PROJETO: AUTOMATIZAR A REPOSIÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA EM UM TANQUE DE PEIXES DE UM SISTEMA DE AQUAPONIA

LAUANA ABIGAIL FARIA 

 SHEILA CRISTINA GONÇALVES

I. INTRODUÇÃO – TEMA E PROBLEMATIZAÇÃO

    A aquaponia é uma técnica de cultivo onde você pode agregar o cultivo de plantas e a criação de peixes em um único sistema, imagina o que isso nos traz vantagem? Uma das vantagens é que conseguimos fazer agricultura urbana. É possível transformar a nossa casa como se fosse uma mini fazenda urbana, pois é possível construir comida através desse método de aquaponia e tudo isso aproveitando ao máximo o espaço ou o quintal de casa e principalmente, fazendo um baixo consumo de água.

    É uma técnica que nos permite produzir alimentos de forma sustentável com segurança alimentar, porque não usa pesticidas, fertilizantes químicos. O peixe na criação ele se beneficia da planta que de certa forma filtra essa água pra eles e a planta se beneficia do peixe, porque o peixe funciona como uma fonte de nutrientes para as plantas. Acontece uma troca mútua nesse processo, um favorece o outro e vice-versa. Porém, um ponto crítico e que desfavorece esse sistema de aquaponia é que de tempos em tempos, apesar da aquaponia fazer um baixo consumo de água, de tempos em tempos essa água evapora, e essa água evaporada ela precisa ser reposta.

    A intenção é utilizar a água da rede pública, porém, essa água da rede pública é uma água clorada e nesse caso é necessário trabalhar essa água para que essa água não faça mal para os peixes e nem para as plantas. Para esse problema pensamos em criar um reservatório de água para fazermos a reposição. O problema é cuidar, administrar o momento de fazer essa reposição no tanque dos peixes. 

    E a partir desse problema, pensamos em fazer essa reposição de água de forma automatizada, ou seja, de forma automática. Será que é possível automatizar essa reposição de água? Pegar essa água que está no reservatório e quando tiver baixado um limite no tanque dos peixes, será que é possível automatizar e fazer que essa água seja reposta automaticamente?

II. OBJETIVOS

    O trabalho apresentado mostra a elaboração de um protótipo de um sistema automatizado que envolve um sistema de aquaponia onde a principal proposta é que por meio de sensores e bombas podemos controlar o nível de água do tanque dos peixes, repondo essa água de forma automática, pois devido a evaporação dessa água há uma necessidade dela ser reposta. 

    E também temos como objetivo de, ao invés de avisar com o led que o reservatório está em estado crítico, pretendemos criar um aplicativo onde seja possível monitorar todo o sistema de aquaponia. Com o uso desse aplicativo o responsável pelo sistema de aquaponia saberá se já está na hora de abastecer o reservatório ou não, inclusive para saber se o tanque é reabastecido com qual frequência, em quais horários, isso tudo através de notificações.

III. METODOLOGIA

    Inicialmente teremos um tanque de peixes que precisa manter o nível de água estável e sempre que houver uma evaporação, essa água necessitará ser reposta, e a água reposta é previamente tratada, para isso, nesse projeto consideraremos que a água reposta já esteja tratada, ou seja, essa água já estará tratada previamente.

     Nesse caso, a água que será captada por um abastecimento de água normal, pela rede pública, essa água é tratada previamente, ou seja, tira o cloro dela num tanque de reabastecimento, num reservatório. A água do reservatório, é que usaremos para abastecer o tanque dos peixes.

    Usaremos dois tanques, um para os peixes e o outro para o reservatório. Vamos colocar o sensor de nível em cada um dos tanques. Os sensores estarão ligados num arduino uno, e também teremos ligado no arduino um relé, o relé, ele funciona como um interruptor, igual a esses que temos na parede para ligar a lâmpada da casa.

    Esse relé vai ligar ou desligar alguma coisa. No nosso caso o relé vai ligar a bomba que está dentro do reservatório que quando acionada vai mandar água para o tanque. Esse interruptor que o relé é, ao invés de acionarmos manualmente, ele vai receber um sinal do arduino.

