2. Corporate governance – en begrepsavklaring
2.3 Corporate governance mekanismene
2.4.2 Interne kontrollmekanismer
As seguintes conclusões podem ser tomadas da análise do comportamento do tensiômetro com leitura eletrônica:
1- O desenvolvimento de um dispositivo de leitura automática tornou possível a obtenção de valores de potenciais em curto intervalo de tempo, permitindo se fazer avaliações quanto ao tempo de resposta, sensibilidade, influência das flutuações diurnas de temperatura com um número significativo de dados. Foi possível obter maiores detalhes quanto ao monitoramento do potencial de água no solo além de permitir o uso do equipamento na automação de sistemas de irrigação.
2- O modelo de melhor ajuste dos valores de Vout dos sensores de temperatura vs temperatura medida em termômetro foi o linear simples. Os testes de parâmetros de regressão indicaram a existência de regressão a 0,1% de significância e os coeficientes de correlação apresentaram valores acima de 0,9970.
3- Não foi possível utilizar uma equação geral de calibração para os sensores de temperatura, devido aos limites superiores e inferiores dos coeficientes dos sensores não se encontram entre os limites superiores e inferiores dos coeficientes da equação geral. Foi estabelecido que cada sensor deve-se manter a sua equação individual quando avaliada a temperatura.
4- O modelo que melhor ajustou os valores de contadores (counts) vs potencial matricial foi o linear simples. Os testes de parâmetros de regressão indicaram a existência de regressão a 0,1% de significância e os coeficientes de correlação apresentaram valores nunca inferiores a 0,9994.
5- Com relação à validação da função de regressão, realizada com valores de potenciais obtidos num segundo ciclo de secamento do solo, conclui-se no geral que os dados gerados pela equação superestimam ou subestimam os valores de potenciais, tendo apresentado coeficiente de correlação mínimo de 0,9957. Isso deve ter ocorrido devido ao fato de o solo ainda estar passando por processos de agregação e/ou estruturação. 6- A inclusão dos dados de temperatura, fornecido pelo sensor de temperatura, no
modelo de ajuste linear múltiplo, para calibração dos tensiômetros eletrônicos, não resultou em modificação nos resultados dos testes de análise de resíduo e dos
parâmetros da regressão, isto porque o controle, um tensiômetro convencional de mercúrio, também sofreu os efeitos da temperatura em sua leitura.
7- Quanto à sensibilidade dos tensiômetros eletrônicos, pôde-se concluir que não houve tendências de aumento ou diminuição da sensibilidade com o decréscimo do potencial e que os dispositivos apresentaram sensibilidades de 42,763, 42,575 e 43.161 mV.kPa-1, e precisão de 0,02338, 0,02348 e 0,02317 kPa, respectivamente para os sensores Adat 2, Adat 6 e Adat 10.
8- O tempo de resposta do equipamento tende a aumentar à medida que ocorre uma diminuição no potencial do solo. Este foi o principal fator de modificação da resposta dos tensiômetros testados, observada claramente em todos os dispositivos.
9- O erro nas leituras, decorrentes das flutuações diurnas de temperatura, é maior quando o dispositivo encontra-se sob baixos potenciais do que quando sob elevados potenciais de água no solo. O uso de sensores de temperatura em transdutores de pressão são de fundamental importância para evitar erros, principalmente para leituras coletadas em horário onde ocorrem as maiores temperaturas do dia.
DEVELOPMENT OF AN ELECTRONIC TENSIOMETER FOR SOIL-WATER POTENTIAL MONITORING
Author: Silvana de Lourdes Coelho
Advisor: Adunias dos Santos Teixeira
ABSTRACT
This paper presents the development, calibration and testing of a tensiometer with electronic readings. To calibrate the device it was used a tensiometer with mercury as the sensor. Tests were conducted to evaluate the response time, daily temperature fluctuations on the readings, sensitivity and precision. The trials were conducted at the laboratory of Mechanics and Electronics of the Agricultural Engineering Department of the University Federal of Ceara.
