AUTOMAÇÃO COMO SUPORTE AO MANEJO SUSTENTADO DA IRRIGAÇÃO

Marcelo Machado Cunha¹, Waldiney Giacomelli², Gregorio Guirado Faccioli³

mcelobr@yahoo.com.br, waldiney.giacomelli@ifs.edu.br, gregorioufs@gmail.com

¹Doutorando em Desenvolvimento e Meio Ambiente, Universidade Federal de Sergipe.

²Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente, Universidade Federal de Sergipe.

³Doutor em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa, Professor do programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente da Universidade Federal de Sergipe.

Resumo

O presente trabalho foi desenvolvido na área experimental do projeto “Pequeno Produtor Grande Empreendedor”, no município de Itabaiana-SE, em uma área de produção de hortaliças. O objetivo do trabalho foi projetar e criar um controle automatizado de um sistema de irrigação por gotejamento, que associado ao trabalho de educação ambiental, junto aos produtores rurais, viabiliza a sustentabilidade ambiental. O cálculo para a reposição de água no solo foi baseado na estimativa da evapotranspiração a partir da leitura das grandezas climatológicas realizadas pela estação agrometeorológica instalada no local do experimento. Utilizou-se a equação de Penman-Monteith, considerada padrão desde 1998 e recomendada pela FAO. Conhecida a evapotranspiração estimada, o sistema de controle realizou os cálculos para estabelecer o tempo necessário para a reposição da lâmina de água necessária. A comparação entre o experimento e a produção habitual utilizada pelo produtor aponta um ganho significativo no consumo de água e de energia elétrica. Com isso, apresenta-se um produto que aliado ao trabalho de conscientização, através da educação ambiental, possibilita um maior ganho econômico, contribuindo para melhoria de vida dos pequenos produtores, dos indicadores socioeconômicos e a sustentabilidade dos recursos hídricos.

Palavras chaves: Manejo de irrigação, automação, educação ambiental.

Abstract

The present work was developed in the experimental area of ​​the project "Small Producer Large Entrepreneur", in the municipality of Itabaiana-SE, in an area of ​​vegetable production. The objective of this work was to design and create an automated control of a drip irrigation system, which, together with the rural producers, associated environmental education work, makes environmental sustainability feasible. The calculation for the replacement of water in the soil was based on the estimate of the evapotranspiration from the reading of the climatological magnitudes performed by the agrometeorological station installed at the experiment site. The Penman-Monteith equation, considered standard since 1998 and recommended by the FAO, was used. Once the estimated evapotranspiration was known, the control system performed the calculations to establish the necessary time for the replacement of the required water blade. The comparison between the experiment and the usual production used by the producer indicates a significant gain in the consumption of water and electricity. With this, a product is presented that, together with the work of raising awareness, through environmental education, allows a greater economic gain, contributing to the improvement of life of small producers, socioeconomic indicators and the sustainability of water resources.

Keywords: Irrigation management, automation, environmental education.

Introdução

Um dos importantes desafios da agricultura atual é o aumento da competitividade e qualidade dos produtos, associada à conservação do meio ambiente, permitindo benefícios sustentáveis na agricultura. Neste contexto é importante avaliar e adequar cada um dos fatores que compõem o sistema de produção, incluindo a eficiência e o manejo da água de irrigação.

Irrigar é fornecer água de forma a suprir as necessidades hídricas das culturas e possibilitar seu desenvolvimento de forma otimizada. Para Mantovani et al. (2012) a irrigação tem como função o aumento da produção de forma sustentável, a preservação do meio ambiente e a criação de condições para manutenção do homem no campo.

O manejo de qualquer sistema de irrigação deve considerar os aspectos sociais e ecológicos da região, a fim de maximizar a produtividade e a eficiência no uso da água, minimizar os custos, mantendo as condições de umidade do solo e de fitossanidade favoráveis ao bom desenvolvimento da cultura irrigada (Bernardo et al., 2011).

Segundo Moraes et al. (2011) a agricultura é das atividades econômicas que apresenta maior dependência das condições ambientais, especialmente as climáticas. As condições atmosféricas afetam as etapas das atividades agrícolas, desde o preparo do solo para semeadura até a sua colheita.

Um dos principais problemas enfrentados pelos agricultores irrigantes está associado a aplicação da quantidade de água adequada a cada cultura. A irrigação inadequada, aplicação de pouca água, pode gerar prejuízos na produção, tendo em vista que não obterá o benefício esperado. Por outro lado, a aplicação excessiva é bastante destrutiva, porque satura o solo, impedindo a sua aeração, lixívia nutrientes, induz maior evaporação e salinização (Guimarães e Bauchspiess, 2012). Além disso, o excesso propicia microclima favorável ao desenvolvimento de doenças, que podem causar prejuízo a cultura (Andrade e Borges Júnior, 2008).

A irrigação aparece como de fundamental importância para atender as necessidades hídricas das culturas, seja para corrigir a distribuição natural das chuvas ou modificar as possibilidades agrícolas de determinada região, exemplo o semiárido nordestino, que se caracteriza por apresentar baixas precipitações pluviométricas e má distribuição temporal das chuvas, visando assegurar a produção dos alimentos de forma adequada (Carvalho, 2011).

Uma das principais metodologias para a determinação das necessidades hídricas de uma cultura é a estimativa da evapotranspiração. A condição ideal é a medição dessa grandeza, porém, esse procedimento torna-se economicamente inviável aos pequenos produtores. Para superar essa dificuldade, parte-se das medidas das condições climáticas envolvidas na área de plantio e através de cálculos empíricos referenciados e indicados pela Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), em seu relatório FAO 56, chega-se aos valores aceitos para a evapotranspiração de referência (ETo).

