Orientador: João Carlos Cury Saad / Banca: Raimundo Leite Cruz / Banca: Rubens Duarte Coelho / Banca: Tarlei Arriel Botrel / Banca: Everaldo Chartuni Mantovani / Resumo: A irrigação por gotejamento no Brasil está crescendo no cultivo de hortaliças e frutas de ciclo anual. O adequado dimensionamento do projeto de irrigação por gotejamento visando altos Coeficientes de Uniformidade de Emissão de água é coerente com a pressão da sociedade pelo uso racional dos recursos naturais, especialmente a água. A utilização de linhas laterais mais longas promove redução de custos na instalação do projeto, entretanto pode reduzir a uniformidade de emissão de água, sendo que a otimização deste fator é importante objetivo de todo projeto criteriosamente executado. Propôs-se um modelo de mangueira gotejadora com dois segmentos, sendo o ultimo com um espaçamento padrão, e o segmento inicial com um espaçamento especial entre os emissores, com o objetivo de obter linhas mais longas sem prejudicar o Coeficiente de Uniformidade de Emissão de água. Mangueira gotejadora dimensionada teoricamente conforme o modelo proposto, com lateral de 150,6 m sendo 59,7 m iniciais com espaçamento entre emissores de 0,35 m associada com 90,9 m finais com distancia entre gotejadores de 0,30 m apresentou variação de vazão de 8,05 % e CUECVf de 97,62% e foi 36% mais longa que a mangueira gotejadora com único espaçamento de 0,30 m, com variação de vazão de 10 %, e CUECVf de 94,71.Ganhos semelhantes foram obtidos com os espaçamentos padrões de 0,40 e 0,50 m. Concluiu-se que modelo proposto tem possibilidade de ser aplicado na pratica da irrigação por gotejamento em cultivo adensado, por apresentar melhor CUE, lateral mais longa e menor variação de vazão. / Abstract: The use of drip irrigation in horticultural and annual cycle fruits in Brazil is growing. The correct sizing of a drip irrigation project, using High Emission Uniformity Coefficients, is in accordance with society's pressure for a rational use of natural resources. Sizing longer lateral irrigation lines promotes a cost reduction in the installation costs of a project. A model for a drip irrigation lateral composed of two segments is proposed; the last having a standard spacing, the initial segment having a special spacing between emitters, higher than the standard, with the objective of obtaining longer laterals, without decreasing the Emission Uniformity Coefficient of water, EUC.A theoretically dimensioned drip hose, in accordance with the proposed model, with a total length of 150.6 m, having the initial 59.7 m an emitter spacing of 0.3508 m, while the final 90.9 m an emitter spacing of 0.30 m, presented a flow variation of 8.05% and an EUC of 97.62%. It is 36% longer than a drip irrigation hose with a 0.30 m emitter spacing, with a 10% flow variation and a EUC of 94.71%. A substitution of the standard lateral model for the proposed lateral model still needs a field trial validation in order to justify its use, considering that the commercial production of this model is viable. / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-08Bitstream added on 2014-06-13T20:43:44Z : No. of bitstreams: 1 andrade_la_dr_botfca.pdf: 831598 bytes, checksum: b06b99430e825b80d7ec37981bcbe1c5 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A irrigação por gotejamento no Brasil está crescendo no cultivo de hortaliças e frutas de ciclo anual. O adequado dimensionamento do projeto de irrigação por gotejamento visando altos Coeficientes de Uniformidade de Emissão de água é coerente com a pressão da sociedade pelo uso racional dos recursos naturais, especialmente a água. A utilização de linhas laterais mais longas promove redução de custos na instalação do projeto, entretanto pode reduzir a uniformidade de emissão de água, sendo que a otimização deste fator é importante objetivo de todo projeto criteriosamente executado. Propôs-se um modelo de mangueira gotejadora com dois segmentos, sendo o ultimo com um espaçamento padrão, e o segmento inicial com um espaçamento especial entre os emissores, com o objetivo de obter linhas mais longas sem prejudicar o Coeficiente de Uniformidade de Emissão de água. Mangueira gotejadora dimensionada teoricamente conforme o modelo proposto, com lateral de 150,6 m sendo 59,7 m iniciais com espaçamento entre emissores de 0,35 m associada com 90,9 m finais com distancia entre gotejadores de 0,30 m apresentou variação de vazão de 8,05 % e CUECVf de 97,62% e foi 36% mais longa que a mangueira gotejadora com único espaçamento de 0,30 m, com variação de vazão de 10 %, e CUECVf de 94,71.Ganhos semelhantes foram obtidos com os espaçamentos padrões de 0,40 e 0,50 m. Concluiu-se que modelo proposto tem possibilidade de ser aplicado na pratica da irrigação por gotejamento em cultivo adensado, por apresentar melhor CUE, lateral mais longa e menor variação de vazão. / The use of drip irrigation in horticultural and annual cycle fruits in Brazil is growing. The correct sizing of a drip irrigation project, using High Emission Uniformity Coefficients, is in accordance with society's pressure for a rational use of natural resources. Sizing longer lateral irrigation lines promotes a cost reduction in the installation costs of a project. A model for a drip irrigation lateral composed of two segments is proposed; the last having a standard spacing, the initial segment having a special spacing between emitters, higher than the standard, with the objective of obtaining longer laterals, without decreasing the Emission Uniformity Coefficient of water, EUC.A theoretically dimensioned drip hose, in accordance with the proposed model, with a total length of 150.6 m, having the initial 59.7 m an emitter spacing of 0.3508 m, while the final 90.9 m an emitter spacing of 0.30 m, presented a flow variation of 8.05% and an EUC of 97.62%. It is 36% longer than a drip irrigation hose with a 0.30 m emitter spacing, with a 10% flow variation and a EUC of 94.71%. A substitution of the standard lateral model for the proposed lateral model still needs a field trial validation in order to justify its use, considering that the commercial production of this model is viable.

