Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-27Bitstream added on 2014-06-13T20:23:54Z : No. of bitstreams: 1 azevedo_lp_dr_botfca.pdf: 1107682 bytes, checksum: fcdbfe2404360cb226360661e2d2b344 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O objetivo do trabalho foi comparar linhas laterais convencionais de irrigação por gotejamento com espaçamento único entre gotejadores em relação a laterais compostas por dois segmentos, cada segmento utilizando espaçamento entre emissores diferente, utilizando como indicadores os parâmetros físicos, químicos e físico-químicos da cultura de rabanete e a formação dos bulbos molhados no solo. Linhas laterais convencionais com espaçamento entre emissores de 20 cm foram comparadas às linhas laterais propostas tendo espaçamento entre emissores de 24 cm no segmento inicial e espaçamento de 20 cm no segmento final; linhas laterais convencionais com espaçamento entre emissores de 30 cm foram comparadas às linhas laterais propostas, com espaçamento entre emissores de 36 cm no segmento inicial e espaçamento de 30 cm no segmento final. Em todas as linhas, utilizou-se pressão de 100 kPa no segmento inicial e 70 kPa no segmento final, de modo que as vazões por metro de linha lateral foram as mesmas em todos os tratamentos. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na Fazenda Experimental São Manuel, localizada no município de São Manuel-SP, e pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, Botucatu-SP. Foi utilizado delineamento inteiramente casualizado, em seis tratamentos e quatro repetições, sendo que os tratamentos simularam os segmentos iniciais e finais de cada linha lateral avaliada.Não houve diferença significativa entre os tratamentos para a maioria dos parâmetros avaliados, concluindo-se que diferentes espaçamentos entre gotejadores na mesma linha lateral podem ser utilizados para aumentar seu comprimento, sem diminuição de produtividade e qualidade da cultura. / The aim of the work was to compare conventional drip lateral lines with lateral lines composed by two sections, with a different emitter spacing in each section, evaluating the generated wetted bulb and the physical, chemical and physicochemical parameters of the radish crop. Conventional drip lateral lines with 20 cm emitter spacing were compared to proposed drip lines, with 24 emitter spacing in the initial section and 20 cm emitter spacing in the final section; conventional drip lateral lines with 30 cm emitter spacing were compared to proposed drip lines, with 36 emitter spacing in the initial section and 30 cm emitter spacing in the final section. It were used head pressure of 100 kPa in the initial section and 70 kPa in the final section of all drip lateral lines, keeping the same unit discharge per meter of the lateral line in all the treatments. The experiment was carried out in a greenhouse of the Sao Manuel Experimental Farm, located at Sao Manuel, SP The experimental design was entirely randomized, with six treatments and four replications, to simulate the initial and final sections of all drip lateral lines evaluated. Results showed no difference among treatments for the most of the evaluated variables. So it is possible to conclude that the use of different spacing between emitters in the same lateral line can be used to increase the line length without decrease the yield and quality of the crop.

