AUTOMAÇÃO DE PRECISÃO UTILIZANDO ARDUINO E INVERSOR DE FREQUÊNCIA APLICADO A SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR VÁLVULAS

Resumo

AUTOMAÇÃO DE PRECISÃO UTILIZANDO ARDUINO E INVERSOR DE FREQUÊNCIA APLICADO A SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO POR VÁLVULAS¹

FRANCISCO AÉCIO DE LIMA PEREIRA²; SUEDÊMIO DE LIMA SILVA³; JOSÉ FRANCISMAR DE MEDIROS⁴; VLADIMIR BATISTA FIGUEIRÊDO⁵; IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR⁶ E MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO⁷

¹ Trabalho retirado da tese intitulada: “Desenvolvimento e análise da eficiência energética de um sistema de automação de precisão para irrigação localizada utilizando arduino e inversor de frequência”, do primeiro autor.

² Prof. Doutor, Dep. de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Campus Caraúbas, (Avenida Universitária Leto Fernandes, Sítio Esperança II, CEP: 59780-000, Caraúbas/RN – Brasil) aecio@ufersa.edu.br.

³ Prof. Doutor, Centro de Engenharias, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Campus Mossoró (Av. Francisco Mota, 572, Bairro Costa e Silva, CEP: 59.625-900, Mossoró/RN, Brasil) suedemio@ufersa.edu.br.

⁴ Eng. Agro. Doutor, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Campus Mossoró (Av. Francisco Mota, 572, Bairro Costa e Silva, CEP: 59.625-900, Mossoró/RN, Brasil) jfmedeir@ufersa.edu.br

⁵ Prof. Doutor, Centro de Engenharias, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Campus Mossoró (Av. Francisco Mota, 572, Bairro Costa e Silva, CEP: 59.625-900, Mossoró/RN, Brasil) vladimir@ufersa.edu.br.

⁶ Prof. Doutor, Centro de Ciências Agrárias , Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Campus Mossoró (Av. Francisco Mota, 572, Bairro Costa e Silva, CEP: 59.625-900, Mossoró/RN, Brasil) idalmir@ufersa.edu.br

⁷ Prof. Doutor, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, Campus Mossoró (Rua Raimundo Firmino de Oliveira, 400, Conj. Ulrick Graff, CEP: 59.628-330, Mossoró/RN, Brasil) marinaldo.neto@ifrn.edu.br

1 RESUMO

O crescimento da população mundial desacelera, mas terá crescimentos absoluto significativos, de modo que a demanda de alimento crescerá. Estima-se que no futuro, mais da metade dos alimentos sejam provenientes de áreas irrigadas, fazendo com que ocorra maior pressão sobre o consumo de água e energia. O objetivo deste trabalho foi avaliar um sistema de automação utilizando Arduino e inversor de frequência destinado à irrigação por válvulas. O experimento consistiu em manter a pressão de saída constante em função de seis perdas de carga, através de estrangulamento mecânico de válvulas hidráulicas. Para isso, foi construída uma bancada de testes composta por conjunto motobomba, inversor de frequência, controlador de irrigação, válvulas hidráulicas, transdutores de pressão e sistema micro controlado; Para o monitoramento, automação e aquisição de dados utilizou-se uma placa Arduino Mega e circuitos condicionadores de sinal. Os resultados mostraram que a placa Arduino controlou de forma satisfatória todo o sistema, mantendo a pressão de saída das válvulas em 20 kPa, independente da pressão de entrada e das perdas de cargas das válvulas. Esse controle foi possível com a variação da rotação do motor, promovida pelo inversor de frequência. Analisando as válvulas 1 e 6, verificou-se que a frequência variou de 49,67 a 62,29 Hz, elevando a rotação de 2923 para 3646 rpm, e a potência ativa de 1322 para 2315 W, resultando em uma redução de potência ativa de 42,9%.

Palavras-chaves: Potência ativa, controlador de irrigação, válvulas hidráulicas, agricultura irrigada, micro controlador.

PEREIRA, F. A. L.; SILVA, S. L.; MEDEIROS, J. F.; FIGUEIREDO, V. B.; QUEIROZ JUNIOR, I. S. SOUSA NETO, M. P.

PRECISION AUTOMATION USING ARDUINO AND FREQUENCY INVERTER APPLIED TO VALVE IRRIGATION SYSTEMS

2 ABSTRACT

World population growth slows but will have significant absolute growth, so food demand will grow. It is estimated that in the future more than half of the food will come from irrigated areas, causing greater pressure on water and energy consumption. The objective of this work was to assess an automation system using Arduino and frequency inverter for valve irrigation. The experiment consisted of maintaining the output pressure constant as a function of six load losses through mechanical throttling of hydraulic valves. To this end, a test bench was built consisting of motor pump, frequency inverter, irrigation controller, hydraulic valves and pressure transducers, and controlled micro system. For the monitoring, automation and data acquisition, an Arduino Mega board and signal conditioning circuits were used. The results showed that the Arduino board satisfactorily controlled the entire system, maintaining the outlet pressure of valves at 20 kPa, regardless of the inlet pressure and the load losses of valves. . This control was possible with motor rotation variation  promoted by the frequency inverter. Analyzing valves 1 and 6, it was found that the frequency ranged from 49.67 to 62.29 Hz, increasing the rotation from 2923 to 3646 rpm, and the active power from 1322 to 2315 W, resulting in an active power reduction of 42.9%.

Keywords: Active power, irrigation controller, hydraulic valves, irrigated agriculture, micro controller.