HYDRAULIC DESIGN AND SIMULATION OF DIFFERENT COMBINATIONS OF BLOCKS OPERATING IN TRICKLE IRRIGATION

Authors

  • Guilherme Busi de Carvalho Empresa Intelliagri
  • Rubens Duarte Coelho Universidade de São Paulo
  • Marco Antônio Jacomazzi Empresa RASA
  • Asdrubal Jesus Farias-Ramirez Universidade de São Paulo
  • Sergio Nascimento Duarte Universidade de São Paulo https://orcid.org/0000-0002-4139-7097
  • Timóteo Herculino da Silva Barros Universidade de São Paulo

DOI:

https://doi.org/10.15809/irriga.2022v27n4p715-728

Abstract

HYDRAULIC DESIGN AND SIMULATION OF DIFFERENT COMBINATIONS OF

BLOCKS OPERATING IN DRIP AND MICRO SPRINKLER IRRIGATION

 

 

GUILHERME BUSI DE CARVALHO1; RUBENS DUARTE COELHO1; MARCO ANTÔNIO JACOMAZZI1; ASDRUBAL JESUS FARIAS-RAMIREZ1; SERGIO  NASCIMENTO DUARTE1 E TIMÓTEO HERCULINO DA SILVA BARROS2

 

1 Engenharia de Biossistemas, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz – ESALQ/USP, Av. Pádua Dias, 11, São Dimas, 13418-900, Piracicaba, SP, Brasil, e-mail: guilhermebusi@terra.com.br; rdcoellho@usp.br; marcoantonio@rasa.eng.br; ajfara@gmail.com; snduarte@usp.br

2 Divisão de Produtividade Agroindustrial e Alimentos, Centro de Energia Nuclear na Agricultura – CENA/USP, Av. Centenário, 303, São Dimas, 13416-000 - Piracicaba - SP, Brasil, e-mail: timoteo@alumni.usp.br

 

 

1 ABSTRACT

 

Farmers employing trickle irrigation frequently need to change irrigation block operations over the years (parcel combinations), because of plant renovations in certain areas of the irrigated field or the adoption of precision irrigation. It is worth emphasizing the importance of this software for the pre-sizing of localized irrigation systems. This work shows free software developed using Visual Basic® language that is able to simulate different block combinations of parcels, taking into consideration the pump parameters of flowrate, pressure, power requirements and efficiency and the main hydraulic network parameters of water speed, pressure and head loss. The software we developed was applied to a trickle irrigation system for citrus growing. The equations used to calculate head loss were Hazen-Williams and Darcy-Weisbach, and users could choose between these two equations depending on their application. The software worked efficiently for making the hydraulic calculations, providing simulations that graphically assisted users in choosing which combination of operation parcels (block combinations) and pump parameters (rotation speed and impeller diameter) for optimal operation of the irrigation system. The program ensured that the pressure along the irrigation network was compatible with the nominal operating pressure of the pipeline and safety valves.

 

Keywords: Drip irrigation, software, irrigation system, irrigation project, pump parameters

 

 

CARVALHO, G. B.; COELHO, R.D.; JACOMAZZI, M. A.; FARIAS-RAMIREZ, A. J.; DUARTE, S. N.; BARROS, T. H. S.

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO HIDRÁULICA DA IRRIGAÇÃO LOCALIZADA SOB CONDIÇÃO VARIÁVEL DE SETORES DE OPERAÇÃO

 

 

2 RESUMO

 

Agricultores que utilizam irrigação por gotejamento frequentemente precisam alterar a operação dos blocos de irrigação ao longo dos anos (combinação de parcelas), devido a procedimentos de renovação de plantas em determinadas áreas do campo irrigado ou à adoção de irrigação de precisão. Este trabalho tem como objetivo apresentar um software livre desenvolvido (linguagem Visual Basic®), capaz de simular diferentes combinações de blocos de parcelas, considerando as implicações nos parâmetros da bomba (vazão, pressão, potência e eficiência) e nos principais parâmetros da rede hidráulica (velocidade da água, pressão e perda de carga). O software desenvolvido foi aplicado a um projeto de irrigação por gotejamento de citros. As equações usadas para calcular a perda de carga são Hazen-Williams e Darcy-Weisbach, de modo que os usuários podem escolher entre as duas equações para realizar os cálculos. O software foi eficiente nos cálculos hidráulicos, permitindo ao usuário, por meio de simulações, escolher qual combinação de parcelas de operação (combinação de blocos) e parâmetros de bomba (rotação e diâmetro do rotor) se ajustam melhor à operação do projeto de irrigação, garantindo que a pressão ao longo da rede de irrigação seja compatível com a pressão nominal da tubulação e válvulas de segurança.

