ABSTRACT. Several mathematical models have been developed for applications in the hydraulics of irrigation systems and several performance indicators of these models are used and suggested by the literature. Thus, the objective of this work was to investigate the performance of statistical indicators for the evaluation of models in irrigation hydraulics. For this, three case studies which represent typical irrigation hydraulics modeling were used to assess the indicators. A set of indicators were analyzed: a) difference-based: mean absolute error, mean square error, root mean square error, scaled root mean square error, and percent mean absolute error; b) efficiency-based: Nash-Sutcliffe and Legates-McCabe; c) correlation coefficient (r); d) coefficient of determination (R2); e) index of agreement index (d); f) Camargo and Sentelhas index (c); and g) graphical methods: regression error characteristic curve based on relative absolute error and 1:1 scatter plot. For the evaluated cases, which are physical phenomena, differentiable indicators are similar measures and it is appropriate to report either or both indices. The assessment of models must also be supported by graphical analysis, which shows the real scenario of errors in the model evaluation processes. Efficiency-based indicators, r, R2, c, and d are not recommended and should be avoided in modeling of irrigation hydraulics.

ABSTRACT Reference evapotranspiration (ET0) and rainfall are basic variables for estimating the net irrigation depth (NID). The objective of this study was to estimate the NID for designing irrigation systems in Piracicaba, SP, Brazil, using ET0 and rainfall probability distributions. A 30-year ET0 and rainfall dataset (1990-2019) was obtained from the ESALQ/USP weather station. The water balance between ET0 and rainfall indicated July, August, and September as months of higher water deficit. Based on the first-order Markov chain, August presented the highest water deficit. Rainfall and ET0 were estimated on 19 probability levels, and four probability distributions such as normal, log-normal, beta, and mixed gamma were evaluated. The analysis of historical August series using accumulated values in periods of five, ten, or 15 days is recommended for sizing irrigation designs in Piracicaba, SP, Brazil. The log-normal and mixed gamma probability distributions presented the best fit for ET0 and rainfall data, respectively. To reach a crop coefficient Kc = 1 in Piracicaba, SP, Brazil in August, the irrigation system should be designed for an NID of 4.1 mm day-1. The use of mean monthly rainfall and ET0 values for designing irrigation systems underestimates the NID by a mean of 26.6% compared to estimates made at a probability of 75% at five-, ten-, and 15-day intervals because the mean rainfall values occurred with exceedance probabilities of < 36%, and mean ET0 values occurred with non-exceedance probabilities of < 56%.

RESUMO A capacidade de sistemas de irrigação é tipicamente definida assumindo probabilidades de não-excedência de valores de evapotranspiração. O uso de valores médios mensais de ET0 pode conduzir a subdimensionamento da capacidade, enquanto valores máximos diários podem resultar em superdimensionamento. Este estudo teve os seguintes objetivos: (1) analisar uma série de 30 anos contendo dados diários de ET0 em Piracicaba, SP, Brasil, avaliando a aptidão da distribuição de Gumbel para a estimativa de valores máximos de ET0 organizados em períodos de até 30 dias; (2) determinar valores máximos prováveis e selecionar valores de ET0 considerando o intervalo entre irrigações e o risco de falha em termos de capacidade do sistema de irrigação. Dados diários, de 1990 a 2019, foram utilizados para calcular a ET0 pelo modelo de Penman-Monteith. A distribuição de Gumbel se ajustou aos dados e foi adequada para caracterizar a distribuição de frequência de valores máximos de ET0. A ET0 provável para o projeto de sistemas de irrigação foi estimada com base na vida útil do sistema, intervalo entre irrigações e período de retorno de valores máximos de ET0. Quanto maior for a vida útil do sistema de irrigação, maior deve ser o período de retorno adotado para reduzir o risco de falha. O uso da média dos valores máximos de ET0 conduz a subdimensionamento e alto risco de falha em termos de capacidade do sistema de irrigação.

