Agricultura _Um Novo Olhar_2
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7/24/2019 Agricultura _Um Novo Olhar_2
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ORGANIZAO DA REDE | 41
Mapeamento da condutividade eltricado solo sistema prottipoLadislau Marcelino Rabello1*, Ricardo Y. Inamasu2*,
Alberto C. de Campos Bernardi3
*, Joo de Mendona Naime4
*,Jos Paulo Molin5*
1 Pesquisador, Embrapa Instrumentao2 Pesquisador, Embrapa Instrumentao3 Pesquisador, Embrapa Pecuria Sudeste4 Pesquisador, Embrapa Instrumentao5 Professor, ESALQ, Universidade de So Paulo USP
*e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected];
[email protected]; [email protected]
Resumo: Em agricultura de preciso, talvez, um dos grandes problemas fosse o nmero deamostragem de um determinado fenmeno para definir as regies de manejo dentro desta mesmarea. reas pequenas o nmero de amostras tambm pequena e fcil de coletar, mas quandose trata de grandes reas a dificuldade aumenta, tanto em tempo como em custo. A medidacondutividade eltrica do solo vem sendo muito usada e vem se tornando uma importanteferramenta para uma prvia avaliao da rea a ser estudada, facilitando as definies das reasde manejo. So usados alguns sistemas, porm de origem estrangeira, assim este documentodescreve um prottipo para a medida e mapeamento da condutividade eltrica do solo demaneira automtica e manual de acordo como a demanda do projeto MP1-Agricultura dePreciso para utilizao nos seus planos de aes.
Palavras-chave:agricultura de preciso, condutividade eltrica, mapeamento, sistema quatropontos.
Mapping of soil electrical conducitivity A prototype system
Abstract:The measured electrical conductivity of the soil has been widely used and is becoming
an important tool for a preliminary assessment of the area being studied, making the definitions
of management areas. Some systems are used, however of foreign origin, so this document describes a
prototype for measuring and mapping soil electrical conductivity automatically and manual
according to the demand of the project MP1-Precision Agriculture for use in their action plans.
Keywords:precision agriculture, electrical conductivity mapping system, four points.
1. IntroduoFerramentas e metodologias que possam
auxiliar aos usurios de uma forma rpida
no modo de como decidir essa amostragem
ou definir sobre regies de estudo levando
em considerao a variabilidade espacial, so
de grande importncia tanto para a pesquisa
como para empresas especializadas.
Uma metodologia muito usada para esta demanda
a medida de condutividade eltrica, tendo
como meio condutor o prprio solo, podendo
ser medida com equipamentos relativamente
simples e com grande eficincia operacional.
Alguns equipamentos foram desenvolvidos para
esta medida, sendo um dos mais conhecidos
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o sistema VERIS 3100 de fabricao da Veris
Technologies (2008), que um equipamento
importado e sua utilizao requer que ele seja
conduzido por um veculo motorizado para
realizar as med idas antes de qualquer atividade
de manejo da regio e depois correlacion-las,
atravs de mapas de condutividade eltrica com
alguns parmetros agronmicos que se esta
estudando.
Contornando os sistemas importados,
pesquisadores adaptaram tal sistema a
um implemento agrcola de uso normal da
propriedade, reduzindo assim o tempo, os gastos
de combustvel e custo do equipamento com a
coleta das medidas.Os resultados destes trabalhos podem ser
visto nos escritos de Inamassu et al. (2007) e
Rabello (2008a,b), onde abordavam a medida de
condutividade eltrica do solo adaptado a um
implemento agrcola, no caso, um subsolador.
Com a aprovao do projeto inscrito nos programas
de pesquisa da Embrapa, especificamente no macro
programa 1 (MP1), foi possvel projetar e montar
um sistema nacional para o mapeamento e medidade condutividade eltrica do solo, sendo de uso
restrito aos planos de aes do MP1-Agricultura
de Preciso.
Este trabalho descreve a seguir detalhes do sistema
projetado.
