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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6846
Tipo do documento: Tese
Title: Fertirrigação por gotejamento com sistema de bombeamento fotovoltaica
Other Titles: Drip irrigation with photovoltaic pumping system
Autor: Bazei, Bruna Caroline 
Primeiro orientador: Vilas Boas, Marcio Antonio
Primeiro membro da banca: Vilas Boas, Marcio Antonio
Segundo membro da banca: Lopes, Allan Remor
Terceiro membro da banca: Frigo, Jiam Pires
Quarto membro da banca: Mercante, Erivelto
Quinto membro da banca: Siqueira, Jair Antonio Cruz
Resumo: A fertirrigação representa uma abordagem avançada e eficaz para a agricultura moderna, pois traz como integrantes energia, irrigação e aplicação em culturas que precisam de nutrientes. Essa técnica contribui para o aumento da produtividade agrícola, a economia de recursos hídricos e energéticos, bem como para a redução dos impactos ambientais, além de desempenhar papel fundamental na produção sustentável de alimentos. A energia é crucial para a fertirrigação, e necessária para alimentar os sistemas de bombeamento, filtragem e distribuição de água e nutrientes. Nesse contexto, a energia solar fotovoltaica tem se destacado como uma fonte limpa e sustentável para alimentar esses sistemas, pois reduz os custos operacionais e os impactos ambientais associados à produção agrícola. Assim, este estudo teve como objetivo calcular os coeficientes de uniformidade de distribuição de água e concentrações de ureia em diferentes níveis, além de avaliar se a variabilidade no fornecimento de energia interferiu nos coeficientes de uniformidade. No sistema de irrigação, a coleta dos dados foi realizada de acordo com a metodologia proposta por Keller e Karmeli (1975) pela determinação da vazão em quatro emissores por linha lateral. Foram apontadas tanto a concentração limite de ureia para garantir altos índices de uniformidade como a eficiência de aplicação, e analisados os gráficos de controle para a uniformidade da vazão, pH e condutividade elétrica em um sistema de fertirrigação por gotejamento com ureia. Os resultados mostraram que a energia fotovoltaica apresentou aumento em sua potência no período de verão, mas os valores de potência fornecida pelo sistema mantiveram-se instáveis, interferindo no processo de irrigação. O sistema de controlador de carga não executou a estabilização desejada no sistema. A uniformidade apresentou classificação de excelência nos tratamentos 1 e 3 para CUC e 3 e 7 para CUD, e os menores valores de uniformidade encontram-se nos tratamentos 4 e 8, onde foi aplicada a maior concentração de fertilizante. O coeficiente de uniformidade de distribuição foi capaz de manter seu valor superior a 90% ao longo do tempo nos tratamentos 3 e 7, os quais apresentam concentração de fertilizante de 5 g L-1, os quais foram classificados como excelentes. O estudo conclui que a utilização do controlador de carga e banco de baterias no sistema fotovoltaico na irrigação por gotejamento autônoma não é recomendada, uma vez que o efeito da inclusão do sistema não obteve a estabilização de corrente nem a tensão desejada. Além disso, recomenda-se a concentração limite de 5 g L-1 na fertirrigação, pois houve alteração na uniformidade quando ultrapassado esse valor. Por fim, é importante ressaltar a necessidade de mais estudos para reduzir o uso de água e nutrientes e aumentar a uniformidade de distribuição na irrigação localizada, mas as técnicas de controle estatístico de qualidade do processo, utilizadas neste estudo, podem ser úteis para identificar e diagnosticar a variabilidade do processo. Logo, o estudo mostrou que a energia solar fotovoltaica pode ser utilizada na irrigação, mas o controlador de carga e o banco de baterias não devem ser utilizados no sistema de fertirrigação fotovoltaico.
Abstract: Fertigation represents an advanced and effective approach to modern agriculture, since it has integrant such as energy, irrigation, and precise nutrient application. This technique has contributed to increase agricultural productivity, water conservation, energy resources, as well as some decrease regarding environmental impacts. So, it has played a substantial role in sustainable food production. Energy is crucial for fertigation as it is required to improve systems of pumping, filtering, water and nutrient distribution. Thus, photovoltaic solar energy has emerged as a clean and sustainable source to improve these systems, since it decreases operational costs and environmental impacts associated to agricultural production. Therefore, this study aimed at calculating the coefficients of water distribution uniformity and urea concentrations at different levels and to evaluate whether energy supply variability has intervened in uniformity coefficients. In the irrigation system, data collection was carried out using the methodology proposed by Keller and Karmeli (1975) by the flow rate determining at four emitters per lateral line. The study identified both urea concentration limit to ensure high uniformity and application efficiency, and control charts were analyzed for flow rate uniformity, pH, and electrical conductivity in a drip fertigation system with urea. Results showed that photovoltaic energy increased its output during summertime, but the system's power values remained unstable, which interfered on the irrigation process. The charge controller system did not achieve the desired stabilization in the overall system. Uniformity was rated as excellent in treatments 1 and 3 for CUC and 3 and 7 for CUD, while the lowest uniformity values were recorded for treatments 4 and 8, where the highest fertilizer concentration was applied. The distribution uniformity coefficient kept values above 90% over time in treatments 3 and 7, which had fertilizer concentration of 5 g L-1, and were classified as excellent. The study concluded that the use of charge controllers and battery banks in photovoltaic drip irrigation systems is not recommended, as the system's inclusion did not achieve the desired current and voltage stabilization. Furthermore, a limit concentration of 5 g L-1 is recommended for fertigation because there was some change in uniformity when this value was exceeded. Finally, it is important to emphasize the need for further studies to reduce water application and nutrients and increase distribution uniformity in precision irrigation. However, the techniques of statistical control regarding the process quality, applied in this study, can be available to identify and diagnose process variability. Lastly, this study has shown that photovoltaic solar energy can be applied in irrigation, but charge controllers and battery banks should not be applied in photovoltaic fertigation systems.
Keywords: Energia Solar Renovável
Agricultura Fertirrigada
Controle de Qualidade Estatístico
Performance do Processo
Renewable Solar Energy
Fertigated Agriculture
Statistical Quality Control
Process Performance
CNPq areas: Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: BAZEI, Bruna Caroline. Fertirrigação por gotejamento com sistema de bombeamento fotovoltaica. 2023. 119 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6846
Issue Date: 13-Jun-2023
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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