DESENVOLVIMENTO DE SENSOR DE FLUXO DE SEIVA, CALIBRAÇÃO E VALIDAÇÃO PARA PLANTAS DE CAFEEIRO ARÁBICA

Abstract

Com o objetivo desenvolver um novo modelo de sensor de fluxo de seiva, direcionado para o manejo de irrigação na cultura do cafeeiro foi realizado este trabalho que foi subdividido em 5 etapas, sendo elas, desenvolvimento da teoria, construção do sensor, calibração do sensor, validação em laboratório e validação em campo. O desenvolvimento da teoria foi baseado utilizando como parâmetros as propriedades físicas da matéria como a condutividade térmica conhecida como teoria de transferência de calor em uma fonte linear, sendo que nenhum dos métodos até hoje conhecidos para estimativa do fluxo de seiva aplicam tal princípio. A construção do sensor constituiu em uma agulha hipodérmica apresentando no seu interior um ponto do termopar (cobre/constantã) e um fio de constantã. A calibração do sensor consistiu em fazer a água fluir dentro de um tubo de PVC com pó-de-serra compactado que, por intermédio da variação da carga hidráulica entre as extremidades do tubo, permitia-se a variação do fluxo de água dentro do mesmo. A validação em laboratório foi realizada em outro equipamento desenvolvido no LEAG que promoveu um fluxo de água através da seção transversal do tronco do cafeeiro, quando aplicou-se certa pressão, simulando o movimento da seiva através do vasos xilemáticos. A validação em campo foi realizada em um plantio de cafeeiro arábica localizado no município de Viçosa, MG; as plantas estavam com 5 anos de idade e espaçamento de 3,0x0,75 metros; foram escolhidas duas plantas aleatoriamente e inserido um sensor em cada planta. Com o presente trabalho foi possível concluir que o sensor proposto é de fácil construção não necessitando de equipamentos e/ou laboratórios sofisticados. As equações para estimativa do fluxo de seiva, utilizando o tubo de PVC com pó-de-serra compactado e segmento de tronco de cafeeiro, foram estatisticamente significativa ao nível de 1% de probabilidade com coeficientes de determinação de r2=0,97 e r2=0,98, respectivamente. O coeficiente de ajuste da equação para o tronco do cafeeiro foi 16% maior que o da equação para o pó-de-serra compactado. A variação do comportamento da densidade de fluxo de seiva (u) acompanhou a variação ocorrida na evapotranspiração de referência (ETo). O sensor proposto, assim como o modelo matemático, podem ser utilizados para a estimativa do fluxo de seiva em cafeeiro e, conseqüentemente, na estimativa do consumo de água pela planta.

With the objective to develop a new type of sensor flow of sap, directed to the irrigation management in the culture of coffee, was made this work which was divided into 5 steps, which are, development of the theory, construction of the sensor, calibration of the sensor, validation in laboratory and field validation. The development of the theory was based on the theory of heat transfer in a linear source, while none of the methods known until now to estimate the flow of sap apply this principle. The construction of the sensor was showing a hypodermic needle inside a section of the thermocouple (copper/constantan) and a constantan wire. The calibration of the sensor was to make the water flow inside a PVC pipe with saw-dust-of compressed that, through the variation of hydraulic load between the ends of the tube, allowed to change the flow of water within the same. The validation was performed in laboratory equipment that promoted the flow of water through the cross section of the trunk of the coffee, when some pressure was applied, simulating the movement of blood through the vessels of xilem. The field validation was performed in an Arabic coffee plantation, with plants of 5 years old and spacing of 3.0 x 0.75 meters, two plants were chosen randomly and a sensor inserted in each plant. With this work was possible to conclude that the proposed sensor is easy to build without the need for equipment and/or sophisticated laboratories. The equations to estimate the flow of sap, using PVC pipe with saw-dust-of compressed segment and the trunk of coffee, were statistically significant at 1% probability, with coefficients of determination of r2 = 0.97 and r2 = 0.98, respectively. The coefficient of the equation to fit the trunk of coffee was 16% higher than the equation for the dust-de-serra compressed. The change in behavior of sap flux density (u) followed the changes occurring in the reference evapotranspiration (ETo). The proposed sensor, as well as the mathematical model can be used to estimate the flow of sap in coffee and, consequently, the estimation of water consumption by plants.