Orientador: João Carlos Cury Saad / Banca: Raimundo Leite Cruz / Banca: José Renato Zanini / Banca: Sérgio Nascimento Duarte / Banca: Marcelo Augusto de Aguiar e Silva / Resumo: O objetivo do trabalho foi comparar linhas laterais convencionais de irrigação por gotejamento com espaçamento único entre gotejadores em relação a laterais compostas por dois segmentos, cada segmento utilizando espaçamento entre emissores diferente, utilizando como indicadores os parâmetros físicos, químicos e físico-químicos da cultura de rabanete e a formação dos bulbos molhados no solo. Linhas laterais convencionais com espaçamento entre emissores de 20 cm foram comparadas às linhas laterais propostas tendo espaçamento entre emissores de 24 cm no segmento inicial e espaçamento de 20 cm no segmento final; linhas laterais convencionais com espaçamento entre emissores de 30 cm foram comparadas às linhas laterais propostas, com espaçamento entre emissores de 36 cm no segmento inicial e espaçamento de 30 cm no segmento final. Em todas as linhas, utilizou-se pressão de 100 kPa no segmento inicial e 70 kPa no segmento final, de modo que as vazões por metro de linha lateral foram as mesmas em todos os tratamentos. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na Fazenda Experimental São Manuel, localizada no município de São Manuel-SP, e pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, Botucatu-SP. Foi utilizado delineamento inteiramente casualizado, em seis tratamentos e quatro repetições, sendo que os tratamentos simularam os segmentos iniciais e finais de cada linha lateral avaliada.Não houve diferença significativa entre os tratamentos para a maioria dos parâmetros avaliados, concluindo-se que diferentes espaçamentos entre gotejadores na mesma linha lateral podem ser utilizados para aumentar seu comprimento, sem diminuição de produtividade e qualidade da cultura. / Abstract: The aim of the work was to compare conventional drip lateral lines with lateral lines composed by two sections, with a different emitter spacing in each section, evaluating the generated wetted bulb and the physical, chemical and physicochemical parameters of the radish crop. Conventional drip lateral lines with 20 cm emitter spacing were compared to proposed drip lines, with 24 emitter spacing in the initial section and 20 cm emitter spacing in the final section; conventional drip lateral lines with 30 cm emitter spacing were compared to proposed drip lines, with 36 emitter spacing in the initial section and 30 cm emitter spacing in the final section. It were used head pressure of 100 kPa in the initial section and 70 kPa in the final section of all drip lateral lines, keeping the same unit discharge per meter of the lateral line in all the treatments. The experiment was carried out in a greenhouse of the Sao Manuel Experimental Farm, located at Sao Manuel, SP The experimental design was entirely randomized, with six treatments and four replications, to simulate the initial and final sections of all drip lateral lines evaluated. Results showed no difference among treatments for the most of the evaluated variables. So it is possible to conclude that the use of different spacing between emitters in the same lateral line can be used to increase the line length without decrease the yield and quality of the crop. / Doutor

Neste projeto de pesquisa avaliou-se a etapa de filtração no processo de tratamento de água para abastecimento público. Para isto, foi utilizado um sistema de filtração piloto composto por quatro filtros rápidos por gravidade de camada profunda. Os filtros piloto foram alimentados com água decantada da Estação de Tratamento de Água Rio Grande, e operados com taxa de filtração de 500 m3/m2/dia. A concepção dos filtros variou em termos de material filtrante (areia e antracito), diâmetro dos grãos e altura do leito. Os filtros foram avaliados em termos de turbidez, contagem de partículas, evolução de perda de carga e velocidade ascensional de água de lavagem. Na Etapa 1, operando-se filtros de areia e antracito com diferentes diâmetros, o filtro de antracito com 1,3 mm de diâmetro e 120 cm de altura apresentou melhor comportamento no tocante aos parâmetros avaliados. Na etapa 2, comparando-se filtros de areia e de antracito com mesmo diâmetro (1,3 mm) e altura de leito (120 cm), mais uma vez o filtro de antracito foi superior. Acredita-se que os índices físicos justifiquem esse comportamento. Na Etapa 3, conclui-se que o aumento de altura de leito dos filtros de areia (1,3 mm) e antracito (1,3 mm) de 120 cm para 160 cm foi benéfico para ambos os materiais filtrantes em termos de qualidade do efluente, mas muito mais significativo para o antracito, e não se observou alteração de comportamento no tocante à evolução de perda de carga. Com o ensaio de fluidificação e expansão do leito filtrante, conclui-se que, considerando-se o mesmo tempo de duração da lavagem e a mesma expansão do leito, o filtro de antracito possibilitou a utilização de menor velocidade ascensional de água de lavagem, que representa grande economia com relação aos custos do sistema de lavagem. Assim, em todos os aspectos estudados, o uso de antracito (1,3 mm) como material filtrante para filtros rápidos por gravidade de camada profunda se mostrou mais vantajoso. / This project researched the filtration stage in the water treatment process for public use. The research used a pilot filtration system based on four rapid gravity depth bed filters, with a filtration rate of 500m3/m2/dia. The water used in the experiment came from sedimentation tank of the Rio Grande water treatment facility. During the experimental phase the filters were loaded with different depth, used different filter media (sand and anthracite) and used grain with different effective size. The filters were evaluated in terms of turbidity, particle count, head loss and superficial velocity of backwashing water. In the first part of the study, when analyzing the results of filters loaded to a depth of 120 cm using both sand and anthracite with different size, the anthracite filter with effective size of 1.3 mm was the one with the best results. In the second part of the study, when comparing anthracite and sand with same the effective size, the anthracite also presented better results. Finally when increasing the depth of the filter, both sand and anthracite filters showed improved performance in terms of effluent quality, but anthracite filters kept outperforming sand filters. In both case, there were no evidences of changing in the head loss development. When performing fluidization and expansion experiments, considering the same backwashing cycle time and expansion of filter media, the anthracite filter allowed lower superficial velocity which represents relevant economies in the washing system costs. Therefore the use of anthracite (1.3mm) as a filter medium for rapid gravity depth bed filters is recommended.

