A obstrução de emissores por causas químicas, em sistemas de irrigação localizada, é um problema crucial enfrentado pelos irrigantes, que em muitos casos, dependendo da gravidade, são obrigados a substituir o sistema existente. Isso se deve à presença de íons específicos, que em determinadas condições precipitam, provocando a obstrução dos emissores e tubulações. No entanto, pode-se intervir nas condições propícias a esse processo, de modo a preveni-lo. Uma forma de intervenção é a injeção de ácido, uma vez que este processo ocorre com maior proporção quando a água de irrigação apresenta valores de pH acima de 7. Neste contexto, objetivou-se com este trabalho desenvolver um dispositivo eletrônico de controle do pH da água para irrigação localizada. O trabalho foi desenvolvido 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 apresenta de um dispositivo de injeção de ácido (atuadores) controlado através de uma válvula solenóide, comandada por pulsos elétricos, enviados pelo processador, que está associado a um circuito de leitura de um sensor, que detecta o pH da água em tempo real. A lógica de controle é baseada na diferença entre as entradas e as saídas do controlador, de modo que, as decisões futuras são baseadas nas respostas proporcionadas pelas ações anteriores. O ciclo de cada ação sobre os atuadores tem uma duração média de 3 s, que compreende o tempo entre 2 leituras consecutivas do pH e injeção de ácido na água. 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. Além disso, foi instalada uma linha lateral de irrigação com comprimento de 44 m, composta de microtubos (emissores) espaçados de 1 m, aonde foi verificado os valores de pH da água na saída dos emissores ao longo da linha lateral (início, 1/3, 2/3 e fim) e em diferentes intervalos de tempos a partir do início dos testes. Os resultados obtidos comprovam a eficiência do dispositivo em manter o pH da água na faixa desejada, tanto para a condição de vazão constante, quanto variável. Em relação ao pH da água medido na saída dos emissores, não foi verificado variações significativas, tanto temporal quanto espacial, sempre se mantendo dentro da faixa desejada. / The clogging of emitters by chemical causes, in drip irrigation systems, is a crucial problem faced by the irrigators that in many cases, depending of the gravity, are ordered to replace the existent system. This is occurring due to the presence of the specific ions, which it precipitates in determined conditions, causing the clogging of emitters and pipes. However, it can intervene in the conditions for these processes to prevent them. A way of intervention is the acid injection, since this process occurs in major proportion, when the irrigation water shows values of pH above 7. In this context, the aim of this work was to develop an electronic device of control of the pH water for irrigation drip. The work was developed in the Laboratory of Hydraulic of Department of Biossystems Engineering (LEB), at Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP). The system of control shows a device of acid injection (actuators) controlled though a solenoid valve, commended by electrics pulse that it sent by the processor, that is associated with a reading circuit of sensor, that it detects the pH of water in the real time. The logical control is based on the difference between the input and output of controller, so that the future controller decisions are based on answers caused by early actions. The cycle of each action on the actuator has the medium duration of 3 s, that it meaning the time between 2 consecutive reading of pH and acid injection in the water. The system was tested in waters of different values of pH (ranging 6.2 to 9.2) under constant (264 L h-1) and variable flow. Moreover, it was installed a lateral line of irrigation with length of the 44 m, it was composed of microtubes (emitters) spaced 1 m, where it was verified the pH of water in outlet of emitters along of lateral line (begin, 1/3, 2/3 and end) and in different intervals of time after starting of tests. The results obtained proved the efficiency of the device to maintain the water pH in the desired range, for the both conditions, constant as variable flow. In relation to the water pH in the outlet of emitters, it wasnt verified meaningful variations, both temporal and spatial, it always maintained into the desired range.

