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Enquadramento

O mercado mundial de maquinaria direcionada à aplicação de produtos fitofarmacêuticos tem vindo a sofrer algumas alterações, contudo insuficientes para responder às crescentes exigências ambientais, ecológicas e toxicológicas estabelecidas pela UE, pondo em causa o cumprimento das metas assumidas pelos estados-membros e o acesso a alguns mercados por parte dos produtores.

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Parte da maquinaria disponível no mercado continua a ser responsável por aplicações incorretas e desajustadas por parte dos produtores nacionais e internacionais, levando a contaminação excessiva dos solos, águas e atmosfera, excesso de resíduos nos produtos alimentares, maior risco de contaminação de operadores e indivíduos das áreas adjacentes às áreas agrícolas, maiores consumos energéticos e efeitos secundários graves que urje contrariar.

Agricultura de precisão (AP) é um sistema de produção que tem como objetivo a gestão da informação e do conhecimento agronómico baseado em tecnologias e sistemas de suporte para avaliar, de modo expedito, a variabilidade espácio-temporal dos recursos, dos fatores de produção e de atributos biofísicos das culturas, tais como a produtividade e área foliar, para atuar de forma precisa na gestão eficiente dessa variabilidade, de modo a garantir melhores indicadores agronómicos, económicos e ambientais de processos agronómicos.

Uma das ações recorrentes na agricultura é a aplicação de fitofármacos. Usualmente para a realização desta ação é utilizado um pulverizador acoplado a um trator, onde as perdas por deriva podem chegar aos 80%.

Os atuais pulverizadores existentes no mercado apresentam vários aspetos negativos, que são percecionados pelos utilizadores em geral (agricultores) e que necessitam de ser melhorados no sentido de se atingir uma agricultura de precisão, inteligente e mais sustentável (mais ecológicos). 

Enquadramento

Este projeto pretende assim desenvolver um pulverizador inovador para culturas arbóreo-arbustivas, o SPIN.

Os objetivos  SPIN, assentam em três pilares fundamentais na inovação dos pulverizadores de precisão:

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Desenvolver um pulverizador de precisão com capacidade de aplicar eficientemente volumes de calda e doses de produtos fitofarmacêuticos mais reduzidos, em médio e baixo volume (200 - 500 l/ha), recorrendo a um espectro homogéneo de gotas finas de elevada aderência e baixa propensão ao escorrimento por gravidade ou rebentamento de gotas aquando do depósito no alvo biológico, aspiração de ar superior não contaminado, uniformização da distribuição de ar ao longo do defletor vertical e aproximação ao alvo biológico mediante estudos aerodinâmicos preliminares exaustivos.

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Desenvolver um módulo de perceção e controlo avançado para correção instantânea do volume de calda em função do volume de copa, velocidade e direção do vento no momento da aplicação, sistema hidráulico para regulação da distância e ângulo ao alvo biológico, redução de perdas por otimização da distribuição de ar e calda e mecanismo de regulação autónomo da distribuição, propulsionados por bomba de baixo débito e potência.

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Monitorizar e contribuir para mitigação ambiental através da redução das perdas off target, nomeadamente para o solo, água e ar, potenciando a redução do impacto toxicológico resultante da aplicação de PF, desenvolvimento da fauna auxiliar (e contaminação de bandas ecológicas), microbiota do solo, qualidade da água e ar, bem como incremento da segurança alimentar e bem-estar social em espaço rural e confinantes.

Objetivos SPIN

Características Inovadoras

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Módulo de ajustamento do volume de pulverização ao volume de copa

Tecnologia de produção e distribuição de gotas orientada à redução de altos volumes de calda e doses de produtos fitofarmacêuticos 

Módulo de ajustamento do volume de pulverização à velocidade e direção do vento

Modelo de pulverizador com aspiração de ar não contaminado com fungos hibernantes e/ou depositados no solo

Uniformidade da distribuição de ar no defletor vertical, aumentando a eficiência energética

Redução automática da distância entre saída da calda e alvo biológico

Atividades Técnicas

AT1) Requisitos e especificações da solução

Serão identificados, definidos e analisados os cenários de aplicação e as métricas de validação que permitirão por sua vez uma melhor identificação, definição, análise e documentação dos requisitos globais, i.e., as funcionalidades do sistema e a maneira do realizar tendo em consideração o contexto de aplicação. Estas análises proporcionarão a fundamentação para permitir a integração do protótipo num contexto real.

