TCC - ESTUFA INTELIGENTE COM CONTROLE VIA INTERNET-1

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 UNIVERSIDADE PAULISTA
ICET- Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica (Ênfase em Eletrônica)
Fabio Emerson dos Santos – D81441-9
Gabriel Barros Souza – D53069-0
Igor da Silva Borborema – N2337E-2
João Vitor Xavier Ferreira Castro – N2712E-5
Lucas Reis Oliveira – D751JB-4
Matheus Coelho Bernardo – N264DF-8
Rafael Nascimento Rissoli – N252DG-8
Renato Cappobianco Paiva – T7240B-9
Rodrigo Ferreira da Costa – D7794G-7
Vinicius Fernandes de Lima – N337BG-9
ESTUFA INTELIGENTE COM CONTROLE E MONITORAMENTO VIA INTERNET 
SÃO PAULO
2022
Fabio Emerson dos Santos – D81441-9
Gabriel Barros Souza – D53069-0
Igor da Silva Borborema – N2337E-2
João Vitor Xavier Ferreira Castro – N2712E-5
Lucas Reis Oliveira – D751JB-4
Matheus Coelho Bernardo – N264DF-8
Rafael Nascimento Rissoli – N252DG-8
Renato Cappobianco Paiva – T7240B-9
Rodrigo Ferreira da Costa – D7794G-7
Vinicius Fernandes de Lima – N337BG-9
ESTUFA INTELIGENTE COM CONTROLE E MONITORAMENTO VIA INTERNET 
Projeto para desenvolvimento do Trabalho de Conclusão de Curso. Requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Elétrica (ênfase em eletrônica) o, curso ofertado pela Universidade Paulista-UNIP.
Orientador: Prof. Msc. Wanys
Co-orientador: Prof. Msc. Alberto, Álvaro
SÃO PAULO
2022
RESUMO
No cenário atual a automatização para o cultivo de plantas ainda se limita a um grupo muito pequeno de pessoas, devido ao elevado custo e a dificuldade de mão de obra. O intuito deste projeto é fazer “mais com menos”, ou seja, desenvolver um protótipo que tenha um baixo investimento e a mesma funcionalidade de sistemas que algumas empresas de automação oferecem, com equipamentos e componentes disponíveis no mercado. Assim, é possível que agricultores de pequeno e médio porte, ou até pessoas comuns, possam encontrar soluções simples e eficazes para o controle ambiental de seu cultivo protegido. O projeto em questão trata-se de um equipamento capaz de aferir e controlar a temperatura ambiente dentro de uma estufa, juntamente com a umidade do solo, PH do solo, quantidade de gás carbônico (CO²), e luminosidade, aspectos cruciais para o desenvolvimento na agricultura. O sistema a ser desenvolvido terá como peça chave o Arduino, onde irá ser programado em linguagem C de forma que receba as leituras dos sensores instalados em campo, e fará os devidos controles dos periféricos capazes de fazer com que as variáveis se estabilizem no valor estipulado, este tanto fisicamente, quanto via celular, pois será criado um sistema supervisório capaz de visualizar e realizar as configurações das variáveis em questão através da internet, mesmo que não esteja próximo ao equipamento. Isso possibilitará ao agricultor, ter acesso em tempo real às aferições obtidas em campo.
Palavras-chave: agricultor, arduino, controle, baixo investimento.
ABSTRACT
	In the current scenario, automation for plant cultivation is still limited to a very small group of people, due to the high cost and difficulty of labor. The purpose of this project is to do “more with less”, that is, to develop one prototype that has a low investment cost and the same system functionality that some automation companies offer, with equipment and components available on the market. Thus, small and medium-sized farmers, or even common people, can find simple and effective solutions for the environmental control of their protected crop. The question deals with equipment to measure and control the environment temperature inside a greenhouse, along with soil moisture, soil pH, amount of carbon dioxide (CO²), and luminosity, crucial aspects for agricultural development. The system to be developed will have the Arduino as a key part, where it will be programmed in C language so that it receives the readings from the sensors installed in the field, and will make the necessary controls of the peripherals capable of causing the variables to stabilize at the stipulated value, both physically and via cell phone, as a supervisory system will be created capable of viewing and configuring the variables in question via the internet, even if it is not close to the equipment. Where it will allow the farmer to have real-time access to measurements obtained in the field.
Keys-word: farmer, arduino, control, low investment.
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Gráfico PTF x produto x insumo.	18
Figura 2: Gráfico exportações x importações x saldo.	19
Figura 3: Gráfico área plantada x produção.	20
Figura 4: Estufa tipo capela.	21
Figura 5: Estufa tipo multinave.	22
Figura 6: Estufa tipo parral.	22
Figura 7: Estufa tipo túnel.	23
Figura 8: Proteção contra chuva em regiões de alta pluviosidade.	25
Figura 9: Encostas com melhor radiação solar no outono e inverno.	25
Figura 10: Vista aérea da região de Almeria, no Sul de Espanha.	26
Figura 11: Área envolvida na produção protegida, da Bacia Mediterrânea.	26
Figura 12: Produtividade de rucula em campo e estufa, nas estações de inverno (A) e verão (B).	35
Figura 13: Rúcula com danos físicos e sujeiras nas folhas.	35
Figura 14: Pragas agrícolas	36
Figura 15: Irrigação Aspersão.	40
Figura 16: Irrigação Superficial.	40
Figura 17: Irrigação Localizada.	41
Figura 18: Irrigação subterrânea.	41
Figura 19: Sistema de aquecimento a lenha.	42
Figura 20: Sistema de aquecimento por solo radiante.	43
Figura 21: Modelo de irrigação por gotejamento.	44
Figura 22: Ilustrativo de escalas do PH do solo.	48
Figura 23: Curva de resposta da luz fotossintética	50
Figura 24: Comparação entre a sensibilidade da luz do olho humano (Visão Fotópica,CIE) e as plantas superiores	50
Figura 25: Lâmpada incandescente.	52
Figura 26: Lâmpadas fluorescentes	53
Figura 27: Lâmpada de vapor de sódio.	54
Figura 28: Fita de LED.	55
Figura 29: Estufa visitada com lona.	57
Figura 30: Área interna da estufa.	58
Figura 31: Fluxograma de processo.	59
Figura 32: Arduino UNO.	60
Figura 33: Diagrama de pinagem do arduino UNO.	61
Figura 34: Pinos analógicos.	62
Figura 35: Pinos digitais.	62
Figura 36: Módulo relé com 8 canais.	63
Figura 37: Módulo Ethernet Shield.	64
Figura 38: Sensor de temperatura LM35	65
Figura 39: Sensor de umidade do solo GBK P23	65
Figura 40: Sensor de CO² MG811.	66
Figura 41: Sensor de luminosidade LDR	67
Figura 42: Sensor pH do solo.	68
Figura 43: Cooler para PC.	69
Figura 44: Válvula solenoide.	70
Figura 45: Bomba de água submersa.	71
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1: Estimativa da área de utilização de estufas, em ha, nas diferentes regiões do globo.	27
Tabela 2: Faixas de temperatura do ar para melancia em diferentes fases de desenvolvimento.	30
Tabela 3: Percentual de uso de métodos.	39
Tabela 4: Tabela de faixas de umidade indicadas para o crescimento de algumas espécies vegetais	45
Tabela 5: Tabela de temperatura adequada de algumas hortaliças.	47
Tabela 6: Comparativos de alteração de acordo com o PH em alguns cultivos.	49
Tabela 7: Número de frutas por planta (NFP), massa de frutas por planta (MFP), massa média de fruta (MMF) e incremento da produção (%) em função da cor da luz artificial.	52
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
OMM - Organização Meteorológica Mundial
PPM – Partes por milhão
PH - Potencial Hidrogeniônico
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária 
IAC - Instituo Agrônomo de Campinas
PIB – Produto Interno Bruto
CONAB - Companhia Nacional de Abastecimento
HA – Hectare
AGEITEC - Agência Embrapa de Informação Tecnológica
CT&I - Ciência, Tecnologia e Inovação
RFA ou PAR - (do inglês, Photosynthetically Active Radiation)
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	11
1.1	Objetivo Geral	12
1.2 Objetivos Específicos	12
1.3	Problemática	14
1.4	Justificativa	14
2	FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	16
2.1	A potência Brasil no setor da agricultura	16
2.2	Evolução da agricultura no Brasil	17
2.3	Estufas	21
2.3.1 Estufa tipo capela	21
2.3.2 Estufa tipo multinave	21
2.3.3 Estufa tipo parral	22
2.3.4 Estufa tipo túnel	23
2.4	Cultivação através de estufas no Brasil	23
2.5	Cultivação através de estufas no mundo	24
2.6Fatores que contribuem para a agricultura	27
2.6.1	Fotossíntese	27
2.6.2	Importância da energia solar	29
2.6.3	Importância da temperatura ambiente	29
2.6.4	Importância da umidade do solo	30
2.6.5	Importância da umidade do ar	31
2.6.6	Importância do CO²	31
2.6.7	Importância do PH do solo	32
2.7	Principais vantagens na utilização de estufas	33
2.7.1 	Eficácia das colheitas	34
2.7.2	 Proteção às pragas	36
2.7.3	 Cultivos fora de época	36
2.7.4	 Sustentabilidade	37
2.7.5	 Economia	37
3	SISTEMAS INSERIDOS ATUALMENTE NA AGRICULTURA	38
3.1	Sistemas de irrigação	38
3.1.1	Métodos de irrigação	39
3.1.1.1	Aspersão	39
3.1.1.2	Superficial	40
3.1.1.3	Localizada	40
3.1.1.4	Subterrâneas	41
3.2	Sistemas de aquecimento	41
3.2.1	Aquecimento a lenha	41
3.2.2	Aquecimento por água (solo radiante)	42
4	MANEJOS DAS PROPRIEDADES DE CONTROLE DENTRO DA ESTUFA	44
4.1	Manejo e estudo da umidade do solo	44
4.2	Manejo e estudo da temperatura de ambiente	46
4.3	Manejo e estudo do PH do solo	47
4.4	Manejo e estudo da iluminação	49
4.4.1	 Lâmpada incandescente	52
4.4.2	 Lâmpada fluorescente	52
4.4.3	 Lâmpada de vapor de sódio	53
4.4.4	 Diodo emissor de luz (LED)	54
4.5	Manejo e estudo do gás carbônico	55
5	PESQUISA DE CAMPO	57
6 METODOLOGIA	59
6.1	Componentes eletrônicos	60
6.1.1	 Arduino UNO	60
6.1.2	 Módulo relé para arduino	63
6.1.3	 Módulo Ethernet Shield	63
6.1.4	 Sensor de temperatura	64
6.1.5	 Sensor de umidade do solo	65
6.1.6	 Sensor de CO²	66
6.1.7	 Sensor de luminosidade	67
6.1.8	 Sensor de pH do solo	68
6.1.9	 Cooler	68
6.1.10	 Válvula solenoide	69
6.1.11	 Bomba de água submersa para aquário	70
7 CONCLUSÃO	72
REFERÊNCIAS	73
1 INTRODUÇÃO
Estima-se que por volta do ano de 2050, a população do planeta atingirá aproximadamente 9,5 bilhões de habitantes (KLEVERTON; ARLEI, 2018). Alguns estudos apontam que o mundo precisará intensificar a produção de alimentos para suprir essa demanda (MACEDO; ELAINE; NISHIZAKI, 2017). Com o aumento populacional, aumento do consumo per capita e a expansão das cidades, acredita-se que a maior parte desse crescimento deva vir de um aumento na produtividade, que significa produzir mais comida no mesmo espaço (FELIPE; WILLIAN, 2016).