The tensiometers were installed on a series of three plastic boxes 0,34 m x 0,53 m x 0,30 m filled with a sandy loam soil compacted to a density of 1.4 g.cm3. Three mercury tensiometers and nine electronic tensiometers were installed in the trials. The electronic tensiometer differs from the traditional mercury type for the former present a differential pressure sensor and a temperature sensor in a circuit board. The data acquisition system was made of a 12-bit analog to digital converter, a micro controller and a portable computer.
Data was gathered for one month and equation of the form C = offset + bΨm, where
C=count and Ψm= soil-water potential. Maximum and minimum values for the offset of 348.572
and 261.026, and for the coefficient b of 3.579 and 3.376, were found for the trials. The results from the t test on the coefficient have shown the coefficient of the regression have shown they were statistically significant at a 1% confidence. Vales of R2 were never lower than 0.9994.
Data produced from a second drying cycle were used to validate the calibration equations. The linear fitting of the observed vs. expected values shown an R2 value of at least 0,9957. Deviations from the expected values are due probably to the soil that is settling on the test boxes.
The ceramic cups were tested or conductance and air-entry pressure. Conductance average values were found to be 2.031 x 10-3 cm2s-1 and air-entry pressure minimum was found to be 1.3 atm for all caps tested.
Tests on the response of the electronic tensiometer show the response time decreases with the decrease on the soil-water potential. In addition it was verified that daily temperature fluctuations, notably at the hours of peak temperature, affected the response of the tensiometers. The temperature effect is higher for lowers soil-water potentials.
Analyses of sensibility and precision on three of the nine devices have shown average values of 42.833 mV.kPa-1 and 0.0233 kPa, respectively.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. ALDRETE, H.E..; SANDOVAL, F.; SANTANA, J. Medidor de présion digital(3 ½). In: CONGRESO NACIONAL DE INSTRUMENTACION,[19- -], [S.I.].Disponível em: <http:// www.cucei.udg.mx/eventos/somi/ memorias/electron/Ele-0-1.pdf>
2. ASSIS JÚNIOR, R. N. Análise de desenvolvimento do tensiômetro de câmara de ar na avaliação do potencial mátrico da água. Piracicaba, 1995, 43f. Tese ( Doutorado em Física do Solo) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiros”,Universidade de São Paulo.
3. ATTEIA, O.; DUBOIS, J.P. Automatic acquisition of data from tensiometers with mercury manometers. Soil Sci. Soc. Am. J., v. 57, p. 689-690, may-jun. 1993.
4. AZOOZ, R.H.; ASHAD, M.A. Laboratory calibration of pressure transducer-tensiometer system for hydraulic studies. Canadian Journal Soil Science, v. 74, p. 315-319. Ottawa, 1994. 5. CAMARGO, A.P.; GROHMANN, F.; CAMARGO, M.B.P. Tensiômetro simples de leitura
direta. Pesq.agrop.bras., Brasília, v. 17, n. 12, p. 1763-1772, dez. 1982.
6. CARY, J.W. ; FISHER, H.D. Irrigation decisions simplified with eletronics and soil water sensors. Soil Science Society American Journal, v. 47, n. 6, p. 1219-1223, 1983.
7. CASSEL, D.K. & KLUTE, A. Water Potential: Tensiometry. In: Methods of soil analysis, part 1, Agronomy monograph 9. Am. Soc. Agronomy. Soil. Sci. Soc. Am. 677: 563-87, 1986. 7. DASBERG, S.; DALTON, F.N. Time domain reflectometry field measurements of soil water
content and electrical conductivity. Soil Science Society American Journal, v. 49, n. 2, p. 293- 297, 1985.
9. DEAN, T.J.; BELL, J.P.; BATY, A.J.B. Soil moisture measurement by improved capacitance technique. Part I. Sensor design and performance. Journal Hidrology, v. 93, p. 67-78, 1987. 10. FERREIRA, M. M.: MARCOS, Z.Z. Estimativa da capacidade de campo de Latossolo Roxo
distrófico e regossolo através do ponto de inflexão da curva característica de umidade. Ciência e Prática, Lavras, v 7, n 1, p 96-101, jan/mar. 1983.