AT2) Desenvolvimento de conceitos de Pulverização de Precisão

Desenvolvimento de projeto de protótipo SPIN, incluindo componentes mecânicos múltiplos, modelo numérico CFD, Módulo de Sensorização e Automatização e modelo de dados e análise funcional do sistema de apoio à decisão. Tendo por base o protótipo em projeto, será aferida a sua adequação no que respeita à técnica de aplicação e eficiência biológica. Estas análises proporcionarão a fundamentação para permitir a conceção do protótipo na Atividade 3.

AT3) Integração e Prototipagem dos componentes da Solução de Pulverização de Precisão Inteligente

Esta atividade terá como objetivo a definição e o desenvolvimento de um conjunto de ações para que todos os elementos desenvolvidos na Atividade 2 sejam integrados num sistema único. Para além disso, o conjunto de validações em ambiente laboratorial e controlado será definido com o objetivo de validar o funcionamento, robustez, fiabilidade, qualidade e repetibilidade do sistema desenvolvido. As validações e testes tecnológicos serão faseados no tempo permitindo – em primeira instância - a validação do comportamento dos componentes, módulos e subsistemas separadamente e – em segunda instância – a validação do comportamento quando inseridos numa solução global (integração). Na fase final, o sistema global (protótipo) será validado num contexto laboratorial (TOMIX) e ambiente relevante (INIAV) com dados reais de forma a simular as normais operações, i.e., durante o processo automático de monitorização contínua, modelação e suporte à decisão.

AT4) Teste e validação da Solução de Pulverização de Precisão Inteligente

O teste e validação da Solução de Pulverização de Precisão Inteligente será em cenário real onde se testará e validará o conjunto de soluções produzidas. Estes testes serão realizados em explorações com pomares de pera e maçã, ao longo do ciclo cultural. Serão identificados pontos de melhoria a desenvolver na AT3, para incorporação no protótipo e nova validação em ambiente operacional.

Características Inovadoras
Atividades Técnicas

Cronologia

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AT1

AT2

AT3

AT4

AT5

Requisitos e

especificações da solução

Desenvolvimento de

conceitos de Pulverização de Precisão

Integração e Prototipagem dos componentes

Teste e validação

Divulgação do projeto

Cronologia

Parceiros

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A TOMIX, fundada em 1924, inicia a sua atividade com o fabrico de pulverizadores de dorso manuais. Ao longo de quase 8 décadas tem adotado sempre uma estratégia de investimento no controlo da qualidade e em novos conceitos tecnológicos.

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O Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, I.P. (INIAV) é o Laboratório de Estado que desenvolve atividades de investigação nas áreas agronómica e veterinária. Presta serviços laboratoriais e apoio técnico e científico a agricultores e indústria.

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O INESC Tecnologia e Ciência é um Laboratório Associado, com sede no Porto, privado e sem fins lucrativos, declarado de utilidade pública. O saber e os resultados gerados na investigação são tipicamente aplicados em projetos de transferência de tecnologia.

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O INEGI – Instituto de Ciência e Inovação em Engenharia Mecânica e Engenharia Industrial é um Instituto de novas tecnologias vocacionado para a realização de atividade investigação, inovação de base tecnológica e transferência de tecnologia.

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A CONSULAI iniciou a sua atividade em março de 2001. Desde então, tornou-se a maior empresa de consultoria nos sectores agroalimentar, agrícola e florestal em Portugal, baseando a sua atuação em relações de longo-prazo com os clientes.

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A CAMPOTEC IN insere-se num universo empresarial alargado: o GRUPO CAMPOTEC. Foi constituída em 2008 e assume um papel central no âmbito deste Grupo, uma vez que concentra as atividades de transformação, comercialização e I&D do mesmo.

Parceiros
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