Desenvolvimento de um sistema de controle de pH e condutividade elétrica para fertirrigação em hidroponia

• Autor(a) principal: Trevisan, Levi
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/217423
• topic: Automação; Agricultura; Hidroponia; Fertirrigação; Agriculture; Automation; Hydroponics

De acordo com estimativas realizadas pela ONU, a população mundial atingirá a marca de 9,7 bilhões de pessoas em 2030 (PUBLICATIONS, 2019). Para suportar este aumento populacional, é fundamental otimizar a produção de alimentos, garantindo maior eficiência produtiva e redução dos impactos gerados pela atividade agrícola no meio ambiente. No cenário da agricultura brasileira, novos desafios estão surgindo no que se trata à segurança alimentar e eficiência dos processos produtivos. Dados os desafios que envolvem a otimização dos processos produtivos, as soluções tecnológicas de automação se tornam fundamentais para a sobrevivência do agronegócio familiar (REBOUÇAS, 1999). Existem diversos sistemas de produção, entre os quais a hidroponia e a fertirrigação se destacam por sua alta eficiência no uso de recursos e alto retorno financeiro (PINTO; BASSOI; SOARES, 2007). Tendo em vista estes fatos, este trabalho propõe um sistema de controle que auxilia em uma etapa fundamental do processo de irrigação de hidroponia. O trabalho consiste em uma metodologia de projeto e prototipação de um sistema de controle de condutividade elétrica e pH para soluções nutritivas utilizadas em sistemas de fertirrigação hidropônicos. O sistema foi desenvolvido considerando-se a aplicação em um modelo em escala, com capacidade de atender a até 4 pés de alface. O modelo foi construído com componentes acessíveis no mercado brasileiro, visando-se obter um baixo custo e alta disponibilidade em território nacional. Após a construção do protótipo, levantamentos em malha aberta foram feitos a fim de obter-se a relação entre a injeção de fertilizantes e solução de elevação de pH com a variação do pH e Condutividade Elétrica na solução nutritiva. Um software foi desenvolvido a fim de permitir o ajuste dos parâmetros de teste e coleta de dados dos sensores. Após, foi adaptado para o ajuste de parâmetros em malha fechada. A partir dos testes de malha aberta realizados, controladores do tipo P foram projetados utilizando-se o método de Ziegler Nichols e foram feitas simulações do comportamento do sistema em malha fechada para validar o projeto realizado. Os controladores foram implementados no sistema e foram conduzidos testes em malha fechada para validar a performance do sistema. Foi verificado que o sistema desenvolvido atende os requisitos exigidos na aplicação e próximos passos foram mapeados a fim de melhorar o custo e desempenho do sistema.