Já se estuda diversas técnicas para o aumento da eficiência na produção, a automação nos processos de cultivo se mostrou um grande aliado nesse desafio. Os processos de automação possibilitam ao produtor um controle e acompanhamento integral no cultivo de várias espécies de plantas, além de reduzir o custo com a mão de obra e reduzir consideravelmente a utilização de insumos (FELIPE; WILLIAN, 2016).
Nos dias de hoje, o mercado oferece sistemas de gerenciamento e controle a preços bem acessíveis, isso possibilita acesso ao pequeno produtor que é responsável por boa parte da produção do alimento que chega a mesa das pessoas. O microcontrolador Arduino se popularizou muito por ser um sistema economicamente viável, por ser um hardware livre e ter um software open source. Nele todos os arquivos técnicos podem ser baixados no próprio site (ALDIR; JEAN, 2019).
Através de um sistema Arduino, é possível obter o controle de variáveis que são cruciais para um bom desempenho no cultivo das mais variadas espécies de plantas. Além de coletar e armazenar dados que seriam úteis para otimizar um próximo cultivo. O controle de um sistema desse tipo pode ser feito em tempo integral, permitindo uma correção sempre que se faz necessário. E é possível um monitoramento por via de aplicativo o que torna fácil o acompanhamento do sistema de qualquer lugar do planeta (ALDIR; JEAN, 2019).
Segundo a FAO (2015), cerca de 805 milhões de pessoas no mundo não têm comida suficiente para levar uma vida saudável e ativa. Também, de acordo com a ONU (2012), a população mundial em 2024 será superior a 8 bilhões de pessoas. O crescimento populacional, o aumento do crescimento per capita e a expansão das cidades nas próximas décadas, faz presente o debate sobre a incapacidade de atender às necessidades de consumo humano. (KLEVERTON; ARLEI, 2018)
1.1 Objetivo Geral
O objetivo deste projeto é construir um dispositivo capaz de controlar temperatura ambiente, umidade do solo, nível de gás carbônico (CO2), PH do solo e luminosidade em uma míni estufa. As variáveis de entrada serão coletadas através de sensores eletrônicos. E os comandos de correção se darão através de sub-rotinas pré-programadas. E então, desenvolver uma interface via internet onde será possível o monitoramento e controle dos valores aferidos pelos periféricos, assim, essas variáveis poderão ser acessadas e controladas por um celular ou outro dispositivo via internet.
1.2 Objetivos Específicos
Para atingir-se o objetivo geral proposto neste trabalho, faz-se necessário o cumprimento dos seguintes objetivos específicos: 
· Desenvolver as principais técnicas de controle de temperatura do ambiente, umidade do solo, gás carbônico (CO2), PH do solo e luminosidade;
· Desenvolver uma lógica de controle e programação no microcontrolador para processar as leituras e comandos;
· Desenvolver um aplicativo que faça o monitoramento e que permita alterações no controle do processo através da internet;
· Construir uma míni estufa que ofereça as condições necessárias para um crescimento eficiente e sustentável;
· Elaborar diagramas elétricos utilizando os softwares AutoCad e Proteus Isis 7.8;
· Redução dos insumos utilizados, em comparação com tipos de sistemas não automatizados;
· Redução de custos de energia elétrica e mão de obra.
1.3	Problemática
As mudanças climáticas, degradação ambiental, escassez de recursos hídricos, o aumento da população e a maior expectativa de vida terão impacto direto no fornecimento de alimentos. Será necessário produzir mais para atender a demanda das próximas décadas. Novas tecnologias na agricultura são fatores cruciais para um aumento na produtividade e uma melhor utilização dos recursos naturais (MACEDO; ELAINE; NISHIZAKI, 2017). 
Nos dias de hoje, processos automatizados, ainda estão restritos a grandes produtores. Sistemas desenvolvidos por empresas privadas, com alto custo de implantação e com necessidade de mão de obra especializada para instalação e manutenção, são os que estão na vanguarda da automação agrícola hoje. No contexto geral existem muitos modelos de sistemas voltados para a produção agrícola, porém não atendem ao pequeno e médio produtor ou pessoas comuns que queiram ter seu próprio cultivo. 
Com o baixo custo, a popularização e a simplicidade na programação, as plataformas arduino seriam de grande utilidade no cultivo, ampliando a eficiência, minimizando impactos ambientais e a quantidade de insumos necessários para produção. Tal otimização auxiliaria em grande escala na rotina do trabalho, assim como no desenvolvimento de culturas mais lucrativas, eficientes e sustentáveis (MACEDO; ELAINE; NISHIZAKI, 2017).
1.4	Justificativa
No cenário atual a automatização para o cultivo de plantas ainda se limita a um grupo muito pequeno de pessoas, devido ao custo e a dificuldade de mão de obra. Em contrapartida alguns dispositivos microcontrolados a preços “populares” e com linguagens simples de programação estão se popularizando no meio acadêmico e entre usuários comuns. Esses dispositivos podem ser utilizados nas mais variadas aplicações. Ele conta com uma gama muito grande de sensores compatíveis, além de placas de interface para comunicação via rede e internet, entre outros.
O intuito deste projeto é desenvolver um protótipo que tenha um baixo custo e a mesma funcionalidade de sistemas que algumas empresas de automação oferecem. Um sistema controlado através de arduino seria um meio de popularizar algumas tecnologias para pequenos e médios produtores. O mesmo protótipo atenderia pessoas comuns, uma vez que a base da estrutura facilitaria a locomoção. A popularização desses sistemas, além de contribuir no aprimoramento dos processos de cultivo colocaria no mercado futuro, profissionais que seriam de suma importância no desafio de desenvolvimento de cultivosmais eficientes e renováveis.
A otimização dos processos de cultivo, vão trazer novas ferramentas que irão ajudar a suprir as altas demandas que iremos enfrentar nas próximas décadas. A difusão dessas tecnologias e a busca contínua na melhoria dos processos.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
O princípio do estudo proposto foi executado com a fundamentação teórica de acordo com o tema escolhido, apresentando as referências e análises na qual se baseia o projeto, partindo por uma pesquisa bibliográfica e análises preliminares sobre o tema a ser desenvolvido. Partindo do princípio que o setor de agricultura é muito forte em território brasileiro, tornando o país uma potência no ramo, decidiu-se desenvolver um equipamento que ajudaria em grande escala o trabalho do agricultor de pequeno e médio porte e usuários comuns. Para tal execução é necessário uma série de estudos, levando em consideração uma série de fatores e aspectos, partindo desde o processo de desenvolvimentos de plantações até os mais complexos tipos de programação em Arduino. A escolha foi através de embasamentos e análises sobre componentes eletrônicos utilizados no mercado de trabalho, as informações sobre os itens foram extraídas de livros e teses sobre assuntos semelhantes (EMBRAPA, 2018).
2.1	A potência Brasil no setor da agricultura 
Nos últimos 50 anos, Ciência, Tecnologia e Inovação (CT&I), aliados a disponibilidade de recursos naturais, implementação de políticas públicas e eficiência dos agricultores, fazem do Brasil um dos principais produtores e exportadores de produtos agrícolas do cenário mundial. Esse desempenho do meio rural contribui substancialmente para o desenvolvimento econômico, social e ambiental do país. Na safra 2016/2017, o País alcançou seu recorde de produção de grãos e forneceu alimentos para o Brasil e para mais de 150 países em todos os continentes. A produção de origem animal e vegetal no meio rural ultrapassa 400 produtos provenientes da agricultura em suas diferentes escalas e tamanho de unidades produtivas (EMBRAPA, 2018).
Nos últimos dois anos, apesar da pandemia do COVID-19 ter afetado a economia brasileira, pois foram tomadas medidas de isolamento social, fechamento de estabelecimentos, o ano de 2021, é considerado como de bons resultados para a agropecuária. Segundo a CONAB (2021), a safra de grãos deste ano deve ser de 262,1 milhões de toneladas. Esta é a maior safra que o país já teve. O valor bruto da produção (VBP) tomado como indicador de faturamento anual, é de R$ 1,076 trilhão, 12,1% acima em valores reais ao obtido em 2020 (MAPA, 2021).
Além do potencial de gerar mais valor internamente, o País, embora tenha destaque como potência agrícola com forte preservação ambiental, pode alcançar importantes avanços no que diz respeito à sustentabilidade. A crescente demanda mundial por água, alimentos e fibras, impulsionada pelo aumento da população nos países em desenvolvimento, da longevidade, do poder aquisitivo, da urbanização e pelos novos padrões de consumo, pressiona a agricultura para um desenvolvimento com uso mais controlado dos recursos naturais. Essa condição se consolida como indutora para que as organizações públicas e privadas de CT&I desenvolvam novos processos, métodos, sistemas e produtos com foco no incremento da segurança alimentar e da saúde, no intuito de reduzir os impactos ambientais e contribuir para a mitigação das desigualdades sociais e econômicas (EMBRAPA, 2018).
