ABSTRACT Soil erosion studies using rainfall simulators are generally expensive and time consuming. Thus, the aim of this study was to develop a prototype of an automatic runoff collector, capable of real-time quantifying runoff volume and soil loss in field trials using a rainfall simulator. The used sensors were chosen based on the type A uncertainty computed from different volumes of water and concentrations of sediment. Through specific programming, the runoff volume, sediment concentrations and the time of occurrence of the collections corresponding to each 200 cm³ of runoff were recorded on a micro-SD card. The robustness of the calibration and the programming developed were also evaluated in the Arduino Mega® 2560 microcontroller. The pressure (PSI.420) and turbidity (ST100) sensors were selected for developing the prototype, which was evaluated in the field with the InfiAsper rainfall simulator. Then, the data collected automatically by the sensors were compared to those obtained by manual measurement. The automatic runoff collector equipped with the PSI.420 and ST100 sensors has potential to obtain and store runoff data, and it was effective in evaluating the erosion process, generating mean errors of 12.25 and 13.16% for runoff volume and soil loss, respectively. The proposed prototype has a low cost of manufacture, in addition to optimizing the collection of erosion data in studies with rainfall simulators.

RESUMO Estudos relacionados à erosão do solo usando simuladores de chuva são geralmente onerosos e demorados. Assim, o objetivo deste estudo foi desenvolver um protótipo de coletor automático de escoamento superficial, capaz de quantificar em tempo real o volume de escoamento superficial e a perda de solo em ensaios de campo utilizando um simulador de chuva. Os sensores utilizados foram escolhidos com base na incerteza tipo A calculada a partir de diferentes volumes de água e concentrações de sedimentos. Por meio de programação específica, o volume da enxurrada, as concentrações de sedimentos e o tempo de ocorrência das coletas correspondentes a cada 200 cm³ de enxurrada foram registrados em um cartão micro-SD. A robustez da calibração e a programação desenvolvida também foram avaliadas no microcontrolador Arduino Mega® 2560. Os sensores de pressão (PSI.420) e de turbidez (ST100) foram selecionados para o desenvolvimento do protótipo, o qual foi avaliado em campo com o simulador de chuva InfiAsper. Em seguida, os dados coletados automaticamente pelos sensores foram comparados com os obtidos por medição manual. O coletor automático equipado com os sensores PSI.420 e ST100 tem potencial para obter e armazenar dados de escoamento, e foi eficiente na avaliação do processo erosivo, gerando erros médios de 12,25 e 13,16% para volume de escoamento e perda de solo, respectivamente. O protótipo proposto possui baixo custo de fabricação, além de otimizar a obtenção de dados de erosão em estudos com simuladores de chuva.

RESUMO O aumento da eficiência de secadores solares com garantia de que o sistema permaneça acessível a todos os usuários pode ser alcançado com sua automação por meio de sensores de baixo custo e fácil utilização. Objetivou-se desenvolver, implantar e avaliar um sistema automático de monitoramento dos parâmetros de secagem em secador híbrido solar-elétrico (SHSE). Inicialmente, foi desenvolvido e instalado o sistema automático de aquisição de dados para a coleta dos parâmetros de massa da amostra e temperatura do ar e umidade relativa do ar de secagem. O sistema automatizado foi validado comparando-o com aparelhos convencionais de medição dos parâmetros em estudo. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, teste de Tukey e regressão linear a p ≤ 0,05. O sistema ligar/desligar do exaustor funcionou de forma eficiente, reduzindo os erros relacionados à medição da massa. O GERAR Mobile App mostrou-se fácil de ser usado por possuir ícones intuitivos e compatibilidade com os sistemas operacionais mais utilizados para dispositivos móveis. As respostas na comunicação via Bluetooth foram rápidas. A utilização do Arduino, um microcontrolador de baixo custo, para automatizar a atividade de monitoramento permitiu estimar a massa do produto e coletar os dados de temperatura do ar de secagem e umidade relativa do ar por meio do DHT22. Este sensor mostrou boa correlação de leituras de massa e temperatura do ar entre o sistema automático e convencional, mas baixa correlação para umidade relativa do ar. Em geral, o sistema de aquisição de dados monitorou em tempo real os parâmetros para secagem de produtos agrícolas no SHSE.