 

Palavras-Chave: microaspersão, programa computacional, sistema de irrigação, projeto de irrigação

Author Biographies

Guilherme Busi de Carvalho, Empresa Intelliagri

Engenheiro Agrônomo pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz/ USP (1997). Mestrado e Doutorado em Agronomia (2004/2014), Área de concentração: Engenharia Rural - Irrigação e Drenagem - pela ESALQ/USP ? Linha de pesquisa: Otimização de Sistemas. Atuação Profissional: Elaboração e execução de projetos de planejamento e implantação de áreas irrigadas, envolvendo estudos climatológicos e hidrológicos, disponibilidade hídrica e otimização dos recursos naturais; monitoramento de áreas irrigadas; licenciamentos e outorgas, otimização, avaliação hidráulica e da uniformidade de distribuição de água de sistemas instalados. Possui experiência em projetos para aplicação de vinhaça. Experiência na elaboração de todo o processo de engenharia de projetos de irrigação de grande escala (conceitual, detalhamento, instalação, startup e operação), inclusive em editais para tomada de preços. Conhecimento dos procedimentos de gestão de projetos, Experiência na elaboração e implantação de planos diretores (irrigação e destinação sustentável de efluentes, automação agrícola, etanol 2G, variedades de cana-de-açúcar, agricultura de precisão e plataforma SIG/GIS). Sólida carreira no setor sucroalcooleiro, com atuação em renomadas empresas nacionais e multinacionais.

Rubens Duarte Coelho, Universidade de São Paulo

Professor Titular da ESALQ - USP (1988-2022). Graduação: Engenharia Agronômica USP (1986); Mestrado (MSc): Irrigação e Drenagem USP (1990), Doutorado (PhD): Engenharia Hidráulica EESC / Universidade de Nebraska USA (1996), atuando junto ao Departamento de Engenharia de Biossistemas (LEB) da Universidade de São Paulo, ministrando 3 disciplinas a nível de graduação e 3 disciplinas a nível de pós-graduação. Membro das Sociedades Brasileira e Americana de Engenharia Agrícola (SBEA / ASABE). Presidente da Comissão de Convênios da ESALQ. Membro Titular junto à Congregação, Comissão de Pesquisa, Comissão de Pós-Graduação e Conselho de Departamento da ESALQ. Total de 95 orientações já concluídas, sendo 58 orientações a nível de Pós-Graduação: 30 Doutores, 28 Mestres, 4 Pós-Doutores e 33 orientações de Graduação em Iniciação científica (IC); Totaliza 198 artigos científicos publicados em periódicos internacionais e nacionais com revisão por pares e 276 trabalhos científicos apresentados em Congressos e Simpósios. Orientando atualmente 9 alunos no Programa de Pós-Graduação da USP (6 D / 3 M) em Engenharia de Sistemas Agrícolas e 2 alunos de Graduação Engenharia Agronômica: TCC e Iniciação Científica. LINHAS DE PESQUISAS ATUAIS: a) Ferramentas de Inteligência Artificial Aplicadas à Estimativa da Produtividade do Cafeeiro Irrigado, b) Irrigação de Precisão: Imagens Termais & Multiespectrais (Redes Neurais Convolucionais); c) Algoritmos para manejo da irrigação via solo, planta e atmosfera, d) Modelos Mecanísticos de Simulação do Crescimento de Plantas sob condição de estresse hídrico no solo e mudanças climáticas (Dssat, Apsim e Aquacrop), e) Eficiência do Uso da Água na Agricultura Irrigada e f) Monitoramento e Controle de Entupimento na Irrigação por Gotejamento. RELAÇÕES INTERNACIONAIS: a) University of Nebraska - Lincoln UNL USA / Department of Biological Systems Engineering, b) Daugherty Water for Food Global Institute e c) Agrosavia Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria. PRINCIPAIS REALIZAÇÕES: 1) Introdutor no Brasil do Tensiômetro Digital de Punção e de Pesquisas em Irrigação por Gotejamento Móvel (MDI) e Pivô Central LEPA, 2) Pioneiro em Pesquisas sobre Entupimento de Gotejadores em Território Nacional com a Implantação de uma "Bancada de Ensaios Multiusuários" no Laboratório de Irrigação da ESALQ; 3) Coordenador do "Laboratório USP de Eficiência de Uso da Água na Agricultura Irrigada": 496 parcelas em ambiente protegido sob condições individualizadas de manejo da irrigação e instrumentação científica de alto nível, 4) Atividades de Extensão Universitária: a) Amostragem de Solos - Curva de Retenção e CAD dos Solos, b) Treinamento em Manejo da Irrigação nas seguintes Culturas: Citros, Café, Cana-de-Açúcar, Cacau, Tomate, Melão, Uva, Fumo e Mamão, c) Simulação da Formação de Bulbos Molhados em Sistemas de Gotejamento, para Implantação de Projetos de Irrigação Localizada, d) Análise Probabilística de Parâmetros Meteorológicos para Determinação da Lâmina em Projetos de Irrigação. CONTATO: rdcoelho@usp.br

