Search

Orientador: Antônio Pires de Camargo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: A obstrução de emissores em sistemas de irrigação por gotejamento é comumente relatada como um dos principais impasses para o uso deste sistema. A obstrução de emissores é influenciada pelas características da água e pelas configurações geométricas do labirinto. Agentes de natureza física, química e biológica são os principais responsáveis pelo entupimento de emissores e, muitas vezes, esses agentes podem se combinar levando à interrupção do fluxo de água, tornando mais complexo o entendimento dos processos de obstrução. Nesta pesquisa, objetivou-se estudar os processos de obstrução provocados por partículas de pequena granulometria (< 125 ?m) e precipitados de carbonato de cálcio (CaCO3), de modo isolados e combinados em diferentes condições. Protótipos de labirintos de gotejadores com diferentes configurações geométricas foram utilizados nos ensaios. Entre esses protótipos, nove apresentam configuração geométrica que favorecem a formação de zonas de vórtices de diferentes magnitudes durante o escoamento, e seis apresentam configuração geométrica que favorece escoamento uniforme no canal. Os ensaios foram conduzidos em laboratório sob condições controladas utilizando-se água calcária sintética com dureza de 200 e 300 mg L-1 em CaCO3 e concentração de partículas sólidas (PS) de 125 e 500 mg L-1. O tempo de ensaio foi de 200 h e, a cada 40 h, foi determinada a vazão relativa de cada modelo. Imagens do interior do labirinto foram obtidas utilizando-se uma câmera de alta resolução a fim de verificar os padrões de deposição. Testes de precipitação em béquer foram realizados a fim de esclarecer os mecanismos envolvidos na interação entre PS, solução e cristais de CaCO3. A influência da concentração de PS no período de indução, taxa de precipitação e massa de CaCO3 formada foi estudada. Difração de raios-x e microscopia eletrônica de varredura foram empregadas a fim de analisar as fases cristalinas do material precipitado e as mudanças na morfologia do CaCO3 na presença de PS. Simulações de fluidodinâmica computacional foram realizadas para caracterizar o escoamento nos canais dos emissores. Nos ensaios apenas com PS, os resultados revelaram acúmulo de PS em 200 h de operação, porém não foi identificada variação de vazão dos emissores suficiente para classificá-los como obstruídos. Nos ensaios apenas com água calcária, gotejadores de escoamento uniforme foram sensíveis à deposição de CaCO3, e obstruíram nas duas condições de dureza estudadas. Nos ensaios de interação, a adição de PS na água impactou a deposição de CaCO3 nos labirintos e, consequentemente, a vazão dos gotejadores, uma vez que foi observado que a quantidade de material depositado no labirinto diminuiu com o aumento da concentração de PS na água. Em termos de resistência à obstrução, as características geométricas dos labirintos foram dominantes em relação à qualidade da água, sendo a largura do canal e a área da seção de fluxo os parâmetros geométricos que mais influenciaram na deposição nos labirintos. Finalmente, simulações de fluidodinâmica computacional foram úteis para antecipar zonas favoráveis à deposição e formação de incrustação e fornecer subsídios para o projeto de emissores Abstract: A obstrução de emissores em sistemas de irrigação por gotejamento é comumente relatada como um dos principais impasses para o uso deste sistema. A obstrução de emissores é influenciada pelas características da água e pelas configurações geométricas do labirinto. Agentes de natureza física, química e biológica são os principais responsáveis pelo entupimento de emissores e, muitas vezes, esses agentes podem se combinar levando à interrupção do fluxo de água, tornando mais complexo o entendimento dos processos de obstrução. Nesta pesquisa, objetivou-se estudar os processos de obstrução provocados por partículas de pequena granulometria (< 125 ?m) e precipitados de carbonato de cálcio (CaCO3), de modo isolados e combinados em diferentes condições. Protótipos de labirintos de gotejadores com diferentes configurações geométricas foram utilizados nos ensaios. Entre esses protótipos, nove apresentam configuração geométrica que favorecem a formação de zonas de vórtices de diferentes magnitudes durante o escoamento, e seis apresentam configuração geométrica que favorece escoamento uniforme no canal. Os ensaios foram conduzidos em laboratório sob condições controladas utilizando-se água calcária sintética com dureza de 200 e 300 mg L-1 em CaCO3 e concentração de partículas sólidas (PS) de 125 e 500 mg L-1. O tempo de ensaio foi de 200 h e, a cada 40 h, foi determinada a vazão relativa de cada modelo. Imagens do interior do labirinto foram obtidas utilizando-se uma câmera de alta resolução a fim de verificar os padrões de deposição. Testes de precipitação em béquer foram realizados a fim de esclarecer os mecanismos envolvidos na interação entre PS, solução e cristais de CaCO3. A