Sistema de Controle e Automação voltado para sistemas de ambientes protegidos

Universidade Paulista – UNIP

Sistema de Controle e Automação voltado para sistemas de ambientes protegidos

MANAUS

2014

Sistema de Controle e Automação voltado para sistemas de ambientes protegidos

Trabalho de curso como parte do requisito para a obtenção do título de graduação em Engenharia Elétrica (Eletrônica) apresentado à Universidade Paulista- UNIP.

 

MANAUS

2015

INTRODUÇÃO 

Nas últimas décadas houve um crescimento demográfico muito grande no Brasil. Isso fez com que se tivesse um aumento na demanda por alimentos no país, e fez-se a necessidade de usar a tecnologia voltada para o campo para aumentar a produtividade e manter a qualidade dos produtos, otimizando o tempo de produção do plantio. A maioria das plantas só se desenvolve em determinados períodos do ano, isso por que ela depende de ser cultivada em um ambiente onde seja propício para o seu desenvolvimento. Nesse ambiente ela deve ser cultivada  com os seguintes fatores controlados: temperatura, umidade relativa do ar, necessidade de irrigação, e radiação solar para fazer fotossíntese. 

Já que em alguns cultivos é necessário ter produção ao longo do ano todo, se vê a necessidade da utilização de estufas agrícolas, por ter uma viabilidade econômica relevante, pode ser cultivada em menores áreas e próximo ou dentro dos centros urbanos. “O cultivo de plantas é uma atividade que pode ser realizada em estufas de diferentes tipos, tamanhos e materiais, com o objetivo de proporcionar um ambiente controlado, em relação a fatores climáticos como temperatura, umidade, luz e quantidade de água (rega), para que as plantas possam ter um crescimento em um ambiente ideal” (SILVA, 1976). 

Se tratando de o trabalho ser desenvolvido na região amazônica e mais especificamente na cidade de Manaus, estado do Amazonas, sabe-se que o preço dos alimentos nessa região é de custo extremamente alto em relação à outras regiões do país. Isso se deve ao fato de Manaus ser uma cidade onde há pouco cultivo de alimentos e com isso se deve trazer de outras regiões do país, fazendo com que o preço do produto se eleve por conta da logística e por ter poucas áreas de cultivo. Uma solução que pode ser viável é o uso de controle e automação voltado para a área de ambientes protegidos. Como Manaus é uma região de clima quente úmido, se deve ter um controle preciso das variáveis como umidade relativa do ar e temperatura, para que determinados tipos de cultivos possam ser produzidos nessa região.

O uso do controle e automação é a solução mais moderna e mais viável para maximizar a produção e manter a qualidade da produção, o uso de controladores lógicos programáveis ou microcontroladores (pequena extensão) ajudariam para se obter um controle das variáveis envolvidas no sistema com maior precisão. A proposta do presente trabalho é desenvolver um sistema de automação onde serão controladas: temperatura do ambiente, umidade do ar, umidade do solo e luminosidade, através de sensores e atuadores no sistema. Seria usado algum tipo de CLP (Controlador Lógico Programável) ou plataformas microcontroladas para promover o controle, a comunicação entre o computador e o sistema supervisório será por modo Wireless. Para fazer a interface entre a estufa e o operador será um supervisório feito em SCADA onde poderá ser feitos relatórios gráficos. Esse tipo de sistema pode melhorar a ergonomia do produtor e ter um controle mais apurado do sistema.

        1.1. Objetivo geral 

Construção de uma estufa agrícola para promover um controle de forma automática dos fatores como: meteorológicos (temperatura e umidade do ar), umidade do solo e luminosidade dentro da estufa. O uso do controle e automação será de primordial importância nesse processo, sem ela é difícil manter as variáveis do processo dentro dos valores especificados para criar um ambiente onde se possa produzir.

1.2. Objetivo específico 

• Aumentar a produtividade dos plantios feitos em ambientes protegidos em períodos de entressafra, podendo assim aumentar a margem de lucro do homem do campo;
• Inserir no campo tecnologias de ponta, para promover a modernização das técnicas de cultivo já existentes no campo;
• Diminuir custos com logística, fazendo com que ao mesmo tempo se diminua o preço dos produtos produzidos no campo;
• Fazer com que se usem menores tamanhos de terra para que se possa produzir isso é um fator que está amplamente ligada a custos referentes a instalações;
• Fazer com que se tenha maior investimento em mão-de-obra especializada para fazer a instalação, manutenção e operação do sistema de automação proposto.

        1.3. Justificativa 

O mercado hoje oferece variados tipos de estufas agrícolas para variados tipos de culturas, mas a grande maioria sem muito controle de sistemas de irrigação, sistema de ventilação e umidade e um sistema de controle de luminosidade eficiente e sustentável. O sistema de controle previsto no trabalho permite: 

• Uso de um Hardware com uma plataforma de baixo custo e com uma boa faixa de confiabilidade;
• Reduzir as perdas no sistema de irrigação e fazendo assim uma irrigação mais eficiente;
• Aumentar a produtividade e a qualidade do produto, sendo possível cultivar próximo ou dentro dos centros urbanos, fazendo com que diminua os custos com transporte;
• Diminuir os custos com mão-de-obra, fazendo com que se invista em treinamento ou mão-de-obra especializada, e melhoramento na ergonomia dos funcionários; 
• Diminuir o uso de agrotóxico e inseticida, tornando o produto com elevado valor de mercado pela sua qualidade; 
• Vantagens no sistema de comunicação entre o microcontrolador e a estufa que é feita por rádio frequência, por ser um sistema Wireless pode ser controlado à distância e promovendo um sensoriamento remoto;

• Promove controle eficiente das variáveis do sistema (umidade do ar, temperatura, umidade do solo e luminosidade) diminuindo assim o tempo quem que o cultivo chegue ao consumidor. 

Levando em consideração todos os itens acima e feita uma análise do custo benefício do sistema, o produtor terá custos reduzidos e terá produtos de qualidade, tendo assim um produto com maior valor de mercado e em conjunto a tudo isso usará os recursos como água e energia de forma que degrade menos o meio-ambiente. 

2 REFERENCIAL TEÓRICO

Devido à necessidade de o homem do campo em obter maiores lucros, uso de menores áreas de plantio e a prioridade de se produzir ao longo do ano todo, se faz a necessidade de usar estufas agrícolas, sistemas de controle de alta precisão para suprir essas necessidades. O surto de ambientes protegidos (estufas) na produção agrícola teve início na Europa e vem se difundindo cada vez mais pelo mundo como uma alternativa para o cultivo de determinadas culturas. Com o uso de estufas, pode se ter ao longo do ano mais colheitas independentemente da situação climática que se passa na região onde se está sendo feito o plantio. “O sistema de ambiente protegido está entre os quatro que mais se destacam no mundo, na relação custo x benefício ela fica em terceiro lugar entre as que mais se destacam”. (BOARETTO, 2005)