Sistemas de irrigação geralmente são dimensionados negligenciando-se os cálculos das perdas localizadas de carga, o que muitas vezes causa desbalanço hidráulico deste sistema. A irrigação localizada possui muitas peças especiais para as quais, muitas vezes, não existem equações matemáticas que possibilitem o cálculo destas perdas. Este trabalho teve como objetivo o ajuste de equações que permitam o cálculo da perda localizada de carga para a passagem direta e outra para a passagem lateral, causada pela presença de conectores iniciais de linha. A perda de carga na passagem direta é causada pela área da protrusão do conector internamente à tubulação e a perda de carga na passagem lateral é causada pela mudança no perfil de escoamento da água ao passar pelo conector. Para as duas situações a perda localizada no conector foi obtida por diferença entre a perda distribuída de carga no tubo mais conector e a perda distribuída de carga no tubo sem conector. Foram utilizados 5 conectores em 5 diâmetros de tubulação de polietileno e 3 diâmetros de tubulação de PVC. Foi utilizada análise dimensional para o desenvolvimento das equações que para a passagem direta apresentou um coeficiente de determinação de 97,27% e para a passagem lateral o coeficiente de determinação foi de 96,26%. As duas equações desenvolvidas apresentaram um coeficiente ótimo de desempenho, sendo seu uso indicado para os limites testados neste trabalho. / Irrigation systems are generally dimensioned neglecting the calculation of the local head loss which often causes a hydraulic disbalance of this system. There are many special components on a trickle irrigation system to which there are not mathematical equations that allow the calculation of these head losses. This study aimed the adjustment of one equation for calculating the local head losses to the direct passage and one for the lateral passage, caused by the presence of initial connectors on the lateral line. The local head loss on the direct passage is caused by the protrusion area of the connector inside the pipe and the local head loss on the lateral passage is caused by the change in the flow cross-section, when water passes through the connector. For both situations the local head loss on the connector was obtained by the difference between the local head loss on the pipe plus the connectors and the local head loss on the pipe without the connectors. There were used 5 connectors in 5 diameters polyethylene pipes and 3 diameters PVC pipes. Dimensional analysis was used to develop the equations that for the direct passage presented a determination coefficient of 97,27% and for the lateral passage the determination coefficient was 96,26%. The two equations developed showed a good coefficient of performance, and its use is indicated for the limits tested in this study.