ABSTRACT Irrigation system capacity is typically defined by analyzing probabilities of non-exceedance of evapotranspiration. The use of mean monthly values of ET0 may lead to underestimation of the required capacity, whereas use of maximum daily values may result in overestimation of required capacity. This study had the following objectives: (1) to analyze a 30-year series of daily ET0 data from Piracicaba, SP, Brazil, to evaluate the suitability of the Gumbel distribution for estimating the maximum values of ET0 organized in periods of up to 30 days; (2) to determine probable maximum values and to select ET0 values considering the irrigation interval and the risk of failure in terms of irrigation system capacity. Daily data from 1990 to 2019 were used to calculate ET0 using the Penman-Monteith model. The Gumbel distribution fitted to the data and was suitable for characterizing the frequency distribution of the maximum ET0. The probable ET0 for designing irrigation systems can then be estimated based on the expected lifespan, irrigation interval, and return period of ET0 maximum values. The higher the anticipated irrigation system lifespan, the higher the return period needed to attain a low risk of failure. Using the average of maximum ET0 values alone leads to underestimation of system capacity and a high risk of failure in terms of irrigation system capacity.

RESUMO Objetivou-se neste estudo quantificar o efeito de variações da temperatura da água na vazão de fitas gotejadoras colapsáveis, de parede fina, com emissores integrados não regulados. Os ensaios foram conduzidos em laboratório utilizando estrutura de ensaios automatizada. Foram realizados ensaios para determinação das curvas vazão-pressão sob temperaturas de ensaio na faixa de 20 a 50 ºC, para nove modelos de emissores com três espessuras de parede (6, 8 e 9 MIL). Curvas vazão-pressão apresentaram distintos parâmetros K e x para cada temperatura. Para os emissores planos de fluxo turbulento (x < 0,5), a vazão diminuiu com o incremento da temperatura. Para os emissores contínuos de fluxo turbulento, respostas diferentes foram obtidas, sendo que no emissor D (x > 0,5) a vazão aumentou com o incremento da temperatura, enquanto no emissor C (x < 0,5), a vazão diminuiu e as maiores variações de vazão ocorreram a partir de 60 kPa. Para o emissor moldado, a vazão aumentou em função da temperatura, porém, a maior variação ocorreu nas menores pressões. Para nenhum dos emissores houve diferença significativa na variação de vazão entre as espessuras de parede.

ABSTRACT The objective of this study was to quantify the effect of water temperature variations on the discharge of collapsible thin-walled drip tapes with integrated non-pressure-compensating emitters. The tests were conducted in the laboratory using an automated test bench. Tests were performed to determine the discharge-pressure curves by varying the water temperature from 20 to 50 °C. Nine emitter models of three wall thicknesses (6, 8, and 9 MIL) were evaluated. The coefficients K and x of the discharge-pressure curves varied according to the water temperature. In flat emitters of turbulent flow (x < 0.5), the discharge decreased as the temperature increased. In the welded emitters of turbulent flow, several responses were observed. Regarding emitter D (x > 0.5), the discharge increased as the temperature was increased, while for emitter C (x < 0.5), the discharge decreased; the highest discharge variations occurred at pressures higher than 60 kPa. For embossed emitters, the discharge increased as a function of temperature, however, the greatest variation occurred at the lowest pressures. None of the emitters showed significant difference in the discharge variation due to wall thicknesses.

RESUMO Objetivou-se neste estudo avaliar três metodologias para a estimativa da vazão de água em placas de orifício, quantificando erros nas determinações de vazão a fim de sugerir a faixa de medição apropriada para cada condição avaliada. Foram avaliados dois modelos de placa de orifício (diâmetros nominais 100 e 150 mm) com restrição de 50% em relação ao diâmetro nominal. Nas equações teóricas, o coeficiente de descarga foi obtido pela equação de Reader-Harris/Gallagher (Método 1) e aproximado a partir de dados experimentais pelo coeficiente angular de uma reta com intercepto igual a zero (Método 2). A faixa de medição recomendada para manter os erros inferiores a 5% para a placa de 100 e 150 mm foi de 30 a 65 m3 h-1 e de 70 a 130 m3 h-1 utilizando a equação teórica e de 20 a 65 m3 h-1 e de 40 a 130 m3 h-1 utilizando a equação empírica, respectivamente. A equação de Reader-Harris/Gallagher (Método 1) estimou adequadamente o coeficiente de descarga dos modelos de placas de orifício, entretanto o uso de equações empíricas (Método 3) proporcionou menores erros de medição e maior rangeabilidade dos medidores de vazão avaliados.

