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Desenvolvido por: MSc. Valdemiro Pitoro; Prof. Rodrigo Sánchez-Román | 2026 | Contacto: valdemiro.pitoro@unesp.br
Este App compreende uma plataforma interativa unificada voltada ao Dimensionamento Agronômico e Hidráulico de Subunidades de Irrigação Localizada (gotejamento superficial). O repositório contém o código-fonte e o embasamento teórico/aplicado no desenvolvimento.
O software foi estruturado para operar como um fluxo contínuo de engenharia: os resultados de demanda hídrica e a geometria espacial validados no dimensionamento agronômico alimentam automaticamente o Solver numérico topográfico do bloco hidráulico, baseado nos critérios rigorosos de Jack Keller e Ron D. Bliesner (1990) (“Sprinkle and Trickle Irrigation”).
O painel de engenharia e simulações do DripPro Designer está totalmente operacional e pode ser acessado em:
👉 DripPro Designer - Versão Hospedada
🔒 Segurança & Atualizações Futuras: Planeja-se uma atualização incremental em breve para implementar controle de acesso restrito. Após a migração, o acesso ao pipeline completo de dimensionamento e relatórios técnicos exigirá autenticação por credenciais exclusivas (nome de usuário e senha) para proteção das simulações de projetos agrícolas.
st.tabs) e otimização de elementos visuais
via CSS para análise imediata sem rolagem vertical excessiva.O bloco agronômico mapeia a relação solo-água-planta-clima para estabelecer o manejo operacional e a geometria de campo.
A área total disponível ou ocupada por planta (\(S_p\), em \(\text{m}^2\)) é dada pelo compasso de plantio:
\[S_p = E_{\text{plantas}} \times E_{\text{linhas}}\]
A fração de Área Sombreada (\(A\)) ou projeção da copa da cultura é calculada por:
\[A = \frac{\frac{\pi}{4} \times D^2}{S_p}\]
Onde \(D\) representa o diâmetro médio da copa da planta (m).
Para corrigir a evapotranspiração de referência de acordo com a área molhada e sombreada, mitigando superestimativas, utiliza-se a mediana de quatro metodologias clássicas (limitada ao teto de \(1.00\)):
A Lâmina Líquida Diária (\(L_l\), em \(\text{mm/dia}\)) quantifica a evapotranspiração real corrigida:
\[L_l = ETo \times K_c \times K_l \times K_a \times K_{cc}\]
A Lâmina Bruta (\(L_b\), em \(\text{mm/dia}\)) incorpora a eficiência de aplicação (\(E_{\text{ap}} = 0.90\)) e a necessidade de lavagem de sais (\(LR\), Fração de Lixiviação) para controle da salinidade do solo na zona radicular:
\[L_b = \frac{L_l}{E_{\text{ap}} \times (1 - LR)}\]
Onde a Necessidade de Lavagem de Sais (\(LR\)) é obtida diretamente das condutividades elétricas da água de irrigação (\(CE_i\)) e do extrato de saturação do solo (\(CE_e\)), conforme relação clássica:
\[LR = \frac{CE_i}{2 \times CE_e}\]
O aplicativo confronta os dados geométricos do bulbo úmido obtidos em campo com o sistema radicular efetivo (\(z\)) informado:
Tratamento de Incompatibilidade: Caso o solo apresente restrições físicas de infiltração vertical e nenhum ponto atenda à restrição (\(0.9z \le P \le 1.2z\)), o sistema identifica que o conjunto de dados está vazio (
df_filtrado.empty) e interrompe o cálculo de forma controlada. Isso previne falhas matemáticas em cascata e alerta o projetista para revisar a profundidade informada ou alterar o padrão de emissores.
O bloco hidráulico recebe as saídas operacionais e espaciais do módulo agronômico para calibrar as pressões e garantir a uniformidade física de aplicação.
