Nova versão de sensor para irrigação gera economia e aumenta a produtividade da lavoura

Em nova versão, o sensor IGstat está ajudando a aumentar a produtividade e a reduzir o consumo de energia e de água para irrigação, tanto em ambientes protegidos como em campo aberto. O aparelho recebeu melhorias no processo de fabricação e de aferição e na sua instrumentação de controle. De baixo custo, o dispositivo automatizado regula o fornecimento de água com base na umidade do solo. Assim, as plantas recebem a quantidade ideal e no momento certo, tornando a produção de pequenos e grandes produtores mais eficiente com o manejo adequado da irrigação. A tecnologia está sendo apresentada no estande da Embrapa na Agrishow 2024, em Ribeirão Preto (SP).

Desenvolvido pela Embrapa Instrumentação em parceria com a empresa Tecnicer Tecnologia Cerâmica Ltda. e comercializado pela startup Pitaya Irrigação, localizadas em São Carlos (SP), o sensor tem a vantagem de irrigar mesmo na ausência de informações técnicas específicas sobre os tipos de solo e sobre lâminas de irrigação definidas pelos coeficientes de cultura – evapotranspiração por cultura e região.

Patenteado no Brasil e Estados Unidos, o sensor pode ser produzido com diferentes especificações e preços, conforme a aplicação, e atender a agricultores irrigantes em horticultura, fruticultura, floricultura, cereais e culturas anuais em geral, além de poder ser utilizado em diversos sistemas como os de aspersão, gotejamento e inundação. Dessa forma, é capaz de irrigar um ponto específico, como um vaso de planta, ou áreas de jardins, hortas, estufas e a campo, em qualquer bioma brasileiro.

Avanços tecnológicos

A maioria dos sensores disponíveis no mercado para medir a umidade do solo é importada e tem custo elevado. De fabricação nacional, o sensor IGstat é uma alternativa a uma aplicação mais eficiente da água na agricultura, setor que usa aproximadamente 70% de toda a água utilizada globalmente, de acordo com dados da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO).

Para garantir o controle de qualidade dos instrumentos, de forma rápida, os pesquisadores desenvolveram um painel pneumático de testes e aferição, capaz de medir conjuntos de dez sensores por vez, de maneira totalmente automática.

“O painel é um equipamento de laboratório automatizado composto por uma bomba de ar, controlador de pressão, válvulas solenoides e software de controle. Além disso, foram implementadas melhorias na robustez e confiabilidade do controlador Irriga Fácil, incluindo aprimoramentos no regulador de pressão de ar, pressostato e temporizador programável”, conta o pesquisador Carlos Manoel Pedro Vaz.

Juliana Polizel, CEO da startup Pitaya, diz que mais de 600 sensores já foram testados em laboratório, estufa e em campo, em culturas como tomate, alface, pimenta, banana, morango e café, em quatro estados: Minas Gerais, Pará, Rio Grande do Sul e São Paulo, e até na Arábia Saudita, no Oriente Médio.

O IGstat é usado para controlar ou indicar a necessidade de irrigação automática de quatro tecnologias – Rega Vaso, para irrigação de vasos; Indicador de Irrigação, para manejo com indicação visual em mililitros por setor e por dia; Irriga Fácil, destinado ao controle de pequenas áreas; e Irriga Digital, para controle de grandes áreas.

Princípio de funcionamento

Os estudos para aperfeiçoar o sensor IGstat envolveram três pesquisadores da Embrapa Instrumentação: o coordenador, Carlos Manoel Pedro Vaz, Luís Henrique Bassoi e André Torre Neto, além de Luís Fernando Porto, diretor da Tecnicer, empresa que apoiou, com a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e a Embrapa, as melhorias no aparelho.  

Com apenas 6 centímetros de comprimento e 2 centímetros de diâmetro, o sensor é formado por uma cápsula porosa, um núcleo de partículas de microesferas de vidro e duas mangueiras para entrada e saída do ar, ou seja, funciona por meio de um sistema pneumático.

Vaz explica que, em solo úmido, não há passagem de ar pelo dispositivo; mas, quando atinge um valor de umidade crítica para determinada cultura, o ar passa pelo sensor, causando uma diminuição da pressão na mangueira. “Em seguida, um pressostato envia um sinal elétrico para acionar a bomba de irrigação. O desligamento ocorre também de forma automática. Quando a água adicionada ao solo atinge o sensor, a pressão de ar aumenta, ativando o pressostato para interromper o fornecimento de água pela bomba de irrigação”, esclarece o pesquisador.