ABSTRACT This study aimed to evaluate three methodologies for orifice-plate water-flow estimation by quantifying errors in the flow determinations to propose an appropriate measurement range for each evaluated condition. Two orifice-plate models (nominal diameters of 100 and 150 mm) with 50% restriction in the flow section were evaluated. In the theoretical equations, the discharge coefficient was obtained using the Reader-Harris/Gallagher equation (Method 1) and approximated from experimental data using the angular coefficient of a zero-intercept straight line (Method 2). The recommended measurement ranges for errors that were lower than 5% for the 100 and 150 mm plates were 30 to 65 m3 h-1 and 70 to 130 m3 h-1 using the theoretical equation and 20 to 65 m3 h-1 and 40 to 130 m3 h-1 using the empirical equation, respectively. The Reader-Harris/Gallagher equation (Method 1) adequately estimated the discharge coefficient of the orifice plates; however, the use of empirical equations (Method 3) demonstrated smaller measurement errors and greater rangeability of the evaluated flow meters.

RESUMO Técnicas de fluido dinâmica computacional (CFD) se tornaram uma importante ferramenta para estudos e estimativas relacionadas ao escoamento de fluidos em diversos processos industriais e de engenharia. Nas últimas duas décadas, CFD tem sido utilizado para o estudo, projeto e aprimoramento de equipamentos de irrigação. Simulações numéricas podem ser utilizadas para estimativas de escoamento de fluidos, transferência de calor e reações químicas em sistemas complexos. O objetivo desta revisão é fornecer uma visão geral sobre uso de CFD em aplicações de engenharia de irrigação. O artigo está organizado em duas seções principais: fundamentos sobre CFD e aplicações em engenharia de irrigação. A primeira seção apresenta os principais métodos utilizados para simulação numérica, equações básicas para estimativa de parâmetros de escoamento, recomendações relacionadas a malha utilizada nas simulações, e critérios de convergência de resultados. Na segunda seção, são apresentadas aplicações relacionadas a perda distribuída e localizada de carga em tubulações, simulações de escoamento em labirinto de gotejadores com líquidos e sólidos-líquidos, precipitação de químicos, filtros, aspersores, válvulas reguladoras de pressão e injetores Venturi. As aplicações, embora descritas de modo breve, evidenciam que a modelagem utilizando CFD caracteriza um método que pode ser exato, rápido e viável para o estudo de parâmetros de escoamento em tubulações, conexões, emissores e acessórios de irrigação. As simulações empregando CFD podem ser úteis para o projeto de novos produtos, assim como para o aprimoramento e otimização de produtos existentes. Usos de CFD em engenharia de irrigação devem ser estimulados, especialmente com o propósito de inovação envolvendo parcerias entre a universidade e empresas de irrigação.

ABSTRACT Computational fluid dynamics (CFD) techniques have become an important tool for investigating and predicting flow behavior in many industrial and engineering processes. In the last two decades, CFD has been used for the study, design, and improvement of irrigation equipment. Numerical simulations can be used to predict fluid flow, heat transfer, and chemical reactions within complex systems. The objective of this review is to provide an overview of the uses of CFD in irrigation engineering applications. The paper is organized into two main sections: fundamentals of CFD and irrigation engineering applications. The first section presents the main methods used in numerical simulations, basic equations to predict fluid flow parameters, meshing concerns, and convergence criteria. In the second section, we present applications related to friction and local head losses in pipes, liquid and solid-liquid flow simulation in drippers, chemical scaling, filters, sprinklers, direct-acting pressure-regulating valves, and Venturi injectors. The briefly described applications indicated that CFD modeling can be an accurate, quick, and feasible method for the investigation of flow parameters in irrigation pipes, fittings, emitters, and accessories. The CFD simulations can be useful for designing new products as well as for improving and optimizing existing products. Computational fluid dynamics uses in irrigation engineering must be encouraged, particularly for innovation purposes resulting from the cooperation between academia and irrigation companies.

