Desenvolvimento e avaliação de um dispositivo capacitivo para manejo de irrigação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Wellington Alves de
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/2241
Resumo: Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, área de concentração em Engenharia e Manejo de Irrigação, para a obtenção do título de Doutor.
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spelling Desenvolvimento e avaliação de um dispositivo capacitivo para manejo de irrigaçãoUmidade do soloCapacitânciaCircuito RCBiocorrosãoSoil moistureCapacitanceRC circuitBiocorrosionCNPQ_NÃO_INFORMADOTese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, área de concentração em Engenharia e Manejo de Irrigação, para a obtenção do título de Doutor.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Engenharia e Manejo de IrrigaçãoA necessidade de prover alimentos à população, em quantidade e qualidade compatíveis, com a crescente demanda, vem exercendo forte pressão sobre os recursos naturais, dentre os quais, o solo e a água merecem destaque. Considerado como um dos líderes nas exportações agrícolas, o Brasil desperta a atenção da comunidade internacional quando o assunto refere-se ao uso sustentável dos recursos hídricos. A agricultura irrigada, é a principal usuária e, tem sido alvo de críticas quanto ao desperdício e falta de manejo da água nos sistemas de irrigação. Tal situação é agravada tanto pela falta de informação de alguns produtores rurais, quanto pelo custo dos instrumentos e sensores destinados ao manejo. Assim, a proposta deste trabalho visa desenvolver e avaliar um Dispositivo Capacitivo (DC) capaz de estimar a umidade do solo para fins de manejo de irrigação. Estruturalmente, o trabalho foi desenvolvido em quatro etapas e apresentado em quatro capítulos. No Capítulo um foi desenvolvido o DC, sendo esse um capacitor de forma cilíndrica com eletrodos de cobre, nos quais foram aplicados sinais elétricos. Utilizou-se microscópio eletrônico de varredura, para determinara microestrutura e os elementos químicos constituintes no material dielétrico. Os valores de tensão elétrica de saída foram relacionados com as umidades gravimétricas correspondentes por meio do circuito RC (Resistor-Capacitor). Tal procedimento foi realizado utilizando-se dois diferentes solos: Latossolo Vermelho Distroférrico e Latossolo Vermelho Amarelo. No Capítulo dois os DC foram comparados aos Tensiômetros (TS) no manejo da irrigação durante o cultivo de alface romana, a qual foi submetida a baixas tensões de água no solo. O Capítulo três teve por objetivo analisar o comportamento dos DC em comparação com os Sensores de Matriz Granular (SMG) ao longo do ciclo vegetativo do milho. O Capítulo quatro foi estruturado de maneira que descrevesse o comportamento dos DC, utilizando o leitor Watermark®. Para tal experimento, foram cultivadas plantas de trigo. Nos três últimos capítulos, foram avaliados: a variação das tensões de água no solo ao longo do ciclo das culturas vegetais, para todos os dispositivos; estimativa do volume de água aplicado; número de irrigações; produtividade de grãos (trigo e milho); massa fresca comercial; teor de clorofila total (alface) e eficiência de uso da água. Diante dos resultados, nota-se que o DC apresenta bom potencial para o manejo de irrigação, entretanto, recomenda-se analisar a viabilidade do reuso de ambos os sensores eletrométricos, pois, ao longo do tempo, pode ocorrer na superfície metálica dos eletrodos, corrosão em decorrência de atividade microbiológica afetando as leituras de tensão de água no solo de maneira acentuada.The need to provide food for the population in quantity and quality compatible with the growing demand, has been exerting strong pressure on natural resources, among which soil and water are noteworthy. Considered as one of the leaders in agricultural exports, Brazil arouses the attention of the international community when it refers to the sustainable use of water resources. Irrigated agriculture is the major user in this area, and has been the target of criticism regarding the waste and the lack of water management in irrigation systems. This situation is exacerbated both by the lack of information from some farmers, as well as the cost of instruments and sensors for its management. The proposal of this work is to develop and evaluate a Capacitive Device (CD) capable of estimating soil moisture for irrigation scheduling purposes. Structurally, the work was developed in four stages and presented in four chapters. In chapter one the CD was developed, as a cylindrical capacitor with copper electrodes in which electrical signals were applied. We used scanning electron microscopy to determine the microstructure and the constituent elements of the dielectric material. The values of voltage output were related to the corresponding gravimetric moisture through the RC (Resistor-Capacitor) circuit. This procedure was performed using two different soils: dark red oxisol and yellowish oxisol. In Chapter two the CD was compared to Tensiometers (TS) in the management of irrigation during the growing of the romaine lettuce, which was subjected to low soil water tension. Chapter three analyzed the behavior of the CD compared to the Granular Matrix Sensors (GMS) throughout the growing cycle of corn. Chapter four was structured in a way to describe the behavior of the CD, using the Watermark ® reader. For this experiment, wheat plants were grown. In the last three chapters, the following were evaluated: the variation of the soil water tensions alongside the cycle of the crops (for all devices); the estimate of the quantity of water applied; the number of irrigations; the grain yield (wheat and corn); the commercial fresh mass; the total chlorophyll content (lettuce) and the efficiency of water use. Given these results, it is noted that the CD has good potential for irrigation management, however, it is recommended to analyze the feasibility of reusing both electrometric sensors, since over time, corrosion due to microbial activity affecting the readings of soil water tension can occur sharply on the metal surface of the electrodes.UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRASDEG - Programa de Pós-graduaçãoUFLABRASILCarvalho, Jacinto de AssunçãoColombo, AlbertoRezende, Fátima ConceiçãoMiranda, Jarbas Honório deFerreira, Mozart MartinsFreitas, Wellington Alves de2014-08-05T20:59:02Z2014-08-05T20:59:02Z20142014-03-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFREITAS, W. A. de. Desenvolvimento e avaliação de um dispositivo capacitivo para manejo de irrigação. 2014. 210 p. 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