Realizou se a presente pesquisa, visando investigar e apresentar um método alternativo de irrigação localizada, com o qual se obtivesse baixo custo e nível tecnológico comparável aos métodos existentes no mercado. Para tanto, desenvolveu-se os modelos matemáticos UNIVERSAL e WSBOTREL, para dimensionamento de microtubos sob regime de escoamento turbulento, onde se inclui as perdas de carga no microtubo, perda de carga localizada e por energia de velocidade na saída do microtubo, sendo que os mesmos foram utilizados no desenvolvimento de um software em planilha de Excel, para projetar linhas laterais com microtubos de comprimentos iguais e variáveis. Os modelos foram avaliados com o dimensionamento de uma linha lateral de irrigação, e tiveram ótimos desempenhos, tendo em vista que os dados coletados proporcionaram vazão média próxima da vazão de projeto, com coeficiente de determinação acima de 98%, excelente uniformidade de distribuição, baixo erro médio absoluto e coeficiente de variação de vazão. Avaliou-se o comportamento da água sob diferentes pressões e temperaturas, e verificou-se que a variação da vazão foi quase nula para uma diferença de temperatura de 3,00 Kelvins. O modelo WSBOTREL foi empregado para projetar um sistema de irrigação, com a proposta de utilizar fertirrigação em mudas de laranja cultivadas em estufa. O sistema ficou sob avaliação durante 160 dias, sendo que no final do ciclo, não foi observado entupimento dos emissores, e, as plantas tiveram alturas e diâmetros do caule iguais às plantas irrigadas de maneira tradicional com mangueiras, conforme procedimento adotado pela empresa, com vantagem de economizar mão de obra e solução utilizada na fertirrigação. Dessa forma, pode-se dizer que o sistema de irrigação com microtubos em regime de escoamento turbulento se mostrou tecnicamente viável para utilização. / The present work aims to investigate an alternative method of localized irrigation, with low cost and technological level comparable to nowadays equipments on the market. To do so, it has developed the mathematical models UNIVERSAL and WSBOTREL, for calculating microtubs diameter and length that would work under turbulent flow, where it is considered: head loss in the microtub and localized head loss at extremities. It was development software on a spreadsheet Excel, to design laterals lines with microtubs of similar and variable length. The models were evaluated for calculating the lateral line of irrigation systems, presenting great performance: collected data showed average discharge close to projected discharge, with coefficient of determination of 98%, excellent uniformity of distribution, low mean absolute error and variation coefficient of discharge. It was evaluated the behavior of emitters under different pressures and water temperatures. It was found that the discharge of variation was almost zero for a temperature difference of 3 degree Kelvin. The WSBOTREL model was used to design an commercial irrigation system, with the objective of making use of fertirrigation in nursery citrus plants (greenhouse). The system was under evaluation during 160 days. At the end of the growing cycle, it wasn´t observed clogging of emitters, and plants presented similar high and diameter of stem compare to the traditional irrigation method (hoses) according to the procedure adopted by the company, with advantage to reduce hand work and solution used in fertirrigation. The irrigation system with microtub under turbulent zone of flow was technically feasible to use.

O microtubo é um emissor simples, de baixo custo, com a grande vantagem de melhor adaptação em condições de topografias onduladas e montanhosas, onde a pressão na linha lateral varia consideravelmente. Este estudo constitui a elaboração de um modelo para dimensionamento hidráulico de microaspersores, cujo emissor é um microtubo de tamanho variável. O fundamento teórico do estudo baseia-se na premissa da compensação da perda de carga na linha lateral e das diferenças topográficas do terreno, através da variação do comprimento do microtubo. Os objetivos específicos deste trabalho foram: determinar as características hidráulicas do microtubo; desenvolver um modelo para dimensionamento do sistema de irrigação proposto e sugerir um defletor para o microaspersor; avaliar a uniformidade de vazão ao longo de linhas laterais experimentais em declive e desenvolver uma planilha eletrônica, para dimensionamento de microtubos. Dois microtubos de diferentes diâmetros foram utilizados neste estudo. Entre as características hidráulicas determinadas, estão o diâmetro interno real, relação vazão-pressão e pressão-comprimento. A determinação do diâmetro interno médio dos microtubos foi realizada em laboratório através da medida de fluxo sob regime laminar e pelo projetor