Sistema arduino e sensor ultrassônico para automação da determinação da taxa de infiltração de água no solo

Resumo

A velocidade de infiltração de água no solo é importante para o dimensionamento de sistemas de irrigação, drenagem, fossas sépticas, aterros sanitários, barragens, canais para distribuição de água, manejo do solo e da água para controle de erosão e estimativa do escoamento superficial. Os testes de infiltração em geral são feitos com réguas e leitura visual, o que podem trazer erros. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo determinar as curvas de Velocidade de Infiltração (VI) de água no solo pelo método de infiltrômetro de anéis concêntricos, com uso de um microcontrolador Arduino e sensor ultrassônico para medir o rebaixamento da lâmina de água. Para isso foram realizadas, no mesmo teste de infiltração, quatro leituras de modo Automático (AT) e quatro leituras de modo Manual (MN) simultâneas, em um solo do tipo Argissolo Vermelho-Amarelo, na bacia do Areal, localizada na região sudeste do município de Taubaté, Vale do Paraíba, no Estado de São Paulo. Foram realizados ajustes de curvas de kostiakov e suas equações a partir dos dados obtidos em campo, e determinados os valores de R², bem como os valores de Velocidades de Infiltração Básica (BIV), Infiltração acumulada (AI) e o Erro Médio Percentual (APE) dos valores de VI calculados e aqueles estimados pelas equações. Os resultados demonstram que o número de leituras, no mesmo tempo de teste, no modo Automático (AT) foi 2,3 vezes superior ao manual (MN). Todos os testes demonstraram que o Argissolo Vermelho-Amarelo apresenta elevada velocidade de infiltração, sendo que na área de pastagem os valores de BIV foram 1,9 vezes superiores ao obtido na área de floresta. Os coeficientes de determinação R2 de todas as curvas são de 0,99 em todos os testes e demonstram a forte correlação entre os dados. O APE dos valores de VI calculados e estimados foi baixo, sendo que as maiores discrepâncias que ocorreram foram (APE= 0,30%) no teste MN – 4 e (APE = -0,01%) no AT – 4. Contudo o APE das BIVs do modo MN para o AT foi de 2,7%. Essas diferenças nos valores de VI refletem na Infiltração acumulada (AI) no solo ao longo do tempo, e nesse estudo a AI dos testes ATs foram na média 4,1mm maior que nos testes MN, o que corresponde a diferença de 41m³ ha^-1. Concluiu-se que o uso do microcontrolador Arduino com o sensor ultrassônico instalado no infiltrômetro de anéis se mostrou eficiente nas aferições em campo e tornou prática a determinação da infiltração acumulada e da velocidade de infiltração, demonstrando ser uma alternativa econômica e viável tecnicamente principalmente pela quantidade de pontos possíveis de se coletar para cada teste e pela maior confiabilidade agregada aos baixos valores de erro quando comparado ao manual.