SISTEMA AUTOMÁTICO DE GESTÃO DE REGA ADAPTATIVO E AUTÓNOMO

A ESCASSEZ DO RECURSO ÁGUA EXIGE A GESTÃO RACIONAL DA REGA, QUER EM ESPAÇOS VERDES, QUER NA AGRICULTURA. POR ESSE FACTO TÊM SIDO DESENVOLVIDOS CONTROLADORES DE REGA «INTELIGENTES» QUE AJUSTAM A DOTAÇÃO DA REGA À EVAPOTRANSPIRAÇÃO CALCULADA ATRAVÉS DE UM OU MAIS PARÂMETROS CLIMÁTICOS. A PRESENTE INVENÇÃO CONSISTE NUM SISTEMA QUE CALCULA DIARIAMENTE A EVAPOTRANSPIRAÇÃO COM BASE NA EQUAÇÃO DE HARGREAVES ADAPTANDO AUTOMATICAMENTE A DOTAÇÃO A APLICAR À CULTURA EXISTENTE, AO SEU ESTÁDIO DE DESENVOLVIMENTO, FASE DE CRESCIMENTO E PERCENTAGEM DE COBERTURA DO SOLO. ADICIONALMENTE, O SISTEMA PODE GERIR AS REGAS DE FORMA A MAXIMIZAR A PRODUÇÃO, PODENDO TAMBÉM ALTERAR OS INTERVALOS ENTRE AS REGAS DE FORMA A MINIMIZAR AS PERDAS POR ESCORRIMENTO E EVAPORAÇÃO. NA PRESENTE INVENÇÃO TODOS OS PARÂMETROS SÃO CALCULADOS DE FORMA AUTÓNOMA, ASSIM COMO A PRÓPRIA REGA TAMBÉM NÃO EXIGE NENHUMA INTERVENÇÃ

Gestão da água no Regadio

A gestão da rega tem como objetivo responder às seguintes duas perguntas: quando regar e quanto regar. Os sistemas de rega sob pressão, como a gota-a-gota e o pivô simplificam e automatizam a rega, pelo que muitos agricultores esquecem da importância da gestão cuidada da rega, preferindo regar a mais do que ter de ajustar a rega às necessidades reais das plantas. Assim, nos controladores convencionais de rega, muitas vezes as dotações não são ajustadas ao longo do ciclo de crescimento, o que resulta em excesso de água nas primeiras fases de crescimento, em que as plantas são pequenas e a evapotranspiração é ainda reduzida, como é o caso de maio e junho, e algum stress nas plantas quando elas realmente precisam de água como é o caso da floração em julho e agosto. Por outro lado existe uma grande variabilidade climática entre os anos, pelo que a utilização da “média” será muitas vezes desajustada da realidade efetiva da cultura. Em muitas situações, um outro objetivo da gestão da água de rega é contornar ou minimizar problemas de qualidade da água e do solo tais como a salinidade, erosão do solo ou lixiviação dos nutrientes ou dos pesticidas para as águas subterrâneas. A perda de nutrientes por lixiviação só existe em caso de fluxo de água para fora da zona radicular, o que apresenta maior probabilidade de ocorrer em solo de textura ligeira. Nestes solos, de elevada condutividade hidráulica saturada e baixa capacidade de retenção da água, a lixiviação dos nitratos pode ocorrer por duas razões: aplicação de dotações elevadas e existência de intervalos muito pequenos entre as regas. Em contraste, nos solos de textura pesada, com baixa condutividade hidráulica e elevada capacidade de retenção da água, as perdas resultantes da rega poderão ocorrer apenas devido a dotações extremamente elevadas. Dada a grande importância económica e ambiental da gestão correta da rega, existem hoje inúmeras soluções técnicas ao dispor dos agricultores. De uma forma geral, podem classificar-se estes métodos de gestão de rega em métodos baseados na evapotranspiração, no teor de água no solo e no estado hídrico das plantas

