RESUMO Uma das possíveis alternativas para potencializar a utilização de recursos hídricos é a utilização de polímeros hidrorretentores. Objetivou-se avaliar como níveis de irrigação e doses de solução hidrorretentora interferem na produção da alface crespa, cultivar Vanda. O experimento foi realizado de dezembro de 2017 a janeiro de 2018, sob canteiros em ambiente protegido na área experimental do Instituto Federal Goiano - Campus Urutaí, GO (17º 29’ 10” S de latitude, 48º 12’ 38” O de longitude e 697 m de altitude). Testaram-se quatro níveis de irrigação (50, 75, 100 e 125%) da evaporação obtida diariamente pelo micrômetro de gancho e cinco doses de solução de hidrogel (0, 50, 100 e 200 g planta-1). Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso e esquema de parcelas subdivididas e quatro blocos. Foram avaliadas massa fresca da parte aérea, massa seca da parte aérea, altura de plantas, número de folhas e produtividade. Verificou-se incremento de 29,24% da massa seca da parte aérea comparando as doses de solução hidrorretentora de 0 e 169,28 g e acréscimo de 14,36% da altura de plantas quando comparados os níveis de irrigação de 50 e 125%. O uso de solução hidrorretentora proporciona aumento significativo em todos os parâmetros produtivos avaliados. Os níveis de irrigação utilizados influenciam as variáveis massa fresca da parte aérea, altura de planta e produtividade. A produtividade aumentou 18,42% para os níveis de irrigação utilizados, e os maiores valores estimados foram com a dose de solução hidrorretentora de 157,49 g (14,46 t ha-1).

ABSTRACT One of the potential alternatives to improve the use of water resources is the use of hydro retainer polymer applied to the soil. The objective of this study was to evaluate how irrigation levels and doses of hydro retainer polymer interfere in the production of ’Vanda’ lettuce. The experiment was carried out from December 2017 to January 2018 under protected environment in the Instituto Federal Goiano, Urutaí Campus, Goiás State, GO, Brazil (17º 29’ 10” S of latitude, 48º 12’ 38” W of longitude and 697 m of altitude). The work tested four irrigation levels of 50, 75, 100 and 125% of the evaporation obtained daily by the hook micrometer and five doses of hydrogel polymer (0, 50, 100, 150 and 200 g plant-1). The experimental design was a randomized block design in a scheme of split-plot and four blocks. Canopy fresh and dry mass, plant height, number of leaves and productivity were evaluated. There was 29.24% increase in the dry mass comparing the hydro retainer polymer doses of 0 and 169.28 g and an increase of 14.36% of the height of plants when compared with the irrigation levels of 50 and 125%. The use of a hydro retainer polymer provided a significant increase in all the evaluated productive variables. The irrigation levels influence the fresh mass from aerial part, plant height and productivity. The productivity increased 18.42% for the irrigation levels used and the highest estimated values were presented in the dose of 157.49 g (14.46 t ha-1) hydro retainer polymer.

Existem inúmeros fatores que afetam a uniformidade de distribuição de água pelos aspersores como, por exemplo, o tipo de aspersor e suas condições operacionais, o espaçamento e sua disposição no campo e a velocidade e direção do vento. Se os aspersores forem selecionados e utilizados adequadamente considerando-se os fatores supracitados, eles podem proporcionar maiores uniformidades de distribuição de água e menores custos do sistema de irrigação. Como a avaliação de todos esses fatores é uma tarefa complexa e morosa, a simulação computacional tem sido uma ferramenta útil no dimensionamento de sistemas de irrigação. Neste estudo objetivou-se determinar, com auxílio de simulação computacional, a uniformidade de distribuição de água do canhão hidráulico Plona-RL250, operando em diferentes condições de vento e espaçamentos e disposições de aspersores. Observou-se que a direção do vento exerceu pouca influência sobre os valores de CUC. Nenhuma vantagem foi encontrada para disposição triangular em comparação com a disposição retangular de aspersores, exceto quando foi usado um espaçamento menor que 40% do diâmetro molhado pelo canhão hidráulico, ao longo da linha principal.

There are various factors that affect water distribution uniformity from sprinklers, such as sprinkler type and its operational conditions, spacing and sprinkler setup in the field and wind speed and direction. If sprinklers are selected and used appropriately considering the aforementioned factors, they can result in higher water distribution uniformities and lower costs. Since the evaluation of all the above-mentioned factors is a complex and time-consuming task, computational simulation is a useful tool for the designing of irrigation systems. This study had as objective to determine, with the aid of computational simulation, the water distribution uniformity of the Plona-RL250 gun sprinkler working under different wind conditions as well as spacing and layouts of gun sprinklers. It was observed that wind direction exerted little influence on the water distribution uniformity values. No advantage was found for the triangular spacing in comparison with the rectangular spacing, except when a spacing less than 40% of the wetted diameter by the sprinkler was used along the main pipeline.

