s-1 para um molinete de eixo vertical e 2,3 m s-1 para um de eixo horizontal. O sistema desenvolvido apresentou confiabilidade na execução dos ensaios tanto na movimentação do molinete quanto na aquisição de dados. O gerenciamento do sistema por meio dos módulos desenvolvidos e do aplicativo supervisório facilitou sua utilização por parte do usuário tornando a rotina de calibração bastante simples.

ABSTRACT Current meters are equipment widely used for estimating flow velocity in rivers and streams. Periodic calibrations of current meters are important to ensure the quality of measurements, but the required testing facilities are complex and only available in a few institutions. However, advances in electronics and automation may contribute to developing simple and reliable calibration systems. Thus, this study aimed to develop an automated system for testing current meters, which consisted of a trapezoidal channel, a step motor, a tow car and a management system, composed of a supervisory application and microprocessed modules to control the motor and the data acquisition. Evaluations of the displacement velocity showed that it matched the reference value up to 1.85 m s-1 for a vertical-axis current meter and 2.3 m s-1 for a horizontal-axis one. The developed system showed reliability during tests, for both current meter movement and data acquisition. The management of the system based on the developed modules and the supervisory application improved its user interface, turning all the procedure into a simple task.

RESUMO Microaspersores convencionais, geralmente, apresentam variação de vazão ao longo das linhas laterais. O objetivo deste trabalho foi adaptar microtubos a microaspersores não compensantes (instalados em campo) no intuito de melhorar a uniformidade de emissão de vazão ao longo da linha lateral. Microtubos foram adaptados a três modelos comerciais de microaspersores. Testes foram conduzidos em laboratório e em campo para avaliar o desempenho em quatro diferentes vazões: 40; 50; 60 e 70 L h-1 com pressões variando de 75 a 245 kPa. No geral, os emissores avaliados apresentaram coeficiente de variação de vazão (CVq) menor que 5,5% e uniformidade de distribuição maior que 95%. Esses resultados de uniformidade de emissão ao longo da linha lateral são classificados como excelentes. Microtubos atuando como bocal compensante em microaspersores convencionais, já em uso no campo, operaram eficientemente nos microaspersores com vazões de até 70 L h-1 e não alteraram o padrão original de distribuição espacial de água. Pequenas variações da vazão, ao longo da linha lateral, podem ocorrer, porém de forma aleatória, o que é comum em emissores autocompensates devido ao CV de fabricação, indicando que a técnica de microtubos é eficiente no controle da variação de pressão em microaspersores não auto-compensantes.

ABSTRACT Microsprinkler non-pressure compensating nozzles usually show water flow variation along the lateral line. This study aimed at adapting microtubes into non-compensating system of microsprinklers previous installed in the field, as a self-compensated nozzle, to improve the flow uniformity along the lateral line. Microtubes were adapted to three types of commercial microsprinklers. Tests were conducted, both in the laboratory and in field, to evaluate the microsprinkler performance at four different flows (40, 50, 60 and 70 L h-1) under pressure head range from 75 to 245 kPa. Nozzles presented coefficient of flow-rate variation (CVq) lower than 5.5% and distribution uniformity (DU) greater than 95%, which are classified as excellent. The original spatial water distribution of the microsprinkler did not change by using microtube as a nozzle. This device adapted to non-pressure compensating microsprinklers are functional and operate effectively with flows ranging up to 70 L h-1. Small variations at microsprinkler flows along the lateral line can occur, however, at random manner, which is common for pressure-compensating nozzles. Therefore, the microtube technique is able to control pressure variation in microsprinklers.

A energia eólica vem ganhando espaço na matriz energética do Brasil, por ser uma energia limpa e de fonte inesgotável. Portanto, torna-se imprescindível a caracterização do potencial eólico de determinada localidade, para futuras aplicações. O objetivo principal do presente estudo foi estimar o potencial eólico em Piracicaba, SP, Brasil. Os dados de velocidade do vento foram coletados por um anemômetro instalado no Posto Meteorológico da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba-SP. A variabilidade da velocidade do vento foi representada pela distribuição de frequência de Weibull, uma função de densidade de probabilidade de dois parâmetros (k e c). Utilizaram-se os parâmetros c e k para relacionar a função Gama com a velocidade média anual do vento, a variância e a densidade de potência média. Fez-se uma análise do perfil do vento para avaliar o comportamento das velocidades médias históricas em alturas superiores à da medida pelo anemômetro para avaliar o ganho de densidade de potência. Para todas as alturas os valores de k ficaram próximos de 1, o que corresponde a um regime eólico altamente variável enquanto os valores de c também foram baixos representando uma baixa velocidade média do local. A região ficou caracterizada como sendo desfavorável para a aplicação de turbinas eólicas com vista à geração de energia.

