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Sensores de fibra óptica de iluminação lateral aplicados a hidroponia

Processo: 16/16583-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
Vigência: 01 de julho de 2017 - 31 de dezembro de 2019
Área do conhecimento:Interdisciplinar
Pesquisador responsável:Claudio Oliveira Egalon
Beneficiário:Claudio Oliveira Egalon
Empresa:C O Egalon Consultoria - ME
Município: São José dos Campos
Vinculado ao auxílio:14/22541-6 - Sensor de fibra óptica de nível de líquido aplicado a hidroponia, AP.PIPE
Bolsa(s) vinculada(s):17/16624-4 - Sensores de fibra óptica de iluminação lateral aplicados a hidroponia, BP.PIPE
Assunto(s):Práticas culturais (fitotecnia)  Cultivo de plantas  Hidroponia  Colorimetria  Iluminação  Fibra óptica  Sensores ópticos 

Resumo

É importante monitorar a concentração de nutrientes e o nível de líquido em soluções hidropônicas. A concentração de nutrientes tem um efeito direto na produção e qualidade das plantas enquanto que o nível de líquido da solução é necessário para assegurar que a solução está disponível para alimentar as plantas. Apesar disso, a grande maioria dos produtores não automatizam os seus sistemas hidropônicos: ou porque a tecnologia disponível é inconveniente e cara ou porque a instrumentação mais barata provê apenas uma fração da informação necessária para crescer as plantas. Tipicamente, a solução nutriente é preparadas com concentrações que se julgam serem apropriadas. Porém, após vários ciclos de irrigação, a concentração de nutrientes diminui devido ao consumo das plantas e esta concentração da água reciclada atinge valores desconhecidos. Neste exato momento, a água é descartada levando ao desperdício de nutrientes, poluição por parte dos nutrientes e contaminação geral do meio ambiente de nossas reservas aquíferas. Esta poluição causa o "blue baby syndrom" ou a síndrome dos bebês azuis e a reprodução descontrolada de certos tipos de algas que afetam a vida aquática. Certas instrumentações disponíveis no mercado são baratas como, por exemplo, medidores de pH, de condutividade elétrica e quantidade total de sólidos dissolvidos. Porém, estes instrumentos são capazes apenas de medir a quantidade total de íons sem qualquer descriminação em relação ao tipo de íon. A situação é semelhante em relação a medidas de nível de liquido. Tipicamente o nível de soluções hidropônicas é controlado por canos, boias e válvulas solenoides sem qualquer sensor. Porém, quando uma tecnologia de monitoramento é utilizada, como por exemplo, sensores de pressão, o resultado pode ser obtido apenas em um único ponto com uma resolução de 10 cm. Esta restrição porém, restringe o uso de sensores ao longo dos canais de sistemas NFT (Nutriente Film Technique, ou Técnica de Filmes finos de Água) em sistemas de cultura líquida. Claramente, existe uma necessidade de instrumentos melhores e mais baratos para monitoramento do nível de líquidos e a concentração de nutrientes. O objetivo deste projeto é prover um sistema de monitoramento completo para sistemas hidropônicos. Durante nossa Fase 1, demonstramos um sensor de fibra óptica de nível de líquido com uma resolução espacial de 1 cm. Nesta Fase 2 construiremos um dispositivo com uma resolução espacial de 2 mm. Em projetos anteriores, nós desenvolvemos um colorímetro de fibra óptica que pode determinar a concentração de vários nutrientes: nitrato, potássio, ferro e outros. Ambos dispositivos utilizam nossa tecnologia patenteada de fibra óptica com iluminação lateral que faz uso de uma fibra especial montada sobre um suporte com um arranjo linear de LEDs. Esses LEDs iluminam várias seções da fibra lateralmente produzindo um dispositivo de múltiplos pontos sensores e um sinal luminoso no final da fibra. Enquanto que o sinal do sensor de nível de líquido depende do índice de refração ao redor da fibra, o sinal do colorímetro é afetado pela cor da amostra líquida. Nós antecipamos um baixo custo para este sistema de nível de líquido e nutrientes: R$1.000,00. Com este sistema iremos oferecer uma solução de monitoramento completa para a comunidade hidropônica. (AU)