2.2	Evolução da agricultura no Brasil 
Nas décadas de 1960 e 1970, o Brasil vivia processos de industrialização e urbanização e de forte crescimento econômico, que, contudo, não encontravam correspondência no setor agrícola do País, caracterizado então por baixa produtividade. Parte considerável do abastecimento interno de alimentos provinha das importações. Por falta de tecnologia adaptada à produção tropical, os cerrados eram áreas marginais na produção agrícola. A migração rural-urbana se intensifica de maneira impressionante, fruto da imensa pobreza rural nacional (EMBRAPA, 2018).
Com o intuito de garantir segurança alimentar à população e reduzir os preços dos alimentos, o governo instituiu políticas para aumentar a produção e a produtividade agrícola, incluindo investimentos públicos em pesquisa e desenvolvimento (P&D), extensão rural e crédito rural subsidiado (CHADDAD, 2016). Além disso, os produtores rurais, com determinação para assumir riscos e empreender, tiveram papel preponderante para que o setor agrícola brasileiro experimentasse rápido desenvolvimento, tendo sido também importantes as diversas formas de organização dos produtores e das cadeias produtivas. A modernização do processo produtivo do agronegócio brasileiro fez com que os elos anteriores e posteriores às atividades agrícolas, como os de produção de insumos, processamento e distribuição, apresentassem importância cada vez maior no Produto Interno Bruto (PIB) (EMBRAPA, 2018).
Em 2016, o agronegócio como um todo representou 23,6% do PIB, (enquanto a produção agrícola per se respondeu por apenas 5% desse montante) e foi responsável por 45,9% do valor das exportações, gerando um saldo comercial de US$ 71 bilhões (PROJEÇÕES, 2017). No mesmo ano, esse setor foi responsável por 19 milhões de pessoas ocupadas, o que representou quase metade (9,09 milhões) dos trabalhadores no segmento primário. A agroindústria e serviços empregaram, respectivamente, 4,12 milhões e 5,67 milhões de pessoas, enquanto 227,9 mil pessoas estavam ocupadas no segmento de insumos do agronegócio (BARROS, 2017). 
Como resultado dos esforços empreendidos pelo governo, pelas instituições de ciência e tecnologia (C&T), pelos agentes públicos e privados do setor e especialmente pelos produtores rurais, acentuados ganhos de produtividade no setor agrícola puderam ser observados, principalmente a partir da década de 1990. Em termos agregados, enquanto a produção aumentou 4,5 vezes, a utilização de insumos avançou pouco mais de 15%, o que pode ser explicado pela evolução da produtividade total dos fatores (PTF), que cresceu quase quatro vezes entre 1975 e 2015 (Figura 2) (GASQUES ET AL., 2017).
Figura 1 – Gráfico PTF x produto x insumo
Fonte: GASQUES ET AL., 2017
A partir da década de 1990, as políticas macroeconômicas de estabilização (controle da inflação e câmbio mais realista) e as maiores demandas interna e internacional devem ser consideradas também para explicar o crescimento do setor agrícola, que passou a ser o principal responsável pelo superavit da balança comercial brasileira. Entre 1990 e 2017, o saldo da balança agrícola do País aumentou quase dez vezes, alcançando, nesse último ano, US$ 81,7 bilhões, valores que têm contribuído para o equilíbrio das contas externas do País (EMBRAPA, 2018).
Figura 2 – Gráfico exportações x importações x saldo
 Fonte: EMBRAPA, 2018
A produção de grão em 1977 era de 47 milhões de toneladas e saltou para 237 milhões de toneladas em 2017. Importante ressaltar que a área plantada avançou 60%. Entretanto, o maior impulso se deu a partir de 1990, em grande parte devido ao crescimento das exportações, que se tornaram a força motriz do crescimento recente da agricultura brasileira. O País é atualmente o principal exportador de suco de laranja, açúcar, café e carnes bovina, suína e de aves, e o 2º maior de soja e milho (ESTADOS UNIDOS, 2017).
Figura 3 – Gráfico área plantada x produção
Fonte: ESTADOS UNIDOS, 2017
Embora a agricultura brasileira tenha avançado substancialmente nos últimos anos, ainda é possível observar grande desigualdade de produtividade e de renda no campo, o que tem sido atribuído, principalmente, ao fato de a grande parte dos pequenos produtores não ter sido capaz de adotar novas tecnologias. Essa “não adoção”, por sua vez, é consequência de inúmeros fatores, como o elevado custo de incorporação das novas tecnologias, as imperfeições de mercado11 e a baixa adequação das políticas públicas a tal fato (ALVES ET AL., 2016).
Assim, grande parte das pequenas propriedades, constituídas em sua maioriapelos denominados agricultores familiares, não acompanharam o desenvolvimento tecnológico observado nas grandes propriedades rurais nas últimas décadas. Nos próximos anos, para que seja possível promover o desenvolvimento da agricultura nacional de forma mais ampla, será necessário estimular a profissionalização e o empreendedorismo do agricultor, especialmente o familiar. De fato, o comportamento empreendedor se destaca como uma das principais características que fizeram com que os produtores fossem capazes de perceber as oportunidades e promover o desenvolvimento da agricultura. Nesse contexto, a capacidade de inovar e empreender criativamente são fatores fundamentais (SCHINAIDER, 2017), sendo importante ainda que os produtores disponham de forma crescente dos meios para adotar novas tecnologias, bem como processos inovadores de produção e de gerenciamento de suas propriedades.
2.3	Estufas 
Segundo LONGO e ABREU (2021), as estufas agrícolas são estruturas projetadas para proporcionar um ambiente seguro para o cultivo de diversas plantas. As estruturas de sustentação podem ser compostas por uma variedade de materiais, incluindo madeira, ferro e concreto. No entanto, o agricultor deve estar sempre atento à segurança da estrutura e à durabilidade do material a longo prazo. 
O teto precisa ser confeccionado de materiais transparentes como o vidro que possibilita a passagem de luz solar para o interior da estufa. Na agricultura, há muitos tipos de estufas, cada uma com sua singularidade. Entretanto, para a escolha de qual categoria de estufa empregar, é necessário definir o que será cultivado. 
2.3.1 Estufa tipo capela
A estufa contida na figura abaixo dispõe de telhados retos e planos, isso contribui com o escoamento da água em período de chuvas. Sua forma facilita a atividade laboriosa internamente, graças ao amplo espaço oferecido.
Figura 4 - Estufa tipo capela
Fonte: LONGO e ABREU, 2021.
2.3.2 Estufa tipo multinave
A imagem a seguir apresenta a estufa tipo multinave, essa contém telhado confeccionado com vidro reto e encontra-se inclinado. É notado também, janelas embutidas, que podem ser abertas não importa qual for o instante, a fim de assessorar na ventilação da estrutura. Todavia, por se tratar de uma estrutura grande, essa classe de estufa pode deteriorar-se com fortes ventanias.
Figura 5 - Estufa tipo multinave
Fonte: LONGO e ABREU, 2021.
2.3.3 Estufa tipo parral
A estufa tipo parral como o exposto na figura abaixo, é definida com uma estrutura de arame galvanizado e madeira. Um arranjo simples e barato, composto de postes de madeira verticais assimilados por fios e envolto por um plástico transparente não rígido. O sistema de ventilação e controle climático defasado são os principais fatores negativos a serem considerados ao escolher esse modelo de estufa.
Figura 6 - Estufa tipo parral
Fonte: LONGO e ABREU, 2021.
2.3.4 Estufa tipo túnel
A estufa tipo túnel, contém uma estrutura simples, custo baixo no que se refere à montagem e obtenção, e resistência considerável contra fortes ventanias. Todavia, seu interior protegido demonstra dificuldade em se manter árido.
Figura 7 - Estufa tipo túnel
Fonte: LONGO;ABREU, 2021.
2.4	Cultivação através de estufas no Brasil 
Pode se afirmar que o Brasil é um país que possui dimensões continentais de 8.500.000 km² e é dividido majoritariamente em cinco regiões geográficas, são essas: Norte, Sul, Sudeste, Centro Oeste e Nordeste, e por consequência disso, cada região dispõe de características climáticas distintas devido a cada área estar localizada mais próxima, ou não, dos oceanos Atlântico Sul, Pacífico Sul e/ou zonas de convergência intertropical (REIS, 2005).
Para Reis (2005, p. 2): “Esses centros de circulação atmosférica atuam sazonalmente nas regiões geográficas brasileiras de modos distintos, gerando condições de clima favoráveis e adversos à produção agrícola”. Entende-se então que após ter-se baseado em fatores de dados meteorológicos, a diversidade climática regional no Brasil implica na necessidade de estudos de desenvolvimento e implementação de sistemas, como estufas, de acordo com a demanda local, nos quais seja possível manter, e melhorar a qualidade e o custo/benefício, da produção em que se deseja atuar.
A produção de folhosas em cultivo protegido também vem chamando a atenção dos produtores, especialmente porque algumas espécies apresentam limitações em determinadas regiões e épocas do ano. O cultivo em ambiente protegido, por sua vez, tem tornado viável a produção com qualidade durante o ano todo. (SILVA,B. 2014; SILVA,A. 2014; PAGIUCA, 2014)
No quesito panorama, é apontado que “O Brasil é o segundo maior produtor em ambientes protegidos na América Latina, com aproximadamente 30.000 ha em 2019”. Também é citado que, apesar de ter crescimento acima das taxas do PIB nacional, o aumento anual das produções protegidas por estufa, no Brasil, fica abaixo dos 5%, número baixo se comparado a países europeus e asiáticos cujas taxas de crescimento chegam a 10%, fator que mostra que o Brasil também possui capacidade de crescimento nessas técnicas de infraestrutura agrícola (JUNIOR, 2021).
2.5	Cultivação através de estufas no mundo
A produção de hortaliças através de estufas para fins comerciais surgiu no Norte da Europa nas primeiras décadas do século passado e teve um grande desenvolvimento logo após o fim da Segunda Guerra Mundial (MARTINS, 2014). E devido aos avanços industriais que proporcionaram o uso de materiais e sistemas mais sofisticados, os produtores puderam superar as dificuldades do cultivo de espécies vulneráveis ao frio, permitindo assim a sua produção eficaz ao longo do ano. Posteriormente, de acordo com Pardossi (et al., 2014), “a produção protegida expandiu-se para alguns países asiáticos” e, a par deste fator, para Critten e Bailey (2002) essa expansão também chegou a “regiões onde a água para a agricultura é escassa, visto que o uso de estufas permite o uso da água de uma forma eficiente”, o que mostra que a região não é mais um fator limitante, apenas condiciona detalhes operacionais como ventilação e umidade (MARTINS, 2014, p. 3).
