EDUARDO CESARSistema de irrigación agrícola en Sud Mennucci, interior de
São PauloEDUARDO CESAR
La preocupación con el alto consumo de agua para la irrigación en Brasil –cálculos de la Agencia Nacional de Agua (ANA) apuntan que esa técnica, muy utilizada en la agricultura, responde por un 72% del gasto total– ha incentivado a investigadores a buscar alternativas tendientes a disminuir el desperdicio. Grupos de investigación de distintas instituciones desarrollaron tecnologías que pueden reducir el consumo actual más de un 30%. Algunos proyectos, que se encuentran en diferentes etapas de desarrollo, han resultaron en depósitos de patentes y avanzan para transformarse en diversos tipos de productos comerciales.
Dos de estas tecnologías se desarrollaron en Embrapa Instrumentación, unidad de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria con sede en la ciudad de São Carlos (São Paulo). Una de ellas es el llamado sensor diédrico, que puede instalarse entre las raíces de las plantas con el objetivo de medir la tensión del agua en la tierra, es decir, la fuerza con la cual la humedad queda retenida entre las partículas del suelo. Este instrumento está conformado por dos placas, que pueden ser de vidrio o de cerámica, de dimensiones ajustables –miden 5 centímetros (cm) de longitud por 3 cm de ancho, por ejemplo–, instaladas de manera tal de formar un diedro. Con las laterales y la apertura selladas, el agua presente en el suelo penetra en el aparato a través de una placa de cerámica porosa y ocupa un volumen de cara rectangular oscurecida en su interior. La longitud de ese rectángulo, medida a partir del vértice, permite calcular la tensión del agua, que a su vez indica la necesidad o no de irrigación. Trabajos anteriores establecieron las tensiones críticas del agua –el momento en el cual se debe irrigar– para una serie de cultivos. De este modo, basta con comparar la tensión detectada por el sensor diédrico con la que figura en la literatura para aquel cultivo y el tipo de terreno para saber si se debe o no se debe regarse la labranza. Según el investigador Adonai Gimenez Calbo, líder del grupo de investigación que desarrolla este aparato, se detecta fácilmente el área con líquido en el interior del sensor diédrico porque queda más oscura. “La lectura puede ser visual o mediante el empleo de un dispositivo óptico”, dice.
De acuerdo con el investigador, en comparación con otros tensiómetros y sensores de humedad convencionales, el sensor diédrico se destaca por el uso de materiales de bajo costo, tales como vidrio y cerámica, por su simplicidad y porque no sufre interferencias de factores tales como la temperatura, la salinidad, la densidad del suelo y la presencia de sustancias ferromagnéticas. Otras ventajas con relación a los productos competidores son la lectura directa y la medición de una amplia franja de tensión del agua en el suelo. “De este modo, el sensor diédrico puede dar cuenta de diversas demandas, entre ellas la definición de tensión de agua en el suelo –muy baja o muy alta–, cosa que otros aparatos no detectan.”
El otro sensor creado por Calbo y sus colaboradores, denominado IG, que en tupí significa agua, está formado por un bloque de cerámica porosa que en su interior contiene partículas de pequeñas dimensiones, tales como esferas de vidrio. Instalado entre las raíces de las plantas, este artefacto también mide la tensión del agua en el suelo y puede emplearse para automatizar la irrigación. Cuando la tierra está seca, el aire atraviesa el sensor y acciona los dispositivos de irrigación por goteo, por ejemplo. Cuando el suelo está húmedo, el agua retenida entre las esferas restringe el paso del aire e interrumpe el escurrido del agua. Ambos sensores desarrollados en Embrapa no dependen de mantenimiento frecuente para su operación, por eso son adecuados para automatizar el riego. Las aplicaciones de estas dos tecnologías son similares, aunque el sensor IG es más adecuado para el manejo de la irrigación.
La investigadora Sonia M. Zanetti, actualmente en el Instituto de Química del campus de Araraquara de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), desarrolló un tipo de sensor basado en una mezcla –que ella prefirió no revelar– de óxidos semiconductores. “Debido al método de síntesis que utilizamos, esos óxidos generan un polvo con partículas nanométricas que se prensa y forman un sensor cerámico nanoestructurado y poroso”, explica. Sus propiedades eléctricas se alteran debido a la presencia del agua, y así es posible medir la humedad a través del monitoreo de la resistencia eléctrica del sensor. Cuanto mayor sea la cantidad de agua que haya en el suelo, menor será la resistencia.
Este trabajo se realizó en colaboración con el Centro de Desarrollo de Materiales Funcionais (CDMF), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) que la FAPESP apoya, y se desarrolló en la empresa Sencer, de São Carlos. El proyecto coordinado por Zanetti tuvo inicio en 2007 y se concluyó el año pasado. “El resultado no fue únicamente el desarrollo del sensor, sino el de un sistema completo”, dice la investigadora. “El mismo está compuesto por sondas instaladas en la plantación [varillas con los sensores integrados] conectadas a una unidad de transmisión wireless, que envía los datos a una computadora, aparte de una plataforma online para la visualización y el tratamiento de los datos recabados.”