Avaliaram-se os efeitos de diferentes ângulos de saída do jato de água de um canhão hidráulico, combinados com diferentes diâmetros de bocais e pressões de serviço, sobre o raio de alcance e perfil radial de distribuição de água. A caracterização técnica do canhão hidráulico foi realizada em bancada de ensaios de aspersores da Universidade Federal de Lavras, em Lavras, MG, totalizando 24 diferentes condições operacionais. O raio de alcance do aspersor foi estimado pelo ajuste de uma equação potencial em função do diâmetro do bocal (18 e 22 mm), da pressão de serviço (294, 392, 490 e 588 kPa) e do ângulo de lançamento do jato de água (16, 22 e 28º). Além disto, foi realizada uma análise percentual da distribuição do volume de água aplicado ao longo do raio de alcance do aspersor. As reduções no alcance horizontal do jato de água foram mais pronunciadas em condições de baixas pressões e para o ângulo de jato de 16º; ocorre uma redução no raio de alcance do aspersor de 3,4 a 4,0%, a cada 3º de redução do ângulo de lançamento de 28º; ângulos de lançamento do jato maiores que 22º, associados com pressões de serviço superiores a 392 kPa, resultam em maiores volumes de água aplicados entre 60 e 80% do raio de alcance do aspersor.

The effect of different trajectory angles of a gun sprinkler associated with different nozzle diameters and working pressures on the radius of throw and water distribution profile were assessed in this study. The technical characterization of the gun sprinkler was carried out at a sprinkler test bench of the Universidade Federal de Lavras, at Lavras, MG, for 24 different working conditions. In function of nozzle diameter (18 and 22 mm), service pressure (294, 392, 490 and 588 kPa) and trajectory angle (16, 22 and 28º), a potential equation was adjusted to estimate the radius of throw. Furthermore, along the radius of throw the percentage distribution of the amount of water applied was analysed. For low working pressures associated with trajectory angle of 16º, higher reductions were observed on the radius of throw; from the 28º trajectory angle, for every 3º drop of the trajectory angle the radius of throw is reduced by approximately 3.4 to 4.0%; for trajectory angles higher than 22º associated with working pressures higher than 392 kPa, the amount of water applied from the gun sprinkler is more between 60 and 80% of radius of throw.

A maioria dos modelos matemáticos de simulação da aplicação de água por aspersores requer trabalhos laboriosos de calibração e validação, além de exigir, dos computadores, elevada capacidade de processamento. Este estudo foi realizado com o objetivo de calibrar e validar o modelo Simulação da Irrigação por Aspersão (SIA) no que se refere à operação de canhões hidráulicos em condições reais de campo. O método de otimização global Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) foi implementado no SIA com o intuito de ajustar os parâmetros de calibração baseados no modelo semiempírico de Richards & Weatherhead utilizando-se ensaios de campo do canhão Plona - RL250. Os parâmetros obtidos na calibração para determinada configuração do aspersor, foram mantidos constantes e posteriormente usados na validação para diferentes condições operacionais e de vento. O Método Shuffled Complex Evolution apresentou elevados índices de qualidade do ajuste além de rápida convergência. O modelo SIA foi capaz de prever a taxa de aplicação de água do canhão hidráulico Plona-RL250 e a uniformidade de distribuição de água do sistema, de forma adequada tanto no estágio de calibração quanto no de validação.

Great majority o mathematical simulation models of water application by sprinkler requires laborious tasks of calibration and validation and high processing power of computers as well. This study was conducted in order to calibrate and validate the SIA - Simulation Model for Sprinkler Irrigation, referring to the operation of rain guns in real field conditions. The Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) global optimization method was implemented in the SIA, aiming for adjusting the calibration parameters, based on the semi empirical model of Richards & Weatherhead, using field tests from PLONA - RL250 rain gun. The parameters obtained through calibration, for a given configuration of the sprinkler, were kept constant and, subsequently, used in validation for different wind and operating conditions. The Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) method showed high level of adjustment quality and fast convergence. The SIA model was able to predict the rate of a PLONA - RL250 rain gun application and uniformity of water distribution system adequately both in calibration stage as well as in validation stage.