Figura 8 - Proteção contra chuva em regiões de alta pluviosidade
FONTE: Pardossi, 2014.
Figura 9 - Encostas com melhor radiação solar no outono e inverno
FONTE: Pardossi, 2014.
De acordo com Louro (2011) citado por Nascimento (2019) com relação aos países nórdicos, em especial referência, a Holanda, a produção em estufas representa mais de 7,2 milhões de euros na economia deste país. Na América mais ao norte, concretamente na cidade de Alberta, Canadá, o custo de produção, em 2010, rondou os 80 – 130 €/m2. Já nos países mais a sul, associados a climas mais quentes, a técnica utilizada para controlar o ambiente de cultivo é mais econômica, uma vez que os gastos energéticos utilizados para o aquecimento do ambiente são consideravelmente baixos, sendo estes apenas necessários em períodos de Inverno.
Em se tratando do continente Asiático, dados revelam que essa região corresponde a cerca de 66% da área coberta de estufas no mundo, distribuídas principalmente pela China, Japão e Coreia do Sul, respectivamente (PARDOSSI, A. [et al.]). No que diz Martins (2014), o desenvolvimento da produção protegida na Europa fica fundamentalmente localizado nos países mediterrâneos, essencialmente devido aos seguintes aspectos:
i) Temperatura amena durante os meses frios, ii) grande período de exposição solar durante o ano e iii) clima estável devido à proximidade do mar, possibilitando condições muito favoráveis ao cultivo protegido. O mesmo acontece com os países da Costa do Norte de África, colocando a Bacia Mediterrânea, no segundo lugar mundial ao nível da área de ocupação de estufas (MARTINS, 2014). 
Figura 10 - Vista aérea da região de Almeria, no Sul de Espanha
FONTE: MARTINS, 2014.
Figura 11 - Área envolvida na produção protegida, da Bacia Mediterrânea
FONTE: MARTINS, 2014.
Tabela 1 - Estimativa da área de utilização de estufas, em ha, nas diferentes regiões do globoFONTE: MARTINS, 2014.
2.6	Fatores que contribuem para a agricultura
	No setor da agricultura, é certo que há diversos fatores na qual influenciam diretamente no processo de desenvolvimento dos cultivos, seja em ambiente fechado ou não.
2.6.1	Fotossíntese
A fotossíntese é a maior forma de conversão de energia solar, a mais testada e a mais usada no planeta. Ela está presente em praticamente todas as plantas, e as plantas por sua vez estão fortemente presentes no meio ambiente (GUST, 2013).
A fotossíntese acontece quando a planta recebe luz e transforma essa energia luminosa em energia química. A energia química fica disponível na forma de ATP (Adenosina Trifosfato), essa molécula é produzida tanto na fase de fotossíntese quanto na fase de respiração de uma planta (KLUGE, 2015).
Na fase da fotossíntese o processo acontece através da oxidação do H2O em O2, essa oxidação é arbitrada pela variação de luz, também chamada de fase luminosa. A outra etapa da fotossíntese é conhecida como fase de síntese, que é quando o CO2 é reduzido em moléculas orgânicas, onde a ATP é utilizada (KLUGE, 2015).
Na fase da respiração ocorre o processo inverso da fotossíntese, onde ocorre a oxidação das moléculas orgânicas em CO2, redução do O2 em H2O e a energia é dissipada em forma de calor (KLUGE, 2015).	
Importante observar que a ATP obtida através da fotossíntese, só é possível através de células clorofiladas (onde se tem presença de clorofila), também chamadas de fotossintetizantes. O que significa que células não fotossintetizantes dependem de uma fonte de energia alternativa, dada pela respiração, onde essas células usam as moléculas orgânicas advindas da fase de síntese das células fotossintetizantes, este processo também ocorre quando há falta de luz nas plantas em geral (KLUGE, 2015).
Algo que pode se observar da relação entre fotossíntese e respiração, é que em plantas ainda em estágio de crescimento possuem uma taxa maior de fotossíntese. Quando as taxas de fotossíntese e de respiração se igualarem, a planta chega a um estado de estagnação (KLUGE, 2015).
Em situações de altos níveis de luz e uma temperatura muito elevada ocorre a fotorespiração, processo que causa um consumo de O2 e uma relativa perda de CO2, sendo que esse processo pode diminuir a energia acumulada durante a fotossíntese de 50% a 60%, levando a planta à tendência de ter uma relação de fotossíntese e respiração igualitária, causando o que se chama de “ponto de compensação de luz”, este que seria então o estado de estagnação da planta (KLUGE, 2015).
As florestas de todo o planeta durante seu processo de fotossíntese liberam uma grande quantidade de O2 na atmosfera, porém, em seu processo de respiração consomem o O2 produzido e liberam CO2, tornando as algas marinhas as grandes responsáveis pela liberação de O2 na atmosfera. Cerca de 98% do oxigênio atmosférico é procedente desse organismo (HUTH, 2012). 
2.6.2	Importância da energia solar 
As plantas precisam da luz solar para realizar a fotossíntese, processo que lhes permite armazenar moléculas de açúcar para continuarem crescendo.
As mesmas produzem seu próprio alimento, onde absorvem a luz solar e o gás carbônico, na qual fornece energia para a formação do alimento. A luz do sol e o CO2 unem-se a água obtendo como resultado a glicose, que é um tipo de açúcar, esse processo é chamado de fotossíntese (ANA PAULA, 2021).
2.6.3	Importância da temperatura ambiente 
Cada cultura de plantas possui uma faixa de temperatura onde se desenvolve melhor. No caso da soja, sua faixa é de 20ºC a 30ºC, sendo que é preferível que fique mais próximo dos 30ºC, entretanto a temperatura do solo onde sua semente será plantada deve estar próxima dos 25ºC (AGEITEC).
Com uma temperatura elevada durante o desenvolvimento, a taxa de crescimento é afetada e surgem algumas consequências como a floração antecipada; maturação acelerada; danos mecânicos na estrutura das plantas, entre outros. Já a temperatura baixa inibe o crescimento e causa o atraso na colheita (AGEITEC).
Outro exemplo são as melancias, a temperatura do ar deve estar entre 18 °C a 30°C, não suportando temperaturas abaixo de 10ºC. Cada fase do desenvolvimento das melancias tem uma faixa ideal de temperatura, onde a faixa que traz mais resultado para a germinação das sementes é entre 21,1ºC a 35ºC, sendo que a temperatura mínima do ar é de 15ºC e a mínima para o solo é de 21,1ºC. Onde se a temperatura do ar estiver em torno de 20ºC o processo de germinação das sementes leva em torno de 15 dias, já com a temperatura do ar se mantendo próximo dos 30ºC esse tempo cai para 5 dias aproximadamente (EMBRAPA, 2010).
Vale ressaltar que em temperaturas mais baixas ocorre uma paralisação do desenvolvimento da planta, no caso das melancias a faixa de temperatura do ar para paralisação fica entre 11°C a 13ºC, sendo que se não for exposta a essas temperaturas por muitos dias ela voltará a se desenvolver (EMBRAPA, 2010). 
Em um ambiente onde a temperatura do solo e do ar são controladas, pode se manter os melhores níveis de temperatura para o desenvolvimento do fruto. Sendo assim a temperatura do ar durante a noite deve ficar entre 15ºC e 20ºC e durante o dia entre 20ºC e 30ºC, nesses níveis a melancia pode chegar a 50% do seu peso final em apenas 15 dias após a antese (inicio da maturação) e chegando no fim da maturação entre 30 a 50 dias, sendo que durante a maturação do fruto se inicia o ciclo reprodutivo (EMBRAPA, 2010).
Tabela 2 - Faixas de temperatura do ar para melancia em diferentes fases de desenvolvimento
Fonte: INFOAGRO (2010)
2.6.4	Importância da umidade do solo 
A água presente no solo é de extrema importância para manutenção dos ciclos biológicos, geológicos e químicos, mantendo todo o ecossistema em equilíbrio (ECYCLE, 2010). A pesquisa em processos de produção agrícola é de suma importância, levantando dados para se manter em equilíbrio as plantas, solo e água. O solo é o grande responsável por assegurar as condições necessárias para a produção em cultivos, armazenando a água e a mantendo sempre à disposição das plantas. É pela água que as plantas recebem os nutrientes necessários para o crescimento. Assim como o solo consegue manter sua capacidade térmica. Dessa forma, mesmo com as variações climáticas, a planta estará sempre dentro de uma faixa de temperatura considerada saudável, além de nutrida. (HARA et al., 2019).
É importante que a umidade do solo esteja sempre sob monitoramento, pois é um fator necessário para a irrigação do solo, com esses dados coletados é possível determinar a quantidade de água necessária, assim como quando será necessário irrigar. Com relação à coleta de dados, existem várias formas e equipamentos que foram desenvolvidos para se medir o teor de água no solo, existindo grande variação de precisão e custo (BRAGA et al., 2018).
O monitoramento da umidade do solo junto à irrigação proporciona vantagens tanto para o agricultor quanto para os consumidores, devido o aumento da produtividade por não necessitar seguir os períodos chuvosos, o que também causa menor variação do preço no varejo das plantas (SENAR, 2019).
2.6.5	Importância da umidade do ar 
O principal dano causado pelo excesso de gás carbônico é o aumento da temperatura, pois ele retém calor na camada mais baixa da atmosfera, provocando desequilíbrio no clima. (KIMBALL et al., 1994).
O clima sofre alterações, provocando mudanças na umidade relativa do ar e aumento da temperatura. Esses dois fatores influenciam diretamente no processo de ciclo do carbono das plantas e das árvores, que por sua vez acabam afetando a vida dos seres vivos.
Um estudo revelou que em um ano em que há muito calor o ar se torna muito seco, ou seja, há uma baixa umidade o que faz com que as plantas consumam menos água, elas economizam, afetando o seu processo do ciclo do carbono, elas contribuem menos com a despoluição. (SALVADOR et al.2008).
2.6.6	Importância do CO² 
No processo de combate à poluição, as árvores e as plantas são aliadas importantes, já que em seu processo de fotossínteseelas absorvem o gás carbônico (CO2) do ar e liberam o oxigênio (O2). Esse processo realizado pelas plantas é conhecido como ciclo do carbono, mas com o processo de urbanização, as árvores perdem espaço para construções.
