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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.11.2012.tde-04012013-103112
Document
Auteur
Nom complet
Alexsandro Claudio dos Santos Almeida
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2012
Directeur
Jury
Botrel, Tarlei Arriel (Président)
Hernandez, Fernando Braz Tangerino
Coelho, Rubens Duarte
Moraes, Sergio Oliveira
Vellame, Lucas Melo
Titre en portugais
Desenvolvimento de um controlador de irrigação acionado mecanicamente pela tensão da água no solo
Mots-clés en portugais
Automação
Inovações tecnológicas
Irrigação - Manejo
Resumé en portugais
A automação do manejo da irrigação é uma alternativa para maximizar a eficiência de uso da água e a produtividade de culturas irrigadas. Entretanto, a maioria dos controladores de irrigação automatizados é ativada eletricamente e inapropriada para uso em propriedades rurais onde não há disponibilidade de energia. Nesta pesquisa, foi desenvolvido e avaliado um controlador de irrigação acionado mecanicamente pela tensão da água no solo. O equipamento usa a variação de tensão dentro do tensiômetro, instalado na zona radicular da cultura, para acionar mecanicamente uma válvula de três vias (válvula de atuação hidráulica), que por sua vez, opera sobre uma válvula de suprimento da irrigação (válvula hidráulica). O controlador foi projetado e construído utilizando conexões de PVC e outros componentes de PVC construídos em tornos mecânicos. Foram construídos dois protótipos de controlador, denominados protótipo I e II. A tensão da água no solo requerida para acionar o sistema de irrigação é regulada pelo ajuste de uma mola. O desempenho de seis amostras do protótipo I e protótipo II foi avaliado em campo e laboratório, respectivamente. O equipamento foi capaz de ligar e desligar o sistema de irrigação tanto na avaliação em laboratório quanto no campo. Entretanto, variações (desvios padrão de até 5 kPa) nas tensões para acionar e desligar a irrigação foram observadas entre as amostras dos controladores. Porém, a calibração tanto do acionamento quanto do desligamento para cada controlador individualmente é possível e mostrou-se capaz de reduzir a variação para < 1 kPa. Simulações de água no solo foram conduzidas utilizando-se o programa SWIMv2.1 para avaliar o efeito da acurácia do sensor, tipo de solo, taxa de aplicação de irrigação e a profundidade de instalação do sensor no desempenho da irrigação. O controlador apresentou os melhores desempenhos quando instalado em profundidades maiores que 15 cm e para tensões de acionamento maiores do que 15kPa. Em situações em que maior precisão é requerida no acionamento do SI (irrigação de culturas com sistema radicular raso) e/ou é necessário maior flexibilidade na definição lâmina de água a ser aplicado é recomendada a utilização de dois controladores, um para ligar e outro para desligar o SI. As melhores eficiências de aplicação da irrigação e de armazenamento da água no solo foram verificadas com o controlador instalado em profundidades de 30 a 40% da profundidade efetiva do sistema radicular.
Titre en anglais
Development of an irrigation controller mechanically actuated by soil-water tension
Mots-clés en anglais
Automation
Irrigation - Management
technological innovations
Resumé en anglais
The automation of irrigation scheduling is critical to maximizing water use efficiency and productivity in irrigated crops. However, the majority of automated irrigation controllers are electrically actuated and inappropriate for use by small-plot holders where there is no electricity. This research has developed and evaluated a mechanical irrigation controller actuated by soil-water tension for use by small-plot holders. The device uses the energy fluctuations inside a tensiometer located in the active root zone of the crop to mechanically actuate a switch valve which in turn operates the irrigation supply valve.The controller was designed and construced using readily available irrigation fittings and other components constructed in a lathe. It was constructed two prototypes, called prothotype I and II. The performance of six irrigation controllers from the prototype I and prototype II were evaluated in laboratory and in field experiments, respectively. The controller was able to turn on and off irrigation system both in field and laboratory conditions. However, variations (up to 5 kPa standard deviation) in the irrigation actuation and cut-off soil tensions were indentified between individual controllers. However, the calibration of either the actuation or the cut-off soil tension for individual controllers is possible and shown to reduce the variation between controllers to < 1 kPa for the calibrated function. Soil-water simulations were conducted using SWIMv2.1 model to evaluate the effect of sensor accuracy, soil type, irrigation application rate and the installation depth of the sensor on irrigation performance. The controller was shown to perform best when placed in depths bigger than 15 cm and soil-water activation bigger than 15 kPa. In the situation where more precision is required in the actuation of the irrigation system (irrigated crops with shallow root system) and/or is necessary more flexibility in the water depth to be applied, it is recommended utilize two controllers, one to turn on the irrigation and another to turn it off. The best application and soil water storage efficiencies were verified in controller placement depths between from 30 to 40% of the active root system of the crop.
 
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Date de Publication
2013-01-14
 
AVERTISSEMENT: Apprenez ce que sont des œvres dérivées cliquant ici.
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