ABSTRACT: The objective of this study was to evaluate the yield and energy balance of four sorghum genotypes in irrigated and rainfed crops. The experiment was conducted in an irrigation and drainage unit at the Federal University of Grande Dourados (UFGD), in Dourados, Mato Grosso do Sul state (Brazil). The experimental design was a randomized complete block design with split plots (with and without irrigation), testing four genotypes (BRS 506, CV 007, CV 147, and EJ 7281) with four replicates (32 plots). Irrigation provided yield increase in all four genotypes. The respective yield increases were 85.89%, 71.82%, 64.28%, and 63.36% for genotypes EJ 7281, BRS 506, CV 147, and CV 007. The energy efficiency (produced/ used ratio) was on average 3.5 under irrigation, and 2.8 for rainfed crops. These results indicate the lack of competition between sorghum and sugarcane, being the first an alternative for off-season. Irrigation increased productivity, leading to an increase in yield and, consequently, in the amount of extracted energy. Yield gains in response to irrigation were more pronounced for genotype EJ 7281. There was a positive impact of irrigation on the energy balance of the four genotypes, increasing energy efficiency.

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.

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.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema eletrônico de controle do pH da água para microirrigação. O trabalho foi realizado no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia de Biossistemas (LEB) da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ/USP). O sistema de controle consta de um sensor de pH, um circuito eletrônico programado para manter o pH da água em 5,5 e um dispositivo de injeção de ácido controlado por uma válvula solenóide comandada por pulsos elétricos enviados pelo circuito eletrônico. O sistema foi testado em águas de diferentes valores iniciais de pH (variando de 6,2 a 9,2) sob vazão constante (264 L h-1) e variável, sendo efetuada a medição do pH imediatamente à jusante do sistema e ao longo da linha lateral, nos pontos situados a 1, 14, 29 e 44 m do início e em diferentes intervalos de tempo a partir do início dos ensaios. Os resultados obtidos comprovam a eficiência do sistema para manter o pH da água na faixa desejada, tanto para a condição de vazão constante quanto para a variável. Não foram verificadas variações temporais nem espaciais significativas na linha lateral de irrigação.

The aim of this work was to develop an electronic system for control of water pH in microirrigation. The study was accomplished in the Hydraulics Laboratory of Biossystems Engineering Department, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ/USP). The water pH control system has a device for acid injection controlled by a solenoid valve. This valve is switched on by electric pulses from a microcontroller. The system was evaluated for different water pH values (ranging from 6.2 to 9.2) under constant (264 L h-1) and variable flow. The pH was measured immediately on system downstream, and along the lateral line at 1, 14, 29, and 44 m from the lateral inlet, tests were also accomplished for different intervals of time. The obtained results proved the efficiency of the system on maintaining water pH in desired range for constant and variable flow conditions. Meaningful temporal or spatial variations along lateral irrigation line were not observed.

Objetivou-se, com este trabalho, construir protótipos de microaspersores, com boa uniformidade de distribuição para irrigações com sobreposição em hortas agrícolas, utilizando-se os processos de prototipagem rápida e torneamento mecânico. O estudo foi conduzido na ESALQ/USP e no Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI). Utilizou-se o coeficiente de uniformidade de Christiansen na avaliação do desempenho dos emissores. O PVC e o tecnyl foram os materiais que apresentaram mais facilidade na construção dos protótipos no processo de torneamento mecânico, porém o PVC foi o escolhido devido ao melhor acabamento. Os protótipos construídos com torneamento mecânico apresentaram resultados satisfatórios ressaltando tratar-se de um processo bastante artesanal e laborioso; já com a prototipagem rápida se construíram protótipos com melhores acabamentos e mais rapidez. A utilização da prototipagem rápida no desenvolvimento de equipamentos de irrigação é algo totalmente inovador e de caráter pioneiro, além de uma ferramenta de grande utilidade na área de inovação de produtos no setor de Engenharia Agrícola.

The present study had the objective of developing prototypes of microsprinkler with good distribution uniformity to irrigate with overlap in vegetable crops, by rapid prototyping and mechanic tournament. The work was carried out in the Hydraulic Laboratory of the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", University of Sao Paulo, Brazil, and in the Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI). Two processes were tested in the development of the microsprinkler prototypes rapid prototype and mechanical lathing. Christiansen Uniformity Coefficient was used as indicator to evaluate the distribution uniformity. Among the tested materials, the PVC and the technyl showed more facility in the prototype development in the mechanical lathing process, however, the PVC was chosen due to better finishing. The prototypes built by mechanical lathing showed satisfactory results, but were hard work and handmade. On the other hand, with the rapid prototyping, prototypes were built with better finishing and were quicker. The utilization of rapid prototyping in the development of irrigation devices is something completely innovative and pioneering, besides being a tool of great utility in the product innovation in the Agricultural Engineering sector.