2. Material e mtodos
2.1. Principio da medida da condutividade
eltrica
Primeiramente para falarmos da condutividade
eltrica devemos partir da medida de resistividade
eltrica de uma amostra, assim, conforme ilustra
a Figura 1, para uma amostra de dimenses
conhecidas.
A resistividade eltrica para a amostra da Figura 1
pode ser calculada usando a Equao 1.
L
RA
=
(1)
Onde:
R = resistncia eltrica [ohm];
= resistividade eltrica [ohms centmetros];
L = comprimento da amostra [centmetros];
A = rea da seo transversal da amostra
[centmetros quadrados];Ao aplicarmos uma diferena de potencial, V
(Volts), entre os lados da amostra far com que
circule uma determinada corrente eltrica, I
(Ampre), assim de acordo com a Equao 2, temos
ento a resistncia eltrica R (Ohms).
V= R . I (2)
Conhecendo as dimenses L (cm) e A (cm) temos,
pela Equao 1, a respectiva resistividade eltrica,
, da amostra.O mesmo mtodo pode ser aplicado a uma amostra
de solo, sendo esta uniforme, para amostra no
uniforme e de dimenses no definidas, ou medidas
diretas em campo, aplica-se um processo bastante
utilizado em geofsica conhecido como sistema
de quatro pontos (SMITS, 1958).
Este processo como o prprio nome diz, utiliza
quaro hastes metlicas de material condutor de
corrente eltrica, alinhadas sequencialmente com
espaamentos conhecidos, conforme ilustradona Figura 2.
Uma corrente eltrica, I, injetada nos dois
eletrodos externos e a tenso, V, medida entre
as duas hastes internas, a resistividade ento
calculada com a Equao 3:
( ) ( )1 2 1 2 2 3
2
1 1 1 1
V
I
S S S S S S
=
+
+ +
(3)
A condutividade eltrica, , definida como o
inverso de resistividade, assim temos a Equao 4:
1
=
(4)
Figura 1.Exemplo de uma amostra retangular paraclculo de resistividade eltrica.
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distncia S entre os eletrodos internos esta
correlacionada com a profundidade da regio
que se medida a condutividade eltrica, descrita
como uma circunferncia de raio S/2, abaixo da
linha de superfcie.
2.2. Descrio do prottipo
O sistema foi projetado tendo como metodologia
de medida de condutividade eltrica, sistema de
4 pontos, utiliza como processador central um
microprocessador de fabricao da Microchip
Technology (http://www.microchip.com), chamado
PIC18F258 o diagrama de bloco do sistema
ilustrado na Figura 3.Da esquerda para a direita na Figura 3, temos os
trs blocos correspondentes aos eletrodos, estes
podem ser as hastes metlicas descritas acima.
O bloco corresponde a eletrodo 2 tem a
mesma funo do eletrodo 1, a diferena
que neste caso o sistema tem uma amplificao
do sinal de leitura da diferena de potencial
de trs vezes (3) e o bloco Reforo sinal
tem a finalidade de reforar o sinal de sada
da fonte de corrente indicada no bloco fonte
de corrente alternada.
Na sequncia dos blocos voltmetrosat os blocos
RMS verdadeiro, tm a final idade de leitura de
tratamento dos sinais lidos.
O bloco microprocessadortem a finalidade,
atravs de um programa computacional dedicado,
converter o sinal dos trs eletrodos para nveis
digitais, atravs dos conversores analgicos digitais.
Tem tambm a finalidade de sincronizar as medidas
com a respectiva localizao georreferenciada,
atravs de um sistema GPS (Global Position Sistem
Sistema de Posicionamento Global, bloco GPS)
e armazenamento dos sinais lidos.
O usurio pode enviar comandos para os sistema
microprocessador atravs de um teclado de
quatro funes, bloco teclado 4 funesque
so informados no mostrador na medida que
so solicitados.