influência da concentração de PS no período de indução, taxa de precipitação e massa de CaCO3 formada foi estudada. Difração de raios-x e microscopia eletrônica de varredura foram empregadas a fim de analisar as fases cristalinas do material precipitado e as mudanças na morfologia do CaCO3 na presença de PS. Simulações de fluidodinâmica computacional foram realizadas para caracterizar o escoamento nos canais dos emissores. Nos ensaios apenas com PS, os resultados revelaram acúmulo de PS em 200 h de operação, porém não foi identificada variação de vazão dos emissores suficiente para classificá-los como obstruídos. Nos ensaios apenas com água calcária, gotejadores de escoamento uniforme foram sensíveis à deposição de CaCO3, e obstruíram nas duas condições de dureza estudadas. Nos ensaios de interação, a adição de PS na água impactou a deposição de CaCO3 nos labirintos e, consequentemente, a vazão dos gotejadores, uma vez que foi observado que a quantidade de material depositado no labirinto diminuiu com o aumento da concentração de PS na água. Em termos de resistência à obstrução, as características geométricas dos labirintos foram dominantes em relação à qualidade da água, sendo a largura do canal e a área da seção de fluxo os parâmetros geométricos que mais influenciaram na deposição nos labirintos. Finalmente, simulações de fluidodinâmica computacional foram úteis para antecipar zonas favoráveis à deposição e formação de incrustação e fornecer subsídios para o projeto de emissores Doutorado Água e Solo Doutor em Engenharia Agrícola CAPES 88882.434695/2019-01 FAPESP 2018/20099-5

Orientador: Antonio Pires de Camargo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: A filtragem é obrigatória quando se trabalha com sistemas de irrigação localizada e tem a finalidade de prevenir problemas de obstrução nos emissores e consequentes prejuízos a uniformidade e eficiência de aplicação de água num cultivo. O funcionamento inapropriado do sistema de filtragem pode prejudicar o desempenho do sistema de irrigação e o desenvolvimento das culturas. O presente trabalho apresenta-se organizado em quatro capítulos, sendo que o primeiro capítulo contém uma revisão bibliográfica sobre filtragem e os capítulos seguintes caracterizam artigos científicos oriundos da pesquisa. Os artigos científicos tratam da medição da vazão e da caracterização e melhoramento dos sistemas de filtragem. No primeiro artigo analisa-se a calibração de placas de orifício a partir de diferentes métodos, visando quantificar os erros presentes na medição de vazão e na estimativa do coeficiente de descarga. Embora esse capítulo não trate diretamente de sistemas de filtragem que é o objeto principal do estudo, essa etapa caracterizou parte inicial e obrigatória da pesquisa. No segundo artigo, efetuou-se caracterização operacional e de desempenho de um filtro de tela com mecanismo auto-limpante, avaliando-se elementos filtrantes de tela, com diversas características geométricas, de material, tipo de malha, entre outros. Determinou-se o tamanho mínimo de partículas que os elementos filtrantes são capazes de reter em condições de operação, confirmando (ou não) as condições dadas pelo fabricante. Por último, no terceiro artigo, analisa-se simulações utilizando fluido-dinâmica computacional como ferramenta para investigar e aprimorar o desempenho hidráulico do filtro, otimizando as dimensões da carcaça do filtro e ampliando a faixa de operação do equipamento Abstract: Filtering is a mandatory practice when working with micro-irrigation systems and is intended to prevent problems of clogging the emitters and consequent damage to the uniformity and efficiency of water application in a crop. The improper functioning of the filtration system can affect the performance of the irrigation system and the development of crops. The present work is organized into four chapters, the first chapter contains a bibliographical review on filtering and the following chapters feature scientific articles from the research. Scientific articles dealing with flow measurement and the characterization and improvement of filtration systems. The first article analyzes the calibration of orifice plates using different methods, aiming to quantify the errors present in the flow measurement and in the estimation of the discharge coefficient. Although this chapter does not deal directly with filtering systems, which is the main object of the study, this step was an initial and mandatory part of the research. In the second article, an operational and performance characterization of a screen filter with a self-cleaning mechanism was carried out, evaluating screen filtering elements with different geometric, material, mesh type characteristics, among others. The minimum particle size that the filter elements are able to retain under operating conditions was determined, confirming (or not) the conditions given by the manufacturer. Finally, in the third article, the use of simulations using computational fluid dynamics is analyzed as a tool to investigate and improve the hydraulic performance of the filter, optimizing the dimensions of the filter housing and expanding the operating range of the equipmen Doutorado Água e Solo Doutor em Engenharia Agrícola CAPES 88882.434694/2019-01