A otimização do uso da água é um desafio para os gerenciadores, pois o planejamento da irrigação requer cuidados especiais, a fim de compatibilizar o balanço hídrico com a demanda, tanto no que se refere à quantidade como a sua repartição espacial e temporal. Técnicas de otimização têm sido empregadas nas recentes décadas para tratar problemas de planejamento e manejo de sistemas de recursos hídricos. O objetivo do presente trabalho consistiu em propor planos ótimos de cultivos, utilizando modelos de programação linear que proporcionem a maximização do retorno líquido do Perímetro de Irrigação Formoso, especificamente quanto a área de lotes familiares. Os modelos utilizados neste estudo foram baseados nos dados que compõem os Relatórios de Monitoria Ano Agrícola de 2008 e 2009 da 2ª Superintendência Regional da CODEVASF, Relatório do Distrito de Irrigação do Projeto Formoso e em informações adicionais fornecidas pela referida empresa pública. O modelo estudado é uma formulação-padrão de programação linear, cuja função-objetivo consistiu em maximizar a receita líquida do projeto, utilizando-se as culturas mais cultivadas nessa área, sob regime de irrigação. Com base nas culturas consideradas e suas respectivas funções de resposta à água, nas restrições de área cultivada, nos preços e nos custos de produção, os resultados permitem as seguintes conclusões: A maximização da receita líquida no Perímetro Irrigado Formoso foi obtida com o modelo de lâminas alternativas, com um retorno financeiro de R$ 68.384.956,53, utilizando o seguinte padrão de cultivo: 30 ha de abóbora, 30 ha de feijão Phaseolus, 977 ha de melancia, 1868 ha de banana, 1200 ha de mamão e 300 ha de limão Tahiti, para o volume anual de 79.649.300 m3. Em qualquer nível de volume de água disponível os valores das lâminas de água foram maiores no modelo lâminas fixas do que no modelo lâminas alternativas. / The optimization of water use is a challenge for managers, because the planning of irrigation requires special care to reconcile the water balance with demand, both in terms of quantity as spatial and temporal distribution. Optimization technique have been employed in recent decades to address problems of planning and management of water resources systems. The aim of this study was to propose optimal crop plans, using linear programming models, providing the maximization of net return on Formoso Irrigation District, regarding the area of farming family. The models used in this study were based on data of the Reports Agricultural year 2008 and 2009 of the 2th Regional Superintendent of CODEVASF and additional information submitted by that government department. The studied model is a traditional linear programming formulation, in which the objective function consisted into maximizing the net income of the project using the most cultivated crops in the area, under irrigation conditions. Based on the crops considered and their response functions to water restrictions on acreage, prices and production costs, the results allow the following conclusions: the maximization of net revenue in Formoso Irrigation District was obtained with the model of alternative irrigation depths, with a payback of R $ 68,384,956.53, using the following crop pattern: 30 ha of squash, 30 ha of Phaseolus beans. 977 ha of watermelon, 1868 ha of banana, 1200 ha of papaya and 300 ha of Tahiti lime, for the annual volume of 79,649,300 m3. At any level of available water the irrigation depths in the model fixed was higher than the irrigation depths in the model alternatives.

A otimização do uso da água é um desafio para os gerenciadores, pois o planejamento da irrigação requer cuidados especiais, a fim de compatibilizar o balanço hídrico com a demanda, tanto no que se refere à quantidade como a sua repartição espacial e temporal. Técnicas de otimização têm sido empregadas nas recentes décadas para tratar problemas de planejamento e manejo de sistemas de recursos hídricos. O objetivo do presente trabalho consistiu em propor planos ótimos de cultivos, utilizando modelos de programação linear que proporcionem a maximização do retorno líquido do Perímetro de Irrigação Formoso, especificamente quanto a área de lotes familiares. Os modelos utilizados neste estudo foram baseados nos dados que compõem os Relatórios de Monitoria Ano Agrícola de 2008 e 2009 da 2ª Superintendência Regional da CODEVASF, Relatório do Distrito de Irrigação do Projeto Formoso e em informações adicionais fornecidas pela referida empresa pública. O modelo estudado é uma formulação-padrão de programação linear, cuja função-objetivo consistiu em maximizar a receita líquida do projeto, utilizando-se as culturas mais cultivadas nessa área, sob regime de irrigação. Com base nas culturas consideradas e suas respectivas funções de resposta à água, nas restrições de área cultivada, nos preços e nos custos de produção, os resultados permitem as seguintes conclusões: A maximização da receita líquida no Perímetro Irrigado Formoso foi obtida com o modelo de lâminas alternativas, com um retorno financeiro de R$ 68.384.956,53, utilizando o seguinte padrão de cultivo: 30 ha de abóbora, 30 ha de feijão Phaseolus, 977 ha de melancia, 1868 ha de banana, 1200 ha de mamão e 300 ha de limão Tahiti, para o volume anual de 79.649.300 m3. Em qualquer nível de volume de água disponível os valores das lâminas de água foram maiores no modelo lâminas fixas do que no modelo lâminas alternativas. / The optimization of water use is a challenge for managers, because the planning of irrigation requires special care to reconcile the water balance with demand, both in terms of quantity as spatial and temporal distribution. Optimization technique have been employed in recent decades to address problems of planning and management of water resources systems. The aim of this study was to propose optimal crop plans, using linear programming models, providing the maximization of net return on Formoso Irrigation District, regarding the area of farming family. The models used in this study were based on data of the Reports Agricultural year 2008 and 2009 of the 2th Regional Superintendent of CODEVASF and additional information submitted by that government department. The studied model is a traditional linear programming formulation, in which the objective function consisted into maximizing the net income of the project using the most cultivated crops in the area, under irrigation conditions. Based on the crops considered and their response functions to water restrictions on acreage, prices and production costs, the results allow the following conclusions: the maximization of net revenue in Formoso Irrigation District was obtained with the model of alternative irrigation depths, with a payback of R $ 68,384,956.53, using the following crop pattern: 30 ha of squash, 30 ha of Phaseolus beans. 977 ha of watermelon, 1868 ha of banana, 1200 ha of papaya and 300 ha of Tahiti lime, for the annual volume of 79,649,300 m3. At any level of available water the irrigation depths in the model fixed was higher than the irrigation depths in the model alternatives.