    Quando o arduino mandar esse sinal o relé liga, sem esse sinal o relé desliga, ou seja, o arduino vai ligar a bomba quando ele quiser, e para que ele saiba quando tem que ligar a bomba ele terá dois sensores.

    O sensor no tanque serve para identificar o nível ideal, ele funciona como se fosse uma boia de caixa d’água. Essa boia vai flutuar de acordo com a água, quando a boia está num nível superior esse sensor funciona também como um interruptor, ele vai ligar, ou seja, ele vai dar contato entre dois fios do sensor. Esse sensor funciona exatamente como um push button, uma chave liga, desliga.

    Quando ele está em nível alto ele está ligado, quando ele está em nível baixo ele está desligado, por isso que no tanque do peixe queremos que ele fique identificando o nível ideal, quando esse nível ficar abaixo do ideal então o arduino sabe que a água precisa ser reposta e aciona a bomba.

    E o sensor no reservatório? Se o reservatório abastecer o tanque a ponto de que o nível de água do reservatório baixar, baixar além da bomba, a bomba pode até ser danificada e além disso comprometeremos o nível do tanque, porque não abastecendo o tanque ele pode abaixar o nível. Então esse sensor serve para avisar que o reservatório está em um nível crítico e o reservatório precisa ser reabastecido. No tanque colocaremos o sensor no nível máximo, onde queremos que o nível permaneça mantido.

    No reservatório o sensor será no nível mínimo, abastecido quando atingir o nível mínimo o arduino saberá.

    Queremos colocar a seguinte lógica no arduino: se o reservatório está em nível mínimo, a bomba não será acionada, e não vai acionar para não correr o risco de queimar. E ao mesmo tempo ele ligará um led, avisando que está num nível crítico. Também, pensamos em colocar um segundo relé, sendo acionado no lugar do led acionando uma sirene, ou uma lâmpada comum, então numa situação crítica conseguimos avisar a pessoa de alguma forma.

    Pensamos também, numa outra possibilidade, ao invés de avisar com o led que o sistema está em estado crítico, podemos mandar para o celular, ou seja, monitorar todo o sistema de aquaponia usando o celular para saber se já está na hora de abastecer o reservatório ou não, inclusive para saber quando e em que momento o tanque é reabastecido ou em que frequência ou em quais horários, podemos ter isso tudo pelo celular uma vez que podemos colocar o arduino na internet.

Etapas e procedimentos: 

 De posse de todos os materiais apresentados no item V – custos, montaremos primeiramente somente uma parte do sistema.

  Num ambiente propício, colocaremos água numa vasilha de plástico e por três dias analisaremos a temperatura e o nível da água presente nessa vasilha. Diante dos dados coletados, faremos a montagem do sistema conforme apresentado no início deste item.

 Diante do sistema montado, ou seja, o reservatório e o tanque já funcionando com as bombas e conectados com o arduino, relé, etc. faremos novas coletas de dados com as variáveis temperatura e níveis de água, para que esses dados sejam comparados com os dados sem que o sistema de aquaponia já esteja funcionado.

  Pretendemos criar um aplicativo para que através do arduino conectado com a internet, esses dados serão informados para o celular, e se acaso o sistema de aquaponia apresentar por algum momento, que seu estado esteja crítico, uma notificação será enviada para o responsável.

Funcionamento:

    A criação dos peixes funciona em conjunto com a plantação de hortaliças (aquaponia), onde há uma troca mútua de nutrientes, o peixe produz nutrientes que são favoráveis para as plantas e em contrapartida as plantas oferecem os nutrientes necessários para os peixes.

    No criadouro de peixes tem um cano que conecta os dois sistemas e faz a transição da água em questão, as plantas por sua vez aproveitam os nutrientes necessários através da passagem de água pela raiz e o líquido retorna ao aquário. Sendo assim, com o passar do tempo essa água tende a evaporar e com isso, o nível do tanque de peixes tende a diminuir, o que pode prejudicar todo o sistema em conjunto. 

    A solução seria o abastecimento desse tanque quando necessário, mas como saber quando abastecer novamente o tanque? E qual a quantidade de água necessária para atingir o nível desejado? Esse sistema foi proposto para solucionar esse problema e automatizar esse sistema de forma a facilitar o manejo e controle da água, bem como utilizar da melhor forma possível a água. 

