Published

2021-01-01

Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse

Efecto de un aditivo reductor de fricción sobre la uniformidad del riego por goteo con vinaza de caña de azúcar

DOI:

https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.91111

Keywords:

fertigation, polyacrylamide, application uniformity, irrigation evaluation (en)
fertirrigación, poliacrilamida, uniformidad de aplicación, evaluación del riego (es)

Downloads

Authors

Fertigation using vinasse, a high nutrient residue, is a viable form of complementary soil nutrition. However, it represents a dangerous risk of contamination if not properly disposed of. The objective of this study was to evaluate the irrigation and fertigation uniformity using vinasse in a drip irrigation system with and without the addition of polyacrylamide (friction-reducing polymer) applied at a concentration of 0.01 kg m-3 (10 mg L´-1). The tests consisted of collecting flow from 16 drippers in the system. Four were selected from each of the four lateral lines (first emitter, those located at 1/3 and 2/3 of the length, and the last one). Uniformity was obtained by the coefficient of distribution uniformity (CDU), Christiansen’s uniformity coefficient (CUC), the total coefficient of variation (CVt), and the statistical uniformity coefficient (SUC). The CUC values after the addition of the polymer were 2.33% and 2.1% higher for water and vinasse, respectively. For the CDU, the addition of the polymer resulted in values of 6.07% and 5.3% higher for water and vinasse, respectively, and the SUC resulted in values of 3.99% and 3.83% for water and vinasse, respectively. We concluded that vinasse showed a lower average uniformity compared to water. However, when the friction-reducing agent was added, an increase was observed in the average uniformity in the drip irrigation system.

La fertirrigación con vinaza, un residuo rico en nutrientes, es una forma viable de nutrición complementaria del suelo. Sin embargo, representa un riesgo peligroso de contaminación si no se elimina correctamente. El objetivo de este estudio fue evaluar la uniformidad del riego y fertirrigación mediante el uso de vinaza en un sistema de riego por goteo con y sin la adición de poliacrilamida (polímero reductor de fricción) aplicada a una concentración de 0.01 kg m-3 (10 mg L-1). Los ensayos consistieron en recolectar el flujo de 16 goteros en el sistema. Se seleccionaron cuatro de cada una de las cuatro líneas laterales (primer emisor, los ubicados a 1/3 y 2/3 de la longitud, y el último). La uniformidad se obtuvo mediante el coeficiente de uniformidad de distribución (CUD), el coeficiente de uniformidad de Christiansen (CUC), el coeficiente de variación total (CVt) y el coeficiente de uniformidad estadística (CUE). Los valores de CUC después de la adición del polímero fueron un 2.33% y un 2.1% más altos para el agua y la vinaza, respectivamente. Para el CUD, la adición del polímero resultó en valores de 6.07% y 5.3% más altos para agua y vinaza, respectivamente, y el CUE resultó en valores de 3.99% y 3.83% para agua y vinaza, respectivamente. Se concluyó que la vinaza presentó una uniformidad promedio menor en comparación con el agua. Sin embargo, cuando se agregó el agente reductor de fricción, hubo un aumento en la uniformidad promedio en el sistema de riego por goteo.

References

Al-Yaari, M., Soleimani, A., Abu-Sharkh, B., Al-Mubaiyedh, U., & Al-sarkhi, A. (2009). Effect of drag reducing polymers on oil-water flow in a horizontal pipe. International Journal of Multiphase Flow, 35(6), 516–524. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2009.02.017

ASAE. (1996). EP458: field evaluation of microirrigation systems. In American Society of Agricultural Engineers (Ed.), ASAE Standards 1996 (pp. 756–761). American Society of Agricultural Engineers.

Barros, R. P., Viégas, P. R. A., Silva, T. L., Souza, R. M., Barbosa, L., Viégas, R. A., Barretto, M. C. V., & Melo, A. S. (2010). Alterações em atributos químicos de solo cultivado com cana-de-açúcar e adição de vinhaça. Pesquisa Agropecuária Tropical, 40(3), 341–346. https://doi.org/10.5216/pat.v40i3.6422

Bebé, F. V., Rolim, M. M., Pedrosa, E. M. R., Silva, G. B., & Oliveira, V. S. (2009). Avaliação de solos sob diferentes períodos de aplicação com vinhaça. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13(6), 781–787. https://doi.org/10.1590/S1415-43662009000600017

Bernardo, S., Soares, A. A., & Mantovani, E. C. (2006). Manual de irrigação. Editora UFV.