Marco Antônio Jacomazzi, Empresa RASA

Possui graduação em Engenharia Agronômica pela Universidade de São Paulo (2000), mestrado em Irrigação e Drenagem pela Universidade de São Paulo (2004) e doutorado em Engenharia Civil, programa de Recursos Hídricos, Energéticos e Ambientais pela Universidade Estadual de Campinas (2015). Atualmente é sócio cotista - R.A.S.A. - Racionalize Água Solo e Ambiente Ltda. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Engenharia Hidráulica, atuando principalmente nos seguintes temas: hidrologia, vazões máximas, planejamento da irrigação, irrigação e outorgas. (Texto informado pelo autor)

Asdrubal Jesus Farias-Ramirez, Universidade de São Paulo

Engenheiro Agrônomo, Doutor em Engenharia de Sistemas Agrícolas na ESALQ-USP e Mestre em Engenharia Agrícola (Recursos Hidráulicos) UCV. Atuo na área de Engenharia de Água e Solo com ênfase em avaliação hidráulica de sistemas de irrigação, modelagem, drenagem, hidrologia e manejo da irrigação. Pesquisador da Gestão sustentável da água e obras hidráulicas. Experiência de Ensino para a Gestão dos recursos hídricos. Com experiência no ensino superior de 12 anos como Professor Assistente da Universidad Central de Venezuela (UCV), ministrando 1260 horas de aulas em cursos de Graduação e 64 horas em cursos de Mestrado, Coordenador de Projetos de Ciência Tecnologia e Inovação. Formação de monitores e estagiários na área das de Ciências Agrárias e da Natureza e colaboradora nos processos de ensino-aprendizagem, por meio da interação dos estudantes com a problemática das comunidades visando o vínculo universidade-sociedade. Ao longo destes anos fui coordenador de 2 projetos de pesquisa, 2 projetos de extensão todos já concluídos, também fui colaborador na realização de 2 eventos internacionais. Atualmente profissional associado no I-PECEGE e consultor em projetos de obras hidráulicas e drenagem na firma RASA. Pós doutorando no Departamento de Engenharia de Biossistemas ESALQ-USP. Pesquisador no Laboratório de Hidrologia Agrícola e Ambiental (LABHA) ESALQ-USP . Membro da TWRA (Tropical Water Research Alliance). Orientador no curso de MBA ESALQ USP em Gestão Escolar