11. GONDIM, R.S.; AGUIAR, J.V.; COSTA, R.N.T. Avaliação de cápsulas porosas para tensiômetros através de testes de condutância hidráulica e pressão de borbulhamento, 1998, 52f. Dissertação ( Mestrado em Irrigação e Drenagem) – Universidade Federal do Ceará / UFC. 12. HILLEL, D. Fundamentals of soils physics. Academic press: San Diego,California,
1980.413p.
13. HUBBELL, J.M.; J.B. SISSON. Advanced tensiometer for shallow or deep soil water potential measurements. Soil Sci., v. 163, p.271-277, 1998.
14. MOTOROLLA SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA. INTEGRATED SILICON PRESSURE SENSOR ON-SIGNAL CONDITIONED, TEMPERATURE COMPENSATED AND CALIBRATED, MPX 5100 SERIES.. Disponível em: <http://e- www.motorola.com/brdata/PDFDB/docs/MPX5100.pdf>. Acesso em: 07. nov. 2001.
15. KLAR, A.E. Água no sistema. 2ª ed. São Paulo: Nobel, 1988. 408p.
16. KLAR, A. E. Irrigação: frequência e quantidade de aplicação. São Paulo: Nobel, 1991. 157p.
17. KLUTE, A.; GARDNER, W. R. Tensiometer response time. Soil Science, v. 93, n.1, p. 204- 207.Baltimore ,1962.
18. KLUTE, A.; PETERS,; D.B. A recording tensiometer with a short response time. Soil Science Society of American Proceedings, Madison, v. 26, n. 1, p. 87-88, 1962
19. LEY, T. W., R. G. Stevens, R. R. Topielec, W. H. Neibling . Soil water monitoring and measurement. Paper PNW 475. A Pacific Northwest Publication. 1994. 52p.
20. LIBARDI, P. L. Dinâmica da água no Solo. Editado pelo autor, 1999. 497 p.
21. LONG,F.L. A new solid-state device for reading tensiometers. Soil Sci., v.133, p.131-132, 1982.
22. LIMA, S. C. Monitoramento da irrigação com o uso do tensiômetro, 1999, 56f. Dissertação ( Mestrado em Irrigação e Drenagem) – Universidade Federal do Ceará / UFC.
23. LONG, F.L. A new solid-state device for reading tensiometers. Soil Science, v. 133, n. 2, p. 131-132. Baltimore, 1982.
24. FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. LOW VOLTAGE SOT-23 TEMPERATURE SENSOR. Disponível em:<http://www.fairchildsemi.com>. Acesso em: 25 mar. 2002.
25. LOWERY, B.; DATIRI, B.C.; ANDRASKI, B.J. An electrical readout system for tensiometers. Soil Science Society American Journal, v. 50, p.494-498, 1986.
26. MARTHALER, H. P.; VOGERSANGER, W.; RICHARD, F. & WIERENGA, P. J. A pressure transducer for field tensiometers. Soil Science Society American Journal, v. 47 n. 4, p. 624-627. Madison, 1983.
27. REICHARDT, K. A Água em Sistemas Agrícolas. 1.ed. São Paulo: Manole Ltda, 1990. 188p. 28. MELLO, C.R.; OLIVEIRA, G.C.; RESK, D.V.S.; LIMA, J.M.; JUNIOR, M. S.D. Estimativa
da capacidade de campo baseada no ponto de inflexão da curva característica. Ciênc.agrotec., Lavras, v. 26, n. 4, p. 836-841, jul./ago.2002.
29. MILLAR, A. Manejo racional da irrigação; uso de informações básicas sobre diferentes cultivos. 2ª ed. IICA/PRONI.1989.