A velocidade e a direção de incidência do vento, em relação ao eixo de deslocamento do aspersor, são variáveis apresentadas em vários trabalhos como fatores importantes para a determinação da uniformidade de aplicação de água dos equipamentos autopropelidos de irrigação. No entanto, em razão das dificuldades de se conduzir estudos de campo com canhões hidráulicos sob condições controladas de direção e velocidade do vento, as recomendações de espaçamento entre carreadores, em sua maioria, consideram apenas o efeito da velocidade do vento, sem mencionar a direção de sua incidência. Neste trabalho, a aplicação de coeficientes semiempíricos do modelo Richards & Weatherhead, ajustados com base em ensaios de campo do canhão PLONA RL-250, possibilitou realizar, por meio de simulações digitais, uma análise quantitativa dos efeitos da velocidade e da direção do vento sobre a uniformidade de aplicação de água dos sistemas autopropelidos. As simulações indicaram que, na medida em que a incidência do vento passa de perpendicular para paralela ao eixo de deslocamento, os efeitos prejudiciais da velocidade do vento sobre a uniformidade são ampliados. Desta forma, fica evidenciado que tanto a direção como a velocidade do vento devem ser consideradas nas recomendações de espaçamento entre carreadores.

Wind velocity and its direction, in relation to the sprinkler travel axis, are pointed out as key factors in determining water application uniformity of traveler irrigation machines. However, due to difficulties in running field tests with rain guns under controlled wind conditions, most towpath spacing recommendations consider only wind velocity without mentioning its direction. In this study, the application of semi-empirical parameters from RICHARDS & WEATERHEAD model's, adjusted based on field tests with the rain gun PLONA RL-250, provided with the help of computer simulation, the data necessary for a quantitative analysis about the effects of wind velocity and direction on water application uniformity of traveler irrigation systems. Simulations indicated that as wind direction moves from perpendicular to parallel to the sprinkler travel axis, the deleterious effects of wind velocity are enhanced. Therefore, these results demonstrated that both wind direction and wind speed must be considered on towpath spacing recommendations.

A hipótese da existência de uma relação linear entre o alcance de canhões hidráulicos e a velocidade do vento, descrita no modelo de Richards & Weatherhead e amplamente utilizada na simulação da distribuição de água de canhões hidráulicos em condições de vento, foi avaliada neste trabalho para aspersores de tamanho médio. Na avaliação foram consideradas distâncias de alcance entre os aspersores modelos Agropolo/NY e Naan/5024 e os limites de sua área molhada, observadas em ensaios de campo, medidos nas direções: contrária, a favor e perpendicular ao vento. As retas ajustadas pelo método dos mínimos quadrados indicaram, em relação ao alcance do aspersor quando da ausência de vento, que para cada incremento de 1 m s-1 na velocidade do vento ocorreram: (i) um decréscimo de 3,7% na direção contrária ao vento; (ii) um decréscimo de 3,0% na direção perpendicular ao vento e (iii) um acréscimo de 2,2% na mesma direção do vento, indicando que no intervalo de velocidades de vento consideradas (0 a 3 m s-1) a hipótese de uma relação linear entre o alcance de aspersores de tamanho médio e a velocidade do vento, foi mantida.

The hypothesis of a linear relationship between wetted radius of gun sprinklers and wind velocity, as proposed by the Richards & Weatherhead model and widely used for simulation of water distribution by gun sprinklers under windy conditions, was evaluated in this study for medium-sized sprinklers. Distances from the sprinkler models used in this study (Agropolo/NY e Naan/5024) to the limit of the wetted area were determined through various field tests for upwind, downwind and crosswind conditions. Using the least square method it was found that, in relation to the no-wind radius, for each 1 m s-1 increase in wind velocity there was: (i) a distance reduction of 3.7% for upwind edge; (ii) a 3.0% decrease in distance for crosswind edge; and (iii) a 2.2% increase in distance for downwind edge. These results indicated that the linear relationship found between wetted radius and wind velocity was valid for the range of wind velocities considered in this study (0-3 m s-1).

Este trabalho apresenta resultados de simulações digitais da uniformidade de aplicação de água de sistemas autopropelidos de irrigação, para a condição de ausência de ventos. Nas simulações foram considerados aspersores com perfis radiais de distribuição de água tipo triangular, elíptico e retangular, operando sob diferentes combinações de ângulo de giro (de 180 até 360º) e espaçamento entre carreadores (de 0 a 100% do diâmetro molhado - DM). Os resultados das simulações foram apresentados em três grupos distintos, cada um representando a mesma forma geométrica do perfil radial de distribuição de água. Independentemente do ângulo de giro, os melhores valores de uniformidade foram obtidos com espaçamentos menores que 45% e entre 55% e 70% do DM para o perfil radial triangular e com espaçamentos menores que 50% e entre 70% e 90% do DM para os perfis radiais elíptico e retangular. Para os três perfis radiais, ângulos de giro do aspersor entre 180 e 230º geram maiores valores de coeficiente de uniformidade.