Para recuperao dos dados gravados em memria,
o sistema possui uma interface de comunicao
serial, padro RS232, bloco porta serial, que pode
ser conectado a outro computador para registro
de todas as medidas.
Na Figura 4 ilustrado o sistema prottipo
para mapeamento de condutividade eltrica
do solo.Figura 2.Sistema de quatro pontos.
Figura 3.Diagrama de bloco do sistema prottipo para mapeamento de condutividade eltrica do solo.
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3. Resultados e discussoO equipamento foi testado em uma rea
de pastagem, com irrigao via piv central,
pertencente a Embrapa Pecuria Sudeste,
localizada no municpio de So Carlos, SP
(latitude 21 57 351 S e longitude 47 50 872 O).
Compreendia esta rea vrias divises onde so
realizados experimentos com alimentao para
gado.
A rea de teste composta de uma vegetao
densa para pasto denominada capim tanznia
(Panicum maximum cv. Tanznia). Outra
caracterstica dessa vegetao a formao
de touceiras que dificulta em muito a posio
linear dos eletrodos de medida de equipamentos
tracionados, obrigando a realizao das medidas
de forma manual.
Os pontos de medida foram escolhidos ao acaso
dentro de cada diviso de pasto, sendo adotada
uma mdia de cinco medidas por diviso. Isto
por causa da densidade de capim e tambm por
no haver pontos de referncia dentro das reas.
As medidas podem ser observadas na Figura 5,
nesta pode se ver a variao das medidas em
diferentes cores nos pontos de amostragem.
4. Concluses
O prottipo mostrou-se vivel para medidas de
condutividade eltrica do solo de maneira manual
em reas de difcil acesso e tambm de modo
pontual deixando o usurio escolher e definir os
pontos de medida.
Apesar de ter sido feita as medidas de modo
manual, o equipamento tambm pode fazer
medidas de modo automtico, para grandes reas
junto com um implemento simulando os eletrodos
e tracionado via veculo tracionado.Figura 4.Ilustrao do sistema prottipo de medidade condutividade eltrica do solo.
Figura 5.rea de medida de condutividade eltrica do solo, com os respectivos valores variando conforme a cor.
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Agradecimentos
Agradecemos a Embrapa Pecuria Sudeste, Uva e
vinho, Semi-rido, Solos pela disponibilizao da
rea e testes, Embrapa Instrumentao atravs
do projeto MP1 Agricultura de Preciso, o quetornou possvel a construo do prottipo.
RefernciasINAMASSU, R. Y.; SIMES, M. S.; LUCHIARI JNIOR,
A.; RABELLO, L. M.; MOLIN, J. P. Sistema de medida de
condutividade eltrica do solo adaptado a um implemento
agrcola (subsolador). So Carlos: Embrapa Instrumentao
Agropecuria, 2007. 5 p. (Embrapa Instrumentao
Agropecuria, Circular Tcnica, n. 40).
RABELLO, L. M.; YNAMASSU, R. Y.; TORRE NETO, A.;
MOLIN, J. P.; LUCHIARI JUNIOR, A.; SIMES, M. S.
Sistema de medida de condutividade eltrica do soloadaptado
a um implemento agrcola (subsolador). In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISO -
ConBAP, 2008, Piracicaba. Anais... Piracicaba: ESALQ/
USP, 2008a. p. 22-35. 1 CD-ROM.
RABELLO, L. M.; INAMASU, R. Y.; TORRE NETO, A.;
LUCHIARI, A.; MOLIN, J. P.; SIMES, M. S. Soilcondutivity
electrical measurement system suited to anagricultural
implement (subsoiler). In: INTERNATIONALCONFERENCE
ON PRECISISON AGRICULTURE, 9., 2008, Denver.
Proceedings... Denver, 2008b.
SMITS, F. M. Measurements of sheet resistivities withthe four-
point probe. Bell System Technical Journal, v. 37, p. 711-
718, 1958.
VERIS TECHNOLOGIES. Disponvel em: . Acesso em: 10 nov. 2008.