30. MIRANDA, J.H.; PIRES, C.M.P. Irrigação. Piracibaba: FUNEP, 2001. 410p.(Série Engenharia Agrícola, 1).
31. MORAIS, N. B.; MEDEIROS J. F.; LEVIEN S.L.A.; AQUINO, F.P. Avaliação de instrumentos de medida de tensão usados em tensiometria. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA – CONBEA, 30, 2001, Foz do Iguacu – Paraná.
32. MOTOROLA, INC. Sensor devise data/handbook. Phoenix: Motorola. 4th ediction, 1997. 33. NETER, J.; KUTNER, M.H.; NACHTSHEIM, C.J.; WASSEMAN, W. Applied linear
estatistical models. 4ª ed.[S.I.] : IRWIN, [1996?]. 1408p.
34. NETO, P.L.C. Estatística. 15ª reimpressão. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1997. 264p. 35. NYHAN, J. W.; DRENNON, B.J. Tensiometer data acquisition system for hydrologic studies
requiring high temporal resolution. Soil Sci. Am. J., v. 54, p. 293-296, jan-feb.1990.
36. OLLITA, A.F. Construção de tensiometros para controle da irrigação. O Solo, Piracicaba, v. 68, n. 2, p. 16-20, 1976.
37. PLATER, C.V. A portable capacitance-type soil moisture meter. Soil Science, v. 80, p. 391- 395, 1955.
38. REICHARDT, K. Capacidade de campo. Revista brasileira de Ciencia do Solo, Campinas, v.12, p. 211-216, 1988.
39. REICHARDT, K. Dinâmica da matéria e da energia em ecossistemas. Piracicaba : EZALQ, 1996. 505 p.
40. REICHARDT, K. Processos de transferências no sistema solo-planta-atmosfera. 4ª ed. Campinas: Fundação Cargill, 1985. 445p.
41. REICHARDT, K. A água em sistemas agrícolas. 1ª ed. São Paulo: Manole Ltda, 1990. 180p. 42. RICHARDS, L.A.; NEAL, O.R. Some fiel observations with tensiometers. Proc. Soil Science
Society American, Madison, v. 1, p. 71-91, 1936.
43. RUTH, B. A capacitance sensor with planar sensitivity for monitoring soil water content. Soil Sci. Soc. Am. J., v. 63, p. 48-54, 1999.
44. SEARS, F.M. & ZEMANSKY, M.W. Propriedades técnicas dos sólido, líquidos e gazes. In :___. Física. Rio de Janeiro, Livro Técnico, 1959.
45.SMITH, P.C.; JOHNSON, A.I.; FISHER, C.P.; WOMACK, L.M. The use of nuclear meters in soils investigations. Philadelphia Pa.: American Society Testing and Materials. 1968. 46. SPAANS, E.J.A.; BAKER, J.M. Simple blunsin parallel probes for time domain
reflectometry. Soil Science Society of American Journal, n. 57, p. 668-673, 1993.
47. THIEL, T.J. Electrical water pressure transducers for field and laboratory use.Soil Science Society American Journal, v. 27, n. 5, p. 601-602, 1963.
48. THOMAS, A.M. In situ measurement of moisture in soil similar substances by ‘fringe’ capacitance. J. Sci.Instrum., v. 43, p. 21-27, 1966.
49. TOKUNAGA, T.; SALVE, R.Gouge sensitivity optmization in air pocket tensiometry: Implications for deep vadose zone monitoring. Soil Science, v. 158 n. 6 p.389-397, dec. 1994.
50. TOPP, G.C.; DAVIS, J.L.;ANNAN, A.P. Electricomagnetic determination soil water content: Measurement in coaxial transmission lines. Water Resour. Res., v. 16, n. 3, p. 574- 582, 1980.
51. TOPP, G.C.; DAVIS, J.L. Measurement of soil water content using TDR: A field evaluation. Soil Science Society American Journal, v. 49, n. 1, p. 19-24, 1985a.