Bizotto, V. C., Alkschbirs, M. I., & Sabadini, E. (2011). Uma revisão sobre o efeito Toms - o fenômeno onde macromoléculas atenuam a turbulência em um líquido. Química Nova, 34(4), 658–664. https://doi.org/10.1590/S0100-40422011000400019

Bizotto, V. C., & Sabadini, E. (2008). Poly(ethylene oxide) × polyacrylamide. Which one is more efficient to promote drag reduction in aqueous solution and less degradable? Journal of Applied Polymer Science, 110(3), 1844–1850. https://doi.org/10.1002/app.28803

CETESB. (2006). Vinhaça - Critérios e procedimentos para aplicação no solo agrícola. Norma técnica P4.231. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo.

Chitolina, G. M., & Harder, M. N. C. (2020). Avaliação da viabilidade do uso de vinhaça como adubo. Bioenergia em Revista: Diálogos, 10(2), 8–24.

Christofoletti, C. A., Escher, J. P., Correia, J. E., Marinho, J. F. U., & Fontanetti, C. S. (2013). Sugarcane vinasse: environmental implications of its use. Waste Management, 33(12), 2725–2761. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.09.005

CONAB. (2020). Acompanhamento da safra brasileira - Cana-de-açúcar V.7 - SAFRA 2019/20 N.1 - Primeiro levantamento Maio 2020. Companhia Nacional de Abastecimento.

Cunha, F. F., Matos, A. T., Batista, R. O., & Monaco, P. A. (2006). Uniformidade de distribuição em sistemas de irrigação por gotejamento utilizando água residuária da despolpa dos frutos do cafeeiro. Acta Scientiarum Agronomy, 28(1), 143–147. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v28i1.1706

Dalri, A. B., Cortez, G. E. P., Riul, L. G. S., Araújo, J. A. C., & Cruz, R. L. (2010). Influência da aplicação de vinhaça na capacidade de infiltração de um solo de textura franco arenosa. Irriga, 15(4), 344–352. https://doi.org/10.15809/irriga.2010v15n4p344

Elia Neto, A., & Nakahodo, T. (1995). Caracterização físico-química da vinhaça - projeto no. 9500278. Relatório Técnico da Seção de Tecnologia de Tratamento de Águas do Centro de Tecnologia Copersucar.

Elia Neto, A., & Zotelli, L. C. (2008). Caracterização das águas residuárias para reúso agrícola. Centro de Tecnologia Canavieira.

EPE. (2017). Balanço energético nacional 2017: ano base 2016. Empresa de Pesquisa Energética.

Favetta, G. M., & Botrel, T. A. (2001). Uniformidade de sistemas de irrigação localizada: validação de equações. Scientia Agricola, 58(2), 427–430. https://doi.org/10.1590/S0103-90162001000200030

Freire, W. J., & Cortez, L. A. B. (2000). Vinhaça de cana-de-açúcar. Agropecuária.

Justi, A. L., Zocoler, J. L., & Saizaki, P. M. (2017). Perda de carga no escoamento forçado de água e de vinhaça em tubulação de polietileno. Engenharia na Agricultura, 25(6), 569–578. https://doi.org/10.13083/reveng.v25i6.849

Justi, A. L., Zocoler, J. L., & Santos, L. C. (2012). Influência de poliacrilamida na redução da perda de carga em tubulação de polietileno. Engenharia na Agricultura, 20(5), 460–466. https://doi.org/10.13083/reveng.v20i5.369

Keller, J., & Karmeli, D. (1974). Trickle irrigation design parameters. Transactions of the ASAE, 17(4), 678–684. https://doi.org/10.13031/2013.36936

Keller, J., & Karmeli, D. (1975). Trickle irrigation design parameters. Rain Bird Sprinkler Manufacturing Corporation.

Macedo, I. C. (2007). Situação atual e perspectivas do etanol. Estudos Avançados, 21(59), 157–165. https://doi.org/10.1590/S0103-40142007000100012

Merriam, J. L., & Keller, J. (1978). Farm irrigation system evaluation: a guide for management (3rd ed.). Utah State University.

Milanez, A. Y., Faveret Filho, P. S. C., & Rosa, S. E. S. (2008). Perspectivas para o etanol brasileiro. BNDS Setorial, 27, 21–38.