A obstrução de emissores por causas químicas, em sistemas de irrigação localizada, é um problema crucial enfrentado pelos irrigantes, que em muitos casos, dependendo da gravidade, são obrigados a substituir o sistema existente. Isso se deve à presença de íons específicos, que em determinadas condições precipitam, provocando a obstrução dos emissores e tubulações. No entanto, pode-se intervir nas condições propícias a esse processo, de modo a preveni-lo. Uma forma de intervenção é a injeção de ácido, uma vez que este processo ocorre com maior proporção quando a água de irrigação apresenta valores de pH acima de 7. Neste contexto, objetivou-se com este trabalho desenvolver um dispositivo eletrônico de controle do pH da água para irrigação localizada. O trabalho foi desenvolvido 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 apresenta de um dispositivo de injeção de ácido (atuadores) controlado através de uma válvula solenóide, comandada por pulsos elétricos, enviados pelo processador, que está associado a um circuito de leitura de um sensor, que detecta o pH da água em tempo real. A lógica de controle é baseada na diferença entre as entradas e as saídas do controlador, de modo que, as decisões futuras são baseadas nas respostas proporcionadas pelas ações anteriores. O ciclo de cada ação sobre os atuadores tem uma duração média de 3 s, que compreende o tempo entre 2 leituras consecutivas do pH e injeção de ácido na água. 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. Além disso, foi instalada uma linha lateral de irrigação com comprimento de 44 m, composta de microtubos (emissores) espaçados de 1 m, aonde foi verificado os valores de pH da água na saída dos emissores ao longo da linha lateral (início, 1/3, 2/3 e fim) e em diferentes intervalos de tempos a partir do início dos testes. Os resultados obtidos comprovam a eficiência do dispositivo em manter o pH da água na faixa desejada, tanto para a condição de vazão constante, quanto variável. Em relação ao pH da água medido na saída dos emissores, não foi verificado variações significativas, tanto temporal quanto espacial, sempre se mantendo dentro da faixa desejada. / The clogging of emitters by chemical causes, in drip irrigation systems, is a crucial problem faced by the irrigators that in many cases, depending of the gravity, are ordered to replace the existent system. This is occurring due to the presence of the specific ions, which it precipitates in determined conditions, causing the clogging of emitters and pipes. However, it can intervene in the conditions for these processes to prevent them. A way of intervention is the acid injection, since this process occurs in major proportion, when the irrigation water shows values of pH above 7. In this context, the aim of this work was to develop an electronic device of control of the pH water for irrigation drip. The work was developed in the Laboratory of Hydraulic of Department of Biossystems Engineering (LEB), at Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP). The system of control shows a device of acid injection (actuators) controlled though a solenoid valve, commended by electrics pulse that it sent by the processor, that is associated with a reading circuit of sensor, that it detects the pH of water in the real time. The logical control is based on the difference between the input and output of controller, so that the future controller decisions are based on answers caused by early actions. The cycle of each action on the actuator has the medium duration of 3 s, that it meaning the time between 2 consecutive reading of pH and acid injection in the water. The system was tested in waters of different values of pH (ranging 6.2 to 9.2) under constant (264 L h-1) and variable flow. Moreover, it was installed a lateral line of irrigation with length of the 44 m, it was composed of microtubes (emitters) spaced 1 m, where it was verified the pH of water in outlet of emitters along of lateral line (begin, 1/3, 2/3 and end) and in different intervals of time after starting of tests. The results obtained proved the efficiency of the device to maintain the water pH in the desired range, for the both conditions, constant as variable flow. In relation to the water pH in the outlet of emitters, it wasnt verified meaningful variations, both temporal and spatial, it always maintained into the desired range.