ótico de perfil. Uma equação resultante da combinação das equações de energia desenvolvida por Bernoulli e Darcy-Weisbach além da equação de Hagen-Poiseuille para cálculo do fator de atrito (f), foi deduzida para cálculo do diâmetro. Uma bancada de ensaios foi montada para realização dos ensaios. Os experimentos foram realizados numa faixa de número de Reynolds entre 8000 e 17000, portanto regime de escoamento turbulento. A equação de Darcy-Weisbach foi utilizada para cálculo da perda de carga total e a equação de Blasius foi utilizada para cálculo do fator de atrito (f). Duas laterais foram dimensionadas e instaladas em diferentes declividades (0,5 e 2,3 %). Medidas de dispersão foram utilizadas para avaliar e classificar o sistema de irrigação. Dois modelos de defletores foram desenvolvidos em laboratório, e avaliados em termos de distribuição espacial da água e facilidade construtiva. A análise dos resultados experimentais foi realizada em bases empíricas e teóricas. A avaliação hidrodinâmica do diâmetro dos microtubos aproximou-se muito da determinação através do projetor ótico de perfil, o que indica ser uma alternativa viável para o dimensionamento. A estimativa da pressão de operação do microaspersor baseada nas equações propostas foi bem próxima à pressão observada. O modelo empírico estimou o comprimento do microtubo em função da pressão com bastante precisão, consequentemente a uniformidade de vazão ao longo da lateral foi classificada como excelente em ambas as situações de declive, com coeficientes superiores a 95 %. Uma análise de sensibilidade para estimar as implicações no desempenho hidráulico do sistema, dos erros ou das mudanças nas variáveis envolvidas no dimensionamento, mostrou que o desempenho do emissor é extremamente sensível ao diâmetro do microtubo. Baseado nos resultados obtidos com os ensaios de distribuição pode-se afirmar que é necessário um maior aprofundamento no projeto do defletor do microaspersor. Em geral, a metodologia proposta oferece a possibilidade de ajustar quaisquer variações na carga de pressão ou na topografia do terreno e assim, obter vazão constante ao longo da linha lateral. / The microtube is a simple and cheap emitter which has advantage of be suitable for undulating and hilly conditions, where pressure in the lateral line varies considerably. This study aims to develop an empirical approach to the design of a novel micro-sprinkler that uses microtube as the emitters whose length is variable. The theoretic concern is the irrigation system should be designed to compensate variations along lateral line as a function of the friction loss and elevation. General objectives were: hydraulic characterization of the microtube; empiric equations to design; to develop a kind of deflector; to evaluate application uniformity for micro-sprinkler and to do a worksheet to design this system. The relationship between discharge, pressure, and length for microtube emitters of two different diameters were done. The diameter was measured based on flow measurements under laminar flow condition and by accurate optical equipment. Combination of the energy (Bernoulli) and Darcy-Weisbach equations and Hagen-Poiseuille equation (friction factor laminar flow) gives the diameter. A test table to do tests was built. The range of Reynolds numbers during the experiment was 8,000 to 17,000, then turbulent flow. The friction head losses were calculated using the Darcy-Weisbach equation and the friction factor by Blasius equation. Two experimental lines were designed and laid on different slopes (0.5 % and 2.3 %). To evaluate the uniformity of application of water, dispersion measures are used. Two deflectors were created and tested in the laboratory by spatial distribution analysis and easily to manufacture. The data was analyzed by theoretical and empirical approaches. The diameter values of the microtubes were very close to those by optical equipment, then it is a good alternative method to determinate the diameter of the microtube. The pressure observed values were very close to estimated. The empirical approach determined the length required for the microtube emitters with high accuracy, consequently the flow rate uniformity along lateral line was excellent for both laterals, their uniformity coefficients were above 95%. A sensitivity analysis to estimate the implications of errors or changes in key variables on the hydraulic performance of this system showed that the emitter performance is particularly sensitive to the emitter diameter. The deflector tests results showed low spatial uniformity, so we can say that it is necessary more studies at this part of this micro-sprinkler. Finally, the methodology proposed allow adjust any head pressure or elevation variations to high uniformity along of lateral line.

