Irrigação Autonôma Integrada Para Eficientização do Uso Da Água E Energia

dc.contributor.advisor-co1Evangelista, Adão Wagner Pego
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5171893735359718
dc.contributor.advisor1Alves Júnior, José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3418524049655817
dc.contributor.referee1Alves Júnior , José
dc.contributor.referee2Souza, João Maurício Fernandes
dc.contributor.referee3Sandri , Delvio
dc.contributor.referee4Pena , Diogo da Silva
dc.contributor.referee5Casaroli, Derblai
dc.creatorMendes, Andre Luiz Milhardes
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5931899242846820
dc.date.accessioned2025-05-12T12:31:40Z
dc.date.available2025-05-12T12:31:40Z
dc.date.issued2025-02-27
dc.description.abstractThe efficient use of water and energy are some of the main challenges of irrigated agriculture. On average in Brazil, irrigators spend around 10% of the total production cost on energy, and due to lack of correct management, they waste 20 to 30% of the water applied. There are many technologies available to increase the efficiency of both systems and management, one of which is irrigation automation. If, on the one hand, the automation of irrigation systems is still not widespread among small irrigators, it is quite widespread among those who produce in protected environments. However, correct irrigation management is still little adopted due to the lack of management integrated into the automation system. In large areas, especially irrigated by central pivot, irrigation management programs have been adopted more frequently. However, there is still an excessive expenditure of energy in pumping water, as pumping station engines are normally sized to meet the steepest point of the terrain, leaving the irrigation system constantly operating at maximum power, wasting energy. In this case, the technology that needs to be used is the frequency inverter in the electric motor. However, commercially available options are expensive, which limits access to this technology by irrigators. Thus, the objectives of this thesis were: 1) to develop a low-cost irrigation controller with integrated irrigation management based on information from soil and/or climate sensors, and its field validation in irrigation management for pepper crops in protected environment; 2) build a low-cost motor pump rotation control system, considering the variation in system pressure according to the variation in terrain unevenness, and validate the proposed system, in an area irrigated by a central pivot, evaluating the effects on the blade irrigation, uniformity of water application, and their consequences in millet cultivation. The studies were carried out in the laboratory and in the field at EA-UFG in Goiânia-GO, from 2022 to 2023. In study 1, pepper plants irrigated by the new controller produced 10.48% more flowers and 36.78% more peppers per plant, using 39.70% less water throughout the cultivation cycle, compared to the conventional controller. Thus, the new system is an important alternative for irrigation automation, with the advantage of integrated autonomous management and low cost. In study 2, there was an effective reduction of 8.11% in the engine's electrical energy consumption. The modernization cost was 36.87% lower compared to commercial automation. The fluctuation in the unevenness of the land altered the irrigation depth, but did not interfere with the uniformity of water applied, and consequently no difference was observed in the growth and productivity of millet plants. Therefore, this alternative modernization is a viable technical option for central pivot systems, and its viability increases as the terrain gradient increases.eng
dc.description.resumoOs usos eficientes da água e da energia são alguns dos principais desafios da agricultura irrigada. Em média no Brasil, o irrigante gasta com energia cerca de 10% do custo total de produção, e por falta de manejo correto, desperdiçam de 20 a 30% da água aplicada. Muitas são as tecnologias disponíveis para aumentar a eficiência tanto dos sistemas como do manejo, uma delas é automação. Se por um lado a automação dos sistemas de irrigação ainda é pouco difundida entre os pequenos irrigantes, é bastante difundida entre os que produzem em ambientes protegidos. Porém, o manejo correto da irrigação ainda é pouco adotado por falta de manejo integrado ao sistema de automação. Em grandes áreas, sobretudo irrigadas por pivô central, programas de manejo de irrigação, tem sido adotado com mais frequência. Entretanto, ainda há um gasto excessivo de energia no bombeamento de água, já que normalmente os motores dos bombeamentos são dimensionados para atender o ponto de maior aclive do terreno, ficando o sistema operando constantemente na máxima potência desperdiçando energia. Nesse caso, a tecnologia que precisa ser empregada é o inversor de frequência no motor. Porém as opções disponíveis comercialmente são de custo elevado, o que limita o acesso a essa tecnologia pelos irrigantes. Assim, os objetivos dessa tese foram: 1) desenvolver um controlador para irrigação de baixo custo com manejo integrado baseado nas informações de sensores de solo e/ou clima, e sua validação em campo na cultura do pimentão em ambiente protegido; 2) construir um sistema de controle de rotação de motobombas de baixo custo, considerando a variação de pressão do sistema de acordo com a variação do desnível do terreno, e valida-lo, em área irrigada por pivô central, avaliando os efeitos na lâmina de irrigação, uniformidade de aplicação de água, e suas consequências em um cultivo de milheto. Os estudos foram desenvolvidos no laboratório e no campo da EA-UFG em Goiânia-GO, de 2022 a 2023. No estudo 1, as plantas de pimentão irrigadas pelo novo controlador produziram 10,48% mais flores e 36,78% mais pimentões por planta, utilizando 39,70% menos água, em comparação com o controlador convencional. Assim, o novo sistema é uma importante alternativa para automação da irrigação, com o diferencial do manejo autônomo integrado e do baixo custo. No estudo 2, houve redução efetiva de 8,11% no consumo de energia elétrica. O custo da modernização foi de 36,87% menor em comparação com uma automação comercial. A oscilação no desnível do terreno alterou a lâmina de irrigação, mas não interferiu na uniformidade de água aplicada, e consequentemente não foi observado diferença no crescimento e na produtividade das plantas de milheto. Assim essa modernização alternativa é uma opção técnica viável para os sistemas de pivô centrais, e sua viabilidade aumenta à medida que aumenta o desnível do terreno.
dc.identifier.citationMILHARDES, A.L M. Automação de irrigação de baixo custo para eficientização do uso da água e energia, 2025. 151 f. Tese (Doutorado em Agronomia) - Escola de Agronomia, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14285
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Agronomia - EA (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Agronomia (EA)
dc.rightsAcesso Embargado
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAgricultura irrigadapor
dc.subjectEconomia de água e energiapor
dc.subjectControladorpor
dc.subjectPivô centralpor
dc.subjectInversor de frequênciapor
dc.subjectIrrigated agricultureeng
dc.subjectWater and energy savingseng
dc.subjectControllereng
dc.subjectCenter pivoteng
dc.subjectFrequency invertereng
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::CONSTRUCOES RURAIS E AMBIENCIA::SANEAMENTO RURAL
dc.titleIrrigação Autonôma Integrada Para Eficientização do Uso Da Água E Energia
dc.title.alternativeIntegrated Autonomous Irrigation For Enhanced Use Of Water And Energyeng
dc.typeTese

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