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-05T13:06:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Júlio_Biblioteca_Versão Final.pdf: 3289146 bytes, checksum: 2fec71be205647a4339cfca68aa36f10 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T13:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Júlio_Biblioteca_Versão Final.pdf: 3289146 bytes, checksum: 2fec71be205647a4339cfca68aa36f10 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / FINEP, FACEPE e CNPq / Devido às condições geográficas e climáticas, o semiárido brasileiro enfrenta grandes problemas de escassez de água. As tecnologias para a captação da água de chuva e o uso de cisternas para armazenamento podem minimizar o problema da falta de água, para os moradores desta região. Apesar de representar uma solução interessante e eficiente no enfrentamento da escassez hídrica, se faz necessário a implantação e avaliação de dispositivos que permitam também a garantia do armazenamento de água com qualidade compatível com a finalidade de uso humano. Dispositivos de desvio constituem parte integrante do sistema teto-ductos-cisterna e baseiam-se em conceitos hidráulicos como os princípios dos vasos comunicantes e do fecho hídrico. Estes dispositivos foram utilizados para acumular a água que lava a atmosfera, telhado e calhas, evitando, assim, seu encaminhamento à cisterna. Este trabalho está focado no desenvolvimento e avaliação de dispositivo automático de desvio das primeiras águas de chuva, como barreira sanitária para evitar a contaminação da água armazenada em cisternas do semiárido pernambucano. Para isso, nesta pesquisa foi concebido um dispositivo de desvio automático, modulado, confeccionado em tubos de PVC de 100 mm, que foi instalado em uma residência, em Pesqueira, e no Campus da UFPE, em Caruaru, ambas as cidades localizadas no Estado de Pernambuco. Além disso, foi realizado o monitoramento da qualidade da água armazenada em seis cisternas, incluindo a cisterna que recebeu o dispositivo de desvio, bem como dois experimentos, em anos consecutivos, para avaliação da qualidade da água ao longo do percurso: atmosfera, telhado, calha, desvio e cisterna, durante as primeiras horas de precipitação atmosférica. O monitoramento da qualidade da água foi realizado durante quatro anos com análises mensais e no período de dezembro de 2007 a dezembro de 2011 foram realizadas 179 coletas. Na instalação experimental da UFPE, para avaliação da influência da intensidade da precipitação (23 mm/h e 46 mm/h) e de cada um dos quatro primeiros milímetros de chuva conduzidos para o interior da cisterna sobre a qualidade da água armazenada, foram realizados cinco experimentos. A primeira intensidade de precipitação simulada corresponde à uma típica da região (23 mm/h) e a outra (46 mm/h) representa um evento extremo. Dentre quatorze parâmetros avaliados, merecem destaque os resultados referentes a alcalinidade, turbidez, coliformes totais e E.coli. Os resultados do monitoramento em Pesqueira indicaram que o tempo de construção da cisterna, a forma de manejo e a presença de dispositivo de desvio influenciam de forma considerável na qualidade da água. O referido dispositivo de desvio promoveu redução de 62,4%, 96,5% e 100% nos valores de turbidez, coliformes totais e E.coli, respectivamente, e pode ser considerado como barreira sanitária à contaminação da água que segue para as cisternas. Os experimentos realizados na instalação da UFPE indicaram que o desvio do primeiro milímetro de chuva é extremamente importante para garantir o encaminhamento de água de boa qualidade às cisternas e promoveu a remoção de 93,2; 93,7; 98 e 100%, respectivamente de cor, turbidez, coliformes totais e E.coli, quando se utilizou precipitação simulada.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-05T14:05:01Z No. of bitstreams: 2 mas.pdf: 3892034 bytes, checksum: aa7e509a42d26e668bc737e3fdd940a6 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T14:05:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 mas.pdf: 3892034 bytes, checksum: aa7e509a42d26e668bc737e3fdd940a6 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-03-29 / O desempenho de uma Estação de Tratamento de Água (ETA) depende, inicialmente, de uma seleção adequada da tecnologia de tratamento e de um projeto criterioso, acompanhados da disponibilidade de recursos humanos e materiais que propiciem uma boa rotina de operação. Neste trabalho foi avaliado o desempenho da tecnologia da Filtração Direta Ascendente adotada em uma Estação de Tratamento de Água em escala real, nos anos I e III, uma vez que nesse ano a companhia de saneamento responsável por sua implantação e operação, em face do precário desempenho que vinha presentando, introduziu modificações de modo a transformá-la em ETA do tipo convencional (ou de ciclo completo). O trabalho foi estruturado nas seguintes etapas: (i) coleta de informações preliminares e caracterização das unidades componentes da ETA; (ii) acompanhamento e registro dos procedimentos operacionais; (iii) coleta e análise das resultados operacionais da própria estação, especialmente parâmetros físicoquímicos indicadores de qualidade da água; e (iv) avaliação conjunta dos resultados e dos procedimentos operacionais adotados. A conclusão do trabalho ressalta aspectos de suma importância: o conhecimento da variação da qualidade da água bruta no processo de seleção da tecnologia de tratamento a ser utilizada; a necessidade, óbvia, de se implantar uma ETA em conformidade com o seu projeto executivo; a execução de procedimentos operacionais adequados; e a necessidade de correto e permanente controle operacional em todas as etapas do processo de tratamento.