A urbanização é um processo que envolve o crescimento das grandes cidades, que por sua vez acarreta em desmatamentos, provocando uma série de alterações no meio ambiente. 
O principal dano causado pelo excesso de gás carbônico é o aumento da temperatura, pois ele retém calor na camada mais baixa da atmosfera, provocando desequilíbrio no clima. (KIMBALL et al., 1994). 
O Gás carbônico é essencial para as plantas, já que ele auxilia, no equilíbrio hormonal das plantas e no metabolismo, melhorando também o processo de fotossíntese e na captação de nutrientes do solo, e o efeito positivo de tudo isso, são plantas mais saudáveis, com produção aumentada de frutos com mais qualidade, e mais resistências a danos da natureza, como pragas e doenças. (KIMBALL et al., 1994)
Há um estudo no Brasil, sobre o processo de utilização de CO2 através do procedimento de irrigação sobre as plantas, mas também será necessário estipular parcelas e ciclos de utilização do CO2 que trará mais benefícios, com objetivo de potencializar o custo e o ganho.
2.6.7	Importância do PH do solo
As propriedades do solo têm um desempenho muito importante na saúde das plantas. Medir o pH do solo ajuda a verificar os nutrientes existentes, a permeabilidade e os tipos de plantio que podem ser cultivadas. O pH do solo depende muito do meio ambiente. Os solos alcalinos tem sua característica pelo excesso de sais solúveis e carbonatos, são frequentemente encontrados em áreas ricas em calcário. Solos ácidos são caracterizados pela presença de íons de hidrogênio e alumínio, que são causados por chuvas acidas, fertilização ou decomposição de matéria orgânica.
Um dos principais fatores na cultivação de plantas é a disponibilidade de macro e micronutrientes. Isso está relacionado ao pH. O pH do solo e a solução nutritiva determinarão a solubilidade dos nutrientes.
Os solos com pH entre 4,0 a 5,0 são caracterizados muito ácidos, nesta faixa a solubilidade de minerais como alumínio, ferro e manganês aumenta e pode ser toxico para as plantas.
Os solos com pH superior a 8,0 ou 9,0 são caracterizados fortemente alcalinos, neste nível os nutrientes não estão dissolvidos e disponíveis para assimilação.
Embora o pH para ser ideal depender muito da espécie da planta, a grande maioria se dá bem em solo com poucos ácidos. É importante observar que existem níveis ótimos de pH que favorecem as bactérias do solo, como aquelas que convertem nitrogênio atmosférico (N2) em nitrogênio utilizável pelas plantas (NH4+). Essas bactérias que se ligam ao oxigênio vivem nas raízes da leguminosas e prosperam em valores de pH entre 6,0 e 8,0.
2.7	Principais vantagens na utilização de estufas
O uso correto do ambiente protegido possibilita produtividades superiores às observadas em campo aberto. A produtividade dentro do ambiente protegido pode ser 2 - 3 vezes maior que as observadas no campo e com qualidade superior. Além do controle parcial das condições climáticas, o ambiente protegido permite a realização de cultivos em épocas que normalmente não seriam escolhidas para a produção ao ar livre. Esse sistema também auxilia na redução das necessidades hídricas (irrigação), através de uso mais eficiente da água pelas plantas. Um outro bom motivo para produzir em ambiente protegido é o melhor aproveitamento dos recursos de produção (nutrientes, luz solar e CO2), resultando em precocidade de produção (redução do ciclo da cultura) e redução do uso de insumos, como fertilizantes (fertirrigação) e defensivos (CERMEÑO, 1990).
Foi realizado um ensaio na universidade federal de Viçosa (MG), na intenção de avaliar a qualidade e a produtividade dos cultivares de tomate. Foi instalado experimento em ambiente protegido (estufa) e não protegido. Foi utilizado estufa do tipo túnel alto com cobertura de 0,1mm de espessura resultando em um aumento de 141% na produtividade do cultivo feito em ambiente protegido em comparação ao não protegido. No estudo realizado 92% dos frutos foram classificados como comercial nos ambientes protegidos. Já em ambientes não protegidos esse número caiu para 72%. (PAULO CEZAR; EMERSON NOGUEIRA, 1996).
Com objetivo de avaliar o efeito da estufa de plástico na evolução da maturação da uva Vitis labrusca L. cv. Niágara Rosada, conduziu-se este experimento de julho de 1994 a janeiro de 1995, em Bento Gonçalves, RS. O experimento foi conduzido em dois grupos de videiras (em estufa e a céu aberto), formado por aproximadamente 70 plantas. As regas foram realizadas em frequência e quantidade de água de modo a propiciar adequado desenvolvimento das videiras. O processo de maturação da uva foi mais rápido no interior da estufa que a céu aberto. A antecipação da maturação deveu-se principalmente à maior temperatura no interior da estufa, o que proporcionou uma maior soma de graus-dia. Este aumento térmico favoreceu as condições para que os diferentes processos fisiológicos se realizassem, como a atividade fotossintética, o transporte de açúcar no floema da videira e a transformação da sacarose em glicose e frutose. 
2.7.1 	Eficácia das colheitas 
As plantas cultivadas em estufas, sempre estarão em clima apropriado, para potencializar o máximo do seu desempenho. Os fatores que contribuem para a produção favorecem a obtenção de produtos sadios, com maturação uniformes, saborosos, e com excelente apresentação, sendo assim, o produtor pode aumentar o valor de seus produtos, obtendo maiores lucros, pois estas qualidades estimulam o consumo (CERMEÑO, 1990).
As condições permitem que as plantas tenham um desenvolvimento acelerado, uma vez que é possível desenvolver um número maior de ciclos vegetativos durante o ano, possibilitando obter duas a quatro colheitas extras na mesma área, em relação aos plantios comuns (CERMEÑO, 1990).
Segundo PUQUERIO e TIVELLI, pesquisadores do IAC - Instituo Agrônomo de Campinas, devido às condições climáticas no inverno serem favoráveis ao cultivo da rúcula, seria dispensável o uso do ambiente protegido. Porém, devido ao melhor aproveitamento dos fatores de produção pelas plantas, que ocorre dentro do mesmo, houve melhor rendimento das plantas cultivadas no ambiente protegido em relação às cultivadas em campo. A maior produtividade verificada no campo com 240 kg/ha-1 de nitrogênio, foi alcançada com 110 kg/ha-1 de nitrogênio no ambiente protegido, ou seja, teve-se uma economia de 130 kg/ha-1 de nitrogênio no cultivo protegido. Já no verão, a alta precipitação pluviométrica durante o ciclo da cultura e sua concentração em curtos períodos de tempo foi prejudicial às plantas cultivadas no campo, que não conseguiram acompanhar a produtividade verificada no ambiente protegido. 
Figura 12 - Produtividade de rucula em campo e estufa, nas estações de inverno (A) e verão (B)
Fonte: Purquerio & Goto 2005 e Purquerio et al, 2005
No campo, além da menor produtividade também se observou menor qualidade das plantas. O impacto das gotas de chuva nas folhas, bem como a movimentação de partículas de solo, danificou fisicamente as folhas, atrasando o desenvolvimento da planta e diminuindo a qualidade final do produto, a ponto de, na colheita, as folhas não apresentarem bom aspecto para a comercialização, pois estavam coriáceas, amareladas, danificadas e sujas (PUQUERIO;TIVELLI, 2005).
Figura 13 - Rúcula com danos físicos e sujeiras nas folhas
Fonte: Purquerio, L.F.V, 2005.
2.7.2		Proteção às pragas 
Os cultivos nas lavouras, localizadas em campo aberto são mais sujeitos ao ataque de pragas do solo e de insetos, mesmo realizando o manejo correto.
Figura 14 - Pragas agrícolas
Fonte: FRAZONI, 2018
Os cultivos das plantas dentro das estufas eliminam o contato com a maioria destas pragas agrícolas. Contudo, caso ocorra à incidência de pragas, o controle é feito de forma mais rápida e eficaz.
2.7.3		Cultivos fora de época 
O territóriobrasileiro, em virtude da sua localização e grande extensão, apresenta diferentes tipos de climas, e em muitas regiões possuem variação climática, assim há muitos intervalos de tempo que favorecem e outros que desfavorecem o plantio de certos cultivos. 
Na região Sul, por exemplo, mais especificamente no Rio Grande do Sul, onde o inverno é mais pesado, limita-se o período de cultivos, geralmente de 3 à 4 meses, na primavera. No cerrado, a qualidade para produção de hortaliças, se ausenta praticamente o ano inteiro, pois a região recebe por seis meses muitas chuvas e durante os outros seis sofre com a estiagem. Na região Amazônica é bastante úmida e quente, e isso deve-se à existência das florestas, que, por meio da evapotranspiração, perdem água para o meio ambiente. O Oceano Atlântico também é responsável por essa umidade elevada, desta forma torna-se inviável a produção hortícola durante quase todo o ano (LEANDRO, 2015).
Quando o produtor não é mais dependente da sazonalidade, ele é capaz de cultivar e colher várias espécies de plantas independente da época e condições climáticas. Fazendo com que a sua produção atenda à demanda do consumidor, fornecendo mais alimentos de qualidade e balanceando os preços do mercado, uma vez que o valor do produto cai na época da colheita e sobe durante a escassez.
2.7.4		Sustentabilidade
Geralmente, as estufas geram um menor impacto ambiental se comparado com as lavouras tradicionais. Pois, utilizam de forma racional água e fertilizantes e diminuem a quantidade de agrotóxicos, tornando a produção mais limpa e sustentável. O cultivo protegido também gera uma quantidade menor de resíduos.
2.7.5		Economia	
No plantio convencional existe a insolação e o vento, fatores que desidratam o solo, o que exige um maior número de regas. Porém, em ambientes fechados e controlados a transpiração é mínima, assim reduz a necessidade de irrigação em larga escala, sendo realizadas as regas somente quando necessário. Este fator é de suma importância para locais onde a lavoura esteja localizada longe do ponto de origem da água. Portanto, dentro das estufas o agricultor possui condições suficientes para controlar a umidade do solo, uma vez que às mesmas possuem proteção contra chuvas, podendo causar um desequilíbrio na umidificação. 
Em sistemas automatizados é permitida a fertirrigação, que é a aplicação do adubo e corretivos junto com a água. Nessa técnica o uso da água é moderado e os nutrientes reagem de forma mais eficiente, gerando alta economia para o negócio. Já nos cultivos tradicionais, grande parte dos adubos são lavados pelas águas das chuvas, reduzindo a fertilidade da terra, onde se perde grande parte do investimento realizado.