Ele acrescenta que os sensores são customizados em função do valor crítico (limiar) da tensão da água no solo – força com que a água é retida no solo (em unidades de pressão, kPa) – para cada cultura, conforme dados disponíveis em publicações e recomendações técnicas. Para isso, são utilizadas diferentes granulometrias de esferas de vidro.

Economia e produtividade

A utilização da tecnologia IGstat, instalada na profundidade das raízes das plantas, tem gerado impactos econômicos, sociais e ambientais positivos. Em experimento com o Irriga Fácil, realizado com alface crespa em estufa, no Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão (Lanapre), em São Carlos, o sensor apresentou resultados bastante satisfatórios comparados à irrigação convencional.

No processo convencional por rega fixa, Vaz conta que a hortaliça foi irrigada com 300 mililitros de água por vaso, diariamente, pela manhã, por 60 dias. “Nós observamos que, em dias mais quentes, o solo reteve toda a água, sem ocorrência de drenagem, mas, em períodos mais frescos, verificou-se perda de água por drenagem pelos vasos. Ou seja, a irrigação foi excessiva, em alguns momentos”, avaliou o pesquisador.

Já nos tratamentos com os sensores IGstat, de diferentes limiares de irrigação (5, 10 e 15 kPa), o Irriga Fácil foi acionado diariamente, em dois períodos, de manhã e à noite. “A irrigação ocorria sempre que necessária, quando a tensão da água no solo atingia valores menores que o limiar de cada sensor. Com isso, os volumes de água médios diários ao longo do ciclo foram de 267 mL, 185 mL e 135 mL, ou seja, menores que os volumes utilizados na rega fixa. Obtivemos maior produtividade com o uso do sensor IGstat de 5 kPa”, analisou Vaz.

O pesquisador constatou que a produção em relação ao peso médio dos pés de alface foi 15% maior e o consumo de água 10% menor com a utilização do sensor IGstat de 5 kPa, em comparação com a rega fixa. “Otimizamos a aplicação da água com o uso da tecnologia, enquanto na rega fixa houve desperdício de água na irrigação, como muitas vezes ocorre na lavoura”, concluiu o coordenador do estudo.

Na fazenda Água Branca, em Brotas (SP), o volume de água usado na irrigação dos 280 mil pés de café produzidos em 70 hectares já foi estimado em aproximadamente 70 mil litros por hectare (ha). Com a adoção da tecnologia, há quase dois anos, o volume usado para a irrigação está em 50 mil litros/ha atualmente, de acordo com o administrador da propriedade, Mateus Reinaldo Castelani.

Além da economia de água, a fazenda também observou uma diminuição significativa no consumo de energia com sensor acoplado ao aparelho Irriga Digital. A redução foi de mais de 65%, com queda no consumo de cerca de 9 mil reais para 3 mil reais, mensalmente. “O sensor realiza automaticamente a leitura duas vezes por dia e só irriga quando o aparelho detecta a necessidade de água na planta. É o uso correto da água sem desperdício. Antes, a irrigação ocorria com mais frequência”, conta Castelani.

O Irriga Digital permite ao produtor receber os dados remotamente, pelo celular ou computador e também localmente. As informações da operação são salvas na nuvem e, mesmo sem internet, a irrigação e as medições continuam ocorrendo, sem perder os dados coletados.

Ciência de vanguarda

O sensor IGstat foi desenvolvido em 2015 por uma equipe liderada pelo pesquisador Adonai Gimenez Cabo, já falecido, para controle e manejo de irrigação. “Ao longo de quase uma década, o sensor passou por avanços significativos para adaptar sua funcionalidade às necessidades do produtor rural”, diz Luís Fernando Porto.

Já a CEO da Pitaya ressalta que, além do desafio da produção, os agricultores enfrentam incertezas e grandes variações de clima e preços, que afetam a rentabilidade. “Para aumentar a produtividade, muitos recorrem à irrigação que, dependendo do tipo e da cultura, representa grande parte dos custos de produção”, informa Juliana Polizel.