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Título: Avaliação do sensor de umidade TOPDEA no manejo da irrigação.
Título em inglês: Evoluation of the moisture sensor topdea for irrigation scheduling.
Autor(es): Oliveira, Antônio Dimas Simão de
Orientador(es): Teixeira, Adunias dos Santos
Palavras-chave: Irrigação e drenagem
Monitoramento
Eficiência de irrigação
Agricultura de precisão.
Irrigation scheduling
Irrigation efficiency
Precision farming.
Data do documento: 2008
Citação: OLIVEIRA, A.D.S. (2008)
Resumo: A comunidade científica mundial, nos últimos anos, tem intensificado os estudos para mensurar os impactos causados ao ambiente pela poluição, principalmente os efeitos adversos ao ar e água. O fato de menos de 1% da água ser potável e estar disponível à superfície da terra torna a mesma um bem de conflito. Segundo a FAO até 2030 será necessário um incremento de 14% da água potável, na irrigação, a fim de suprir a demanda provocada pelo crescimento da população mundial. Um dos problemas clássicos, no manejo da irrigação, é determinar quando e quanto irrigar e no intuito de sanar tal problema, profissionais da área de engenharia buscam cada vez mais, através de pesquisas, aumentar a eficiência de irrigação. O presente trabalho teve como objetivo avaliar um sensor de umidade, do tipo capacitivo, denominado TOPDEA, no manejo da irrigação. A umidade do solo é o indicador mais básico da água em uma amostra de solo. O monitoramento da umidade do solo é um dos fatores mais importantes para manejo correto da irrigação, contribuindo de forma direta para a determinação de quando e quanto irrigar. O experimento foi realizado no Perímetro Irrigado do Baixo Acaraú – Ceará, em duas áreas distintas: A primeira com banana para ensaios preliminares de campo e avaliação da equação de calibração do sensor e a segunda com melancia para o manejo da irrigação propriamente dito. Os sensores foram calibrados através de análise de regressão entre umidade e freqüência produzida pelos mesmos, partindo do ponto de saturação até aproximadamente 4% de umidade. A avaliação da equação de calibração ocorreu através da comparação entre os dados dos sensores e os dados da estação meteorológica, para tempo de irrigação. O número de sensores por hectare foi analisado pela comparação entre o número de sensores por hectare e seus respectivos tempos de irrigação. O efeito geométrico da distância de instalação dos sensores, em relação aos emissores, foi analisado através do teste de médias das leituras com as respectivas distâncias de instalação. A equação de calibração para a umidade foi do tipo potencial ( 1778371018 −2,3894213 q = f ). As maiores leituras de frequência ocorreram com o sensor instalado a 25,3 cm do emissor, enquanto que as menores ocorreram a 19,85 cm. Os maiores tempos de funcionamento do sistema de irrigação ocorreram utilizando-se dois sensores por hectares, enquanto os menores tempos ocorreram utilizando-se cinco sensores por hectare. A lâmina total de irrigação utilizando-se sensores foi de 377,96 mm, o que resultou em um volume total de água igual a 532,17 m³ para todo o ciclo da cultura. A produtividade foi de 36,0 t ha-1 e a eficiência do uso da água foi de 0,068 kg L-1. A produtividade da água foi de 16,18 a 26,47% superior àquela obtida com o manejo da irrigação local praticado no perímetro para a cultura da melancia. Dada a característica de armazenamento do solo, deve-se fracionar a irrigação com a primeira ocorrendo nas primeiras horas da manhã. Assim, a irrigação noturna de uma grande lâmina (prática comum do Perímetro) conduz à ineficiência da irrigação. A distância entre o sensor e o emissor tem influência direta da resposta do mesmo. O sensor TOPDEA mostrou-se preciso e eficiente no manejo da irrigação.
Abstract: The scientific community, in recent years, has intensified studies to measure the impacts to the environment caused by pollution, mainly the adverse effects to air and water. The fact that less than 1% of the global water resources is comprised of drinking water and available at the surface of the earth makes it a commodity of conflict. According to the FAO by 2030 to meet the demand caused by the growth of the world population a 14% increase in available drinking water will be required for irrigation. To meet that expectation, the classical questions of when and how much to irrigate needs to be assessed. Thus, professionals in the fields of engineering have especially focused on practices to increase the efficiency of irrigation. This study aimed at evaluating a moisture sensor, a capacitive type, called TOPDEA, in irrigation management. The soil moisture is the most basic index to quantify water in a soil, expressed in units of mass or volume. The monitoring of the soil moisture is one of the most important factors for proper irrigation management. The experiment was carried out in the Irrigated Perimeter of the Lower Acaraú Basin – Ceará, in two different fields: The first one cultivated with bananas where preliminary tests were conducted to evaluate the sensor calibration, and the second one with watermelon for irrigation scheduling. The sensors were calibrated by means of the regression analysis between moisture and frequency output of the sensors from saturation to approximately 4% moisture content. The calibration was validated by comparing resulting irrigation timing produced by scheduling the irrigation with sensors and with a weather station. The number of sensors per hactare was analyzed by analyzing the timing of irrigation for each additional sensor in the field. The effect of the placement of the sensors (position in relation to the dripper and plant) was evaluated. The calibration equation for the sensor was found to be potential ( 1778371018 −2,3894213 q = f ). The highest readings occurred with frequency of the sensor installed 25.3 cm from the emitter, while the lowest occurred at 19.85 cm. The largest irrigation time was found when two sensors were used for each hectare, while the lowest was found using five sensors per hectare. The total irrigation depth with the scheduling conducted with capacitive sensors was 377.96 mm, which resulted in a total volume of 532.17 m³ of water in the entire cycle of watermelon. Crop yield was 36.0 t ha-1 and the water efficiency of 0.068 kg L-1. Water productivity was 16.18 to 26.47% higher compared to the irrigation management commonly practiced in the irrigation district for watermelon. Given the characteristic of soil physics with low water storage capacity, the daily irrigation requirement must be fractioned into several irrigation pulses starting early morning and the application of the total daily requirement in one irrigation event during the night (practice commonly conduction in the district to reduce the electricity bill) should be avoided leading to inefficient of irrigation. The distance between the sensor and the emitter has direct influence on its output. The TOPDEA sensor has proven to be accurate and efficient in the management of irrigation.
Descrição: OLIVEIRA, Antônio Dimas Simão de. Avaliação do sensor de umidade TOPDEA no manejo da irrigação. 2008. 71 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Progarma de Pós-Graduação em Engenharia de Agrícola, Fortaleza-CE, 2008.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/17644
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