 
 
3	SISTEMAS INSERIDOS ATUALMENTE NA AGRICULTURA 
Na atual agricultura, é comum ser utilizado por pequenos e médios produtores tipos de sistemas na qual tem uma carência de automação, e em muitas das vezes não é viável economicamente, sistemas onde são fechados para integração com processos automatizados.
3.1	Sistemas de irrigação 
Para Francisco (1990), não há um sistema de irrigação considerado ideal, ou que de atenda da melhor maneira possível a todas as possibilidades de plantio, sendo assim deve se reunir o maior número de dados e informações do plantio estudado para que seja feita a escolha do sistema de irrigação.
Ao fazer escolha do método de irrigação, deve se considerar alguns fatores como, o plantio a ser irrigado, a capacidade de infiltração e retenção de água no solo, topografia da área do plantio, quantidade e qualidade da água, custo de operação e implantação.
A maioria das escolhas do sistema de irrigação nas produções Brasileiras nem sempre contam com a presença de um especialista da área, isso leva a maioria a escolha inadequada do método de irrigação, tal ação pode causar sérios danos ao solo e a própria produção. Por tanto e de suma importância um processo criterioso na escolha do método, disserta Francisco (1990).
Tabela 3 - Percentual de uso de métodos
	Região
	Métodos Empregados
	Valor (%)
	
Nordeste
	ASPERSÃO 
LOCALIZADA SULCOS
INUNDAÇÃO 
	54%
2%
30%
14%
	
Sudeste
	ASPERSÃO 
LOCALIZADA SULCOS
	37%
60%
3%
	
Centro Oeste
	ASPERSÃO 
LOCALIZADA SULCOS
	54%
11%
1%
	Sul
	ASPERSÃO 
INUNDAÇÃO
	5%
95%
	Norte
	INUNDAÇÃO 
	100%
Fonte: Francisco, 1990
3.1.1	Métodos de irrigação 
Irrigação é a aplicação artificial de água à uma cultura a medida da capacidade de retenção e infiltração do solo, de modo a garantir ideal suprimento hídrico da planta durante todo seu ciclo vegetativo, proporcionando melhor produção e desenvolvimento. Aspersão, superficial, localizadas e subterrâneas são basicamente as quatro formas de se irrigar. Segundo FRANCISCO (1990).
3.1.1.1	Aspersão 
Nesse tipo de irrigação a água é fracionada em uma enorme quantidade de gostas que se espalham no ar, formando uma chuva artificial, esse fracionamento é obtido pela passagem de água sob pressão através de aspersores, pequenos orifícios ou bocais. Segundo Dalk (1989).
Figura 15 - Irrigação Aspersão
Fonte: CTP
3.1.1.2	Superficial 
	Sistema de irrigação onde a água é conduzida pela própria superfície do solo e é classificada em sulco, faixa de inundação. Segundo Fernando (1990).
Figura 16 - Irrigação Superficial
3.1.1.3	Localizada 
A aplicação de água é lenta e frequente em pequena quantidade, mantendo a umidade do solo próxima da capacidade de campo, os tipos de irrigação localização são: Gotejamento, micro aspersão, tubos porosos, jato pulsante, xiquexique, e capsulas porosas.
Figura 17 - Irrigação Localizada
3.1.1.4	Subterrâneas 
Nesse sistema a água é aplicada no interior do solo por elevação ou abaixamento do nível do lençol freático, ou através de canais, tubos porosos, manilhas ou dispositivos permeáveis instalados a pequena profundidade. D' Alkin (1986). A mangueira para irrigação subterrânea é instalada em profundidades de 4 a 30 cm, tendo um esforço braçal muito elevado.
Figura 18 - Irrigação subterrânea
3.2	Sistemas de aquecimento 
3.2.1	Aquecimento a lenha
	Sistema de aquecimento a lenha - O sistema de aquecimento utiliza lenha como combustível. Constituído basicamente por uma fornalha fora da estufa, e dutos que circundam as fronteiras interna da estufa. Os gases aquecidos da combustão que saem da fornalha entram nos dutos e passam pela estufa, aquecendo-a por convecção e radiação, construindo uma parede de ar quente. Como esses gases circundam por dentro dos dutos a estufa não é contaminada, (PAULO, 2001).
Figura 19 - Sistema de aquecimento a lenha
Fonte: Arcotherm
 3.2.2	Aquecimento por água (solo radiante)
O sistema de aquecimento radiante funciona irradiando calor de uma superfície quente para um ambiente mais frio. Em aplicações de efeito estufa, a tabulação é instalada sob a fundação da estrutura. Esses tubos são então ligados a uma fonte de calor de água quente. Quando a água quente passa pelo sistema, o ar entre o piso da estufa e a fundação da estrutura é aquecido. À medida que o ar quente sobe naturalmente, o calor pode ser sentido acima do chão e irradia por todo o espaço da estufa (CASTILLA, 2005).
Figura 20 - Sistema de aquecimento por solo radiante
Fonte: Multibeton, 2019
4	MANEJOS DAS PROPRIEDADES DE CONTROLE DENTRO DA ESTUFA
Para se realizar qualquer tipo de cultivo dentro de uma estufa, é necessário antes de tudo saber as respectivas exigências fisiológicas, para que o mesmo tenha um bom desenvolvimento.
4.1	Manejo e estudo da umidade do solo
Para o controle da umidade é necessário definir um método de irrigação. Existem diversas maneiras de irrigar um solo, algumas das mais utilizadas na atualidade: subirrigação, asperção, gotejamento, irrigação por superfície, pivô central e microaspersão. Para o projeto proposto será utilizado a técnica de irrigação por gotejamento.
No processo de rega por gotejamento a água é conduzida por tubos ou mangueiras até a área da raiz da planta, onde é aplicada lentamente através de gotejadores. A figura 1 apresenta um sistema degotejamento instalado na superfície do solo, todavia é possível implantá-lo enterrado. (MADALOSSO, 2014)
Figura 21 - Modelo de irrigação por gotejamento
Fonte: MADALOSSO, 2014.
	Inserido principalmente em culturas perenes e fruticultura, o método de rega por gotejamento também é utilizado por produtores de flores e hortaliças, com a finalidade de reduzir a quantidade de água, comparando com outros modelos de irrigação. (MADALOSSO, 2014)
	Entre as vantagens deste tipo de irrigação destacam-se a eficiência no uso da água e a aplicação em locais com tipos de relevo distintos. As principais desvantagens são o custo de instalação inicial e entupimento dos gotejadores. (MADALOSSO, 2014)
	Segundo SANTOS e BARRETO (2012), a umidade relativa do ar expressa em percentual, varia com a temperatura e corresponde a quantidade de água em seu estado gasoso presente na atmosfera em comparação à quantidade máxima que poderia existir nas mesmas condições de temperatura. Altos valores de umidade atrapalham o processo de evaporação, em contra partida baixos valores comprometem no estágio de fotossíntese da planta. Na figura 2 está contido uma tabela que apresenta intervalos de umidade ideais para algumas espécies de vegetais.
Tabela 4 - Tabela de faixas de umidade indicadas para o crescimento de algumas espécies vegetais
 Fonte: SANTOS e BARRETO, 2012.
	Para o estudo de umidade do solo são empregados sensores capacitivos, cujo funcionamento está associado à incidência de um campo elétrico que é gerado por cargas elétricas em sua face. (MARSCZAOKOSKI, CRUZ e SILVA, 2013),
	Nota-se o aumento da capacitância de um capacitor, quando é inserido algum tipo de material isolante entre seus eletrodos, portanto, quando o sensor se aproximar de qualquer material líquido ou sólido, este material se comportará como massa isolante, aumentando a capacitância. O controle de umidade se dá por meio desta variação de capacitância. (MARSCZAOKOSKI, CRUZ e SILVA, 2013).
4.2	Manejo e estudo da temperatura de ambiente 
Cada espécie de planta possui características climáticas próprias, sendo que se a temperatura for baixa ou demasiadamente alta para uma planta, esta terá problemas em seu desenvolvimento (Lima, Andressa 2010).
Abaixo exemplos de hortaliças e frutas com suas respectivas faixas de temperatura para um bom desenvolvimento, dados de acordo com EMBRAPA (CATÁLOGO BRASILEIRO DE HORTALIÇAS).
Tabela 5 - Tabela de temperatura adequada de algumas hortaliças
	Cultivo
	Temperatura adequada 
	Abóbora
	Entre 15° e 25°C
	Abobrinha
	Entre 15° e 25°C
	Acelga
	Entre 15° e 25°C
	Almeirão 
	Entre 15° e 25°C
	Batata 
	Entre 15° e 25°C, temperaturas noturnas acima de 20°C por mais de 60 dias é prejudicial produção de tubérculos
	Beterraba
	Entre 15° e 25°C
	Cenoura
	Entre 20º e 30ºC
	Chicória
	Entre 15º a 25ºC
	Chuchu 
	Entre 15° e 25°C
	Espinafre 
	Entre 15° e 25°C
	Morango 
	Entre 15° e 25°C
	Mostarda 
	Entre 15° e 25°C
	Nabo 
	Entre 15° e 25°C
	Pepino 
	Entre 15° e 25°C
	Pimentão 
	Entre 15° e 25°C
	Repolho 
	Entre 15° e 25°C
	Rúcula 
	Entre 15° e 25°C
	Salsa 
	Em torno de 20°C
	Tomate 
	Germinação das sementes entre 15 a 25ºC, desenvolvimento e produção entre 10 a 34ºC
	Uva
	Entre 20ºC e 30ºC
	Vagem 
	Entre 15° e 25°C
 Fonte: CATÁLOGO BRASILEIRO DE HORTALIÇAS.
4.3	Manejo e estudo do PH do solo
Para Marinho (1983). Para estimar a variação do pH do solo decorrente da quantidade recomendada para atender as demandas nutricionais da Cultura, ao considerar um modelo com diferentes solos, que relaciona o valor do pH final esperado
pH final esperado = pH inicial do solo + variação de pH
O pH ou potencial hidrogeniônico é a medida de grau de acidez de uma solução definida pelo teor de íons hidrônio (H3O+). Quanto menor o pH, mais acida será a solução, isso porque o pH é o logaritmo negativo da concentração de íons hidrônio na base 10.
pH = - log [H3O+]
[H3O+] = 10-pH
A escala de pH na temperatura de 25°C, varia de 0 a 14, sendo a solução ácida se os valores de pH forem menores que 7,0; neutra se o pH for igual a 7,0 e básica se o pH for maior que 7,0. Geralmente o pH dos solos variam entre 3,0 e 9,0.