RESUMO Injetores Venturi são comumente empregados para fins de fertirrigação na agricultura, extraindo fertilizante de um tanque para a linha de irrigação. O conhecimento da quantidade de líquido a ser injetado por este dispositivo é útil para assegurar operação e manejo adequados da fertirrigação. Os objetivos desta pesquisa foram: (1) conduzir testes funcionais de injetores Venturi seguindo as normas estabelecidas pela ISO 15873; e (2) modelar a vazão de injeção utilizando Análise Dimensional pelo teorema de Buckingham Pi. Quatro modelos de injetores Venturi foram submetidos a testes operacionais usando água limpa como fluido motriz e como fluido succionado. Um modelo geral para predição da vazão de injeção foi proposto e validado, sendo este dependente das propriedades do fluido, das condições hidráulicas operacionais e das características geométricas do injetor. Outro modelo para estimar a vazão motriz, em função da pressão de entrada e da pressão diferencial foi ajustado e validado para cada tamanho de Venturi. Finalmente, um exemplo de aplicação foi apresentado. O tamanho do injetor Venturi foi selecionado para atender aos requisitos da aplicação e as condições de operação foram estimadas utilizando os modelos propostos.

ABSTRACT Venturi injectors are commonly employed for fertigation purposes in agriculture, in which they draw fertilizer from a tank into the irrigation pipeline. The knowledge of the amount of liquid injected by this device is used to ensure an adequate fertigation operation and management. The objectives of this research were (1) to carry out functional tests of Venturi injectors following requirements stated by ISO 15873; and (2) to model the injection rate using dimensional analysis by the Buckingham Pi theorem. Four models of Venturi injectors were submitted to functional tests using clean water as motive and injected fluid. A general model for predicting injection flow rate was proposed and validated. In this model, the injection flow rate depends on the fluid properties, operating hydraulic conditions and geometrical characteristics of the Venturi injector. Another model for estimating motive flow rate as a function of inlet pressure and differential pressure was adjusted and validated for each size of Venturi injector. Finally, an example of an application was presented. The Venturi injector size was selected to fulfill the requirements of the application and the operating conditions were estimated using the proposed models.

RESUMO Informações sobre perda de carga localizada em conexões utilizadas em sistemas de microirrigação são difíceis de serem encontradas na literatura. O objetivo desta pesquisa foi determinar experimentalmente as perdas de carga localizada em conexões comumente empregadas nesses sistemas e propor modelos matemáticos utilizando o teorema de Buckingham. A metodologia dos ensaios foi baseada em recomendações de normas técnicas internacionais. Os ensaios foram realizados sob pressão de entrada controlada em 150 kPa, com cinco a dez unidades testadas para cada modelo de conexão. As curvas relacionando vazão e perda de carga localizada foram plotadas com base em 15 condições de vazão, obtidas sob incremento e decréscimo de vazão. Para cada condição, foram coletados 30 pontos, resultando num conjunto de 900 registros de dados a cada ensaio. Em cada modelo de conexão avaliado, foram obtidas as seguintes informações: curvas de perda de carga localizada em função da vazão e do coeficiente de perda de carga localizada (KL). Os valores de KL variaram de 2,72 a 24,16, o qual tornar-se constante para um número de Reynolds acima de 10000. Verificou-se também a sensibilidade do coeficiente KL relacionado com a proporção das seções internas nas conexões. Os expoentes de vazão apresentaram valores próximos ao que é aplicado pela equação de Darcy-Weisbach (m = 2). Os modelos matemáticos desenvolvidos para as conexões apresentaram desempenho satisfatório.

ABSTRACT Information about local head loss caused by connections employed in micro-irrigation systems is hard to be found in literature. The objective of this research was to experimentally determine the local head losses in connections commonly used in micro-irrigation and propose mathematical models using the theorem of Buckingham. The methodology of tests was based on international standards. The tests were carried out under controlled inlet pressure, at 150 kPa, and five to ten units of each connection model were tested. The curves relating flow and head losses were drawn based on 15 flow conditions, obtained under increase and decrease of flow rate. For each condition, 30 points were collected resulting in a sample size of 900 points in each test. For each connection model evaluated, the following information was obtained: curves of local head loss as a function of flow rate and of local head loss coefficient (KL). The obtained values of KL ranged from 2.72 to 24.16, which become constant for Reynolds number higher than 10,000. The sensitivity of the coefficient related to a ratio of the internal sections in the connections was also verified. The flow exponents presented values close to the one applied by the Darcy-Weisbach equation (m = 2). The models developed for the connections presented a satisfactory performance.

