Orientador: Roberto Testezlaf

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola

Resumo: No cultivo em ambientes protegidos, o uso da irrigação é necessário, requerendo alta frequência e gerando dependência tecnológica do produtor na aplicação de água e fertilizantes. Irrigações inadequadas potencializam problemas, trazendo prejuízos financeiros pela baixa produtividade e...

Resumo: No cultivo em ambientes protegidos, o uso da irrigação é necessário, requerendo alta frequência e gerando dependência tecnológica do produtor na aplicação de água e fertilizantes. Irrigações inadequadas potencializam problemas, trazendo prejuízos financeiros pela baixa produtividade e desperdício de solução nutritiva (SN) e energia. Adicionalmente, o descarte inadequado desses insumos pode contaminar o solo e, consequentemente, o lençol freático. Estudos mostram que os sistemas de subirrigação têm potencial para obter altas eficiências na irrigação nesses ambientes, principalmente, quando há a recirculação da solução nutritiva. Porém, os equipamentos existentes atualmente no mercado foram desenvolvidos sem critérios de engenharia e produzidos em pequena escala para atender condições específicas de produção resultando em elevado custo inicial. Adicionalmente, a falta de conhecimentos sobre a sua aplicabilidade para diferentes sistemas de produção e sobre recomendações do manejo hídrico e nutricional para culturas distintas, proporciona outra limitação na sua aplicação, desencoraja sua adoção pelos produtores. O projeto e construção de uma mesa de subirrigação utilizando critérios de engenharia, que permitam o reuso da SN e o controle automático do manejo hídrico nutricional para diferentes culturas, disponibilizará um equipamento com potencial para ser inserido no mercado nacional de produção em ambientes protegidos. O objetivo desse trabalho foi projetar uma mesa de subirrigação automatizada com reuso da SN, a partir da aplicação de critérios de projeto de engenharia. Essa pesquisa foi dividida nas seguintes etapas: levantamento de informações sobre sistemas de subirrigação existentes no mercado, avaliação de campo de um sistema em operação, estabelecimento de parâmetros de dimensionamento por simulação, e a construção e avaliação de protótipo de equipamento. Os levantamentos realizados não localizaram fabricantes nacionais de equipamentos de subirrigação, e mostraram que os equipamentos em operação apresentavam projetos desenvolvidos empiricamente e construídos a partir de demanda específica do produtor. O sistema de subirrigação em operação avaliado apresentou baixa eficiência de irrigação e aplicação de água devido a perdas e ao descarte de SN. Os critérios adotados para o projeto da mesa de subirrigação foram ergonômicos e de segurança, funcionalidade e aplicabilidade, a escolha do material construtivo. A aplicação dos critérios adotados possibilitou o estabelecimento das seguintes características da mesa de subirrigação: largura de 1,58 m, comprimento variável, altura da borda de 0,06 m, chapa de poliestireno de alto impacto para a mesa e perfis de alumínio para a estrutura. A variação da combinação da vazão e do diâmetro do orifício de dreno associado ao controle automático do nível da lâmina na mesa de subirrigação atendem as exigências de manejo hídrico de diferentes culturas possibilitam a redução do uso de mão de obra e evita descartes com a recirculação da SN. Os resultados de avaliação da mesa de subirrigação construída permitiram identificar diferentes combinações de manejo associada à variação da altura e tempo de permanência da SN no interior da mesa. Concluiu-se que a mesa de subirrigação construída a partir de critérios de projeto de engenharia, com controle automático da reutilização da SN, tem potencial para ser inserido no mercado de ambiente protegido, tendo a opção de ser empregada em diferentes recipientes de produção, cultura e manejo

Abstract: Irrigation is a mandatory practice in greenhouse production, requiring high frequency and generating farmer technological dependency in water and fertilizers application. Low irrigation efficiencies increase production problems, bringing financial losses due to low yield and nutrient...

Abstract: Irrigation is a mandatory practice in greenhouse production, requiring high frequency and generating farmer technological dependency in water and fertilizers application. Low irrigation efficiencies increase production problems, bringing financial losses due to low yield and nutrient solution (NS) waste and energy cost. Additionally, the unsuitable disposal of these inputs can contaminate the soil and hence, the water resources. Studies showed that subirrigation systems have the potential for high efficiencies in greenhouse irrigation, especially when the recirculation of the nutrient solution is employed. However, subirrigation equipments currently available on the Brazilian market were designed without engineering criteria and produced on a small scale to meet specific production conditions, determining high initial investment cost. Furthermore, the lack of knowledge about its applicability to different production systems and water and nutritional management for distinct crops, provides another restriction in its application, and discourages producers in adopting this system. The design and construction of a subirrigation bench based on engineering criteria, enabling the NS reuse and the automatic control of water and nutrient management for different crops will provide a device with the potential to be introduced in the domestic market of greenhouse production. The objective of this work was to design an automated subirrigation bench with NS reuse, applying the fundamentals of engineering design criteria. This research was divided into the following steps: an information survey on commercial subirrigation systems, a subirrigation system field evaluation, and establishment of parameters for sizing simulation and the construction and evaluation of prototype equipment. The survey results do not tracked national companies that manufacture detailed subirrigation equipment, and shown that equipment found in farm operations was designed and developed empirically and constructed from specific producer demands. The evaluated subirrigation system revealed low values of irrigation and water application efficiencies due to NS losses and frequent disposal. The criteria adopted for the subirrigation bench design were based on ergonomic and safety, functionality and applicability issues, and the manufacture material selection. The implemented design criteria enabled the establishment of the following subirrigation bench features: width 1.58 m, length adjustable, edge height of 0.06 m, high impact polystyrene sheets for the bench frame and aluminum sheets for the supporting structure. The combinations of operation flow rate and drain orifice diameters, associated to the automated level control, allowed to establish water and nutrient management for different crops, reducing manpower needs and avoiding NS disposal due to the recirculated practice. The evaluation results of the assembled subirrigation bench showed that different management combinations can be performed by varying the NS depth and its residence time inside the equipment. It was concluded that the subirrigation bench constructed based on engineering design criteria, with automated management system and NS reuse, has the potential to be introduced in the greenhouse production market, with the option to be implemented to various crops and containers