Este trabalho foi desenvolvido visando quantificar possíveis distúrbios de vazão em emissores do tipo gotejador (irrigação localizada) submetidos à utilização de água com diferentes Índices de Saturação de Langelier, fertilizantes ou água com elevado fitoplâncton. O experimento foi realizado em três fases, utilizou-se 26 modelos de gotejadores autocompensantes e convencionais, sendo suas linhas montadas em uma bancada de ensaios em estrutura metálica com quatro blocos. A primeira fase compreendeu os ensaios 1 e 2: Monitoramento de entupimento em gotejadores convencionais e autocompensantes por precipitados químicos de carbonatos de cálcio e magnésio; 3 e 4: Desobstrução de gotejadores convencionais e autocompensantes com aplicação contínua de HNO3 por 12 h; e ensaios 5 e 6: Monitoramento de entupimento em gotejadores convencionais e autocompensantes com a utilização de sulfato de cálcio a partir de 240 h de funcionamento do sistema; segunda fase: d) ensaios 7 e 8: Desobstrução de gotejadores convencionais e autocompensantes com a utilização de HCl, HNO3 e H2SO4; e) ensaios 9 e 10: Desobstrução de gotejadores convencionais e autocompensantes com CO2; Terceira fase: f) ensaio 11: Dinâmica do entupimento de gotejadores com a utilização de carbonato de potássio e posterior tratamento com HNO3, g) ensaio 12: Dinâmica do entupimento de gotejadores com a utilização de superfosfato simples e posterior tratamento com HNO3; h) ensaio 13: Dinâmica do entupimento de gotejadores com a utilização de cal hidratada; i) ensaio 14: Dinâmica do entupimento de gotejadores com água de elevado fitoplâncton e aplicação de cloro para desobstrução. Os resultados obtidos mostram que há diferenças marcantes entre modelos de emissores quanto ao seu desempenho sob diferentes Índices de Saturação de Langelier, tanto na susceptibilidade ao entupimento quanto no coeficiente de variação. Adequações na arquitetura ou no processo de fabricação dos gotejadores avaliados podem minimizar tanto a obstrução como os efeitos ocasionados por ela. O desempenho dos emissores evidencia elevada relação com o mecanismo de compensação de vazão dos mesmos. Emissores convencionais mostraram-se mais estáveis que os autocompensantes nos ensaios. Houve diferenças entre os modelos de gotejadores avaliados, com relação à suscetibilidade ao entupimento. Observou-se diferenças dos gotejadores avaliados quanto à resposta ao número de aplicações e ácidos utilizado, sendo que o HNO3 apresentou resultados mais positivos para maioria dos modelos. Os ácidos utilizados induziram o entupimento de alguns emissores e em outros modelos provocou aumento de vazão. / This study attempts to quantify the flow rate variation in drippers (trickle irrigation) submitted to water with different hardness (Langelier Saturation Index), others fertilizer precipitates and fitoplankton content. The experiment was accomplished in three phases, 26 models of self-compensating (SC) and conventional (C) drippers were used. Drip lines were supported in a special test bench with four blocks. The first phase tests 1 and 2: clogging of SC and C drippers by chemical precipitates of calcium and magnesium carbonates; tests 3 and 4: unclogging of previous drippers with continuous application of HNO3 for 12 h; and tests 5 and 6: clogging of SC and C drippers by calcium sulfate. Second phase: tests 7 and 8: unclogging of SC and C drippers with HCl, HNO3 and H2SO4 acids; tests 9 and 10: unclogging of SC and C drippers with CO2. Third phase: test 11: dynamic of drippers clogging by potassium carbonate and subsequent treatment with HNO3, test 12: dynamics of drippers clogging by superfosfate fertilizer and subsequent treatment with HNO3; test 13: dynamics of drippers clogging by calcium oxide; test 14: dynamics of drippers clogging with water presenting high level of fitoplankton (algae) and application of chlorine for recovering. The results showed that there are noticeable differences for clogging susceptibilities and flow rate variation coefficient among emitters related to their performance under different Langelier Saturation Indexes, chemical precipitates and water fitoplankton content. Labyrinth design of the evaluated drippers can minimize either the obstruction or the effects caused by them. The negative performance of emitters evidences outstanding correlation with self-compensation flow rate mechanism. Conventional emitters showed more stable performance compare to other ones. There were differences among drippers models evaluated, regard to the susceptibility to clogging. It was also observed differences regarding the recovery rate related to the application frequency of acid and chemical used. HNO3 presented positive results for the most models. The acid treatment can result clogging of some emitters under certain circumstances.

