Sistema de irrigação por gotejamento autoaprendente da UFTB em Bangladesh reduz uso diário de água em testes

Um sistema de irrigação por gotejamento de alta tecnologia, capaz de aprender com os próprios dados, está em fase de testes e já demonstra que consegue manter a umidade do solo dentro de uma faixa-alvo enquanto diminui o uso diário de água durante ensaios em campo.

O resultado sugere um caminho mais adaptativo para o manejo agrícola, substituindo calendários fixos de irrigação por decisões que se ajustam conforme as condições mudam.

Prova de campo no telhado com irrigação por gotejamento

Em duas áreas de cultivo de pimenta em telhados, em Gazipur - uma região agrícola no centro de Bangladesh - essa evidência surgiu dentro de um sistema de irrigação em funcionamento, e não em uma simulação de laboratório.

No local, engenheiros da Universidade de Tecnologia de Frontier, Bangladesh (UFTB) registraram leituras e respostas de válvulas que indicaram que o controlador acionava a irrigação apenas quando o ambiente realmente exigia.

Ao longo de 7 dias, o protótipo acumulou 10,258 medições e manteve a umidade dentro de uma faixa controlada, em vez de permitir variações bruscas do solo entre seco e encharcado.

Mesmo sendo um resultado restrito, ele não encerra as dúvidas maiores - mas coloca no centro a questão seguinte: se esse tipo de controle consegue, de fato, reduzir desperdícios para além de um teste pequeno.

Por que o gotejamento ajuda

A agricultura responde por cerca de 70% das retiradas globais de água doce, o que faz com que erros de irrigação tenham impacto em escala mundial.

Sistemas por gotejamento funcionam entregando água perto da zona radicular - o solo ao redor das raízes ativas - em vez de molhar grandes superfícies expostas.

Uma revisão recente apontou que a irrigação por gotejamento frequentemente reduz o consumo de água em 20% a 50%, principalmente por diminuir a evaporação no solo descoberto.

Em milho-doce, outro ensaio de campo também indicou menor uso de água, ao mesmo tempo em que houve maior produção de colheita aproveitável.

Sensores sem internet

Em vez de depender de internet na fazenda, o conjunto usou um sistema de rádio sem fio de longo alcance, projetado para transmitir dados por grandes distâncias com consumo mínimo de energia.

Esse enlace por rádio levou medições de solo, clima e vazão de água ao longo da área até um receptor central, sem exigir conexão constante com a internet.

Com uma topologia em estrela, novas unidades de sensores ou de válvulas podiam ser adicionadas à rede e, ainda assim, reportar para o mesmo concentrador.

Para produtores com parcelas espalhadas, isso significa que a ampliação pode ser feita unidade por unidade, sem necessidade de implantar tudo de uma vez.

Válvulas por limite

No modo automático, as decisões de irrigar seguiam uma regra direta: abrir quando a umidade ficasse abaixo de um limite e fechar depois que houvesse recuperação.

Durante os testes do protótipo, o aplicativo trabalhou com limites de umidade para que as válvulas reagissem antes de o solo se afastar demais do alvo.

O usuário podia substituir esse comportamento manualmente e também definir limites distintos para culturas diferentes em áreas separadas.

Como as faixas seguras de umidade variam conforme a cultura, a combinação de automação com controle manual ajudou a manter o sistema viável na prática.

Modelo que reaprende

As previsões não ficaram fixas após a configuração inicial, porque o software passava a observar os próprios erros conforme novas leituras de campo chegavam.

Dentro desse ciclo, o aprendizado de máquina - software que melhora com dados novos - apoiou a estimativa de quando iniciar a irrigação e de quanta água seria necessária.

Entre cinco alternativas, o sistema escolheu uma que acertava na maioria das vezes e só se atualizava depois que dados suficientes mostravam que as decisões começavam a se desviar.

Essa seleção privilegiou um modelo mais leve em vez de outro ligeiramente mais preciso, algo relevante quando se trabalha com hardware modesto.

Celular no bolso

O controle não ficou limitado ao campo, porque um aplicativo no celular mostrava as condições em tempo real e permitia alterar a irrigação à distância.

Desenvolvida com Flutter, uma estrutura multiplataforma para aplicativos, a interface apresentava temperatura, umidade do ar, umidade do solo, vazão e volume total.

O produtor podia alternar entre modos manual e automático, cadastrar áreas, consultar médias recentes e solicitar previsões de irrigação.

Essa praticidade tende a ser ainda mais importante em terrenos fragmentados, onde caminhar até cada válvula consome tempo - e não apenas água.

Números dos testes

De December 29, 2024, a January 5, 2025, o protótipo reuniu 10,258 registros em duas áreas de pimenta, com verificações repetidas a cada 30-second.

A maior parte das amostragens ocorreu por 6 to 8 hours a day, o que garantiu ao sistema um fluxo constante de condições variáveis.

A umidade do solo permaneceu, na maior parte do tempo, dentro de uma faixa de 60% to 80%, e o uso diário de água mostrou tendência de queda conforme os dias avançaram.

Esses valores não comprovam economia ao longo de estações inteiras, mas indicam que o controlador consegue se estabilizar rapidamente.

Pontos fortes e limites

A realidade de propriedades remotas influenciou diversas escolhas de projeto, incluindo suporte a locais com internet fraca e oferta limitada de eletricidade.

Apenas o lado do servidor precisava de acesso à internet, enquanto as unidades em campo conseguiam operar apenas com enlaces de rádio por cerca de 5 to 6 miles (aprox. 8 a 10 km).

Na prática, permanece uma fragilidade importante: se o servidor central falhar, o sistema mais amplo pode parar.

Chuva intensa, obstáculos físicos ou o relevo podem enfraquecer o sinal de rádio, reduzindo a confiabilidade da operação em determinados ambientes.

Onde as fazendas entram

Diferentemente de muitos protótipos anteriores, a UFTB projetou este para parcelas separadas pertencentes a diferentes agricultores, e não apenas para uma horta única.

Cada área recebia seu próprio identificador, permitindo que comandos e leituras chegassem às válvulas corretas sem misturar localizações.

Essa arquitetura cria espaço para crescimento gradual, já que o produtor pode adicionar unidades em vez de substituir toda a rede.

Mesmo assim, a escala real ainda vai depender de manutenção, durabilidade das peças e custos - pontos que este teste inicial não conseguiu definir.

O que vem a seguir

Um controlador que detecta, decide, reaprende e reporta pelo celular começa a se parecer menos com um acessório e mais com infraestrutura.

Testes mais longos, em diferentes culturas e ao longo de temporadas, vão determinar se esse protótipo inicial se torna uma forma confiável de economizar água onde a escassez é mais severa.