Poucos estudos são reportados na literatura sobre o comportamento dinâmico do reator UASB submetido a variações cíclicas diárias, de cargas orgânicas e hidráulicas, em períodos curtos de duração - iguais ou menores que 24h, com os quais verifica-se queda na eficiência do reator, causada pela provável flotação dos grânulos, problemas com geração de odor e alta concentração de sólidos suspensos no efluente. Para melhor compreender a resposta dinâmica desses reatores submetidos a essas variações, foi desenvolvido o modelo MMS baseado no modelo hidrodinâmico de mistura completa em reatores em série, modelo cinético de primeira ordem para consumo de substrato e para crescimento da biomassa e equacionamentos empíricos reportados na literatura. Esse modelo indicou a capacidade do reator de amortecer as variações impostas e a influência da cinética na eficiência de remoção da matéria orgânica. Para calibrar e validar o MMS, foi avaliado o desempenho de um reator UASB (160 L) no tratamento de esgoto sanitário municipal da cidade de São Carlos. Durante o período de operação, o reator foi submetido a variações senoidais cíclicas, de cargas orgânica e hidráulica, em valores inferiores e superiores a 40% e 60% da vazão afluente de 16,0 L/h. A produção média de gás metano e a eficiência média de remoção de DQO alcançadas pelo reator foram de aproximadamente: 1,83 L/h e 61% para vazão afluente de 16 L/h, TDH de 10 h e velocidade ascensional de 0,23 m/h; 2,24 L/h e 48% para variação cíclica de 40% e 2,97 L/h e 40% para variação cíclica de 60%. O MMS indicou faixa de valores para a DQO efluente com diferença em relação aos resultados observados experimentalmente - de 37% para vazão afluente constante de 16 L/h e 59% e 56% para variações senoidais cíclicas de 40% e 60% da vazão afluente, respectivamente – devido à limitação do modelo em considerar o arraste de sólidos no efluente que ocorreu ao longo de toda a operação do reator e mais acentuadamente quando foram aplicadas variações da vazão afluente. O modelo ADM1 proposto por Batstone et al.(2002a,b)apresentou menor similaridade com os resultados observados experimentalmente por não contemplar a variação horária e diária de alguns parâmetros de entrada, mas apenas a média aritmética dos valores. / There are no extensive reports on the dynamic behaviour of UASB reactor submitted to cyclical daily variations of organic and hydraulic loads of short periods of time - equal to or shorter than 24 hours - that can damage the reactor efficiency due to probable granule flotation, odor generation and high concentration of suspended solids in the effluent. Aiming to understand the dynamic response of these reactors when submitted to these variations, it was developed the MMS model based on the N-continuous flow stirred tank reactors (CSTR) in series model, first order kinetics model for substrate consumption and biomass growth and empirical equations reported in the literature. The model indicated the reactor capacity on dampening the imposed flow rate variations and the influence of the kinetics in the organic matter removal efficiency. It was evaluated the response of a UASB in bench scale (160 L) treating sanitary sewage of São Carlos city in order to calibrate and validate the MMS. During the operation, the reactor was submitted to cyclical sinusoidal variations of organic and hydraulic loads in lesser and higher values of 40% and 60% of the influent flow rate of 16 L/h. The reactor achieved mean methane production and mean COD removal efficiency of: 1,83 L/h and 61% to influent flow rate of 16 L/h, HRT of 10 h and upflow velocity of 0,23 m/h; 2,24 L/h and 48% to sinusoidal variation of 40%; 2,97 L/h and 40% to sinusoidal variation of 60%. The MMS model results indicated a range of effluent COD values with a difference of 37% to influent flow rate of 16 L/h, 59% and 56% to sinusoidal variations of 40% and 60%, respectively, in comparison with the experimental observed data. This probably occurred due to the model limitation in considering and predicting the solids washout in the effluent that was verified during all the operation, and also more significant when the sinusoidal variations were applied. The ADM1 reported by Batstone et al. (2002a,b) presented lesser similarity with the experimental observed results due to the fact that it does not consider hourly and daily variations of some input parameters, but only the arithmetical mean of the values.

