Prof. Roberto Testezlaf Faculdade de Engenharia Agrícola - UNICAMP III SIMPÓSIO DE IRRIGAÇÃO TECNOLOGIAS DE AUTOMAÇÃO

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1 Prof. Roberto Testezlaf Faculdade de Engenharia Agrícola - UNICAMP III SIMPÓSIO DE IRRIGAÇÃO TECNOLOGIAS DE AUTOMAÇÃO Piracicaba, SP 2 de outubro de 2015

2 Caracterizar subirrigação e sua operação Mostrar os sistemas de subirrigação empregados em ambientes protegidos Apresentar parâmetros operacionais que viabilizam a automação da subirrigação Discutir as formas de automação Ilustrar resultados de pesquisas com automação em subirrigação.

3

4 Método de irrigação onde o umedecimento das raízes das plantas acontece por capilaridade. Em ambiente protegido, a água ou solução aplicada no meio de cultivo ascende capilarmente.

5

6 Mesas (ebb-and-flow) Piso (flood-floor) Manta capilar Pavio Calhas em desnível Bandejas

7

8 Produção de plantas ornamentais em bandejas

9 Produção de flores e plantas ornamentais em vasos, tubetes e bandejas

10 Jardim clonal de eucalipto em tubetes

11 Produção de flores e plantas ornamentais em vasos

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13 Aumento da produção por área Produção de plantas com maior altura, diâmetro, uniformidade e precocidade Possibilidade de reuso e recirculação de SN, com redução do descarte de água e nutrientes no solo Redução da quantidade de água aplicada e custo operacional (mão de obra, insumos e energia). Baixas pressões de operação do sistema Menor consumo de energia e custo para bombeamento Possibilidade de automação de toda a operação

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15 Sistema de irrigação e fertirrigação manual Na produção de mudas cítricas, a aplicação de água e solução é feita manualmente. chuveiros barras perfuradas Custo de implantação e manutenção inferiores, facilidade de aquisição e operação com relação a outros sistemas.

16 Para todos os estádios estudados houve valores inferiores a 25% (insatisfatório). O valor médio da EI diminui com o crescimento do PE, sendo que os três últimos estádios da os valores estavam abaixo do recomendado para irrigação por aspersão

17 CE da solução (ds m-1) perdida por percolação Descarte de água e nutrientes no solo ou chão das estufas; Potencial para contaminar lençóis freáticos e águas subterrâneas. Perdas financeiras: fertilizantes, água e energia elétrica.

18 limão cravo

19 Estudar o processo de capilaridade em substratos Necessidade de desenvolver um equipamento Os tratamentos subirrigados apresentaram maior crescimento e precocidade; O substrato fino de pinus se mostrou o mais adequado para ser utilizado na subirrigação em tubetes;

20 Efeito do tempo e da altura da água na umidade de três substratos comerciais para avaliar o manejo da subirrigação em tubetes de 56 cm 3. Avaliar três substratos: fibra de coco, casca de pinus com vermiculita e casca de arroz carbonizada sem cinzas e vermiculita

21 Para os substratos de fibra de coco e turfa com casca de arroz carbonizada sem cinzas e vermiculita, Alturas de lâmina de 4 cm com qualquer tempo de permanência; Para a casca de pinus com vermiculita Alturas de lâmina de 2 cm e tempos de permanência de 10 a 20 min (tubetes de 56 cm 3 ). A umidade volumétrica dos substratos: aumentou com a alturas de lâmina. Foi pouco afetada pelo tempo de permanência de água. A fração intermediária do tubete foi a que permitiu melhor diferenciação entre os tratamentos (sensor).

22 Construção e avaliação de um protótipo de equipamento com avaliações de campo. O tempo de permanência de água no interior da mesa é inversamente proporcional à vazão de adução e à vazão de drenagem. Recomenda-se que esse tempo não seja excessivo de forma a gerar um ambiente fitossanitário desfavorável à cultura.

23 Tempo de permanência no interior da mesa em função da vazão de adução e lâmina requerida Vazão de adução (L min -1 ) Lâmina na mesa (m) Tempo adução (min) Tempo drenagem (min) Tempo de permanência (min) ,01 10,0 5,5 15,5 0,03 31,1 17,0 48,1 0,05 51,6 26,8 78,4 0,01 5,5 6,0 11,5 0,03 16,3 17,0 33,3 0,05 25,1 27,2 52,3 0,01 3,8 5,7 9,5 0,03 11,5 16,8 28,3 0,05 18,9 26,5 45,4

24

25 Eletromecânicos, eletrônicos ou microprocessados; Define-se o momento de ligar, tempo de operação da bomba para operação da mesa e a frequencia da irrigação; Após o desligamento, a solução é drenada por gravidade

26 Usa calendário fixo (em geral diário) O manejo deve ser calibrado temporalmente para a demanda crescente de água da planta O sistema pode ser preciso, mas pode apresentar baixos rendimentos da planta. Pode causar estresse hídrico no período que antecede as irrigações e excesso de água após a sua aplicação.