Este trabalho foi desenvolvido visando quantificar possíveis distúrbios de vazão em emissores do tipo gotejador (irrigação localizada) submetidos à utilização de água com diferentes Índices de Saturação de Langelier, fertilizantes ou água com elevado fitoplâncton. O experimento foi realizado em três fases, utilizou-se 26 modelos de gotejadores autocompensantes e convencionais, sendo suas linhas montadas em uma bancada de ensaios em estrutura metálica com quatro blocos. A primeira fase compreendeu os ensaios 1 e 2: Monitoramento de entupimento em gotejadores convencionais e autocompensantes por precipitados químicos de carbonatos de cálcio e magnésio; 3 e 4: Desobstrução de gotejadores convencionais e autocompensantes com aplicação contínua de HNO3 por 12 h; e ensaios 5 e 6: Monitoramento de entupimento em gotejadores convencionais e autocompensantes com a utilização de sulfato de cálcio a partir de 240 h de funcionamento do sistema; segunda fase: d) ensaios 7 e 8: Desobstrução de gotejadores convencionais e autocompensantes com a utilização de HCl, HNO3 e H2SO4; e) ensaios 9 e 10: Desobstrução de gotejadores convencionais e autocompensantes com CO2; Terceira fase: f) ensaio 11: Dinâmica do entupimento de gotejadores com a utilização de carbonato de potássio e posterior tratamento com HNO3, g) ensaio 12: Dinâmica do entupimento de gotejadores com a utilização de superfosfato simples e posterior tratamento com HNO3; h) ensaio 13: Dinâmica do entupimento de gotejadores com a utilização de cal hidratada; i) ensaio 14: Dinâmica do entupimento de gotejadores com água de elevado fitoplâncton e aplicação de cloro para desobstrução. Os resultados obtidos mostram que há diferenças marcantes entre modelos de emissores quanto ao seu desempenho sob diferentes Índices de Saturação de Langelier, tanto na susceptibilidade ao entupimento quanto no coeficiente de variação. Adequações na arquitetura ou no processo de fabricação dos gotejadores avaliados podem minimizar tanto a obstrução como os efeitos ocasionados por ela. O desempenho dos emissores evidencia elevada relação com o mecanismo de compensação de vazão dos mesmos. Emissores convencionais mostraram-se mais estáveis que os autocompensantes nos ensaios. Houve diferenças entre os modelos de gotejadores avaliados, com relação à suscetibilidade ao entupimento. Observou-se diferenças dos gotejadores avaliados quanto à resposta ao número de aplicações e ácidos utilizado, sendo que o HNO3 apresentou resultados mais positivos para maioria dos modelos. Os ácidos utilizados induziram o entupimento de alguns emissores e em outros modelos provocou aumento de vazão. / This study attempts to quantify the flow rate variation in drippers (trickle irrigation) submitted to water with different hardness (Langelier Saturation Index), others fertilizer precipitates and fitoplankton content. The experiment was accomplished in three phases, 26 models of self-compensating (SC) and conventional (C) drippers were used. Drip lines were supported in a special test bench with four blocks. The first phase tests 1 and 2: clogging of SC and C drippers by chemical precipitates of calcium and magnesium carbonates; tests 3 and 4: unclogging of previous drippers with continuous application of HNO3 for 12 h; and tests 5 and 6: clogging of SC and C drippers by calcium sulfate. Second phase: tests 7 and 8: unclogging of SC and C drippers with HCl, HNO3 and H2SO4 acids; tests 9 and 10: unclogging of SC and C drippers with CO2. Third phase: test 11: dynamic of drippers clogging by potassium carbonate and subsequent treatment with HNO3, test 12: dynamics of drippers clogging by superfosfate fertilizer and subsequent treatment with HNO3; test 13: dynamics of drippers clogging by calcium oxide; test 14: dynamics of drippers clogging with water presenting high level of fitoplankton (algae) and application of chlorine for recovering. The results showed that there are noticeable differences for clogging susceptibilities and flow rate variation coefficient among emitters related to their performance under different Langelier Saturation Indexes, chemical precipitates and water fitoplankton content. Labyrinth design of the evaluated drippers can minimize either the obstruction or the effects caused by them. The negative performance of emitters evidences outstanding correlation with self-compensation flow rate mechanism. Conventional emitters showed more stable performance compare to other ones. There were differences among drippers models evaluated, regard to the susceptibility to clogging. It was also observed differences regarding the recovery rate related to the application frequency of acid and chemical used. HNO3 presented positive results for the most models. The acid treatment can result clogging of some emitters under certain circumstances.