O uso da irrigação localizada está em pleno crescimento no Brasil, em decorrência da escassez de recursos hídricos e a necessidade de poupar água na irrigação. Isto tem requerido aplicação de conhecimentos no desenvolvimento de materiais e equipamentos que tendem a otimizar os sistemas de irrigação localizada. Os sistemas de irrigação localizada requerem obrigatoriamente sistemas de filtração para um tratamento de água. Os filtros são fundamentais à qualidade de água utilizada na agricultura irrigada, promovendo melhor desempenho dos sistemas de irrigação e seus componentes. Considerou para esta pesquisa o sistema de filtração que é fundamental em projetos de irrigação localizada, onde os emissores têm orifícios de dimensões reduzidas e ficariam obstruídos com o uso de água sem filtração adequada. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ/USP, Campus de Piracicaba - SP. O experimento foi conduzido em duas etapas: na primeira, fez-se a caracterização hidráulica das equações de perdas de carga em função da vazão circulante nos filtros de discos 1 polegada mesh 120 e 155, utilizando água limpa e com auxilio das equações definiu-se duas vazões para realizar os ensaios de filtração: (a) vazão denominada ideal, correspondente à recomendada pelo fabricante, e (b) metade da vazão ideal. Na segunda etapa com auxílio das equações da perda de carga em função da vazão, analisou-se o desempenho do processo de filtração em função do tempo (240 minutos), utilizando três concentrações de sólidos em suspensão de argila e silte diluída em água nas seguintes proporções (1,0, 1,5 e 2,0) g L-1, mantendo-se a vazão constante durante o processo de filtração. Nesta etapa avaliou-se o processo de filtração, porcentagem de material retido, perda de carga e a quantidade de material retido. Considerando as condições em que a pesquisa foi realizada e com base nos resultados obtidos, conclui-se: o filtro de mesh 155 mostrou-se superior ao filtro de mesh 120 na remoção de sólidos em suspensão; a evolução da perda de carga nos filtros de mesh 155 foi mais rápida que nos filtros de mesh 120 devido ao maior acúmulo do material sólido em sua superfície, decorrência direta do diâmetro do orifício do elemento filtrante. / The use of the trickle irrigation is growing in Brazil, in consequence of the shortage of waters resources and the need to save irrigation water. This has been requesting knowledge application to development of equipments to optimize the trickle irrigation systems. Trickle irrigations systems always require filtration systems for a basic water treatment. The filters are fundamental for the water quality used in irrigated farming, providing better performance of irrigation systems and theirs components. It considered for this research the filtration system that is fundamental in project of trickle irrigation. The emitters have holes of reduced dimensions and they would be obstructed with the use of water without appropriate filtration. The trials were carried out in the Irrigation Laboratory of the Biosystems Engineering Department of the ESALQ/USP, Piracicaba SP. The experiment had two stages: the first, it was made the hydraulic characterization of the head loss equations according to the free flow in discs filter 1 inch mesh 120 and 155, using clean water and this head loss equations two flow was defined to accomplish the filtrations rehearsals:(a) ideal flow, is that recommended by the manufacturer,(b) half of the ideal flow. In the second way using the head loss equations according to the flow, the acting of the filtration process was analyzed according to the time (240 minutes), using clay and silts concentrations in the proportions of 1,0; 1,5 and 2,0 g L-1 diluted in water, keeping constant flow during the filtrations process. In this second stage it was evaluated the filtration process, percentage of retained material, head loss and the amount of retained material. Considering the obtained results, it follows that: the filter of mesh 155 was superior than to the filter of mesh 120 to remove of solids of water, the evolution of the head loss in the filters of mesh 155 was faster than the filters of mesh 120 due to the largest accumulation of the solid material in its surface, direct consequence of the holes diameter of the filtration element.