Sergio Nascimento Duarte, Universidade de São Paulo

É Graduado em Eng. Agronômica pela UFRRJ (1983), MS em Irrigação e Drenagem pela ESALQ/USP (1989) e Dr. em Engenharia Agrícola pela UFV (1996). Atualmente é Prof. Titular do Depto. de Eng. de Biossistemas na ESALQ/USP, em Piracicaba - SP. Tem ministrado aulas de Hidráulica, Hidrologia e Drenagem para os Cursos de Graduação em Agronomia e Gestão Ambiental. Foi professor de Matemática Aplicada e atualmente é professor de Controle de Águas Naturais e Hidrologia Aplicada do Programa de Pós-Graduação em Eng. de Sistemas Agrícolas da ESALQ, do qual também faz parte da Comissão Coordenadora. Foi Vice Coordenador do PPG em Irrigação e Drenagem da ESALQ e membro do Comitê das Bacias dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí por 6 anos. Desenvolve pesquisas nas áreas de Hidrologia, Salinidade e Drenagem. É Coordenador do Laboratório de Hidrologia Aplicada e Ambiental da ESALQ, membro dos Grupos de Pesquisas em Hidrologia da UNICAMP, do CNPq e do Grupo Bacias da USP/Embrapa, além de representante da ESALQ no Conselho Municipal de Ciência e Tecnologia e Inovação de Piracicaba. É membro da TWRA (Tropical Water Research Alliance), da Comissão do Curso de Gestão Ambiental da ESALQ, Vice-Coordenador do Grupo de Extensão Revitalizando Parques e bolsista de produtividade do CNPq desde 2003. É membro do Conselho do Depto e está cadastrado para orientar em nível de mestrado e doutorado, e supervisionar Pós-Doutorandos no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas Agrícolas da ESALQ/USP.

Timóteo Herculino da Silva Barros, Universidade de São Paulo

Pós-Doutorando pelo Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP), atuando no desenvolvimento do ?Manejo de alta produtividade para a cultura da cana-energia: produção sustentável de açúcar, etanol e energia? no Programas de Inovação Tecnológica / PITE - Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica. Possui doutorado em Engenharia de Sistemas Agrícolas pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - Universidade de São Paulo - ESALQ/USP Orientado pelo Professor Dr. Rubens Duarte Coelho. Mestre em Engenharia de Sistemas Agrícolas pela ESALQ/USP. Engenheiro Agrônomo formado pela Universidade Federal Rural de Pernambuco - Unidade Acadêmica de Garanhuns (2008-2012) onde foi bolsista do programa de iniciação científica - PIBIC/FACEPE/CNPq - 2010-2011/ 2011-2012/2012-2013. Técnico em Agropecuária, formado pela Escola de Educação Básica e Profissional Profª Valentina de Oliveira Figueiredo - Fundação Bradesco - Estado de Pernambuco, (2007-2008). Consolida até o presente momento, participação efetiva em 16 artigos científicos completos apresentados à comunidade científica indexados com JCR, autor e coautor de 15 capítulos de livro, participação de 9 Trabalhos completos publicados em anais de congressos, 28 Resumos expandidos publicados em anais de congressos nacionais e internacionais, Consultor Científico em 3 Revistas Científicas propiciaram um maior entrosamento com a comunidade científica nacional e internacional na área de Engenharia de Água e Solo, o que permitiu a ampliação de novos horizontes de pesquisas, Apresentações de 13 Trabalho em eventos nacionais e internacionais, Participação em bancas de trabalhos de conclusão de cursos técnicos, graduação mestrado e doutorado, Participação em 27 eventos, congressos, exposições e feiras, possibilitaram a transferência tecnológica dos conhecimentos acumulados durante sua vida profissional. Experiência de aproximadamente 10 anos trabalho com a cultura de cana-de-açúcar. Atuou como professor capacitador Programa Leite de todos pela Fundação Para o Desenvolvimento do Semiárido Brasileiro no ano de 2019 ? 2020, Professor do Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego - PRONATEC da UFRPE/CODAI, no curso de Agricultor Familiar nos anos de 2015 ? 2016.

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Published

2022-12-20

How to Cite

CARVALHO, Guilherme Busi de; COELHO, Rubens Duarte; JACOMAZZI, Marco Antônio; FARIAS-RAMIREZ, Asdrubal Jesus; DUARTE, Sergio Nascimento; BARROS, Timóteo Herculino da Silva. HYDRAULIC DESIGN AND SIMULATION OF DIFFERENT COMBINATIONS OF BLOCKS OPERATING IN TRICKLE IRRIGATION. IRRIGA, [S. l.], v. 27, n. 4, p. 715–728, 2022. DOI: 10.15809/irriga.2022v27n4p715-728. Disponível em: https://revistas.fca.unesp.br/index.php/irriga/article/view/4560. Acesso em: 5 feb. 2026.

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Vol. 27 No. 4 (2022): Irriga

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