Orientadores: Miguel Taube Netto, Jose Antonio Frizzone Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Ciencia da Computação Resumo: O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos de Programação Matemática que possam auxiliar no planejamento de projetos "sistemas de irrigação por aspersão tipo pivô-central", dimensionamento, enfoque localização com na operação. o modelo que determina o diâmetro econômico da adutora do pivô-central tem como objetivo minimizar a somatória do custo fixa total com o custo energético, tomados em base anual. As restrições estabelecidas envolvem perda de carga, velocidade do fluxo de água e vazão do sistema. São obtidas soluções trabalhando com perda de carga calculada pelas fórmulas Universal e de Hazen-Williams. Uma comparação com dados de fabricante também é feita. o modelo de localização de pivôs-centrais tem como objetivo maximizar área irrigada. Total São estudadas situações a envolvendo pequenas áreas de fronteira irregular, por ser esta a situação mais usual oferece problemas em relação e que localização. As restrições operacionais evitam a superposição da área irrigada pelos equipamentos. O modelo para elaborar o planejamento da irrigação para os setores de pivôs-centrais visa maximizar a eficiência dos mesmos ou de modo equivalente, a obtenção do máximo lucro em unidades monetárias por unidade de volume água de empregada. As Restrições controlam a umidade do solo entre valores pré-determinados ao mesmo tempo em que compatibilizam o volume de água disponível com as necessidades hídricas em cada setor. o modelo para gerenciar a água que é destinada à irrigação fornece um programa para o acionamento dos pivôs-centrais segundo os dias e turnos de operação num dado horizonte de planejamento, atendendo as restrições de disponibilidade, minimizando o custo total de operação. Neste trabalho são obtidos modelos de programação matemática com estruturas particulares tais como "packing problem" e "Dantzig-Wolfe". São utilizados programas computacionais comerciais na resolução, uma vez que a especialização de algoritmos ou desenvolvimento de heurísticas, não foi objeto deste estudo. Abstract: The objective of this work is the development of models for Mathematical Programming to be utilized as tools in the planning of center pivot systems for irrigation. Emphasis is given on design, location and operation. The first model developed to evaluate the economic diameter of the center pivot main line has as objective to minimize the fixed cost plus energetic cost in annual basis. Established restrictions include head loss, velocity and flowrates. Solutions are based on the Universal and Hazen-Williams equations. Results are compared with those by catalogs. The second model developed to localize the center pivot has the objective of maximize the total irrigated area. The main application is for irregularly shaped fields which is the most common situation. Operational restrictions avoid the o overlapping of irrigated areas. The third model developed to plan the center pivot sectors aims to maximize efficiency. Restrictions are set to control soil humidity in a pre-determinated range. The last model has the objective management and gives a program for the of irrigation water center pivot system operation according to a established schedule and try to minimize the total cost operation. Also, particular structures of mathematical programming models like IIpacking problem" and IIDantzig-Wolfe" are obtained. Commercial softwares are utilized to solve the above models, since the initial objective was not to develop algorithms or heuristcs. Doutorado Doutor em Matemática Aplicada

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSI; International audience; The International Network of Irrigation Testing Laboratories (INITL) undertook a sprinkler intercomparison testing exercise to generate data for an objective comparison of the performances of the different facilities and identify opportunities for further improvements.Three impact sprinklers were tested in four laboratories in accordance with established standards. The plots of flow rate-pressure profiles were found to be consistent, and correlated to those obtained from previous studies. Although there were slight variations in the measured flow ratedata, the mean flow rates at each pressure level were the same for the three sprinklers, and the shapes of the radial distribution profiles were similar. The deviations of reconstituted flow rates (from the measured) of at least two tests in each facility were found to exceed the recommendedlimit. The sprinkler software developed by INITL was found to have a good correlation with a related commercial softwareprogram.