RESUMO Para reduzir custos fixos e operacionais em sistemas de irrigação pressurizados são produzidos tubos de polietileno com pequena espessura de parede, com orifícios de descarga perfurados a laser, que operam a baixas pressões (até 100 kPa). A caracterização hidráulica desses materiais é essencial para o dimensionamento dos sistemas de irrigação. Dada a elasticidade do material de fabricação e a fina espessura de parede (aproximadamente 200 μm) dos tubos, o diâmetro interno pode ser alterado em função da pressão de operação, provocando variações na perda de carga. O objetivo deste trabalho foi analisar a perda de carga em tubos de polietileno flexíveis perfurados a laser e expressar o comprimento máximo dessas tubulações em função de critérios de uniformidade de distribuição de água. Utilizaram-se amostras de tubos não perfurados para determinar as equações de perda de carga. Ajustaram-se equações em função da vazão e da carga de pressão na entrada do tubo e, alternativamente, ajustou-se a equação de Darcy-Weisbach, com o diâmetro expresso em função da carga de pressão por um modelo potencial. A equação de perda de carga em função da vazão e da carga de pressão fornece estimativas adequadas e inclui efeitos de variação do diâmetro dos tubos plásticos devido a variações na carga de pressão. A equação de Darcy-Weisbach pode ser utilizada para o cálculo da perda de carga em tubos flexíveis, cujo diâmetro varia com a pressão, desde que o diâmetro seja expresso por uma função da pressão de entrada da lateral.

ABSTRACT For reducing fixed and operational costs in pressurized irrigation systems, thin-walled polyethylene pipes with laser-perforated orifices are manufactured to operate under low pressure (up to 100 kPa). Hydraulic characterization of these materials is essential for designing irrigation systems. Considering the material elasticity and the thin wall thickness (about 200 μm), the internal diameter of these pipes may vary according to the operating pressure, resulting in changes of head losses. The purpose of this study was to analyze the head loss in flexible pipes with laser-perforated orifices, and to estimate the maximum length of laterals based on criteria of water distribution uniformity. Non-perforated pipe samples were tested to obtain equations of friction loss. Equations were fitted as a function of flow rate and pressure head at the pipe inlet, and, alternatively, the Darcy-Weisbach equation was modified considering the diameter expressed as a power-law function of pressure head. The equation of head loss as a function of flow rate and pressure head provided proper estimations and considered effects related to changes in the diameter of plastic pipes due to variations in the pressure head. The Darcy-Weisbach equation can be employed for estimating head loss in flexible pipes, whose diameter varies due to pressure, but the diameter must be calculated as a function of the pressure head at the lateral inlet.

RESUMO Os ensaios laboratoriais para avaliação técnica ou estudo de material de irrigação envolvem a medição de diversas grandezas, bem como o monitoramento e controle das condições de ensaio. A presente pesquisa, realizada em 2016, teve por objetivo utilizar técnicas de controle estatístico de qualidade para avaliar resultados de ensaios de tubos gotejadores. Foram elaborados gráficos de controle para média móvel exponencialmente ponderada, além de índices de capacidade para o processo de medição da pressão de ensaio e temperatura da água; e estudo de repetitividade e reprodutibilidade (Gage RR) para vazão, no qual foram utilizadas 10 repetições, sob três turnos de trabalho (manhã, tarde e noite), com 25 emissores. Tanto a pressão quanto a temperatura se mantiveram estáveis, com desempenho “excelente” para o ajuste da pressão via controlador proporcional integrativo-derivativo. A variabilidade entre emissores foi a componente de maior contribuição na variância total das medições de vazão, sendo 96,77% devida à variabilidade entre peças. Classificou-se o sistema de medição como “aceitável” ou “aprovado” mediante o estudo Gage RR; e não foram identificadas causas não aleatórias de variabilidade relevantes na rotina de ensaios.