Wind power has gained space in Brazil's energy matrix, being a clean source and inexhaustible. Therefore, it becomes important to characterize the wind potential of a given location, for future applications. The main objective of the present study was to estimate the wind energy potential in Piracicaba, SP, Brazil. The wind speed data were collected by an anemometer installed at the Meteorological Station Luiz de Queiroz College of Agriculture, Piracicaba-SP. The wind speed variability was represented by the Weibull frequency distribution, a probability density function of two parameters (k and c). The parameters k and c were used to correlate the Gamma function with the annual average wind speed, the variance and power mean density. A wind profile was made to evaluate the behavior of historical average speeds at higher altitudes measured by anemometer, to estimate the gain in power density. The values of k for all heights were close to 1 which corresponds to a wind regime highly variable, and c values were also low representing a low average speed of the location. The location was characterized as being unfavorable for the application of wind turbines for power generation.

A indústria de plásticos e derivados, com o auxílio da engenharia, tem aprimorado a qualidade do material destinado à fabricação de tubos, principalmente os de polietileno. A elasticidade desses tubos permite que ocorra aumento do diâmetro interno com o aumento da pressão, o que não é levado em consideração pelos equacionamentos matemáticos utilizados para a determinação da perda de carga. O objetivo deste trabalho foi quantificar os erros na determinação da perda de carga em tubos elásticos, em função da pressão de entrada na linha lateral, comparando valores observados e estimados pelas equações recomendadas na literatura técnica. Avaliaram-se 3 amostras de tubo de polietileno sob 9 pressões de entrada e 3 vazões, sendo estas correspondentes às velocidades de 1,0; 1,5 e 2,0 m s-1. Efetuou-se a medição do diâmetro externo dos tubos nas pressões entre 0 a 588,4 kPa, com incrementos de 49,05 kPa. Para todas as condições avaliadas, foi possível constatar que a pressão afeta a perda contínua de carga em tubos elásticos, sendo esta superestimada pelas equações de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams e Flamant.

The plastics industry and its derivatives, with the help of engineering have improved the quality of materials used for manufacturing pipes, mainly polyethylene. The elasticity of polyethylene tubes allows diameter increases as pressure rises, which is not taken into account by the mathematical equations used to determine the head loss. The purpose of this research was to quantify the errors on head loss determining in elastic tubes as a function of inlet pressure on the lateral line, comparing observed and estimated values by equations recommended in the technical literature. Three samples of polyethylene pipe were evaluated under 9 inlet pressures and 3 flow rate conditions, which corresponds to velocities of 1.0, 1.5 and 2.0 m s-1. Measurements for determining the outside diameter of the tubes were carried out under pressures from 0 to 588.4 kPa incrementing 49.05 kPa each step. For all evaluated conditions it was verified that pressure affects the continuous head loss in elastic tubes and the equations of Darcy-Weisbach, Hazen-Williams, and Flamant overestimate the results.

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.

Subsurface drip irrigation that uses an emitter protection system to avoid its clogging by roots and soil particles may be viable compared to a conventional system. The objective of this work was to evaluate the performance of a system with emitter protection, and to compare the results with a system that uses a conventional emitter for subsurface drip irrigation. In the system with protection an inexpensive materials polyethylene hose, microtube, connector, and a dripper to control the flow rate were used; and, in the conventional system a commercial emitter was used. After 12 months of evaluation, the system with protector showed good performance, with relative average flow rate of 0.97 and 0.98 in pots with and without crop, respectively, showing no clogging problems and lower cost. In conventional system relative flow rate of 0.51 and 0.98 were observed in pots with and without crop, respectively, also clogging degree by roots of 49.22%, and emitters with soil inside was observed. Thus, the use of emitter with protection presented feasibility for subsurface drip irrigation, under conditions used in this research.

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.

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.