Os filtros de fibra flexível são módulos de filtração recentemente desenvolvidos cujo leito é constituído de fibras de poliamida, o que permite a obtenção de altas eficiências de remoção de sólidos associadas a altas taxas de filtração. Este estudo objetivou avaliar o desempenho deste tipo de filtro utilizando-se como meio filtrante fibras flexíveis de sisal e de polipropileno. Com isso se buscou aprofundar o entendimento da técnica de filtração em leito de fibras flexíveis, além de propor e avaliar leitos com fibras diferentes daquelas citadas na literatura (constituídas de poliamida), neste caso fibras naturais (sisal) e fibras de polipropileno. A superfície das fibras em estudo foi analisada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e através de ensaios de solubilidade em ácido clorídrico e hidróxido de sódio, com a finalidade de investigar as características superficiais dos materiais filtrantes e sua solubilidade. Foram construídos 6 filtros com diâmetro interno de 28 mm e porosidade de leito de 93%, sendo 3 constituídos de fibras de sisal com comprimentos de leito de 25,60 e 100 cm, e 3 constituídos de fibras de polipropileno, também nos comprimentos de 25,60 e 100 cm. Em um segundo momento foi avaliado o desempenho de filtros constituídos de sisal nos mesmos comprimentos citados, no entanto com porosidade de leito de 85%. Foi utilizada para alimentação dos filtros água sintética com 8,19 ± 0,85 uT e 14,47 ± 5,25 uC e foi realizada coagulação in-line por meio da adição de 22,5 mg/L de sulfato de alumínio. Foram avaliadas taxas de filtração desde 5 m/h até 80 m/h no caso dos filtros do sisal com diferentes comprimentos e porosidades, e desde 20 m/h até 80 m/h no caso dos filtros de polipropileno. O limite de turbidez estabelecido para o filtrado foi de 1 uT. Puderam operar dentro do limite de turbidez estabelecido os filtros de polipropileno de 25,60 e 100 cm com taxa de 20 m/h e de 60 e 100 cm com taxas de até 80 m/h, e o filtro de sisal de 100 cm e 85% de porosidade com taxas de 20 e 40 m/h. Os maiores volumes de filtrado foram obtidos para filtro de polipropileno de 100 cm operando com taxa de 20 m/h, no entanto estes foram associados a maior perda de carga. Por outro lado, o filtro de sisal de 100 cm produziu menor quantidade de filtrado, porém com perda de carga associada consideravelmente baixa. Os melhores índices de filtrabilidade foram obtidos para o filtro de sisal de 100 cm de comprimento e 85% de porosidade de leito, o que indica seu potencial de aplicação, especialmente em ocasiões em que a carga hidráulica disponível seja restrita e a turbidez exigida do filtrado não seja demasiadamente baixa (inferior a 0,5 uT). Sugere-se a utilização de filtros constituídos de fibras de sisal como unidades de pré-filtração ou a construção de leitos com menor porosidade e maior comprimento de leito do que os utilizados neste estudo, caso se objetive aplicação em tratamento de água para abastecimento. Este estudo mostrou que é possível utilizar fibras de sisal e de polipropileno em filtros de fibras flexível, e a escolha dos diferentes tipos de fibras, comprimentos e porosidades de leito dependeria da disponibilidade no local, da qualidade do efluente exigida e da carga hidráulica disponível. / The flexible fiber filter is a filtration module recently developed whose filter media is made of polyamide fibers, what permits to obtain high solids removal efficiency associated to high application rates. The objective of this study was to evaluate the performance of this kind of filter using as filter media flexible fibers of sisal and polypropylene. With this it was intended to deepen the understanding of the filtration technique using flexible fibers as media and to propose and evaluate filter medias made of fibers different from the ones found in the literature: natural fibers (sisal) and polypropylene fibers. The fibers in study were analysed by means of optic and scanning electronic microscopy and through solubility essays in chloridric acid and sodium hydroxide, with the intention to characterize the filtering materials and find if there are restrictions of their use. Six filters with 28 mm of intern diameter and 93% of porosity were constructed, three being made of sisal fibers with 25, 60 and 100 cm of length, and three being made of polypropylene fibers, with 25,60 and 100 cm of length, too. In a second moment three other sisal fibers were constructed and evaluated, with the same lengths studied before, but with porosity of the filter medium of 85%. The filtration system was fed with synthetic water with 8,19 ± 0,85 uT and 14,47 ± 5,25 uC, and in-line coagulation was applied by the addition of 22,5 mg/L of aluminium sulfate. In the case of the sisal filters, made of different lengths and porosities, rates from 5 m/h to 80 m/h were evaluated; in the case of polypropylene filters, rates from 20m/h and 80m/h were evaluated. It was established as the turbidity limit the value of 1 uT. The filters that worked within the established turbidity limit were the polypropylene filters of 25,60 and 100 cm for the rate of 20 m/h and of 60 and 100 cm for rates until 80m/h, and the sisal filter of 100 cm and 85% of porosity for rates of 20 and 40 m/h. The biggest filtrate volumes were obtained for polypropylene filter of 100 cm working with the rate of 20 m/h; however this one was associated to the biggest values of pressure drop. On the other hand, the filter made of sisal with 100 cm produced a smaller quantity of filtrate, but associated to a considerably low value of pressure drop. The best filterability indexes were obtained for the filter made of sisal with 100 cm of length and 85% of porosity, what indicates its application potential, mainly to situations when there is not enough hydraulic charge and when the requested turbidity of the filtrate is not too low (less than 0,5 uT). It is suggested that the filters made of sisal are used as pre-filtration units or that they are built with smaller values of porosity and/or with a longer filter length than the ones used in this study, in the case that water treatment application is aimed. This study showed that it is possible to use sisal and polypropylene fibers in flexible fiber filters, and that the choice of different types of fibers, lengths and porosities depends on de availability of materials in the local, on the required quality of the filtrate and on the available hydraulic charge.