A tolerância de perda de carga dentro da subunidade varia de acordo com o mecanismo regulador do gotejador:
A perda de carga por atrito contínuo em condutos forçados (\(h_f\)) é equacionada por:
\[h_f = f \times \frac{L}{D} \times \frac{v^2}{2g}\]
O fator de atrito (\(f\)) é reavaliado a cada trecho com base no número de Reynolds (\(Re\)): * Laminar (\(Re \le 2000\)): \(f = \frac{64}{Re}\) * Transição (\(2000 < Re < 4000\)): Interpolação linear de transição física. * Turbulento (\(Re \ge 4000\)): Resolvido pela aproximação explícita de Swamee-Jain, adotando a rugosidade absoluta do polietileno (\(\epsilon = 1.5 \times 10^{-6}\text{ m}\)): \[f = \frac{0.25}{\left[\log_{10}\left(\frac{\epsilon}{3.7D} + \frac{5.74}{Re^{0.9}}\right)\right]^2}\]
Para compensar a saída gradual de vazão ao longo dos gotejadores ou derivações, a perda de carga bruta do trecho cego é corrigida pelo Fator de Christiansen:
\[h_{f,\text{total}} = h_f \times F \quad \text{onde} \quad F = \frac{1}{3} + \frac{1}{2N} + \frac{1}{6N^2}\]
Ao simular tubulações sob declividades ou aclives lineares, o aplicativo executa um algoritmo de Solver convergente. O Solver divide o comprimento total (\(L_{\text{total}}\)) em dois subtrechos opostos (\(L_1\) e \(L_2 = L_{\text{total}} - L_1\)) alimentados por uma única conexão comum, calculando os desníveis geométricos (\(\Delta Z = L \times S\), onde \(S\) é a declividade em decimal) e as perdas por atrito de cada lado.
O motor de cálculos deste aplicativo foi rigorosamente validado de forma integrada (blocos agronômico e hidráulico) aplicando resoluções manuais, exercícios práticos e metodologias propostas na literatura consagrada de engenharia de irrigação. As referências fundamentais de validação incluem:
O processo de validação em malha unificada cobriu com alta precisão e conformidade as seguintes variáveis de projeto: 1. Necessidade de água a aplicar (Lâmina Bruta / Volume de Rega): Correção da evapotranspiração potencial por localização multiautores, incorporando simultaneamente a eficiência de aplicação e a lixiviação de sais. 2. Fração de área molhada (\(P\) em % ou \(S_w\)): Percentual correspondente à superfície horizontal umedecida acumulada por planta em relação ao espaçamento geométrico, em total conformidade com as restrições literárias para o tipo de solo e arranjo de emissores. 3. Número de emissores por planta (\(n\)): Distribuição espacial ideal de pontos de emissão para cobrir a fração de área molhada alvo sem gerar sobreposição excessiva de bulbos ou percolação profunda. 4. Tempo de irrigação (\(T_i\)): Dimensionamento exato da janela operacional necessária para repor a necessidade de água calculada com base na vazão acumulada dos gotejadores. 5. Variação de pressão máxima admissível (\(\Delta P_{\text{adm}}\)): Determinação exata da tolerância de perda de carga do setor que garanta vazões uniformes, com variação máxima de vazão de 10% no emissor (\(\Delta q \le\) 10%). 6. Variação de pressão real (\(\Delta P_{\text{real}}\)): Solução numérica das perdas de carga contínuas (atrito nos condutos de PVC/PE) e localizadas (gotejadores inseridos em linha) calculadas ao longo de toda a subunidade de irrigação. 7. Vazão da subunidade de irrigação (\(Q_{\text{setor}}\)): Vazão acumulada total exigida para o suprimento hidráulico unificado do setor de campo, servindo de base sólida para o dimensionamento subsequente de redes principais e seleção de motobomba.
Developed by: MSc. Valdemiro Pitoro; Prof. Rodrigo Sánchez-Román | 2026 | Contact: valdemiro.pitoro@unesp.br
This App comprises an interactive, unified platform designed for the Agronomic and Hydraulic Sizing of Micro-Irrigation Subunits (surface drip irrigation). This repository contains the source code and the theoretical/applied foundations utilized during development.
The software is structured as a continuous engineering workflow: the crop water requirements and spatial geometry validated in the agronomic design phase automatically feed the topographic numerical solver of the hydraulic block, based on the rigorous criteria of Jack Keller and Ron D. Bliesner (1990) (“Sprinkle and Trickle Irrigation”).
The engineering design and simulation dashboard for DripPro Designer is fully operational and can be accessed at:
👉 DripPro Designer - Hosted Version
🔒 Security & Future Updates: An incremental update is planned in the near future to implement restricted access control. After migration, access to the complete design pipeline and technical reports will require authentication via exclusive credentials (username and password) to protect agricultural project simulations.
st.tabs) and styled carefully via CSS for
instant analysis without excessive vertical scrolling.The agronomic module maps the soil-water-plant-atmosphere continuum to establish operational management and field layout.
The total area available or occupied per plant (\(S_p\), in \(\text{m}^2\)) is calculated from the planting spacing:
\[S_p = E_{\text{plantas}} \times E_{\text{linhas}}\]
The Shaded Area Fraction (\(A\)) (canopy projection) is given by:
\[A = \frac{\frac{\pi}{4} \times D^2}{S_p}\]
Where \(D\) represents the average plant canopy diameter (m).