ABSTRACT Increasing the efficiency of solar dryers with ensuring that the system remains accessible to all users can be achieved with their automation through low-cost and easy-to-use technique sensors. The objective was to develop, implement and evaluate an automatic system for monitoring drying parameters in a hybrid solar-electric dryer (HSED). Initially, an automated data acquisition system for collecting the parameters of sample mass, air temperature, and relative air humidity was developed and installed. The automatic mass data acquisition system was calibrated in the hybrid solar-electric dryer. The automated system was validated by comparing it with conventional devices for measuring the parameters under study. The data obtained were subjected to analysis of variance, Tukey test and linear regression at p ≤ 0.05. The system to turn on/off the exhaust worked efficiently, helping to reduce the errors related to the mass measurement. The GERAR Mobile App showed easy to be used since it has intuitive icons and compatibility with the most used operating systems for mobile devices. The responses in communication via Bluetooth were fast. The use of Arduino, a low-cost microcontroller, to automate the monitoring activity allowed estimating the mass of the product and collecting the drying air temperature and relative air humidity data through the DHT22. This sensor showed a good correlation of mass and air temperature readings between the automatic and conventional system, but low correlation for relative air humidity. In general, the automatic data acquisition system monitored in real time the parameters for drying agricultural products in the HSED.

ABSTRACT Irrigation is essential for the development of crops in regions with scarcity or irregular rainfall distribution, enabling high productivity. However, the use of water resources and electrical energy leads to a concern with irrigation efficiency. Pressure demand varies during the operations of irrigation systems and the appropriate pressure can be regulated by variable-frequency drives for the power supply of the motor-pump set. This study aimed to analyze the technical and economic feasibility of using a variable-frequency drive to adjust the pressure in subunits of micro-irrigation systems. Laboratory tests were carried out to determine the electrical power consumed in each irrigated subunit for different slopes and the application or not of the variable-frequency drive. Thus, an economic analysis was carried out considering the electricity tariff for group B and rural consumer class, as well as different annual irrigation times. The results showed the potential for energy saving with the use of the variable-frequency drive. Thus, the economic analysis showed that the variable-frequency drive was a better alternative than the dissipative method.

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 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 A otimização do uso da irrigação é uma necessidade em virtude da escassez de água e do aumento da demanda por alimentos. Objetivou-se, neste trabalho, avaliar o efeito de diferentes lâminas de irrigação sobre a eficiência econômica dos cultivos da alface, berinjela, beterraba e cenoura conduzidas em sistema orgânico de produção. As avaliações foram realizadas com base em funções de produção obtidas em experimentos de campo conduzidos de 2006 a 2011 e no levantamento de preços dos produtos e de insumos determinando-se as lâminas correspondentes ao máximo lucro bruto e à máxima eficiência no uso da água. Adicionalmente, avaliou-se a redução relativa da produtividade para diferentes incrementos percentuais na lâmina economicamente ótima. Observou-se que as culturas apresentam diferenças entre as lâminas de máxima eficiência econômica e do uso da água variando de 22,2 mm (alface) a 149,7 mm (berinjela). A aplicação de água em quantidade superior à lâmina de máxima eficiência econômica proporcionou redução da produtividade e do lucro cuja magnitude depende da resposta da cultura.

ABSTRACT The optimization in the use of irrigation is a necessity due to water scarcity and the increasing demand for food. The objective of this study was to evaluate the effect of different irrigation depths on the economic efficiency of lettuce, eggplant, beet and carrot, cultivated in an organic production system. The evaluations were performed based on production functions obtained in field experiments conducted from 2006 to 2011, and survey of prices of products and inputs, determining the irrigation depths corresponding to the maximum gross profit and the maximum water use efficiency. Additionally, the relative yield reduction was evaluated for different percent increments in the economically optimal irrigation depth. It was observed that the crops have differences between the irrigation depths of maximum economic efficiency and maximum water use efficiency, ranging from 22.2 mm (lettuce) to 149.7 mm (eggplant). The application of water above the irrigation depth of maximum economic efficiency led to yield and profit reductions, whose magnitude depends on the response of the crop.