Figura 22 - Ilustrativo de escalas do PH do solo
No modelo abaixo vemos que com materiais de fácil acesso é possível desenvolver breves experiências de funções inorgânicas em meio acadêmico, tratando acidez e basicidade com produtos do cotidiano utilizando indicadores naturais. Muitas pesquisas já relataram materiais alternativos como repolho roxo. Nesse trabalho podemos ver mais substancias com propriedades ácido básicas pouco exploradas, como açaí, beterraba, uva e casca de ameixa. Todos apresentam antocianinas, pigmentos da classe dos flavonoides, principais substancias cromogênicas encontradas em tecidos vegetais de cor vermelha, azul e purpura, que apresentam mudanças na coloração de suas soluções em função do pH (RAMOS, 2000).
As diferentes intensidades de coloração foram classificadas através do símbolo (+), soluções com coloração mais intensa são representadas por maior número de símbolos. Verificam-se, a partir da Tabela (n°), que os indicadores de açaí e de casca de ameixa foram os que apresentaram faixas de coloração mais definidas.
Tabela 6 – Comparativos de alteração de acordo com o PH em alguns cultivos
4.4	Manejo e estudo da iluminação
Pode-se considerar que o conceito de radiação fotossinteticamente ativa (RFA) ou PAR (do inglês, Photosynthetically Active Radiation) define-se como sendo “(...) a radiação que ativa os pigmentos fotossintéticos nas plantas, permitindo que as mesmas absorvam a energia radiante do sol e a convertam em energia química por meio do processo de fotossíntese.” (Dal Pai, A., 2016), compreendida no intervalo de comprimento de onda de 400nm a 700nm (espectro visível) (apud MCCREE, 1972). Entretanto neste trabalho iremos dimensionar a quantidade de iluminação de maneira análoga à descrita por Barbosa (2019) quando afirma que “A utilização de luz suplementar artificial, com emissão do comprimento de onda da radiação fotossintética ativa, é uma tecnologia que pode otimizar a produção de mudas”, ou seja, fazendo uso do dimensionamento adequado de lâmpadas podemos melhorar, suplementar ou até mesmo substituir o processo fotossintético baseado em radiação solar natural.
As figuras abaixo representam a comparação da região de maior sensibilidade do olho humano com a das plantas em geral (PAR):
Figura 23 - Curva de resposta da luz fotossintética
Fonte: OSRAM, 2022
Figura 24 - Comparação entre a sensibilidade da luz do olho humano (Visão Fotópica,CIE) e as plantas superiores
Fonte: ALMEIDA, 2014
Em relação ao cultivo do morangueiro (VIGNOLO, 2016), pode-se constatar no trabalho apresentado no VII Encontro sobre Pequenas Frutas e Frutas do Mercosul (2016) que o número e a massa de frutas por planta no tratamento com luz vermelha foram superiores se comparadas às plantas que receberam tratamento com outras cores ou mesmo sem este tratamento como pode ser observado na tabela:
Tabela 7 - Número de frutas por planta (NFP), massa de frutas por planta (MFP), massa média de fruta (MMF) e incremento da produção (%) em função da cor da luz artificial
Fonte: Embrapa Clima temperado, Pelotas, RS, 2016
No que é relacionado à medição, Fluence (2017) diz que “A terminologia recomendada para relatar e quantificar as medidas instantâneas da PAR é a Densidade de Fluxo de Fótons Fotossintéticos (do inglês, Photosynthetic Photon Flux Density) (PPFD)”. A PPFD mede a quantidade de PAR que realmente chega à planta, ou o número de moles de fótons fotossinteticamente ativos em uma superfície por unidade de área por unidade de tempo. O certo é que os fabricantes de iluminação (lâmpadas) disponibilizem, na embalagem do produto, a distância de medição da fonte de luz (vertical e horizontal), número de medidas incluído na média, e a relação min/máx.
Para utilização em ambiente protegido, a utilização de diodos emissores de luz (LED) como fonte de radiação luminosa vem atraindo o interesse na aplicaçãodessa tecnologia na produção vegetal devido ao seu alto potencial de aplicação comercial, possibilidade de padronizar um tipo de comprimento de onda que será emitido e com baixa emissão de calor (JOHKAN et al., 2012; LI et al., 2013). Contudo, antes de decidir qual tipo de iluminação artificial utilizar na horticultura, é preciso primeiro realizar um comparativo entre os tipos de tecnologia presentes no mercado atual.
4.4.1		Lâmpada incandescente 
As lâmpadas incandescentes são um tipo de iluminação com menos eficiência luminosa e com o menor tempo de vida média, cerca de 1000 horas (Brasil, 2010). Ela converte a maior parte da eletricidade, 90% a 95%, em calor e só uma percentagem muito reduzida, entre 5% e 10%, em luz, e além desses fatores, foram proibidas, de acordo com o Art. 1o da Lei nº 1.161, de 2007, o “uso de lâmpadas incandescentes em todo o território nacional e estabelece normas para disciplinar sua substituição por lâmpadas fluorescentes até 1º de janeiro de 2010”, tornando-se assim, inviável o seu uso na produção agrícola.
Figura 25 - Lâmpada incandescente
Fonte: pngegg, 2022
4.4.2		Lâmpada fluorescente 
Exibida na figura exibida abaixo está à lâmpada fluorescente, que possui boa eficiência, pois emite mais energia eletromagnética em forma de luz do que calor, ao contrário da lâmpada incandescente. Esse tipo de lâmpada possui um par de eletrodos em cada extremo, e um tubo de vidro coberto por um material à base de fósforo. Assim, quando o tubo é excitado com radiação ultravioleta, gerada pela ionização dos gases, produz-se luz visível. (GUIMARÃES, 2017).
Figura 26 - Lâmpadas fluorescentes
Fonte: Foxlux, 2018
As lâmpadas fluorescentes são mais utilizadas no crescimento de plantas do que as lâmpadas incandescentes, pois mais de 90% dos fótons emitidos estão dentro da região PAR. As lâmpadas fluorescentes, do tipo tubular, podem alcançar os valores de eficiência de 20% a 30%, e vida útil de 12.000 horas. Existem ainda, as lâmpadas fluorescentes especiais que 31 31 podem atingir vida útil de 20.000 a 36.000 horas. Este tipo de lâmpada, utilizada para crescimento de vegetais, tem ainda mais vantagem por causa da grande quantidade de radiação azul emitida, que, conforme já explicitado, é indispensável para alcançar uma morfologia equilibrada para a maioria das plantas cultivadas. Assim, as lâmpadas fluorescentes são frequentemente usadas para a substituição total da radiação da luz natural em estufas fechadas e câmaras de crescimento. (apud PINHO et al., 2008). 
4.4.3		Lâmpada de vapor de sódio 
De acordo com Sirio (2022), a lâmpada de vapor de sódio é uma lâmpada de descarga em meio gasoso, que utiliza um plasma de vapor de sódio para produzir luz, cuja iluminação tem a cor amarelo forte”. Além disso, é ressaltado que a grande vantagem dessas lâmpadas é que possuem um índice de reprodução de cor baixo, e uma eficácia luminosa alta. 
Figura 27 - Lâmpada de vapor de sódio
Fonte: Bravoluz.
Esse tipo de iluminação é caracterizado por ser ideal para a agricultura, e as principais razões são: a alta emissão radiante, o baixo preço, o longo tempo de vida, a alta emissão de PAR e a alta eficácia elétrica (Guimarães, 2017). Entretanto, estas lâmpadas geram muito calor e, para ambientes fechados, é necessário um bom sistema de ventilação para que o calor possa ser dissipado. Vale ressaltar também que a lâmpada não deve ser instalada próxima da planta, a fim de se evitar queimaduras (Sirio, 2022).
4.4.4		Diodo emissor de luz (LED) 
O LED tem grandes vantagens na iluminação hortícola em relação às fontes de luz convencionais. Dentre elas, estão a economia de energia, o tempo de vida útil longo, o tamanho compacto, modelos com radiação em intervalos específicos do espectro permitindo flexibilização de espectro e, consequentemente, maior rendimento quanto a PAR, em que ocorre a absorção da fotossíntese das plantas, a direcionalidade do fluxo radiométrico, a capacidade de produzir elevados níveis de iluminação com baixo calor radiante, o total controle da radiação emitida e a ausência de substâncias tóxicas, como o mercúrio. (PINHO et al., 2008), tornando-se assim uma solução ecologicamente correta.
Figura 28 - Fita de LED
Fonte: FREEPIK, 2022
Neste ponto, cabe salientar também a existência da lâmpada de LED full spectrum, que emite todos os comprimentos de onda com o intuito de simular o espectro do sol e apresenta uma luz de coloração roxa, mostrando, assim, eficiência ainda maior no crescimento e desenvolvimento das plantas do que o LED comum. (Sirio, 2022).
4.5	Manejo e estudo do gás carbônico
A quantidade de gás carbônico presente no ar está diretamente relacionada a atividade fotossintética. Em 1958, Charles Keeling, instalou no alto do vulcão Mauna Loa o primeiro equipamento para medir as concentrações de CO2 na atmosfera. A série de Keeling mostra que a concentração de CO2 na atmosfera, na média mensal, chegou a 399,76 partes por milhão (ppm) em maio de 2013 e só ultrapassou a barreira de 400 ppm no ano seguinte. E continua crescendo. A previsão de aumento do dióxido de carbono para 2021 é de 2,29 (mais ou menos 0,55) ppm, o que implica uma concentração de 419,3 (+ ou – 0,6) ppm. Desta forma, o dióxido de carbono continuará a se acumular na atmosfera em 2021 devido às emissões contínuas da queima de combustível fóssil, mudança no uso da terra etc. (OMM, 2021).
Plantas utilizam CO2 quando estão fazendo fotossíntese e crescendo, presente naturalmente na atmosfera na concentração de 0,03 a 0,04% da composição do ar. Na maioria das vezes já existe uma quantia suficiente de CO2 no ar, do contrário não teríamos plantas no planeta. Quando as concentrações de CO2 ficam ainda mais elevadas, a cerca de 1%, o ar torna-se mortal para os animais. Os seres humanos sufocariam a níveis tão altos. Em alguns casos é possível utilizar muito CO2 nas estufas, com a vantagem do aumento da concentração de CO2 para matar insetos prejudiciais, tomando o cuidado de não submeter os seres humanos e animais ao risco da alta concentração (GREEN POWER, 2017).