Las sondas monitorean la temperatura y la humedad de la tierra simultáneamente hasta en tres niveles de profundidad. El productor puede tener acceso a esos datos a través de smartphones y tablets, lo cual facilita la toma de decisiones relacionadas con el manejo de la irrigación del cultivo. El sistema permite la integración con datos climáticos públicos, tales como el pronóstico del tiempo, los índices pluviométricos, la temperatura y humedad del ambiente y la velocidad y dirección del viento. De este modo es posible realizar análisis avanzados del suelo y del plantío con base en historiales de datos, tendencias y estadísticas, lo cual redunda en una optimización del uso del agua. El ahorro de este recurso puede llegar al 30%.
En Santa Rita do Sapucaí, sur de Minas Gerais, cuatro jóvenes ingenieros desarrollaron un algoritmo (un programa de computadora) que automatiza la irrigación de la plantación. El mismo, denominado SMPIn (Sistema de Monitoreo de Plantaciones Inteligentes), puede generar una economía del 40% del agua utilizada en el cultivo y de un 28% en el consumo de energía.
EDUARDO CESARSensor de humedad en plantación de café, desarrollado en colaboración por la Unesp, CDMF y SencerEDUARDO CESAR
Aparte del programa de computadora, este sistema está compuesto por una estación de recolección de datos instalada en la plantación, equipada con sensores de temperatura y de humedad del ambiente y del suelo, velocidad y dirección del viento, pluviómetros y GPS. “Esta estación recolecta los datos y los envía por wifi o por la red de telefonía celular a nuestro banco de datos”, explica Pedro Lúcio Leone, uno de los cuatro socios de la empresa SPIn, responsable del proyecto. “Con nuestro algoritmo, realizamos los cálculos sobre la necesidad de irrigación. Todo depende de la plantación, del clima, de la evapotranspiración de la planta y de la tierra. Se toma la variante meteorológica y se calcula lo que se evaporó, y así el agricultor sabrá cuánto debe irrigar”. El sistema, que se adapta a distintos tipos de cultivos, funciona en cualquier método de irrigación controlado, tales como el de aspersión o el de goteo. Se puede acceder a los datos a través dispositivos móviles, tales como smartphones o tablets.
El proyecto del SMPIn empezó en 2013, luego de que productores de fresas de la región del sur de Minas Gerais sufrieran una pérdida del 80% de la producción como consecuencia de problemas climáticos. Fue entonces cuando los alumnos del Instituto Nacional de Telecomunicaciones (Inatel) Luiz Cláudio de Andrade Junior, Vitor Ivan D’Angelo, Wellington Faria y Leone decidieron crear un proyecto destinado al agronegocio y fundaron la empresa, incubada en el Inatel. El sistema aún se encuentra en etapa de pruebas y validación. Según D’Angelo, la diferencia con relación a los existentes en el mercado radica en que la mayoría ofrece únicamente el control de la irrigación. “Nuestro sistema pone a disposición también una evaluación microrregional del clima, con información más precisa para el agricultor”, dice. Otra ventaja, de acuerdo con D’Angelo, consiste en que este sistema no requiere su instalación en la computadora del productor rural, y así se reducen los costos de implementación.
Patentes y licencia
Según el ingeniero agrícola Everardo Chartuni Mantovani, docente de la Universidad Federal de Viçosa y socio de la empresa de consultoría Irriger, estas cuatro tecnologías –de Embrapa, Unesp e Inatel– se juntarán a otras que ya están presentes en el mercado. “Esto no inviabiliza la necesidad de desarrollar nuevas metodologías o de mejorar aquéllas que ya se encuentran disponibles”, dice. Para Mantovani, de las cuatro, la desarrollada en el marco de la colaboración Unesp, CDMF y la empresa Sencer, de São Carlos, es la más prometedora. “Se trata de un sistema que no existe actualmente”, sostiene.
En el caso de los sensores desarrollados por Calbo y sus colaboradores, Embrapa depositó una solicitud de patente para los dos tipos de tecnología, que se les licenciaron a empresas brasileñas y de Estados Unidos para su transformación en productos. En Brasil, el diédrico le fue licenciado a Tecnicer Tecnologia Cerâmica, de São Carlos, y en el mercado estadounidense, se hizo lo propio con Irrometer, de California. El derecho de explotación comercial del IG también se le concedió a esas dos compañías y también a Hidrosense, de Jundiaí, Acqua Vitta Floral, de Bauru, y R4F, de Campinas. Con estas dos tecnologías podrán fabricarse distintos tipos de aparatos en versiones fijas y portátiles. Se estima que saldrán al mercado con precios entre 10 y 150 reales. Sencer depositó una solicitud de patente de Modelo de Utilidad para la varilla con los sensores integrados. El sensor desarrollado por Sonia Zanetti, de la Unesp, se encuentra en la etapa final de pruebas. “El producto está en fase de demostración y evaluación en algunos lugares y estamos negociando las primeras ventas”, dice la investigadora.
Proyecto
Perfeccionamiento de un dispositivo sensor para la determinación de la humedad del suelo: su aplicación en la agricultura de precisión (nº 2012/50132-8); Modalidad Programa Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigadora responsable Sonia Maria Zanetti (Sencer); Inversión R$ 181.302,71 (FAPESP).