Development of an adaptive surface irrigation

Cablegation is a simple system for automating surface irrigation in small and medium-sized fields using a gated pipe. In this work, a Programmable Logic Control, PLC, was used to develop an adaptive cablegation system capable of establishing the infiltration equation in real time and then adjusting the irrigation times to the infiltration rate and field geometry. A controlling program was developed for the on-field determination of the infiltration equation, simulation of advance in each furrow, and the optimization and management of the irrigation event. The equipment was tested in three experimental stations, including a Luvissol field organized in contour terraces with furrows of various lengths The results demonstrate the capability of the system to adapt the application times to the different furrow lengths and the gradual decrease in the soil infiltration, and to recommend an application depth that optimizes the Application Efficiency. Various improvements were made to this solar-powered cablegation, resulting in a reliable surface irrigation system capable of unsupervised operation

Electrónica e Automação com Arduino

Um curso prático de Arduino para principantes e todos os interessados na electrónica e programação

Hidrologia Agrícola

Com o renascer da agricultura enquanto força viva de desenvolvimento e progresso do país, surge a necessidade de disponibilizar a todos os actuais intervenientes e futuros agrónomos, textos técnicos e pedagógicos adaptados aos actuais níveis de progresso tecnológico. Este livro pretende apresentar numa linguagem acessível, mas informativa, os conhecimentos essenciais na área da hidrológica aplicada à agricultura. O texto pretende ir ao encontro das necessidades não só dos alunos dos cursos de agronomia, mas também de todos os técnicos que trabalham na agricultura e áreas afins. Os autores são docentes experientes da Universidade de Évora, com largos anos de experiência nas suas áreas de especialização, que aceitaram o desafio de participar neste projecto e desta forma contribuir para o desenvolvimento do sector. Esperamos que este livro lhe seja de agrado

Practical issues in developing a smart surface irrigation system with real-time simulation of furrow advance

Automation of surface irrigation can be an economic and ecological way of increasing global food production. In this work a fully automated cablegation system is evaluated that adapts the application time and depth to the actual infiltration rate of the soil in real-time. The system calculates the infiltration equation from advance times in a control furrow and then simulates irrigation in every furrow of the field, establishing the optimum application time for each furrow. The methodology was evaluated in a field organized in contour terraces with furrows of various lengths in order to evaluate practical issues affecting the performance of the system. The results confirm the temporal variability in soil infiltration, and the need for real-time determination of the infiltration equation. The evolution of furrow geometry through the season did not have an important impact on the results of the simulations. The length of the furrow considered for calculating the Kostiakov equation influences the parameters of the equation. Automation with real-time feedback can result in important savings in water and labour and can produce irrigation events with more than 90% application efficiency. Nevertheless, the results also indicate that there are practical limits to what can possibly be achieved with automation and real-time feedback from the fiel

Smart irrigation control using inexpensive capacitance probes

The mass marketing of inexpensive capacitance probes has opened the door for development of smart irrigation controllers based on soil moisture content. The advantage over climate based irrigation is that these systems are easier to use and can compensate for rainfall and variations in the irrigation system application rate. In this work, a smart irrigation controller was developed using EC-5 Echo sensors connected to Siemens LOGO microcontrollers to start the irrigation process. The system was validated in a lettuce crop grown in a greenhouse in southern Portugal. The sensors were buried 10 cm in the center of mini-lysimeters with four different trigger points: 25, 22, 20 and 17% volumetric soil moisture, and the irrigation depth set to replenish the soil to field capacity. The results indicate that the main challenge to soil irrigation control is the precise location of the sensor in relation to the drippers. In this work no significant differences in crop yield were observed between the three treatments, although there was a water economy of some 5% when using the lower trigger point, possibly due to smaller losses from soil evaporation