O procedimento de dimensionamento de uma linha lateral de irrigação localizada necessita ser avaliado com precisão, devido às perdas de carga tanto distribuídas na tubulação como nas inserções dos emissores com os tubos. Devido a isso, desenvolveu-se uma metodologia para a determinação da perda de carga localizada mediante a formulação de um modelo matemático a partir do índice de obstrução. Estas perdas localizadas podem ser significativas quando comparadas com as perdas de carga totais, devido ao grande número de emissores instalados ao longo da linha lateral. O experimento foi junto ao Departamento de Engenharia Rural (ESALQ-USP) e ajustado para valores número de Reynolds (R), no intervalo de 7.480 a 32.597 para proporcionar fluxo turbulento e velocidade máxima de 2,0 m s-1. A pesquisa foi conduzida em duas etapas: 1) ajuste do fator f para um seguimento de 0,5 m de tubo,sendo realizada 10 repetições, com o intuito de validação da metodologia empregada comparando-se o ajuste dos dados encontrados com os trabalhos existentes na literatura, 2) determinação da perda de carga (hf) em um seguimento de tubo de 1 m de comprimento com emissor devidamente vedado, portanto, pela diferença entre a hf do tubo mais o emissor e a hf do tubo obtido na primeira etapa, obteve-se a perda de carga localizada do emissor (hfe). Além disso, com a determinação da geometria do emissor, pelo projetor ótico HB 400, formulou-se uma equação que permitiu o cálculo da perda de carga localizada utilizando-se as características geométricas do emissor (comprimento do emissor, índice de obstrução e coeficiente de contração). Pelos resultados obtidos para 4 modelos utilizados, o modelo estimou satisfatoriamente para 2 modelos, e também verificou-se que o modelo apresentou um desempenho classificado como \'ótimo\', portanto, podendo ser empregado para estimativa de perda de carga localizada provocada por emissores integrados não coaxiais com geometria semelhante ao emissor Uniram e Drip Net. / The design of a lateral line of trickle irrigation requires an accurate evaluation of head losses in not only the pipe but the emitters as well. A procedure was developed to determine localized head losses within the emitters by the formulation of a mathematical model accounting for the obstruction caused by the insertion point. These localized losses can be significant when compared with the total head losses within the system, due to the large number of emitters typically installed along the lateral line. An experiment was carried out by altering flow characteristics to create Reynolds Number (R) in the interval from 7480 to 32597 to provide turbulent flow and a maximum velocity of 2.0 m s-1. The geometry of the emitter point was determined by an optical projector and sensor. An equation was formulated that allows the localized head loss calculation using the geometric characteristics of the emitter (emitter length, obstruction index and the contraction coefficient). The obtained results for 4 used models, the model esteemed satisfactorily for 2 models, and was also verified that the model presents an acting classified as \'great\', therefore, could be used to estimate localized head loss provoked by non coaxial emitters inserted in polyethylene pipe with similar geometry as the Uniram and Drip Net emitters.

Hydropower is an efficient renewable energy source able to regulate electrical grid fluctuations. However, many hydropower plants were built decades ago, and now it is the time for a major refurbishment. The turbine's efficiency is essential and needs to be determined before and after refurbishment. To this end, the flow rate needs to be determined. Amongst different discharge measurement methods, the pressure-time method is relatively inexpensive and easy to perform compared to other methods. In this method, the flow rate is estimated by the integration of the measured differential pressure and the pressure loss due to friction between two cross-sections in a conduit during the deceleration of the liquid mass by closing a valve or guide vanes. The pressure-time method's accuracy depends on how accurate the head loss and the integration endpoint are estimated. Furthermore, the pressure-time method has limitations specified in IEC-60041, which make it challenging to apply on low-head turbines due to the short water passages when the flow is developing. The main focus of work is to improve the accuracy of the pressure-time method and extend its validity for low-head turbine conditions. Numerical simulation and experimental study have been acquired. A CFD model is developed to investigate the effects of the endpoint of integration and friction models on the method's accuracy. The effect of different boundary conditions is studied in the CFD model, and the result is validated with available experimental data. Different frictional models used with the pressure-time method are compared with CFD simulation for the developing and developed flows. A new parameter is suggested to improve deviation related to the flow status; developing and developed. Furthermore, a new methodology is presented, where the flow rate is estimated with the pressure-time method function of several endpoints. Then, experimental investigations of the pressure-time method outside IEC-60041 recommendations for conditions similar to low-head hydropower are presented. A laboratory setup is designed and built to test the pressure-time method. The method is applied for cases with shorter length, smaller UxL, pipe with variable cross-section and shorter distance to irregularity than IEC-60041 recommendations. Different assumptions for calculating the pressure loss and dynamic pressure variation are studied. Moreover, the quasi-steady assumption's accuracy on the head loss estimation and the difference in dynamic pressure are compared with constant values for their coefficients. The systematic uncertainty of the pressure-time method is also calculated based on the Monte Carlo Method (MCM).