    De posse do sistema já montado, assim que a água estiver abaixo do seu nível normal, o sensor irá transmitir essa informação através do arduino que irá acionar um led e a informação no display de alerta, dizendo que está na hora de abastecer o tanque. Por sua vez irá acionar a bomba que estará em um reservatório de água e mandará a água necessária para atingir o nível desejado, dessa forma, o led apagará e uma nova mensagem irá aparecer informando que o reservatório está cheio novamente.

    Esse sistema funcionará de maneira dupla, pois se a água do reservatório que abastece o tanque não for supervisionada, o sistema pode ficar comprometido, sendo assim, será necessário o controle deste nível de água também que será feito seguindo os mesmos procedimentos do tanque de peixes, sendo que neste reservatório podemos utilizar chuva para o provimento e utilizando um sensor de chuva. 

Estrutura:

    A imagem abaixo apresenta o arduino uno, a bomba, o relé, resistor, bomba de nível de água, e a partir de um programa de lógica adaptaremos o sistema onde, com o uso da bomba, a mesma de forma automática fará a reposição da água no tanque dos peixes que foi evaporada. Através do programa criado, essa reposição de água será feita de forma automatizada.

    A imagem abaixo é o sistema montado, ou seja, uma vasilha será considerada o tanque os peixes e a outra o reservatório de água tratada.

IV. RESULTADOS 

    Diante do sistema de aquaponia montado, foi possível coletar os dados apresentados nas tabelas (1), (2) e (3). Foi analisado durante três dias a evaporação da água. Anotou-se os horários, altura, volume inicial, volume evaporado e a temperatura ao longo do dia.

Apresentação do projeto por vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=oiRo3kGyaG8

Código 

    O código abaixo foi utilizado para fazer a seguinte leitura do sistema: quando o tanque com os peixes está abastecido com o nível de água ideal, o relé fica desligado e a bombinha de não envia água para o tanque. Quando o nível de água do tanque dos peixes diminui com a evaporação da água, o relé liga a bombinha e a mesma envia água do reservatório para o tanque dos peixes.

    Atingindo o nível “ideal” o relé desliga novamente deixando de enviar água para o tanque. Porém, se acontecer de o reservatório diminuir seu nível ideal de água, o código acenderá o led, indicando que o reservatório está num nível crítico, pois com a diminuição do volume de água a bombinha pode vir a estragar, deixando de fazer a sua função.

V. CUSTOS

VI. CRONOGRAMA

VII. CONCLUSÃO

    Podemos concluir durante o desenvolvimento do projeto, que esse sistema de automatizar a reposição do nível de água de um sistema de aquaponia é muito viável para grandes e pequenos agricultores, pois, favorece o processo de produzir alimentos onde combina a aquicultura convencional com a hidroponia em um ambiente simbiótico.

    A partir dos dados coletados durante três dias, observamos que em dias mais quentes a evaporação de água é muito maior, como já era esperado, pois essa é uma transformação endotérmica e quanto mais quente estiver o líquido, mais rapidamente ele irá evaporar, mesmo sem atingir seu ponto de ebulição. A evaporação será mais rápida quanto menos pressão for exercida sobre a superfície do líquido, pois ela dificulta o escape das moléculas.

    Automatizando o sistema, podemos contribuir no dia a dia desses agricultores, considerando que o sistema irá fazer a reposição da água no tanque dos peixes automaticamente. 

    Em relação ao aplicativo, entendemos que para esse sistema seria fundamental a criação do mesmo, pois os agricultores se beneficiariam de forma direta, pois através de uma simples notificação, ele saberia se o reservatório está em estado crítico ou não, ou seja, se o nível de água do repositório está muito abaixo do nível ideal, porém devido a complexidade das variáveis e o custo dificultou a montagem dessa parte do projeto. Enfim, a automatização do sistema tem custo e benefício considerável, pois além dos benefícios e das vantagens apresentadas, relaciona diversos pontos positivos.

VIII. REFERÊNCIAS

Site:https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/184970/001077848.pdf?sequen ce=1 https://ecotelhado.com/o-que-e-aquaponia-confira-como-montar-a-sua-com-ecotelhado/ https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/186/o/TCC_Saulo_Duarte_de_Oliveira.pdf