This study was carried out with the aim to develop a mathematical model and to evaluate the hydraulic behavior of branched microtubes, based on the relationship between discharge and microtube length for a specific inlet pressure, operating under laminar flow conditions. Two mathematical models were studied in which one considered the local head losses in irrigation system design and the another did not consider. The experiment for model validation was carried out at the Laboratory of Hydraulics, School of Agriculture "Luiz de Queiroz" (ESALQ/USP), Piracicaba-SP, where emitter discharges was verified under the pressures of 14.7; 18.6; 39.2 and 58.9 kPa. The irrigation system configuration consisted of a lateral line with nominal diameter (DN) of 10.0 mm, in which are inserted microtube connectors with 0.8 mm DN. These connectors are connected to a derivation tube segment, where six emitter microtubes with 0.7 mm DN were attached. It was verified that the model which considered the local head losses showed better accuracy than other mathematical models, as this model showed a good Willmott index and a low mean quadratic error.

A irrigação localizada utilizando-se microtubo como emissor operando em regime de escoamento turbulento, pode ser uma alternativa viável, tanto técnica como economicamente para a produção de mudas de citros. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar o desempenho de um sistema de fertigação na produção de mudas de laranja em viveiro projetado pelo modelo matemático universal, utilizando-se microtubos como emissores, sob regime de escoamento turbulento e comparar o desenvolvimento das plantas fertigadas por microtubos com o sistema em que se utiliza o método tradicional com mangueiras. No dimensionamento do comprimento dos emissores considerou-se o coeficiente K de dissipação de energia localizada através de um microtubo com diâmetro interno de 0,761 mm. O sistema de fertigação apresentou bom desempenho, com valores de grau de entupimento, uniformidade de Christiansen e uniformidade de emissão iguais a 0,50; 99,95 e 98,21%, respectivamente, após 160 dias de estudo. As plantas cultivadas via fertigação com microtubos e mangueiras, não apresentaram diferenças no que se refere ao diâmetro do caule e à altura. Desta forma, o uso de microtubo sob escoamento turbulento apresentou viabilidade técnica para fertigação.

The use of localized irrigation using microtube as emitter under turbulent flow regime can be a technically feasible alternative. The objective of this study was to evaluate the performance of a fertigation system in nursery of citrus plants (greenhouse) projected by universal mathematical model, using the microtubes as emitters, under turbulent flow rate and to compare the development of the fertigated plants by microtubes to the system that use the traditional method with hoses. In the size of the length of the emitters was considered the K coefficient of localized energy dissipation using a microtube with internal diameter of 0,761 mm. The fertigation system presented great performance with clogging degree, Christiansen uniformity and emission uniformity values equal to 0,50; 99,95 and 98,21%, respectively, after 160 days of study. Plants that were grown using fertigation with both microtubes and hoses showed no difference as regards to stem diameter and height. Thus, the use of the microtube under turbulent flow rate presented technical feasible for fertigation system.

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.

O presente trabalho teve como objetivos, desenvolver dois modelos matemáticos para dimensionamento de microtubos em irrigação localizada, operando sob regime de escoamento turbulento, nos quais foram incluídas as perdas de carga no microtubo, perda de carga localizada e perdas por energia de velocidade na saída do microtubo. Para a determinação da perda de carga localizada, obteve-se, por meio de dados de laboratório, valores de coeficientes K de dissipação de energia na entrada do microtubo. Os modelos foram avaliados com o dimensionamento de uma linha lateral de irrigação e tiveram ótimos desempenhos, tendo em vista que os dados coletados proporcionaram vazão média próxima da vazão de projeto, com coeficiente de determinação acima de 98%, excelente uniformidade de distribuição, baixo erro médio absoluto e coeficiente de variação de vazão. Dessa forma, pode-se dizer que o sistema de irrigação com microtubos, em regime de escoamento turbulento, mostrou-se tecnicamente viável para utilização, e que os modelos matemáticos desenvolvidos foram adequados para a avaliação das perdas no sistema.

The present work was carried out in order to develop two mathematics models for design drip irrigation with microtubs, under turbulent flow. In the models were taken account the local head loss in the microtub, local head loss and head loss due to velocity energy in the microtub outside. To determine the local head loss it was calculated the K coefficients of the energy dissipation at the entrance of the microtub through laboratory tests. The models were evaluated through the design of an irrigation lateral line, ant it was obtained great performance with determination coefficient of 98%, the discharge observed were close to the projected discharge, excellent distribution uniformity, low mean absolute error and variation of discharge coefficient. According to the results, it can be conclude that the microtub drip irrigation operating under turbulent regime is technically feasible and the developed of mathematical models are adequate to evaluate the head loss in the system.