Poucos estudos são reportados na literatura sobre o comportamento dinâmico do reator UASB submetido a variações cíclicas diárias, de cargas orgânicas e hidráulicas, em períodos curtos de duração - iguais ou menores que 24h, com os quais verifica-se queda na eficiência do reator, causada pela provável flotação dos grânulos, problemas com geração de odor e alta concentração de sólidos suspensos no efluente. Para melhor compreender a resposta dinâmica desses reatores submetidos a essas variações, foi desenvolvido o modelo MMS baseado no modelo hidrodinâmico de mistura completa em reatores em série, modelo cinético de primeira ordem para consumo de substrato e para crescimento da biomassa e equacionamentos empíricos reportados na literatura. Esse modelo indicou a capacidade do reator de amortecer as variações impostas e a influência da cinética na eficiência de remoção da matéria orgânica. Para calibrar e validar o MMS, foi avaliado o desempenho de um reator UASB (160 L) no tratamento de esgoto sanitário municipal da cidade de São Carlos. Durante o período de operação, o reator foi submetido a variações senoidais cíclicas, de cargas orgânica e hidráulica, em valores inferiores e superiores a 40% e 60% da vazão afluente de 16,0 L/h. A produção média de gás metano e a eficiência média de remoção de DQO alcançadas pelo reator foram de aproximadamente: 1,83 L/h e 61% para vazão afluente de 16 L/h, TDH de 10 h e velocidade ascensional de 0,23 m/h; 2,24 L/h e 48% para variação cíclica de 40% e 2,97 L/h e 40% para variação cíclica de 60%. O MMS indicou faixa de valores para a DQO efluente com diferença em relação aos resultados observados experimentalmente - de 37% para vazão afluente constante de 16 L/h e 59% e 56% para variações senoidais cíclicas de 40% e 60% da vazão afluente, respectivamente – devido à limitação do modelo em considerar o arraste de sólidos no efluente que ocorreu ao longo de toda a operação do reator e mais acentuadamente quando foram aplicadas variações da vazão afluente. O modelo ADM1 proposto por Batstone et al.(2002a,b)apresentou menor similaridade com os resultados observados experimentalmente por não contemplar a variação horária e diária de alguns parâmetros de entrada, mas apenas a média aritmética dos valores. / There are no extensive reports on the dynamic behaviour of UASB reactor submitted to cyclical daily variations of organic and hydraulic loads of short periods of time - equal to or shorter than 24 hours - that can damage the reactor efficiency due to probable granule flotation, odor generation and high concentration of suspended solids in the effluent. Aiming to understand the dynamic response of these reactors when submitted to these variations, it was developed the MMS model based on the N-continuous flow stirred tank reactors (CSTR) in series model, first order kinetics model for substrate consumption and biomass growth and empirical equations reported in the literature. The model indicated the reactor capacity on dampening the imposed flow rate variations and the influence of the kinetics in the organic matter removal efficiency. It was evaluated the response of a UASB in bench scale (160 L) treating sanitary sewage of São Carlos city in order to calibrate and validate the MMS. During the operation, the reactor was submitted to cyclical sinusoidal variations of organic and hydraulic loads in lesser and higher values of 40% and 60% of the influent flow rate of 16 L/h. The reactor achieved mean methane production and mean COD removal efficiency of: 1,83 L/h and 61% to influent flow rate of 16 L/h, HRT of 10 h and upflow velocity of 0,23 m/h; 2,24 L/h and 48% to sinusoidal variation of 40%; 2,97 L/h and 40% to sinusoidal variation of 60%. The MMS model results indicated a range of effluent COD values with a difference of 37% to influent flow rate of 16 L/h, 59% and 56% to sinusoidal variations of 40% and 60%, respectively, in comparison with the experimental observed data. This probably occurred due to the model limitation in considering and predicting the solids washout in the effluent that was verified during all the operation, and also more significant when the sinusoidal variations were applied. The ADM1 reported by Batstone et al. (2002a,b) presented lesser similarity with the experimental observed results due to the fact that it does not consider hourly and daily variations of some input parameters, but only the arithmetical mean of the values.