Desenvolvimento e avaliação de uma estação meteorológica automática para manejo de irrigação

Abstract

Devido ao crescente aumento populacional mundial, a agricultura irrigada é uma importante estratégia para maior produção de alimentos, fibras e agroenergia. A determinação da lâmina de irrigação por meio de estudos da evapotranspiração da cultura (ETc) tem sido uma tecnologia amplamente divulgada e utilizada em razão da sua operacionalidade. Para tal, é necessário que se determine a evapotranspiração de referência (ETo) que é obtida com dados advindos de Estações Meteorológicas Automáticas (EMA), com base na equação FAO Penman-Monteith, que tem grande potencial de redução no consumo da água e da energia elétrica nas irrigações, além de reduzir o potencial de degradação ambiental e de utilização da mão-de-obra. No entanto, as estações automáticas são tecnologias normalmente importadas, com alto custo de aquisição e manutenção, que apresentam ainda dificuldades de acesso aos serviços de manutenção, deficientes e pouco disponíveis. Dessa forma, desenvolveu-se uma Estação Meteorológica Automática com tecnologia nacional. A estação foi projetada com os cinco sensores básicos (velocidade do vento, precipitação, umidade relativa do ar, irradiância solar e temperatura ambiente) para calcular o balanço hídrico, sendo dois parâmetros importantes: a precipitação pluvial e a ETo. O equipamento desenvolvido possibilita a visualização dos dados no próprio equipamento ou em um microcomputador. Após o desenvolvimento do equipamento, realizou-se a calibração dos sensores, atingindo coeficientes de correlação (r) de 1,000; 0,998; 0,999; 0,995; e 1,000, para os sensores de vento, chuva, umidade relativa, radiação e temperatura, respectivamente. Em seguida, avaliou-se o equipamento no período de 17/05 a 12/06/2008, na estação meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) instalada no campus da Universidade Federal de Viçosa. Os dados foram comparados tomando-se como referência os dados da EMA do INMET, modelo MAWS301 (fabricante Vaisala), instalada ao lado do equipamento desenvolvido. As estimativas de coeficiente de correlação (r), erro de viés médio (MBE) e raiz do erro quadrático médio (RMSE) foram utilizadas para avaliar o funcionamento do equipamento. Com a comparação dos dados dos equipamentos, obtiveram-se os seguintes coeficientes de correlação: 0,911; 0,999; 0,993; 0,998; e 0,987, respectivamente dos sensores anemômetro, pluviômetro, higrômetro, piranômetro e termômetro. Conclui- se que os sensores desenvolvidos proporcionaram resultados adequados e a estação meteorológica automática apresentou condições confiáveis de medição e armazenamento dos dados meteorológicos.

Due to the increasing world population growth, irrigated agriculture is an important strategy to increase food, fiber and agro-energy production. Because of its operationality, irrigation levels determination by means of culture evapotranspiration studies (ETc) has been a widely disseminated and applied technology. Thus, it is necessary to determine a reference evapotranspiration (ETo), which is obtained through data supplied by the Automatic Meteorological Stations (AMS), based on the FAO Penman- Monteith equation, which has a great potential of reducing water consumption and electric energy in irrigation, in addition to reducing potential environmental degradation and labor use. However, the automatic stations are normally imported technologies, with high cost and maintenance, also presenting difficulties in access to maintenance, which is deficient and scarce. Thus, an Automatic Meteorological Station was developed using national technology, designed with five basic sensors (wind velocity, rainfall, air relative humidity, solar irradiance and ambient temperature) to calculate water balance, based on two main parameters: rainfall and ETo. The equipment developed allows data visualization in the equipment itself or in a microcomputer. After the equipment was developed, the sensors were calibrated reaching correlation coefficients (r) of 1,000; 0,998; 0,999; 0,995; and 1,000 for the wind, rainfall, air relative humidity, radiation and temperature sensors, respectively. The equipment was evaluated from 05/17/2008 to 06/12/ 2008 at the meteorological station of the National Instituteof Meteorology (INMET) installed on the Universidade Federal de Viçosa campus. The data were compared taking as reference the INMET s EMA data, model MAWS301 (manufacturer, Vaisala), installed close to the equipment developed. The correlation coefficient estimates (r), mean bias error (MBE) and Root Mean Square Error (RMSE) were used to evaluate the equipment at work. Comparing the equipment data, the following correlation coefficients were obtained: 0.911; 0.999; 0.993; 0.998; and 0.987 of the sensors anemometer, pluviometer, hygrometer, pyranometer and thermometer, respectively. It was concluded that the sensors developed provided adequate results and that the automatic meteorological station developed presented reliable meteorological data measuring and storing conditions.