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo - parte 1.pdf: 3041213 bytes, checksum: 0f7b215277ef0d17345b19ef1e019a4e (MD5) Previous issue date: 2011-12-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This objectives of this work were: (i) to statistically characterize turbidity datasets of 44 water treatment plants (WTP), (ii) to evaluate the performance these 44 WTPs in achieving drinking-water turbidity standards, and (iii) to estimate risks of infection associated Cryptosporidium and Giardia in drinking-water, in case study applied to the University of Viçosa WTP (UFV WTP). The analysis of turbidity databases of raw and treated water of the 44 WTP showed that the hypotheses of data randomness, independence, stationarity and homogeneity were, in general, rejected. With few exceptions, turbidity data of raw and treated water were characterized by positive asymmetry. Raw water data showed the highest coefficients of skewness and kurtosis. Statistical tests confirmed the non-normality of all turbidity datasets analyzed, and indicated that most of them could be described by lognormal distribution. The standard of 0,15 NTU for filtered water was very rarely achieved in most WTP. Although a few WTP showed a high proportion of data with turbidity below 0,30 NTU, the actual percentage of WTP that met this standard was low. In turn, the standard of 0,50 NTU was achieved by half the WTP, often in more than 80% of data, and the 1,0 NTU standard was systematically attained in almost all WTP. Risks were estimated by stochastic modeling (Monte Carlo simulation), using the UFV WTP database, including information on the occurrence of Cryptosporidium and Giardia in the source water, and on turbidity removal. Models of Quantitative Microbiological Risk Assessment (AQRM) were constructed from these data and from literature information on: (i) dose-response models; (ii) recovery efficiency of the protozoa laboratory methods; (iii) relationships between (oo)cysts removal and turbidity, (ii) drinking-water consumption rates. Different AQRM models resulted in wide variations of risk estimates. Sensitivity analysis showed that the variables with the greatest impact on risk estimates were the (oo)cysts concentration in raw water, (oo)cysts removal by water treatment, and water consumption rates, indicating the need for a careful characterization these variables. / Esse trabalho objetivou: (i) caracterizar estatisticamente bancos de dados de turbidez de 44 estações de tratamento de água (ETAs); (ii) avaliar o atendimento dessas 44 ETAs aos padrões e critérios de turbidez de água tratada; e (iii) estimar riscos de infecção associados aos protozoários Cryptosporidium spp e Giardia spp. em água para consumo humano, em estudo de caso aplicado a ETA da Universidade Federal de Viçosa. A análise de bancos de dados de turbidez da água bruta e tratada (decantada e filtrada) das 44 ETAs, revelou que as hipóteses de aleatoriedade, independência, estacionariedade e homogeneidade dos dados foram, em geral, rejeitadas. Salvo poucas exceções, os dados de turbidez de água bruta e tratada foram caracterizados por assimetria positiva. Os dados referentes à água bruta apresentaram os maiores coeficientes de assimetria e de curtose. Testes estatísticos confirmaram a não normalidade de todas as séries de dados de turbidez analisadas e indicaram que a maioria destas poderia ser descrita por distribuição lognormal. O limite de 0,15 uT na água filtrada foi rarissimamente alcançado na maioria das ETAs avaliadas. Embora algumas ETAs tenham alcançado elevada margem de dados com turbidez abaixo de 0,30 uT, o percentual de ETAs que atendeu este limite foi baixo. Por sua vez, o padrão de 0,50 uT foi atingido por metade das estações com frequência superior a 80% dos dados, e o limite de 1,0 uT foi sistematicamente atendido pela quase totalidade das estações. A estimativa de riscos foi realizada por modelagem estocástica (simulação de Monte Carlo), utilizando o banco de dados da ETA UFV, incluindo informações sobre ocorrência de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. na água bruta e remoção de turbidez. Modelos de Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico (AQRM) foram construídos a partir desses dados e informações de literatura sobre: (i) modelos dose-resposta; (ii) taxa de recuperação das técnicas laboratoriais de pesquisa de protozoários, (iii) modelos de estimativa de remoção de (oo)cistos em função da turbidez; (iv) estimativas de consumo de água. Os diferentes arranjos de modelos de AQRM resultaram em amplas variações nas estimativas de risco. Testes de análise de sensibilidade revelaram que as variáveis de maior impacto na estimativa de risco foram a concentração de (oo)cistos na água bruta, a remoção de (oo)cistos no tratamento da água e o consumo de água, indicando a necessidade de caracterização criteriosa dessas variáveis.