This study presents digital simulation results of water application uniformity of self-propelled irrigation systems, under windless conditions. In the digital simulations, we considered sprinklers with triangular, elliptical and rectangular radial water distribution profiles, working under different combinations of angle of rotation (from 180º to 360º) and spacing between carriers (from 0 to 100% of the wet diameter - WD). Simulation results were presented in three distinct groups, each one representing the same geometric shape of the radial water distribution profile. Regardless of the angle of rotation, the best values of uniformity were obtained with spacing lower than 45% and between 55% and 70% of WD for the triangular radial profile, and with spacing lower than 50% and between 70% and 90% of WD for the elliptical and rectangular radial profile. For the three radial distribution profiles, the sprinkler angles of rotation which range between 180º and 230º generate higher values of uniformity coefficient.

O vento afeta a distribuição de água aplicada por aspersores, podendo tornar um determinado sistema de irrigação ineficiente. Nestas condições, a modelagem pode facilitar as avaliações de sistemas convencionais de aspersão, antes mesmo de sua implantação no campo. Neste estudo foi avaliada a aplicabilidade do modelo semiempírico de Richards & Weatherhead para aspersores de tamanho médio, modelos Agropolo/NY e Naan/5024, em diferentes condições de vento. Os valores do Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC), obtidos com dados de ensaios de campo e em simulações computacionais, foram comparados por meio de diversos índices resultando em valores de R²=0,88, desvio absoluto médio (DAM) = 4,75% e índice de desempenho (c) = 0,91, para aspersores operando isoladamente, para linhas laterais de aspersores, valores de R²= 0,78, DAM = 4,1% e c = 0,76. Demonstrou-se, assim, a aplicabilidade do modelo de Richards & Weatherhead frente à predição da uniformidade de aplicação de água de sistemas convencionais de irrigação operando com aspersores de tamanho médio em condições de vento, o que reduz o esforço e o tempo requerido em trabalhos de campo.

The wind has influence on sprinkler water distribution and it can make a given irrigation system inefficient. Under this circumstance, the use of mathematical models can ease evaluations of conventional sprinkler irrigation systems, even before they are set up in the field. The aim of this study was to evaluate the applicability of the Richards & Weatherhead semi-empirical model using medium-sized sprinklers (Agropolo/NY and Naan/5024) under windy conditions. The Christiansen coefficient of uniformity (CUC) values, based on in-field sprinkler tests, were compared to simulated values, resulting in the following indices: (i) for individual solid set sprinkler system R²= 0.88, average absolute deviation (AAD) = 4.75%, and performance index (c) = 0.91; (ii) for block sprinkler system R²=078, AAD = 4.1%, and c = 0.76. These results emphasize the applicability of the Richards & Weatherhead model on water application uniformity prediction for conventional sprinkler systems operating with medium-sized sprinklers, reducing the efforts and the time required in field trials.

A hipótese da existência de uma relação linear entre o raio de alcance de um canhão hidráulico e a velocidade do vento, que é assumida no modelo semi-empírico de Richards & Weatherhead, para simulação da distribuição de água de canhões hidráulicos operando sob condições de vento, foi avaliada neste trabalho. Na avaliação foram utilizadas distâncias observadas em ensaios de campo, entre o canhão Plona RL-250 e os limites da sua área molhada, tomadas nas seguintes direções: contrária, a favor e perpendicular ao sentido do vento. As retas ajustadas pelo método dos mínimos quadrados aos dados disponíveis, indicam que cada incremento de 1m s-1 na velocidade do vento provoca as seguintes alterações, expressas em relação ao valor do raio sem vento do aspersor: (i) um decréscimo de 6,3% no sentido contrário ao vento (R² = 0,737); (ii) um decréscimo de 7,3% nas direções perpendicular ao vento (R² = 0,850); e (iii) um acréscimo de 1,3% no sentido do vento; esses resultados indicam que, no intervalo de velocidades de vento consideradas (0 a 5 m s-1) a hipótese de uma relação linear entre raio de alcance e velocidade do vento pode ser utilizada.

The hypothesis of a linear relationship between wetted area of a sprinkler and the wind velocity which is assumed by the Richards & Weatherhead semi empirical model for simulation of wind effects on gun type water application distribution was evaluated. Distances from the Plona-RL250 gun type sprinkler to the upwind, crosswind and downwind edges was determined in 53 field testes, held under different wind conditions and were used to evaluate the suitability of the proposed linear relationship. A linear least square fit for each set of data indicates that, for each 1 m s-1 increase in wind velocity, there is: (i) a 6.3% decrease on the distance to the upwind edge (R² = 0.737); (ii) a 7.3% decrease on the distance to the crosswind edge (R² = 0.850); and (iii) a 1.3% increase on downwind edge distance in relation to the no-wind radius of throw. These results indicate that, for the range of wind velocities considered in this study (from 0 up to 5 m s-1) the linear relationship between sprinkler reach and wind velocity can be accepted.