O conceito de evapotranspiração de referência serve para o estudo da demanda de evapotranspiração da atmosfera, independente do tipo e do desenvolvimento da cultura, como também das práticas de manejo (Allen et al. 1998). Os fatores que afetam a ETo são os parâmetros climáticos e, portanto, podem ser calculados a partir de dados meteorológicos. Para a estimativa da evapotranspiração a FAO recomenda o método de Penman-Monteith, por ser um método que apresenta resultados relativamente exatos e consistentes, tanto em climas áridos com em climas úmidos (Allen et al., 1998).

Agregando-se as características de cada cultura e o tipo de irrigação a ser utilizada é possível estabelecer um sistema de controle para a reposição de água evapotranspirada no dia anterior, mantendo desta forma a lâmina d’água necessária em nível ideal para o melhor desenvolvimento da cultura.

A proposta desse trabalho é de criar um equipamento de baixo custo que seja capaz de calcular o tempo de irrigação necessário a partir da informação da evapotranspiração, passando a controlar o fluxo de água no processo de irrigação, visando otimizar os recursos naturais envolvidos, melhorar a produção e conscientizar os agricultores da região quanto ao uso sustentável dos recursos hídricos, através da educação ambiental. Pois segundo Leff (2015), é mais que necessário as mudanças nos valores e comportamentos dos indivíduos, centrados numa educação ambiental para formação econômica, técnica e ética.

Diante do exposto, pretende-se oferecer aos pequenos produtores uma maior competitividade, associada a um maior ganho econômico, contribuindo com a permanência do homem no campo e melhoria da qualidade de vida. Já que segundo Sachs (2008), a agricultura familiar é responsável por 77% da ocupação no meio rural e responde por 37% da produção agrícola brasileira.

A demanda por água na irrigação no Brasil deve continuar sua tendência de crescimento, uma vez que a área atualmente irrigada representa menos de 20% da área potencialmente irrigável, de aproximadamente 30 milhões de hectares (Embrapa, 2014). O que evidencia a necessidade dos produtores irrigantes, seus principais usuários, manejarem esse recurso com a maior eficiência possível, pois as reservas de água de boa qualidade se apresentam cada vez mais escassas.

Dentre os possíveis recursos existentes no mercado encontram-se os temporizadores, controladores lógicos programáveis (CLP) e os microcontroladores. Os temporizadores são equipamentos que podem ser programados quanto aos horários de inicio e término das atividades de controle, são de baixo custo, porém não calculam o tempo necessário para irrigação. Já os CLPs possuem capacidade de processamento, programação e cálculos, porém possui um custo alto para aquisição.

Diante disso, o projeto utilizou-se de um microcontrolador da família PIC por ser de fácil aquisição e baixo custo. Ele apresenta uma das melhores relações custo benefício, possui um valor comercial médio de R$ 20,00 em 2018. Ao mesmo tempo, por ser uma tecnologia amplamente conhecida e de baixo valor comercial facilita sua reposição, adaptação e futuros melhoramentos.

Material e Métodos

Este trabalho foi desenvolvido no município de Itabaiana - SE, na Fazenda Modelo, Projeto Pequeno Produtor – Grande Empreendedor, envolvendo a empresa G. Barbosa através de seu Instituto e a Universidade Federal de Sergipe (UFS).

O município de Itabaiana está localizado no agreste sergipano, em uma região denominada “cinturão agrícola”, caracterizada por um grande número de pequenas propriedades rurais nas quais as famílias, em sua grande maioria, produzem hortaliças e ervas medicinais, que aliadas a produção da farinha de mandioca, tornam-se a base de sua renda familiar (Souza et al., 2009).

Os agricultores da região, no tocante ao nível de escolaridade, possuem 70% nível fundamental incompleto e 13,33% são analfabetos. Além disso, a produção se caracteriza por ser familiar existindo uma insatisfação desses agricultores, no tocante a atividade desenvolvida, por ser considerada de baixo rendimento e sem perspectivas de crescimento (Souza et al., 2009). Dessa forma, torna-se essencial o desenvolvimento de projetos que proporcionem melhor rendimento nos negócios, gerando uma remuneração condizente com o trabalho e os capacite quanto ao uso racional dos recursos hídricos.

A cultura utilizada para testes foi a da alface, planta herbácea pertencente à família das Cichoriaceas, tendo sua cultura no Brasil em grande destaque, uma vez que está entre as folhosas de maior aceitação pelos consumidores.

Conforme Filgueira (1982), a alface é uma das hortaliças mais exigentes no requisito água, em que experimentos com irrigação controlada demonstram que o peso da planta e a produtividade aumentam linearmente com a quantidade de água aplicada. Para Andrade Junior et al. (1992), por ser uma hortaliça exigente em água, ao encontrar condições ideais de umidade, aumentará a produtividade, bem como a qualidade de suas folhas.

As mudas foram preparadas na casa de vegetação sendo semeadas em bandejas de polietileno expandido com 128 cavidades. A semeadura ocorreu em 05 de dezembro contendo substrato agrícola Hortimix constituído por casca de pinus bioestabilizada e compostada, vermiculita, NPK e micronutrientes; e foram transplantadas no dia 20 do mesmo mês.

A área destinada ao cultivo foi organizada em fileiras, dispondo o espaçamento entre as plantas de 30 cm. As fileiras foram dimensionadas com 30 cm entre elas, utilizando-se de 7 fileiras, sendo 3 de testemunha e 4 utilizadas para testes do controle automático da irrigação, que totaliza uma área de 50 metros quadrados, conforme figura 1.