Nakayama, F. S., & Bucks, D. A. (1991). Water quality in drip/trickle irrigation: a review. Irrigation Science, 12, 187–192. https://doi.org/10.1007/BF00190522

Oliveira, M. V. A. M., & Villas Bôas, R. L. (2008). Uniformidade de distribuição do potássio e do nitrogênio em sistema de irrigação por gotejamento. Engenharia Agrícola, 28(1), 95–103. https://doi.org/10.1590/S0100-69162008000100010

Ribeiro, B. T., Lima, J. M., Guilherme, L. R. G., & Julião, L. G. F. (2010). Lead sorption and leaching from an Inceptisol sample amended with sugarcane vinasse. Scientia Agricola, 67(4), 441–447. https://doi.org/10.1590/S0103-90162010000400011

Robertiello, A. (1982). Upgrading of agricultural and agroindustrial wastes: the treatment of distillery effluents (vinasses) in Italy. Agricultural Wastes, 4(5), 387–395. https://doi.org/10.1016/0141-4607(82)90033-6

Silva, C. A., & Silva, C. J. (2005). Avaliação de uniformidade em sistemas de irrigação localizada. Revista Científica Eletrônica de Agronomia, (8). http://www.faef.revista.inf.br/imagens_arquivos/arquivos_destaque/Tm9d5yhlcpzey1x_2013-4-29-15-39-59.pdf

Silva, G. S. P. L., Silva, F. C., Alves, B. J. R., Tomaz, E., Berton, R. S., Marchiori, L. F. S., & Silveira, F. G. (2019). Efeitos da aplicação de vinhaça “in natura” ou concentrada associado ao N-fertilizante em soqueira de cana-de-açúcar e no ambiente. Holos Environment, 19(1), 1–21. https://doi.org/10.14295/holos.v19i1.12212

Silva, M. A. S., Griebeler, N. P., & Borges, L. C. (2007). Uso de vinhaça e impactos nas propriedades do solo e lençol freático. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 11(1), 108–114. https://doi.org/10.1590/S1415-43662007000100014

Virk, P. S., Merrill, E. W., Mickley, H. S., Smith, K. A., & Mollo-Christensen, E. L. (1967). The Toms phenomenon: turbulent pipe flow of dilute polymer solutions. Journal of Fluid Mechanics, 30(2), 305–328. https://doi.org/10.1017/S0022112067001442

Zhou, B., Wang, T., Li, Y., & Bralts, V. (2017). Effects of microbial community variation on bio-clogging in drip irrigation emitters using reclaimed water. Agricultural Water Management, 194, 139–149. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.09.006

How to Cite

APA

Meloca, L. G. & Justi, A. L. (2021). Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse. Agronomía Colombiana, 39(1), 90–97. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.91111

ACM

[1]
Meloca, L.G. and Justi, A.L. 2021. Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse. Agronomía Colombiana. 39, 1 (Jan. 2021), 90–97. DOI:https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.91111.

ACS

(1)
Meloca, L. G.; Justi, A. L. Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse. Agron. Colomb. 2021, 39, 90-97.

ABNT

MELOCA, L. G.; JUSTI, A. L. Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse. Agronomía Colombiana, [S. l.], v. 39, n. 1, p. 90–97, 2021. DOI: 10.15446/agron.colomb.v39n1.91111. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/agrocol/article/view/91111. Acesso em: 10 nov. 2025.

Chicago

Meloca, Lucas Grogenski, and André Luiz Justi. 2021. “Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse”. Agronomía Colombiana 39 (1):90-97. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.91111.

Harvard

Meloca, L. G. and Justi, A. L. (2021) “Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse”, Agronomía Colombiana, 39(1), pp. 90–97. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.91111.

IEEE

[1]
L. G. Meloca and A. L. Justi, “Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse”, Agron. Colomb., vol. 39, no. 1, pp. 90–97, Jan. 2021.

MLA

Meloca, L. G., and A. L. Justi. “Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse”. Agronomía Colombiana, vol. 39, no. 1, Jan. 2021, pp. 90-97, doi:10.15446/agron.colomb.v39n1.91111.

Turabian

Meloca, Lucas Grogenski, and André Luiz Justi. “Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse”. Agronomía Colombiana 39, no. 1 (January 1, 2021): 90–97. Accessed November 10, 2025. https://revistas.unal.edu.co/index.php/agrocol/article/view/91111.

Vancouver

1.
Meloca LG, Justi AL. Effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse. Agron. Colomb. [Internet]. 2021 Jan. 1 [cited 2025 Nov. 10];39(1):90-7. Available from: https://revistas.unal.edu.co/index.php/agrocol/article/view/91111

Download Citation

CrossRef Cited-by

CrossRef citations0

Dimensions

PlumX

Article abstract page views

403

Downloads

Download data is not yet available.