Hidrologia Agrícola

Uma disciplina de Hidrologia é naturalmente tão fundamental como a água, que é o seu objeto de estudo e conhecimento. Impunha-se, no curso de Agronomia, o estudo profundo, tanto quanto possível, desta ciência, naturalmente na medida em que o agrónomo precisa de conhecer e perceber o ciclo hidrológico, pois nele tem de intervir a cada passo da sua atividade, na mesma medida de essencialidade em que as plantas usam a água e são elas próprias parte do mesmo ciclo. Chamou-se a esta unidade curricular Hidrologia Agrícola, para a situar no plano da formação agronómica indispensável. De facto, é indispensável a qualquer agrónomo perceber bem o papel da água nas funções fisiológicas das plantas, percebendo o papel das plantas no ciclo hidrológico. Só percebendo, com profundidade científica, os fenómenos e o seu enquadramento natural, as suas causas e os seus efeitos, será o técnico capaz de fazer as escolhas fundamentais, de decidir as opções convenientes de gestão dos recursos e fatores de produção, das atividades a desenvolver e das oportunidades para as promover, contribuindo assim para a sustentabilidade – ambiental e económica - da atividade agrícola. Em boa hora, pois, foi esta disciplina inserida no novo curso de Agronomia da Universidade de Évora, na reformulação curricular decorrente da implementação do processo de Bolonha. Terão pois os responsáveis pela referida reformulação curricular entendido bem – pelo menos no caso da presente disciplina – a necessidade de o conhecimento tecnológico ser cientificamente fundamentado, não se promovendo a aplicação empírica de soluções tabeladas ou padronizadas para os problemas agronómicos. De facto, tendo o processo de Bolonha reduzido a 3 anos o ciclo inicial de formação superior, em quase todos os domínios da formação, tecnológica ou não, é grande a tentação de considerar, para essa formação mais curta, os mesmos objetivos curriculares das antigas formações longas, de cinco ou seis anos. É um erro grosseiro, que a Universidade não pode cometer. Por outro lado, não competem à Universidade, em cursos de 1º ciclo, formações aplicativas de natureza politécnica, em que os temas e os problemas são conhecidos de forma essencialmente parcial e as soluções que se lhes apontam, de caráter aplicativo imediato, se fundamentarão mais num conhecimento empírico que num enquadramento científico. Por mais aliciante e útil que seja (como se reconhece que é) esta formação politécnica, ela é da responsabilidade do ensino politécnico. À Universidade cabe um papel e uma responsabilidade substancialmente diferentes: proporcionar aos seus alunos as competências para, compreendendo os problemas no seu enquadramento global, fundamentando-os cientificamente, lhes procurar soluções otimizadas e inovadoras, num processo que engloba não só o projeto dos sistemas de produção, mas também a promoção de decisões e soluções de desenvolvimento. Para cumprir este seu papel essencial, a Universidade deve proporcionar aos seus alunos, desde o 1º ciclo, hábitos de rigor conceptual e percetivo, de pensamento cientificamente estruturado e informado, que conferem a competência para o desenvolvimento de soluções sustentáveis para os problemas tecnológicos. É neste caminho que a disciplina de Hidrologia Agrícola se estruturou. O presente texto, em 9 capítulos elaborados pelos professores que os têm lecionado, é uma concretização evidente dos objetivos definidos para esta unidade curricular. Ele facilitará ao estudante a aquisição de conhecimentos e competências que são bases para a gestão da água na Agricultura, facilitando também a ligação a outras disciplinas, em especial a de Recursos Hídricos e Regadio, que é sequente no plano de estudos do curso, mas também às optativas Sistemas e Equipamentos de Rega e Drenagem e Conservação do Solo e da Água - que de alguma forma continuam, aplicam e complementam a Hidrologia Agrícola. Deve no entanto sublinhar-se aqui que o interesse desta unidade curricular transcende a formação imediata de 1ºciclo, em que se insere, para conferir conhecimentos científicos e competências para a atividade agronómica mais vasta. Este programa abrange o conhecimento geral do ciclo da água, incluindo o balanço hídrico do solo, e a caraterização da bacia hidrográfica, unidade geomorfológica da gestão dos recursos hídricos. Por se tratar de um programa da Hidrologia Agrícola, dá-se grande relevo a aspetos do clima, aos fatores da sua formação e à sua classificação, salientando-se a dependência que a agricultura tem em relação ao clima e, no sentido contrário, os impactos que as atividades humanas, nomeadamente as agrícolas, têm sobre o clima. Estudam-se depois, individualmente, os componentes hidrológicos fundamentais – a precipitação, o escoamento superficial e subterrâneo, a evaporação e a evapotranspiração – elementos para a quantificação numérica dos recursos hídricos e a avaliação da sua disponibilidade, nomeadamente para a Agricultura. Complementarmente, estudam-se ainda dois componentes hidroagrícolas extremamente relevantes, por se tratar de uma disciplina do curso de Agronomia: são as relações solo – água – planta e a gestão da água no regadio. Trata-se de um excelente programa, bem adequado à natureza do tema e ao objetivo agronómico do seu estudo. O presente livro, com o desenvolvimento que dá ao programa, constituirá por certo uma ferramenta preciosa no apoio ao trabalho dos estudantes. Deve contudo notar-se que o tratamento dado ao tema da Hidrologia Agrícola ao longo dos diferentes capítulos, equilibrando sabiamente o aprofundamento científico de cada um dos temas específicos com a apresentação sóbria e a exposição clara e com a orientação para a compreensão efetiva dos problemas hidroagrícolas e agronómicos, confere a este livro interesse muito grande para estudantes de outras disciplinas afins ao estudo dos recursos hídricos e para técnicos e profissionais interessados na vastíssima problemática da Hidrologia e dos Recursos Hídricos