ABSTRACT Laboratory tests for technical evaluation or irrigation material testing involve the measurement of many variables, as well as monitoring and control of test conditions. This study, carried out in 2016, aimed at using statistical quality control techniques to evaluate results of dripper tests. Exponentially weighted moving average control charts were elaborated, besides capability indices for the measurement of the test pressure and water temperature; and study on repeatability and reproducibility (Gage RR) of flow measurement system using 10 replicates, in three work shifts (morning, afternoon and evening), with 25 emitters. Both the test pressure and water temperature remained stable, with “excellent” performance for the pressure adjustment process by integrative-derivative proportional controller. The variability between emitters was the component with highest contribution to the total variance of the flow measurements, with 96.77% of the total variance due to the variability between parts. The measurement system was classified as “acceptable” or “approved” by the Gage RR study; and non-random causes of significant variability were not identified in the routine of tests.

RESUMO A dinâmica da obstrução de emissores autocompensantes ainda é pouco conhecida, apesar de seu entendimento ser de fundamental importância para o controle da obstrução. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em laboratório, o comportamento da vazão de gotejadores autocompensantes sob o efeito da obstrução. Avaliaram-se 8 emissores autocompensantes, modelo Jain J-SC PC-PLUS com vazão nominal de 2,2 L h-1 em ensaios com duração de 8 h d-1, durante 4 semanas totalizando 160 h. A cada 40 h eram incrementadas a concentração e a granulometria de partículas, sendo adicionados 125 mg L-1 de sólidos, compostos por areia. A vazão dos emissores foi determinada por sistema de medição de massa. Verificou-se que as variações de vazão dos emissores não apresentaram padrão definido, ocorrendo de forma aleatória e em sua maioria de forma brusca, às vezes apresentando vazões superiores à vazão nominal (vazão máxima relativa de 182%); outras vezes, vazões inferiores (vazão mínima relativa de 0%).

ABSTRACT The clogging dynamics of pressure-compensating drippers is still poorly addressed, and its understanding is quite important to control clogging. The aim of this study was to evaluate the flow performance of pressure-compensating drippers under clogging effect. Eight pressure-compensating emitters, model J-SC Jain PC-PLUS with nominal flow rate of 2.2 L h-1 were evaluated. The tests were run for 8 h d-1 for 4 weeks, a total of 160 h. Every 40 h, the concentration and granulometry of suspended particles were increased, by adding 125 mg L-1 of solids, composed of sand. The flow rate of the emitters was determined using a weight measurement system. Flow rate variations of the emitters did not follow a defined pattern. Clogging seems to occur randomly and abruptly. Sometimes the flow rate exceeded the nominal value (maximum relative flow rate of 182%) and other times it was lower than the nominal value (minimum relative flow rate of 0%).

RESUMO Objetivou-se, no presente estudo, estabelecer os parâmetros de amplitude das irregularidades da superfície interna de tubos plásticos para irrigação, assim como procedimentos para sua obtenção e representação utilizando-se um rugosímetro de bancada. Durante o ano de 2013 foram avaliados 350 perfis de rugosidade de tubos de PVC e polietileno de baixa densidade (PEBDL), sendo determinados os parâmetros de rugosidade Ra, clássico para a representação das irregularidades de superfícies na maioria das situações, além dos parâmetros adicionais Rc, Rq e Ry. Determinações hidráulicas de perda de carga foram realizadas em laboratório para comparação com a perda de carga obtida pela aplicação dos parâmetros de rugosidade. Evidenciou-se diferença significativa de desempenho estatístico dos parâmetros de rugosidade (Ra, Rq, Rc e Ry) de acordo com o diâmetro do tubo e, portanto, constatou-se que a adoção de valores de rugosidade específicos para cada diâmetro contribui para a exatidão das estimativas de perda de carga. A rugosidade média para tubos de PVC e PEBDL foi 3,334 e 8,116 μm, respectivamente.

ABSTRACT Assuming that a roughness meter can be successfully employed to measure the roughness on the internal surface of irrigation pipes, this research had the purpose of defining parameters and procedures required to represent the internal surface roughness of plastic pipes used in irrigation. In 2013, the roughness parameter Ra, traditional for the representation of surface irregularities in most situations, and the parameters Rc, Rq, and Ry were estimated based on 350 samples of polyvinyl chloride (PVC) and low-density polyethylene (LDPE) pipes. Pressure losses were determined from experiments carried out in laboratory. Estimations of pressure loss varied significantly according to the roughness parameters (Ra, Rc, Rq, and Ry) and the corresponding pipe diameter. Therefore, specific values of roughness for each pipe diameter improves accuracy in pressure losses estimation. The average values of internal surface roughness were 3.334 and 8.116 μm for PVC and LDPE pipes, respectively.