Com o objetivo de fornecer ferramenta para auxiliar no dimensionamento da subunidade em irrigação localizada, especificamente para o método de irrigação por gotejamento, foi desenvolvido um Modelo Computacional, para o ambiente Windows em linguagem Visual Basic. Este modelo permitirá que esses sistemas de irrigação possam ser dimensionados sem negligenciar a perda localizada de carga ocasionada pela inserção dos emissores nas linhas laterais e pela inserção das linhas laterais nas linhas de derivação, o que muitas vezes causa desbalanço hidráulico destes sistemas. O modelo considera todas as etapas do desenvolvimento do projeto de irrigação para dimensionamento da subunidade, as características agronômicas do solo, do clima e da cultura, determinando-se condições de armazenamento da água no solo, a evapotranspiração e o ciclo de desenvolvimento da cultura. Para o dimensionamento da subunidade o modelo utiliza parâmetros como, declividade do terreno, pressão de entrada na linha, espaçamento entre emissores e linhas laterais, diâmetro da linha lateral, comprimento da linha de derivação, variação máxima de carga de pressão na lateral e variação máxima de vazão dos emissores. Estes dois últimos parâmetros considerados como critério de projeto. Por último, as características do emissor, sua vazão e área de protrusão, assim como o conector utilizado na conexão da linha lateral com a linha de derivação, que determinarão as perdas localizadas de carga. Com esses parâmetros o modelo determina e fornece como resultado, de forma ágil e precisa, o comprimento máximo da linha lateral pelo método da aproximação hidráulica, a perda localizada de carga, ocasionada pela inserção dos emissores na linha, expresso em termos de comprimento equivalente, os diâmetros para a linha de derivação, a perda localizada de carga, ocasionada pela inserção dos conectores na linha de derivação e o numero de linhas laterais conectadas na linha de derivação. Apresentando a tabela do dimensionamento da linha e o gráfico do perfil de pressão. Nos dimensionamentos realizados, utilizando os tipos de emissores existentes na base de dados do modelo, o emissor que proporcionou maior perda localizada de carga, em termos de comprimento equivalente, foi o emissor in-line (Uniram) com 0,758 m, resultando acréscimo do comprimento da linha lateral em 197,25 m, se desconsideradas as perdas localizadas de carga. O emissor que resultou menor acréscimo nas perdas localizadas de carga foi o do tipo online (Katif), com 0,11 m de comprimento equivalente, correspondendo 29 m de acréscimo no comprimento da linha lateral se desconsideradas as perdas localizadas de carga. Portanto, o modelo permite realizar as comparações do dimensionamento da subunidade considerando e desconsiderando as perdas localizadas de carga, possibilitando observar as diferenças resultantes no dimensionamento da subunidade quando negligenciadas estas perdas. / This research had the objective to develop a tool to design drip irrigation systems subunit. The computational model was developed to Windows in Visual Basic language. The model takes into account in the design both the local head loss due to the insertion of emitters in the lateral line and the insertion the lateral line in the main line. These local head losses are responsible for hydraulic unbalance of this type of irrigation system. The model considers all irrigation project steps for design of a sub-unit: soil properties, climate and crop characteristics. The model determines soil water content, evapotranspiration and crop cycle stage. In the sub-unit design, the model utilizes some parameters, such as, slope, pressure head in the main line, space between emitters and lateral lines, lateral line diameter, length of derivation line, maximum variation of pressure head in the lateral line, and maximum variation of emitters discharge. Emitter characteristics, its discharge and protrusion area, connector used to connect the lateral line into the derivation line, are also taken into account in the model. The model with previous parameters determines and provides precisely results of: maximum length of lateral line by hydraulic approximation method; local head losses, due to emitter insertion into lateral line, expressed as equivalent length losses; derivation line diameter; local head loss, due to connector insertion in the derivation line; and number of lateral line connected in the derivation line. It shows a design table and pressure profile. It was utilized some emitter types in the model database. The in-line emitter (Uniram) showed the biggest local head losses, 0,758 m in terms of equivalent length, it resulted in a increment in the lateral line length of the 197,25 m compared to lateral line without consider the local losses. Emitter online type (Katif) showed the lowest local head losses, 0,11 m of equivalent length which correspond 29 m in the lateral line length. Therefore, the model allows to compare the differences in the sub-unit design when it is considered the local head losses with the sub-units design neglecting theses losses.