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Title in Portuguese: Aplicação de modelo para fluxo de água no solo visando a automação de sistema de irrigação
Title: Application of model for water flow in the soil aiming the automation of irrigation system
Author: Cruz, Tadeu Macryne Lima
Advisor(s): Teixeira, Adunias dos Santos
Co-advisor(s): Silva Filho, Francisco Chagas da
Keywords: Sistema de aquisição de dados
Reflectometria no domínio de frequência
Modelo numérico
Issue Date: 2015
Citation: CRUZ, Tadeu Macryne Lima. Aplicação de modelo para fluxo de água no solo visando a automação de sistema de irrigação. 2015. 97 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: O conhecimento atual sobre a dinâmica da água no solo relacionada à sua dimensão temporal e espacial é muito importante no estabelecimento de metodologias adequadas no manejo de irrigação. Neste âmbito, simulações por meio de modelagem computacional permite a previsão de redistribuição da água no solo através da diferença da densidade de fluxo de água que atravessa a camada de solo em função do tempo, auxiliando na identificação e caracterização dos fatores que interferem no movimento de água em seu perfil. Nesta tese é avaliado um modelo de fluxo de água no solo, utilizando o método dos elementos finitos, como técnica para simular e determinar o tempo de irrigação necessário. Considerando a importância do monitoramento físico da umidade do solo (θ) foi desenvolvida uma placa de aquisição de dados que permitiu a multiplexação de 15 sensores capacitivos instalados em forma de malha no perfil do solo. A placa de aquisição de dados multiplexadora possibilitou avaliar a formação do bulbo úmido e estimar as dimensões do solo molhado com irrigação por gotejamento. Com a avaliação do bulbo molhado e de posse das propriedades e parâmetros físicos do solo, foi aplicado um modelo computacional que utiliza a técnica dos elementos finitos para prever fluxo de água vertical em solo não saturado. Na parametrização do solo buscou-se aproximar as condições iniciais de controle de simulação, bem como os valores de umidade sobre o qual o modelo processaria os resultados a fim de compor a mesma situação encontrada no campo. A placa multiplexadora desenvolvida mostrou-se eficiente para realizar as aquisições de dados de umidade do solo, utilizando os sensores capacitivos FDR, apresentando versatilidade e robustez contra as intempéries climáticas e possibilitou avaliar a formação do bulbo molhado no solo. Os mapas de fluxo de água no solo, após a calibração do modelo, disponibilizaram simulações satisfatórias em regime transiente da dinâmica de água no solo, permitindo sua utilização na definição do tempo de irrigação.
Abstract: The Knowledge of the water flow into the soil is very important to establish an appropriate water management. This thesis was divided into three chapters whose general objective is to apply a water flow model on the ground in real time by the finite element method to simulate and determine the required irrigation time. Considering the importance of physical soil moisture monitoring was developed a multiplexed data acquisition system analysis tool as the water content in the soil profile. For monitoring soil moisture (θ) were installed 15 capacitance sensors arranged in grid form in the soil profile. The multiplexer board allowed us to evaluate the formation of the wet bulb and estimate the dimensions of wet soil with drip irrigation. With the evaluation of the wet bulb and data of the properties and soil physical parameters were applied a model a computer model that uses the technique of finite elements to provide vertical water flow in unsaturated soil. In soil parameter sought to approximate the initial conditions of simulation control and soil moisture values on which the model would process the results in order to compose the same situation encountered in the field. The multiplexer board developed was efficient to make acquisitions of soil moisture data, using capacitance sensors FDR, with versatility and robustness against bad weather and allowed us to evaluate the formation of the wet bulb in the soil. The maps of the ground water flow, after calibration of the model, simulations have provided satisfactory transient dynamics of the water in the soil, allowing its use in determining the irrigation time.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32509
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