As perdas localizadas de carga nos emissores devem ser consideradas para cálculo preciso do comprimento máximo de linhas laterais de irrigação por gotejamento. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo utilizando análise dimensional para calcular perda de carga ao longo de linhas laterais de irrigação, constituídas por gotejadores in-line. Várias medições foram realizadas com 12 modelos de emissores a fim de obter dados experimentais requeridos para o ajuste e avaliação do modelo matemático. O modelo proposto foi classificado como excelente, de acordo com o coeficiente de Camargo & Sentelhas. Ocorreu aumento no desvio entre valores observados e estimados com o aumento da perda de carga, sendo que o desvio máximo foi de 0,17 m. O erro relativo máximo foi 33,73%, sendo que 15% dos dados ensaiados apresentaram erro relativo maior que 20%. A desconsideração da perda de carga localizada ocasionou superestimava do comprimento máximo da linha lateral de até 16,48%, para os tubos emissores não regulados, e de até 19,48%, para os tubos com emissores regulados.

Local head losses must be considered in estimating properly the maximum length of drip irrigation laterals. The aim of this work was to develop a model based on dimensional analysis for calculating head loss along laterals accounting for in-line drippers. Several measurements were performed with 12 models of emitters to obtain the experimental data required for developing and assessing the model. Based on the Camargo & Sentelhas coefficient, the model presented an excellent result in terms of precision and accuracy on estimating head loss. The deviation between estimated and observed values of head loss increased according to the head loss and the maximum deviation reached 0.17 m. The maximum relative error was 33.75% and only 15% of the data set presented relative errors higher than 20%. Neglecting local head losses incurred a higher than estimated maximum lateral length of 19.48% for pressure-compensating drippers and 16.48% for non pressure-compensating drippers.

Mesmo diante do apelo ecológico pelo reaproveitamento de resíduos, os produtos de irrigação, como é caso de tubos porosos oriundos de pneus reciclados, devem ser avaliados quanto à sua viabilidade técnica. A caracterização hidráulica é um dos requisitos necessários para tal finalidade além de fornecer dados essenciais ao dimensionamento de sistemas de irrigação. Diante do exposto objetivou-se caracterizar tubos porosos quanto aos fatores perda de carga, vazão em função da pressão e variação de vazão. Foram utilizadas cinco amostras de tubo para determinação da perda de carga e oito para a determinação da curva vazão-pressão e do coeficiente de variação, sendo ensaiados sete níveis de pressão. A perda de carga foi determinada com tubo impermeabilizado e com distribuição de vazão para diferentes vazões. O tubo poroso apresentou coeficiente de variação de vazão em torno de 5%, considerado resultado satisfatório. O modelo potencial não se ajustou aos dados da curva característica vazão-pressão. Os fatores de atrito e de redução de perda de carga apresentaram comportamento divergente da literatura em que outros fatores, como a variação do diâmetro, devem ser estudados com maiores detalhes.

Even considering the ecological appeal to reuse wastes, the technical feasibility of irrigation products, such as porous pipes made of recycled automobile tires, must be assessed. Besides the hydraulic characterization is one of these technical requirements, it also provides essential data for designing subsurface irrigation systems. The objective of the research was to study the following characteristics of porous pipes: head loss, pressure-flow rate relationship, and variation of flow rate. Five samples of pipe were employed for determining head loss; eigth samples were used for determining pressure-flow rate curves and coefficient of variation evaluating seven pressures. Head loss experiments required pipes externally sealed (waterproofed) as well as pipes operating normally under several flow rates. The coefficient of variation of flow was around 5%, which represents a satisfactory result. The power function did not fit to the experimental data of pressure-flow rate. The head loss coefficient and the friction correction factor due to outflow of emitters presented values which did not match with those found in literature. Effects related to pipe diameter changes due to operating pressure must be taken into account in further studies.

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.