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.

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.

Este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar as perdas de solo e água em um Argissolo Vermelho-Amarelo, submetido a quatro diferentes padrões de precipitação de chuva simulada e duas condições de cobertura: área com solo descoberto e com palhada após plantio de milho. O experimento foi conduzido no Campo Experimental da Embrapa-Agrobiologia, localizado no município de Seropédica-RJ, e consistiu na aplicação de chuvas simuladas com diferentes padrões, caracterizados como avançado (AV), intermediário (IN), atrasado (AT) e constante (CT), em uma área amostral de 0,80 m de largura por 1,0 m de comprimento. Utilizando um simulador de chuvas portátil, foram aplicadas chuvas com 30 mm de lâmina total durante 60 minutos. Nos padrões com intensidade variada, o pico de precipitação foi de 110 mm h-1. Os resultados obtidos possibilitaram concluir que a cobertura do solo com resíduos de milho reduziu substancialmente as taxas e perdas de água e solo, principalmente para o padrão de chuva constante, indicando que a palhada deixada sobre o solo após a colheita auxilia de maneira efetiva no controle da erosão.

This study was carried out in order to determine the soil and water losses in a Yellow-red Ultisol, under four different rainfall patterns and two conditions of soil cover: area with soil uncovered and with straw after corn planting. The experiment was conducted at the experimental field of Embrapa Agrobiologia, located at Seropédica municipality, State of Rio de Janeiro, Brazil. The treatments consisted in application of simulated rainfall using variable intensity classified in different patterns as: advanced (AV), intermediate (IN), delayed (AT), and constant (CT), in a plots with 0.8 m of width and 1.0 m of length. Using a portable rainfall simulator rainfall with 30 mm total depth during 60 minutes was applied. For the patterns with varied intensity, the peak of precipitation was 110 mm h-1. The results showed the cover of the soil with corn stubble substantially reduced the rates and the soil and water losses, mainly for the pattern of constant rainfall, indicating that the residues left on the ground after harvest helps effectively in the erosion control.

O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um procedimento de cálculo para otimização econômica, aplicado ao dimensionamento de linhas laterais de irrigação telescópicas com múltiplas saídas. A metodologia proposta pode ser empregada para a associação de condutos em série, sendo válida para o dimensionamento de trechos de tubulação com três diferentes diâmetros. Determinando-se a combinação ideal de comprimentos e respectivos diâmetros de cada trecho, obtém-se o resultado de mínimo custo na aquisição de tubulação. Para tal, utilizou-se a técnica dos multiplicadores de Lagrange, submetendo a função de custo às restrições do sistema, cujas variáveis de decisão são o comprimento da tubulação e a perda de carga total ao longo do percurso de escoamento. A técnica dos multiplicadores de Lagrange mostrou-se adequada para a otimização econômica do sistema em questão, quando comparada ao método-padrão de minimização de custos via função objetivo e respectivas restrições (solver), possibilitando o cálculo do comprimento de cada trecho da tubulação, bem como a redução nos custos de aquisição.

In this study is presented an economic optimization method to design telescope irrigation laterals (multidiameter) with regular spaced outlets. The proposed analytical hydraulic solution was validated by means of a pipeline composed of three different diameters. The minimum acquisition cost of the telescope pipeline was determined by an ideal arrangement of lengths and respective diameters for each one of the three segments. The mathematical optimization method based on the Lagrange multipliers provides a strategy for finding the maximum or minimum of a function subject to certain constraints. In this case, the objective function describes the acquisition cost of pipes, and the constraints are determined from hydraulic parameters as length of irrigation laterals and total head loss permitted. The developed analytical solution provides the ideal combination of each pipe segment length and respective diameter, resulting in a decreased of the acquisition cost.

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.