To correct reference evapotranspiration based on the wet and shaded area, avoiding overestimation, the median of four classical methodologies is taken (capped at a maximum of \(1.00\)):
The Daily Net Irrigation Depth (\(L_l\), in \(\text{mm/day}\)) quantifies the corrected actual evapotranspiration:
\[L_l = ETo \times K_c \times K_l \times K_a \times K_{cc}\]
The Gross Irrigation Depth (\(L_b\), in \(\text{mm/day}\)) incorporates the application efficiency (\(E_{\text{ap}} = 0.90\)) and the salt leaching requirement (\(LR\), Leaching Fraction) for soil salinity control in the active root zone:
\[L_b = \frac{L_l}{E_{\text{ap}} \times (1 - LR)}\]
Where the Leaching Requirement (\(LR\)) is derived directly from the electrical conductivities of the irrigation water (\(CE_i\)) and the soil saturation extract (\(CE_e\)), using the classical relationship:
\[LR = \frac{CE_i}{2 \times CE_e}\]
The application evaluates the field-obtained wetting pattern geometry against the specified effective root depth (\(z\)):
Incompatibility Rules: If the soil presents vertical water movement restrictions and no data point satisfies the boundary constraint (\(0.9z \le P \le 1.2z\)), the system registers that the filtered dataset is empty (
df_filtrado.empty) and halts the calculation gracefully. This prevents cascading mathematical failures and warns the designer to review the input root depth or choose a different emitter series.
The hydraulic block takes the operational and physical outputs from the agronomic module to calibrate pressures and guarantee uniform emission.
Friction head tolerance within the irrigation subunit varies according to the emitter regulation mechanism:
The head loss due to continuous friction in pressurized conduits (\(h_f\)) is modeled as:
\[h_f = f \times \frac{L}{D} \times \frac{v^2}{2g}\]
The friction factor (\(f\)) is updated at each segment according to the Reynolds number (\(Re\)): * Laminar Flow (\(Re \le 2000\)): \(f = \frac{64}{Re}\) * Transition Flow (\(2000 < Re < 4000\)): Linear physical transition interpolation. * Turbulent Flow (\(Re \ge 4000\)): Solved using the explicit Swamee-Jain approximation, adopting the absolute roughness of polyethylene (\(\epsilon = 1.5 \times 10^{-6}\text{ m}\)): \[f = \frac{0.25}{\left[\log_{10}\left(\frac{\epsilon}{3.7D} + \frac{5.74}{Re^{0.9}}\right)\right]^2}\]
To account for the progressive reduction of discharge along lateral or manifold lines, the continuous head loss is adjusted using the Christiansen Factor:
\[h_{f,\text{total}} = h_f \times F \quad \text{where} \quad F = \frac{1}{3} + \frac{1}{2N} + \frac{1}{6N^2}\]
When simulating pipes on linear slopes, the application runs a convergent Solver algorithm. The Solver divides the total pipeline length (\(L_{\text{total}}\)) into two opposing sub-segments (\(L_1\) and \(L_2 = L_{\text{total}} - L_1\)) fed by a single common connection, calculating geometric elevation differences (\(\Delta Z = L \times S\), where \(S\) is the slope in decimal format) and friction head losses on each side.
The mathematical engine of this application was rigorously validated in an integrated manner (agronomic and hydraulic blocks) using hand calculations, practical exercises, and methodologies proposed in classic irrigation engineering literature. The core validation references include:
The unified validation process verified with high precision and conformity the following design parameters: 1. Required Water Application (Gross Irrigation Depth / Water Volume): Reference evapotranspiration correction by multi-author localized coefficients, incorporating application efficiency and soil salinity leaching requirements. 2. Wetted Area Fraction (\(P\) in % or \(S_w\)): Ratio of total soil surface horizontal wetted area per plant to total planting area, matching literature guidelines for specific soil textures and emitter layouts. 3. Number of Emitters per Plant (\(n\)): Optimal spatial distribution of emission points to cover the target wetted area fraction without creating excessive overlapping or deep percolation. 4. Irrigation Duration (\(T_i\)): Exact runtime window needed to replenish the crop water requirement based on cumulative emitter discharge. 5. Allowable Pressure Variation (\(\Delta P_{\text{adm}}\)): Precise allowable head loss for the subunit to guarantee high uniformity coefficients, with a maximum emitter flow variation of 10% (\(\Delta q \le\) 10%). 6. Real Pressure Variation (\(\Delta P_{\text{real}}\)): Numerical solver of continuous friction losses (PVC/PE pipes) and localized losses (inserted emitters) calculated along the entire irrigation subunit. 7. Irrigation Subunit Discharge (\(Q_{\text{sector}}\)): Cumulative system flow demand for the field sector, forming a solid basis for sub-main sizing, main lines, and pumping station selection.