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 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 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.

O trabalho foi desenvolvido visando a quantificar, sob manejo agroecológico, o consumo hídrico e os kcs para a cultura da batata (Solanum tuberosum L.), em Seropédica (RJ), e a simular a evapotranspiração da cultura (ETc), utilizando os kcs obtidos e os kcs preconizados pela FAO. O consumo hídrico foi obtido por meio do balanço hídrico do solo, utilizando sondas de TDR instaladas a 0,15 e 0,30 m de profundidade. Nas diferentes fases de desenvolvimento, o kc foi determinado pela razão entre a ETc e a evapotranspiração de referência, obtida por Penman-Monteith FAO 56. Os kcs obtidos foram 0,35; 0,45; 1,29 e 0,63. A ETc acumulada obtida em campo foi de 109,6 mm, enquanto as ETcs acumuladas a partir dos kcs FAO foram de 142,2 e 138,0 mm, respectivamente, considerando os valores clássicos e os corrigidos para as condições climáticas locais. A simulação do consumo hídrico com base nos dados meteorológicos da série histórica de 1961 a 2007 proporcionou valor maior de ETc quando comparado ao obtido em campo. A partir dos dados meteorológicos obtidos na série histórica, observou-se que a utilização de kcs preconizados pela FAO pode superestimar a quantidade de água na irrigação em 9%, considerando o mesmo período de cultivo.

The aim of this study was to quantify the water consumption and the crop coefficients (Kc) for the potato (Solanum tuberosum L.), in Seropédica, Rio de Janeiro (RJ), Brazil, under organic management, and to simulate the crop evapotranspiration (ETc) using the Kc obtained in the field and the ones recommended by the Food and Agriculture Organization (FAO). The water consumption was obtained through soil water balance, using TDR probes installed at 0.15m and 0.30m deep. At the different stages of development, the Kc was determined by the ratio of ETc and reference evapotranspiration, obtained by Penman-Monteith FAO 56. The crop coefficients obtained were 0.35, 0.45, 1.29 and 0.63. The accumulated ETc obtained in the field was 109.6 mm, while the ETc accumulated from FAO's Kc were 142.2 and 138mm, respectively, considering the classical values and the values adjusted to the local climatic conditions. The simulation of water consumption based on meteorological data of historical series from 1961 to 2007 provided higher value of ETc when compared with the one obtained in the field. From the meteorological data of historical series, it was observed that the use of Kc recommended by FAO may overestimate the amount of irrigation water by 9%, over the same growing season.

Sob manejo orgânico, foram determinados em Seropédica-RJ, utilizando lisímetro de pesagem, os coeficientes de cultura (kc), a evapotranspiração máxima e a produtividade da cultura da berinjela, em dois sistemas de cultivo (plantio direto com adição de palha e em solo com o preparo convencional). Foi adotado o delineamento inteiramente casualizado, com dois tratamentos (plantio direto e convencional) e com cinco repetições, durante 134 dias de cultivo. Não houve diferenças significativas na produtividade da cultura da berinjela nos dois sistemas de cultivo, sendo a produtividade comercial máxima obtida de 47,42 Mg ha-1, para o sistema de plantio direto, e de 47,91 Mg ha-1, para o sistema de plantio convencional. A ETc acumulada foi de 285,15 e 323,44 mm, para o sistema de plantio direto e plantio convencional, respectivamente. Os valores de coeficiente de cultura para as fases: 1 - transplantio-florescimento; 2 - florescimento-frutificação; 3 ‑ frutificação - primeira colheita; 4 - primeira colheita - final do ciclo foi de 0,83; 0,77; 0.90 e 0,97 no sistema de plantio direto para as respectivas fases e para o plantio convencional de 0,81; 1,14; 1,17 e 1,05 para as mesmas fases descritas anteriormente.

Under organic management in Seropédica-RJ, Brazil, using a weighing lysimeter, the crop coefficients (kc), the maximum evapotranspiration and the productivity of eggplant cultivation under two cropping systems (no tillage with straw plus soil with conventional preparation) were determined. A whole randomized layout with two treatments (no tillage and conventional) and five replicates during 134 days of cultivation were adopted. There were no significant differences in the eggplant cultivation in the two cropping systems, with a maximum commercial productivity obtained from 47.42 Mg ha-1 for the no-tillage system, and 47.91 Mg ha-1 for the conventional tillage. The accumulated ETc was 285.15 and 323.44 mm for the no-tillage and conventional, respectively. The crop coefficients value for the phases: 1 - transplanting, flowering, 2 - flowering-fruiting, 3 - fruit- first harvesting, 4- first harvesting of the final crop cycle was 0.83, 0.77, 0.90 and 0.97 in no-tillage system for the respective phases and for the conventional one 0.81, 1.14, 1.17 and 1.05 for the same steps described above.

A evapotranspiração de referência (ETo) é dependente da quantidade de energia disponível no ambiente e a radiação solar (Rs) é uma variável importante na sua estimativa. Mediante o exposto, o presente trabalho teve como objetivo determinar os coeficientes "a" e "b" da equação de Angströn-Prescott para Seropédica, RJ, e avaliar seus efeitos na estimativa da Rs e da ETo. Utilizaram-se medidas da radiação solar global e número efetivo de horas de brilho solar da estação Ecologia Agrícola (83741 -INMET) do período de 2000 a 2007. Os coeficientes foram determinados por análise de regressão linear, para todo o período e para períodos mensais e anuais. Utilizando-se os coeficientes calculados e os propostos pela FAO (0,25 e 0,50) estimaram-se Rs e ETo, e se avaliaram seus desempenhos. Os coeficientes médios mensais "a" variaram de 0,232 a 0,299 e "b" de 0,397 a 0,504. Os coeficientes médios anuais a e b foram 0,295 e 0,417 e os do período geral, 0,282 e 0,433, respectivamente. O melhor desempenho observado para a estimativa da Rs e da ETo foi obtido quando se utilizaram os coeficientes médios mensais da equação Angströn-Prescott.

The reference evapotranspiration (ETo) is dependent on the amount of energy available in the environment, being solar radiation (SR) as an important variable in its estimation. This study was carried out in order to determine the coefficients "a" and "b" of the Angstron-Prescott equation for Seropédica, Rio de Janeiro State, Brazil, and to evaluate their effects on the SR and ETo estimation. Measures of global solar radiation and effective number of hours of sunshine were used from station Ecology Fund (83741 - INMET) for the period of 2000 to 2007. The coefficients were determined by linear regression analysis for the entire period and monthly and yearly periods. Using the calculated coefficients and those proposed by FAO (0.25 and 0.50) SR and ETo were estimated and evaluated their performance. The average monthly coefficients "a" ranged from 0.232 to 0.299 and "b" from 0.397 to 0.504. Annual mean coefficients "a" and "b" were 0.295 and 0.417, and for general period were 0.282 and 0.433, respectively. The best performance observed for the estimated SR and ETo was obtained when the monthly coefficients of the equation Angströn-Prescott were adopted.