Lisímetro de pesagem de baixo custo: desenvolvimento, calibração e avaliação

Abstract

A gestão eficiente dos recursos hídricos é um dos grandes desafios da agricultura moderna, especialmente em um cenário de crescente demanda por alimentos e de escassez hídrica. A irrigação, essencial para a produção agrícola em diversas regiões, precisa ser aplicada de forma racional e sustentável para evitar o desperdício e a degradação dos recursos naturais. Nesse contexto, a determinação precisa da evapotranspiração, que é a perda de água do solo e das plantas para a atmosfera, torna-se fundamental para a otimização do uso da água na agricultura. Diversos métodos têm sido utilizados para medir a evapotranspiração, incluindo os métodos empíricos baseados em equações climáticas e os métodos diretos, como o uso de lisímetros. Os lisímetros, especialmente os de pesagem, destacam-se por sua alta acurácia, permitindo medir diretamente a variação de massa do solo e da vegetação em um recipiente controlado. No entanto, a construção e operação desses dispositivos geralmente envolvem altos custos, o que limita sua adoção em larga escala, principalmente em cenários de baixa disponibilidade de recursos financeiros. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento, calibração e avaliação de seis lisímetros de pesagem de baixo custo, projetados para se tornar uma alternativa viável e acessível para estudos de evapotranspiração em sistemas agrícolas. O lisímetro desenvolvido integra uma célula de carga a um microcontrolador ATMega 2560, utilizando a plataforma Arduino. A estrutura do equipamento foi projetada em ambiente de modelagem tridimensional e construída com materiais economicamente acessíveis. O processo de calibração do lisímetro envolveu a aplicação de massas de referência conhecidas, com o objetivo de estabelecer a relação entre a variação de massa e o sinal de saída da célula de carga. Os dados coletados permitiram a construção de curvas de calibração que evidenciaram uma alta correlação linear, com coeficientes de determinação (r2) superiores a 0,98, assegurando a precisão das medições. Além disso, foram analisados aspectos como histerese, não-linearidade e repetitividade, elementos cruciais para a validação do dispositivo como uma ferramenta de monitoramento hídrico confiável. Os resultados deste estudo indicam que é possível desenvolver lisímetros de pesagem de baixo custo, que podem se tornar uma solução economicamente viável para o monitoramento hídrico em regiões com recursos limitados. No entanto, os testes evidenciaram a necessidade de modificações e aprimoramentos no sensor utilizado para alcançar a acuracidade necessária para estudos detalhados de evapotranspiração. Embora o uso de microcontroladores como o Arduino seja uma estratégia eficaz para reduzir custos, melhoramentos adicionais são essenciais para garantir que a tecnologia atenda aos padrões de precisão exigidos em aplicações científicas rigorosas. Esses avanços contribuirão para a viabilização de tecnologias de monitoramento hídrico em larga escala, promovendo a sustentabilidade e a eficiência no uso dos recursos hídricos na agricultura.