Embrapa
25/11/2020
Uma parceria entre a Embrapa Solos (RJ) e o também carioca Centro Brasileiro de Pesquisa Físicas (CBPF) desenvolveu solução inovadora para a automação da coleta de dados no campo, mais especificamente da infiltração e do fluxo de água no solo. Trata-se de um novo permeâmetro – equipamento mais usado no mundo para avaliar a condução da água nos solos – capaz de fazer essa coleta digitalmente, por meio de um microcomputador de baixo custo. Com isso, reduz o tempo e os custos da avaliação de parâmetros hidráulicos, que permite conhecer o processo de absorção de água pela terra. As instituições buscam agora um parceiro para produzir o equipamento em larga escala e inseri-lo no mercado.
A medição da água infiltrada no solo é fundamental para otimizar a irrigação, diminuindo o desperdício de água e a erosão; e para estimar o desabamento de encostas, auxiliando na prevenção e na elaboração de alarmes mais eficazes e na avaliação do comportamento de terrenos para construção de estradas ou barragens.
Entretanto, a avaliação de parâmetros hidráulicos do solo sempre foi um desafio para os pesquisadores, basicamente por dois motivos: a necessidade de um técnico treinado na coleta de dados e a avaliação, que é demorada e dispendiosa em recursos financeiros e tempo. Assim, uma das vantagens em se abordar o problema de modo interdisciplinar foi articular a expertise e a experiência de quem entende do problema dos solos (Embrapa Solos) com a aplicação de sensores inteligentes, ferramentas digitais de controle e condicionamento de sinais (CBPF).
Uma abordagem inovadora
O desafio da digitalização desse processo foi justamente identificar como automatizar a coleta dos dados. A metodologia Guelph se baseia em cavar um pequeno poço no solo e emborcar verticalmente um longo cilindro fechado de poliuretano transparente com água dentro. A tendência da água é fluir do tubo, devido à gravidade, e encher o poço até o nível cobrir a boca do tubo. Isso provoca um certo vácuo no interior do tubo, cujo nome técnico é reservatório de Mariotte. Em um certo momento a pressão atmosférica se iguala à resultante da altura da coluna de água e o vácuo no interior do reservatório, e assim a água deixa de fluir. Devido à penetração da água no solo, o nível de água no poço se altera. Pequenas bolhas de ar entram no reservatório alterando a pressão, e o líquido desce. Até restaurar o equilíbrio. No método manual, uma escala milimetrada permite determinar a variação de nível de água, e consequentemente de seu volume.
“Nossa abordagem foi incluir um medidor de pressão e temperatura, com a precisão necessária para monitorar a variação do vácuo no reservatório de Mariotte. Esse enfoque viabilizou a automação do processo e nossos testes de campo e laboratório demonstraram sua acurácia. A partir do dado digitalizado, temos acesso a uma vasta gama de recursos tecnológicos. Um pequeno microcontrolador recebe essas informações, um relógio interno registra as variações entre as medidas e o momento da leitura, e um programa nos permite processar, calcular, registrar e apresentar em um display o resultado”, diz Cernicchiaro, detalhando o processo.
Novos desafios para a parceria
A parceria Embrapa/CBPF também está envolvida em outros desafios, como o desenvolvimento de sensores de potencial da água no solo automatizados e a coleta de dados em infiltrômetros e tanques de evaporação de forma automática.
O novo permeâmetro: digitalização na medição de água no solo
Os equipamentos mais utilizados no mundo para avaliar a condução da água nos solos saturados são os permeâmetros de poço e, entre esses, um dos mais populares é o Permeâmetro de Guelph. Ele necessita de um profissional para fazer a coleta manual dos dados de fluxos de água, que possibilitam calcular a condutividade hidráulica do solo. “A parceria entre a Embrapa e o CBPF desenvolveu um novo permeâmetro que faz essa coleta automatizada. Com esse aparelho, o técnico, que ficava por horas anotando os valores de fluxos, é liberado para fazer outras avaliações e coletas, aumentando o rendimento e a eficiência do trabalho no meio rural. Além disso, o equipamento tem uma precisão de leitura de milímetros e um registro de tempo de décimos de segundo, o que aumenta a precisão dos dados coletados”, conta o pesquisador da Embrapa Solos Wenceslau Teixeira.
O Guelph é um equipamento analógico e de operação complexa. Os dados são obtidos pela leitura visual da variação do nível de uma coluna de água, utilizando uma escala milimetrada e um cronômetro. Os dados são registrados manualmente em uma caderneta. Essa operação é feita no campo, sob o sol, podendo levar muito tempo. O operador é um profissional caro que precisa de qualificação para a aquisição das medidas e os resultados são analisados posteriormente utilizando planilhas. O progresso do novo dispositivo vem do fato que as medidas são obtidas digitalmente, por um microcomputador de baixo custo.
“Além de medir a variação do volume e do tempo de um modo mais preciso, registrar em um cartão de memória e transmitir esses dados para um celular, ou tablet (via Bluetooth), o sistema calcula a grandeza imediatamente. Caso ocorra alguma inconsistência nas medidas, é possível identificar no local e fazê-las novamente, sem necessidade de um novo, e custoso, deslocamento. O dispositivo simplifica a operação de medida, permitindo seu uso por operadores com menor treinamento, além de alertar para certos erros devido a variações bruscas da temperatura que não eram considerados no método tradicional”, revela Geraldo Cernicchiaro, do CBPF.
Vale lembrar que o CBPF possui grande experiência na criação de sensores de medidas, em especial os que ainda não estão disponíveis no mercado.
Testes de campo animam cientistas
Após alguns testes com protótipos nos laboratórios e terrenos do CBPF e da Embrapa, foi feita uma validação do aparelho em projeto no campo, em dois locais: São Luís (MA) e Lençóis Paulista (SP). “Os resultados foram excelentes, o que nos motivou a publicar um artigo no Journal of Hydrology relatando essa conquista”, destaca Teixeira.
Os locais foram escolhidos por possuírem diferentes tipos de solo, o que impacta a absorção da água. Por exemplo, em um solo arenoso, ela é absorvida rapidamente. Já em um solo argiloso, a absorção é mais lenta, podendo até formar poças. Falando de uma maneira simplificada, isso significa que diferentes solos apresentam comportamentos diversos quanto ao processo de absorção do líquido, e que esses comportamentos podem ser quantificados.
Um dos parâmetros associados a esse comportamento é a condutividade hidráulica saturada. Esse parâmetro, característico de cada solo, é a razão entre o volume de água absorvida por unidade de tempo, quando o solo está molhado ou, em termos técnicos, saturado. [1]
[1] Texto de Carlos Dias.
Como citar esta notícia: Embrapa. Equipamento inovador faz a medição digital da água infiltrada no solo. Texto de Carlos Dias. Saense. https://saense.com.br/2020/11/equipamento-inovador-faz-a-medicao-digital-da-agua-infiltrada-no-solo/. Publicado em 25 de novembro (2020).