5	PESQUISA DE CAMPO
Realizadas visitas até a estufa, situada em um sitio na cidade de Santa Isabel/SP. Após a visita constatou-se que não há nenhum tipo de automação inserido nas instalações, assim fazendo de grande necessidade a melhoria do controle para que a produção seja mais eficiente.
Com a visita realizada ao local da estufa, nota-se vários fatores externos e internos que dificultam o processo de crescimento e desenvolvimento do cultivo, onde um desse fatores é o tipo de lona que dificulta a passagem de luz interna, para que haja um processo de cultivo acelerado. Foi visto também que o processo de irrigação é manual uma vez que isso se torna uma mão de obra maior, e não se tem um controle ideal para que o solo daquele cultivo atinja a umidade ideal, pois o mesmo pode gerar excesso de umidade do solo, diminuindo a disponibilidade de oxigênio para a planta.
Figura 29 – Estufa visitada com lona
Fonte: Própria, 2022
É visível a grande abertura externa das redes na extremidade da estufa, isso de determinada forma impacta no consumo de água, já que os sistemas fechados reduzem a evapotranspiração na parte interna, com esse ambiente aberto, a facilidade em que as chuvas com ventos, geadas e tempestades tem a capacidade de infiltrar e consequentemente danificar o plantio, gerando grandes perdas. Para que isso seja evitado é necessário todo o envelopamento da estufa com lona com 80% de transparência, e assim adicionando todos os sensores e controladores terá a estufa ideal para cultivo do solo.
Nota-se abaixo que na estufa a plantação com folhas amareladas, consequências do excesso de água, esse processo poderia ser evitado com um controle automatizado de irrigação no local, e esse mesmo processo evitaria a necessidade de uma pessoa no local para fazer uma irrigação manual. É observável também falhas no plantio onde a necessidade de controle de nutrientes do solo, esse processo de controlo de nutrientes se baseia em um sensor depH.
Figura 30 - Área interna da estufa
Fonte: Própria, 2022
6 METODOLOGIA
O projeto em si, contempla o controle de temperatura, umidade do solo, CO², luminosidade e pH do solo, dentro de uma estufa fechada, sendo que todas as variáveis serão controladas via internet, assim melhorando o desenvolvimento dos cultivos que estarão dentro da mesma. Tem-se como controlador principal um arduino UNO, que receberá as informações coletadas em campo pelos sensores de cada variável, ao processar as aferições obtidas, o dispositivo irá acionar o periférico de atuação, até que a grandeza controlada tenha o valor desejado do set point da programação, o mesmo por sua vez será manipulado via internet.
Abaixo segue um fluxograma do funcionamento do projeto.
Figura 31 - Fluxograma de processo
Fonte: Própria, 2022
6.1	Componentes eletrônicos 
	Neste tópico será detalhado os componentes, dispositivos e materiais eletrônicos utilizados no projeto. Esses que por sua vez são encontrados com facilidade em comércio de componentes eletrônicos, até mesmo pelo e-commerce, tendo custos baixos em comparação a outros sistemas atualmente no mercado.
6.1.1		Arduino UNO
O Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto baseada em hardware e software fáceis de usar. As placas são capazes de ler entradas, como por exemplo, luz através de um sensor, o acionamento de um botão ou até mesmo uma mensagem, e transformá-la em uma saída, ativando um motor, ligando um LED. Pode-se dizer à placa o que fazer enviando um conjunto de instruções para o microcontrolador. Este dispositivo será responsável por receber as aferições dos sensores em campo, e controlar as respectivas variáveis manipuladas. 
Figura 32 - Arduino UNO
Fonte: www.filipeflop.com
Arduino UNO é uma placa micro controladora baseada no ATmega328P, possui 14 pinos de entrada/saída digital (dos quais 6 podem ser usados ​​como saídas PWM), 6 entradas analógicas, um ressonador cerâmico de 16 MHz, uma conexão USB, um conector de alimentação, um conector ICSP e um botão de reset.
6.1.1.1		Pinagem
Figura 33 - Diagrama de pinagem do arduino UNO
Fonte: /docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet
Abaixo descritivo dos pinos analógicos:
Figura 34 - Pinos analógicos
Fonte: /docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet
Abaixo descritivo dos pinos digitais: 
Figura 35 - Pinos digitais
Fonte: /docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet
6.1.2		Módulo relé para arduino 
Um módulo de relé para arduino UNO será utilizado para o acionamento dos periféricos de atuação com o intuito de controlar as variáveis, trata-se de um switch eletrônico que tem como função o acionamento dos sistemas de controle de temperatura e umidade, por exemplo. O modelo utilizado tem como especificação a corrente nos contatos igual a 10A em 250V em CA e 30V em DC, sua tensão de alimentação é de 5V, permite o uso no arduino escolhido e os relés também contam com um contato naturalmente aberto e outro naturalmente fechado. 
Figura 36 - Módulo relé com 8 canais
Fonte: www.adrobotica.com/produto/modulo-rele-5v-8-canais
6.1.3		Módulo Ethernet Shield
 O módulo Ethernet Shield, tem como finalidade a conexão via ethernet com o Arduino, este viabilizara as comunicações via ethernet seja elas comandos setados ou status de momento, além de ser um módulo de fácil instalação sua conexão e trafego de informações são muito rápidas.
Figura 37 - Módulo Ethernet Shield
Fonte: www.baudaeletronica.com.br
 A grande vantagem da Ethernet Shield, aos demais tipos de conexão é sua estabilidade, sendo possível comunicações e monitoramento a qualquer lugar do mundo, bastando apenas o IP de conexão ao servidor, onde, no mesmo será montado a interface de comando e de status. Algo que já não é tão viável na conexão bluetooth o que torna um controle ou um monitoramento apenas no local, pois sua conexão tem alcance limitado tornando-se inviável fazer um controle através de longas distâncias.
 Outra característica que merece ser destaca é que ele entra em operação quando ligado ao Arduino e ainda assim mantém a grande maioria das saídas da plataforma livre para ligação com outros acessórios. O Ethernet Shield R3 - W5100 conecta seu Arduino à Rede Mundial de Computadores em poucos segundos, por meio do cabo RJ45. (RODOLFO, 2019).
6.1.4		Sensor de temperatura
No projeto o sensor responsável por aferir a grandeza da temperatura será LM35, cujos pinos são apresentados na figura abaixo. O mesmo opera numa faixa de - 55 ºC até 150 ºC, com precisão de +/- 0,75 ºC. Outra característica é a sua baixa impedância de saída, possibilitando a conexão direta com o microcontrolador, sem buffers ou amplificadores (Lopes et al., 2012).
Figura 38 - Sensor de temperatura LM35
Fonte: www.baudaeletronica.com.br
O sensor LM35 ao ser conectado a uma das entradas analógicas do Arduino envia uma tensão que precisa ser convertida internamente para grandeza temperatura. Essa conversão é realizada pela expressão:
Temperatura Ambiente = (Tensão Lida * 0,00488) * 100
Desta forma, obtém-se o valor real da temperatura dentro do ambiente, onde se permite o arduino efetuar o comando no relé para desligar ou ligar periférico de atuação (cooler e placa peltier), assim, controlando a temperatura.
O componente é facilmente encontrado, podendo ser comprados em comércios na internet.
6.1.5		Sensor de umidade do solo
	Instalado dentro do solo, o sensor GBK P23 é capaz de aferir a umidade do local de instalação e enviar os valores obtidos para o arduino. Desenvolvido de uma forma mais compacta, o P23 é composto por um sensor que através de duas sondas realiza a medição da umidade por meio da aferição da corrente entre as sondas.
Muito aplicado em projetos eletrônicos e de automação residencial, o sensor de umidade do dolo em conjunto com uma placa microcontroladora, como já mencionado, é capaz de medir a umidade do solo, e quando atingir determinado índice o arduino acionará o periférico de atuação, que neste caso é válvula solenoide e bomba de água.
Figura 39 - Sensor de umidade do solo GBK P23
Fonte: www.savarati.com.br
· Tensão de Alimentação: 3,3 a 5V DC
· Sinal de Saída: Analógico 
· Corrente: 35mA
· Pinos: VCC, GND e Sinal
· Tamanho: 20mm Largura x 53mm de Comprimento x 5mm de Altura
· Peso: 5g
6.1.6		Sensor de CO²
Responsável pela aferição do nível de CO² dentro da estufa, o sensor de gás MG811 detector de dióxido de carbono é um dispositivo de segurança utilizados principalmente para segurança pessoal e patrimonial, possuindo alta sensibilidade desde que trabalhe em conjunto com plataformas de prototipagem. Este sensor tem capacidade de verificar a concentração de gás CO2 entre 0 e 10000ppm sua tensão de trabalho é de DC 6V e temperatura de atuação de -10ºC á 50ºC.
Figura 40 - Sensor de CO² MG811
Fonte: www.usinainfo.com.br
6.1.7		Sensor de luminosidade
Responsável por monitorar a informação no interior da estufa, e enviar os dados obtidos para o arduino, que por sua vez fará os devidos controles se houver necessidade, o sensor LDR é um dispositivo eletrônico amplamente difundido e utilizado em circuitos controladores de iluminação, em fotocélulas, medidores de luz, entre outros, devido ao seu baixo custo e facilidade de utilização. Em conjunto com a placa Arduino, o LDR pode ser aplicado em projetos nos quais se deseja controlar o acionamento de uma carga em função da presença ou ausência de luminosidade sobre a superfície do sensor, podendo ser encontrado em qualquer tipo de comercio de componentes eletrônicos, possuindo um custo baixo.
O LDR é um sensor analógico, ou seja, seu sinal de saída assume valores que variam ao longo do tempo e é proporcional à grandeza medida. 
Assim como os resistores comuns, o LDR não possui polaridade e sua resistência é medida em ohms (Ω). Um terminal do LDR deve ser conectado ao 5V e o outro ao pino analógico do Arduino, obtendo-se o valor de leitura.
Figura 41 - Sensor de luminosidade LDR
Fonte: www.robocore.net
6.1.8		Sensor de pH do solo
Responsável por aferir