27 Eletromecânicos, eletrônicos; Define o momento de desligar a bomba e drenar a solução por gravidade de volta ao reservatório Sensor simples: emite um sinal para desligar a motobomba quando o contato da água fecha o circuito entre dois fios

28 Corrosão dos fios (solução) Escolha correta do local de instalação do sensor Deformações na mesa determinam variação de profundidade da lâmina (exemplo: lâmina de 5 cm).

29 Irrigação é baseada nas exigências hídricas das plantas pela estimativa do conteúdo mínimo de água do substrato; Sensor é formado por um capacitor de placas paralelas Quando mais úmido for meio poroso, maior será constante dielétrica, aumentando a capacitância e o tempo necessário para carregar o capacitor.

30 Especificações do sensor (EC-5): Exige uma interface ou controlador Precisão em substrato dispersão dos resultados em torno de um valor médio incerteza ± 3% VWC para EC de 3 a 14 ds/m Resolução menor valor que se pode medir: 0.25% VWC Temperatura de operação: -40 C a +50 C Alimentação: V 10 ma. Resposta : Voltagem (mv) θ (m 3 m -3 ) = 1,8862 x V (mv) 0,5624 (R 2 = 0,9498),

31 Automatizar a subirrigação com sensores capacitivos; Avaliar o efeito da subirrigação no crescimento do PE (limão cravo);

32 Quatro umidades volumétricas limites CVA: 0,12; 0,24; 0,36 e 0,48 m 3 m -3 Substrato: casca de pinus e vermiculita Tempo de irrigação de 80 segundos, drenagem 10 min e água aplicada até 1/3 da altura do tubete (4 cm). Três concentrações de nutrientes em SN 25%, 50% e 75% da recomendação de adubação estabelecida por BATAGLIA et al. (2008) Tratamento do viveirista Irrigação manual por chuveiro e 100% da recomendação de adubação

33 Ligar irrigação por 80s até a altura de 1/3 tubete, e drenagem de 10 min AM16/32 MULTIPLEXADOR EC-5 sensor capacitivo CVA medido a cada 15 min comparando com o valor limite CR10X DATA LOGGER Armazenamento de dados e tomada de decisão de irrigar baseado no CVA NS SDM-CD16AC RELAY DRIVER NK-2 Bomba Submersível

34 Recomendação: manejo hídrico com CVA 0,48 m 3 m -3 manejo nutricional com SN a 50% da concentração

35 Tratamento não recomendado CVA de 0,12 CVA de 0,24 CVA de 0,36 CVA de 0,48 SN 25% SN 100% e Irrigação manual SN 50% SN 75% Documentação fotográfica realizada no DAIE 90

36 Uso de microcontroladores de código aberto para construir sistemas de baixo custo Arduino Modelos Uno R3 e Mega 2560 R3 são de baixo custo, eficazes e confiáveis (Ferrarezi et al., 2015) Raspberry pi Protocolo de comunicação instável entre sensores e microcontroladores dificultou operação da fertirrigação (Ferrarezi et al., 2015b)

37

38 Custo de investimento mais elevado: Midwest Gromaster (U$ 5,21/ft 2 = R$ 224,09/m 2 ); Protótipo construído (R$ 256,90/m 2 ); Maior complexidade do manejo de irrigação. Riscos com problemas fitossanitários; Salinização do substrato na parte superior do tubete;

39 A adoção da subirrigação em ambientes protegidos será INEVITÁVEL em um futuro próximo (estamos alguns anos atrasados); A operação automatizada será uma necessidade para o manejo da subirrigação; O investimento em tecnologia na agricultura irrigada garante retorno financeiro da atividade e respeito com o meio ambiente. O emprego da subirrigação deve vir acompanhado por um sistema de coleta e tratamento das águas residuais.

40 A primeira regra de qualquer tecnologia utilizada na agricultura é que a automação aplicada a uma operação eficiente aumentará a eficiência. A segunda é que a automação aplicada a uma operação ineficiente aumentará a ineficiência. (adaptado Bill Gates)

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