52. TOWNER, G.D. A method for improving cheaply the time response of a pressure-transducer tensiometer system. Agricultural Water Management, Amsterdam, v. 5, p. 285-293, 1982
53. TROTTER, C.M. Errors in reading tensiometer vacua with pressure transducers. Soil Science, v. 138, n. 4, p. 314-316, oct. 1984.
54. WANG, D.; YATES, S. R.; ERNST, F. F. Determining soil hydraulic properties using tension Infiltrometers, Time Domain Reflectometry, and Tensiometers. Soil Science Society American Journal, v. 62, p. 318-325, 1998.
55. WATSON, K.K.; JACKSON, R.D. Temperature effects in a tensiometer-pressure transducer system. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., v. 31, p. 156-160, 1967.
56. WOBSHALL, D. 1978. A frequency shift dielectric soil moisture sensor. IEEE Trans. Geoscience Eletronics 16: 112-118.
57. VILLA NOVA M.S.; VILLA NOVA N.A.; OLIVEIRA, A.S.; REICHARDT, K. Performance and test of a direct reading “Air pocket” tensiometer. Soil Technology, Cremlingen, v. 5, p. 283-287, 1992.
58. VILLAGRA, M.M.; MATSUMOTO, O.M.; BACCHI, O.O.S.; MORAES, S.O.; LIBARDI, P.L.; REICHARDT, K. Tensiometria e variabilidade espacial em terra roxa estruturada. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DE SOLO, 21, 1987, Campinas – São Paulo. 59. YODER, R.E.; JOHNSON, D.L.; WILKERSON, J.B.; YODER, D.C. Soil water sensor
LISTA DE ANEXOS ANEXO 1- MATERIAL USADO PARA CONFECÇÃO DA PLACA ... 77
ANEXO 2 PROGRAMA PARA DE LEITURA E ARMAZENAMENTO DE DADOS... 78
ANEXO 3 PROGRAMA UTILIZADO NA VERIFICAÇÃO DOS ARQUIVOS, FILTRAGEM DOS DADOS PARA AGREGAÇÃO EM 1MIM... 81
ANEXO 4 PROGRAMA PARA AGRUPAMENTO DE DADOS EM 10 SEGUNDOS. ... 83
ANEXO 5 TABELA 1- DADOS DE CALIBRAÇÃO DO SENSOR DE PRESSÃO ... 85
ANEXO 1- MATERIAL USADO PARA CONFECÇÃO DA PLACA
1. Placa de circuito impresso virgem; 2. Esponja de aço; 3. Algodão; 4. Percloreto de ferro; 5. Tinta Tecnol; 6. Aquecedor; 7. Conta gotas; 8. Polidor de metais; 9. Chapa de vidro; 10. Broca de 1mm; 11. Álcool; 12. Vasilhames de plástico; 13. Cronômetro;
14. Pincel para retroprojetor; 15. Lâmina de serra;
16. Verniz para placa.
O processo de revelação da placa consiste das seguintes etapas: 1. Fazer a transferência do layout para transparência;
2. Polir a placa com esponja de aço;
3. Aplicar a tinta Tecnol na placa (1 gota/cm2 ); 4. Secar a placa;
5. Fixar a transparência na placa, de forma invertida;
6. Coloca-la sobre a chapa de vidro e leva-la ao sol durante 1min 30s se o dia estiver ensolarado ou por 4min em dias nublados;
7. Mergulhar em um vasilhame com alcool durante 40 segundos
8. Retirar a tinta não fixada usando para isso algodão umedecido com álcool; 9. Polir a placa, com polidor de matais e algodão;
10. Retocar a placa com pincel de retroprojetor;
11. Deixar a placa mergulhada em percloreto de ferro por 40mim aproximadamente. OBS: Manter em movimentação contínua;
12. Concluído o processo de corrosão, lavar a placa com água em abundância; 13. Seca-la;
14. Furar a placa (Broca de 1mm).
ANEXO 2 PROGRAMA PARA DE LEITURA E ARMAZENAMENTO DE DADOS