Sistema de irrigação automatizada

Sistemas de irrigação automatizados necessitam de calibração para evitar desperdício e melhorar a eficiência de sua utilização.

A água é um recurso essencial para a vida e ao desenvolvimento socioeconômico, consequentemente seu uso consciente minimiza uma possível crise hídrica. Portanto, ações urgentes devem ser implementadas no sentido de melhorar a eficiência de sua utilização.

É extremamente necessário identificar o manejo correto da cultura como sendo uma importante ação em prol do seu melhor desenvolvimento e nesse sentido a irrigação assume um importante papel no aumento da produção, que independentemente das variações climáticas durante o ano, pode tornar a atividade agrícola/pecuária mais competitiva. Porém, em se tratando de irrigação, seu maior problema está relacionado justamente à aplicação da água, pois quando não há aplicações deficitárias, afetando diretamente a produção, há aplicações excessivas acarretando lixiviação de nutrientes e consequentemente desenvolvendo doenças à cultura. Por esse motivo, vem crescendo cada vez mais o número de produtores rurais que passaram a utilizar a irrigação de precisão como estratégia para alcançar uma relação eficiente entre o volume de água utilizado e a produtividade da cultura, garantindo um aumento significativo tanto na produtividade, quanto na sua rentabilidade.

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No Brasil, a proposta de utilizar sistema de controle automático no manejo de irrigação ainda é bastante inicial e a maioria dos existentes e comercializados, além de importados, é sistema dedicado, ou seja, cada entrada de referência corresponde a uma condição fixa de operação, pois a bomba e as válvulas são acionadas em datas e períodos pré-programados. É o que denominamos de controle de irrigação sob malha aberta (Figura 1). O sistema desenvolvido pelo doutorando Ruy de Aguiar Araújo Júnior, sob orientação do professor doutor José Eduardo Pitelli Turco, do Departamento de Engenharia Rural da Unesp Campus Jaboticabal, é o que denominamos de controle de irrigação sob malha fechada – controle automático (Figura 2), onde a bomba e as válvulas são acionadas a partir das informações provenientes de sensores climáticos. 

Figura 1 – Representação de um sistema de controle de irrigação em malha aberta
Figura 1 – Representação de um sistema de controle de irrigação em malha aberta
Figura 2 – Representação de um sistema de controle de irrigação em malha fechada
Figura 2 – Representação de um sistema de controle de irrigação em malha fechada

Portanto, a principal diferença entre os dois sistemas de controle está na aplicação da lâmina de irrigação, pois enquanto no controle em malha aberta o valor da lâmina é prefixado, no controle em malha fechada a lâmina de irrigação é calculada em função da real necessidade da cultura, ou seja, trata-se de uma lâmina de irrigação ideal que a cultura receberá, para que não haja nem excesso nem restrição hídrica durante o seu desenvolvimento.

CALIBRAÇÃO DOS SENSORES

Os sensores são instrumentos que realizam medições das variáveis que se deseja saber, por exemplo: sensor de temperatura, de radiação solar, de umidade relativa do ar, de velocidade do vento, dentre outros. São responsáveis por coletar as medidas necessárias para se determinar o valor da lâmina de irrigação a ser aplicada na cultura. Mas, será que essas medidas são realmente confiáveis? É justamente nesse momento que devemos evidenciar a importância de um processo de calibração de todos os sensores, sem a qual os processos decisórios de aplicação da lâmina de irrigação serão induzidos ao erro, nesse caso específico, aplicando uma lâmina de água maior ou menor do que a necessária.

Para exemplificarmos, se um sistema de irrigação, por falta de calibração de seus sensores, aplicar uma lâmina de 1mm a mais em um hectare, teremos uma aplicação desnecessária de dez mil litros de água na cultura/solo. Portanto, dada a importância dos valores medidos pelos sensores para a aplicação da lâmina de irrigação, é fundamental entender que a calibração dos instrumentos exerce um papel fundamental tanto na confiabilidade das medidas realizadas, quanto para assegurar uma gestão ambiental mais eficiente. No caso específico do projeto de pesquisa, foram calibrados dois sensores: o de temperatura atmosférica e o de precipitação. Tais sensores compõem um controlador automático de irrigação cujas principais funções são medir a temperatura e as precipitações ocorridas durante 24 horas por dia, calcular a evapotranspiração da cultura, calcular o valor da lâmina de irrigação e calcular o tempo de irrigação (período em que a bomba e as válvulas permanecerão acionadas).

O procedimento de calibração desses sensores foi realizado no Laboratório de Instrumentação Meteorológica (LIM) do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), situado no município de Cachoeira Paulista (SP). Tal procedimento busca atender o padrão de rastreabilidade ao NVLAP – National Voluntary Laboratory Accreditation Program, dos EUA e um sistema de rastreabilidade à Rede Brasileira de Calibração (RBC), do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro).

Basicamente, o processo de calibração é caracterizado pela relação existente entre os valores medidos e as incertezas de medição. O intuito de analisarmos as incertezas (possíveis erros de medição) é para garantirmos a confiabilidade dos dados a serem utilizados pelo controlador automático de irrigação e consequentemente possibilitar que as decisões sejam mais acertadas quanto ao momento e à quantidade de irrigação.

A metodologia utilizada na calibração do sensor de temperatura foi baseada na comparação direta entre os valores medidos pelo sensor do controlador automático de irrigação e um sensor com um valor padrão de referência, por meio de uma câmara climática do fabricante Cincinnati Sub Zero, modelo ZPH-16-1.5HAC. 

Gráfico 1 – Correlação entre os valores de temperatura obtidos pelo sensor controlador automático de irrigação em relação ao sensor padrão SPRT (Standart Platinum Resistance Thermometer)
Gráfico 1 – Correlação entre os valores de temperatura obtidos pelo sensor controlador automático de irrigação em relação ao sensor padrão SPRT (Standart Platinum Resistance Thermometer)

Foram analisados quatro valores de temperatura na sequência 20ºC, 30ºC, 40ºC e 10ºC, sendo que a justificativa do teste de 10ºC ter sido realizado logo após o de 40ºC, foi no intuito de se analisar a histerese entre os limites mínimo e máximo de temperatura.

Já a metodologia utilizada na calibração do sensor de precipitação foi baseada na simulação de um mesmo valor de precipitação, porém com intensidades diferentes: 2rpm, 5rpm e 15rpm, com quatro repetições cada uma delas. Ressalta-se que nesse caso específico, a preocupação foi com precipitações abaixo de 20mm, pois acima desse valor a chuva supriria a necessidade de irrigação. 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Já não é de hoje que a automação é considerada como sendo uma das ferramentas mais eficientes na redução dos custos de produção e especialmente nas atividades agrícolas e agropecuárias. Atualmente vem se tornando cada vez mais utilizada como ação estratégica na busca da rentabilidade da atividade, mostrando a importância da tecnologia na tomada de decisão no processo de gestão. E sabendo da importância que os procedimentos de calibração possuem dentro de um sistema de irrigação de precisão, ao levar em consideração tal procedimento o produtor rural certamente alcançará maior competitividade e produtividade por área, viabilizando, com isso, uma prática mais eficiente para o manejo do ecossistema.


Ruy de Aguiar Araújo Júnior, José Eduardo Pitelli Turco, Unesp Jaboticabal; Márcio Antônio Aparecido Santana, Patrícia Lúcia de Oliveira Guimarães, LIM/Inpe


Artigo publicado na edição 173 da Cultivar Máquina

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