Use of crop canopy cover to estimate lettuce Etc in a greenhouse

FAO PM Reference evapotranspiration, as described by Allen et al. (1998) is used extensively to calculate crop water needs, in the form of Crop evapotranspiration, ETc. The main challenge to its everyday use is the estimation of the correct crop coefficient (Kc). Although this can be done using crop growth stages, the farmer is left with a lot of guesswork. The objective of this work was to estimate the possibility of using canopy cover (Cc) measured by a standard camera to establish the Kc values of lettuce crop grown in a greenhouse. In a greenhouse in southern Europe, 0.3m diameter weighing mini-lysimeter were planted with lettuce. The Kc was calculated as a ratio of daily crop water use from the lysimeter and grass reference evapotranspiration (ETo). Canopy cover ratio (%Cc) was determined using the area of green in the lysimeter that was visible in the images. The results were plotted as a relation between Kc and Cc and an exponential approximation was made.The results were very positive showing a significant correlation between the calculated Kc and %Cc in the mini-lysimeters. The methodology proved to be highly effective in the early stages of the crop development, until the crop completely covers the soil. After that, the %Cc continued to increase until harvest, while the Kc indicator did not change.It can be concluded that this simple methodology can be used successfully to obtain good estimates of ETc, and thus optimize the water use in greenhouses

REGA COM ENERGIA SOLAR: QUESTÕES RELACIONADAS COM O DIMENSIONAMENTO

A Energia solar pode ser utilizada com vantagem para a bombagem de água para a rega, sempre que não exista acesso à energia da rede. A grande fiabilidade destes sistemas e a reduzida manutenção permitem a sua utilização pelos pequenos e médios agricultores. No entanto existem alguns desafios próprios destes sistemas que devem ser devidamente conhecidos e aceites antes de qualquer investimento nesta área. O primeiro desafio prende-se com a reduzida eficiência destes sistemas na transformação da energia solar em fotovoltaica. Efetivamente o rendimento máximo conseguido hoje é da ordem dos 15-16%, valor esse que diminui com o aumento da temperatura dos painéis. Outro desafio prende-se com a variação do volume bombeado não só ao longo do ano, mas também ao longo do dia. Esta limitação tem sido tradicionalmente resolvido recorrendo a reservatórios para estabilizar os caudais ou a baterias para estabilizar a corrente produzida e portanto a bombagem. No entanto qualquer uma destas soluções exige investimento acrescido e redução da simplicidade e fiabilidade do sistema. Neste trabalho é proposta uma nova solução que passa pela utilização de sectore