Simulação numérica da transferência simultânea de energia e umidade através do solo em um sistema trocador-armazenador de calor

O presente trabalho pesquisa o fenômeno da transferência simultânea de calor e umidade em solos insaturados que envolvem dutos enterrados. Estes dutos e o solo envolvente compõem o chamado sistema trocador-armazenador de calor no solo, que é muitas vezes utilizado como fonte complementar de aquecimento em estufas solares agrícolas. O funcionamento do sistema trocador-armazenador de calor é baseado na energia armazenada no solo durante os horários de máxima insolação, sendo que durante a noite parte desta energia é recuperada. Durante o dia o ar quente do meio interno da estufa solar é bombeado para dentro do feixe de tubos enterrados, que devolvem o ar mais frio na outra extremidade. Por outro lado, durante a noite o ar mais frio do meio interno da estufa é bombeado para dentro dos dutos, os quais efetuam troca térmica com o solo envolvente, que neste horário possui a temperatura mais elevada do sistema. O objetivo geral deste trabalho é resolver o problema transiente periódico e tridimensional da transferência simultânea de calor e umidade em solos não-saturados, que compõem o sistema trocador-armazenador de calor, utilizando a simulação numérica. Como objetivos secundários têm-se: o melhoramento do sistema de troca térmica, a quantificação da parcela de calor transportado pela difusão da umidade no solo e a análise dos campos de temperatura e de conteúdo de umidade, sendo que a análise dos campos de umidade permite verificar se existe formação de frentes de secagem significativas na vizinhança dos dutos durante os sucessivos períodos de aquecimento e resfriamento a que o sistema é submetido. Na resolução do problema em questão é empregado o modelo clássico de Philip e De Vries para a transferência simultânea de calor e massa em meios porosos insaturados Neste modelo, as equações de conservação de energia e massa obtidas trazem explicitamente as influências combinadas dos gradientes de temperatura e de conteúdo de umidade nos processos de transporte de calor e umidade. O sistema de equações diferenciais governantes do problema em questão é resolvido numericamente utilizando o Método dos Volumes Finitos e na discretização destas equações é usada uma integração temporal totalmente implícita. Todas as propriedades difusivas e termofísicas empregadas são consideradas variáveis com a temperatura e o conteúdo de umidade. Os dutos de seção transversal circular do sistema trocadorarmazenador de calor no solo, são modelados como dutos de seção transversal quadrada de área equivalente para que coordenadas cartesianas possam ser utilizadas nos modelos analisados. Neste trabalho são simulados quatro modelos computacionais associados ao sistema trocador-armazenador de calor no solo. Estes modelos são compostos por: um duto isolado, um duto com convecção, dois dutos isolados e dois dutos com convecção. A variação da temperatura do ar na entrada do(s) escoamento(s), assim como a temperatura do meio ambiente, para os modelos com convecção, é dada por uma senóide com uma amplitude de 14 ºC. No modelo de um duto isolado, são realizadas simulações utilizando várias combinações dos parâmetros do modelo em questão e os resultados, assim obtidos, são comparados com aqueles encontrados na literatura Visando melhorar o sistema de troca térmica dos modelos computacionais investigados, são selecionados valores e intervalos de valores recomendados para os parâmetros do modelo de um duto isolado. Para este modelo, com um diâmetro de 0,1 m, são escolhidos valores (ou intervalos de valores) recomendados: de 4 m/s para a velocidade do escoamento interno dentro do duto, de 0,25 para o conteúdo de umidade do solo, de 5 até 20 metros para o comprimento do duto e de 0,20 até 0,30 m para a distância entre centros do dutos. As simulações dos quatro modelos computacionais realizadas utilizando as várias combinações dos valores recomendados para os parâmetros destes modelos, mostrou que não há diferença significativa entre os valores de calor volumétrico armazenado no solo empregando a resolução acoplada das equações de energia e de massa e a resolução da equação da temperatura. Mesmo para os modelos de um e de dois dutos com convecção a diferença percentual encontrada foi insignificante. Finalmente, são apresentados e analisados os campos de temperatura e de conteúdo de umidade para os quatro modelos computacionais avaliados. Os perfis de temperatura e de conteúdo de umidade em diferentes horários mostraram que, durante o dia, o solo absorve calor dos escoamentos internos de ar e, uma vez que, junto à superfície dos dutos tem-se regiões de maior temperatura, há, conseqüentemente, uma migração da umidade nestas regiões. Durante a noite, ocorre o contrário, o solo fornece calor aos escoamentos dentro dos dutos, e, desta forma, as regiões próximas aos dutos apresentam níveis de conteúdo de umidade superiores ao inicial. Ainda, os perfis de conteúdo de umidade para todas as situações analisadas mostraram que, não há formação de frentes de secagem significativas nas proximidades dos dutos que compõem os quatro modelos computacionais avaliados.

Biodiversidade e potencial biotecnológico de leveduras e fungos leveduriformes associados ao filoplano de bromélias do Parque de Itapuã-Viamão/RS

As bromélias abrigam uma grande diversidade de organismos. O objetivo do presente trabalho foi analisar a biodiversidade de leveduras e fungos leveduriformes presentes no filoplano de bromélias e avaliar seu potencial biotecnológico. Foram coletadas 50 amostras de folhas de bromélias no Parque Estadual de Itapuã/RS (Praia da Pedreira e Praia de Fora). Fragmentos das folhas foram submetidos a lavagens sucessivas com 0,5%Tween 20. Diluições decimais seriadas da última lavagem, amostras de água dos tanques de bromélias e de flores foram inoculadas em meio YM modificado e incubadas a 25°C por 5-7 dias. Representantes dos diferentes morfotipos foram purificados e identificados pela metodologia convencional. A análise da biodiversidade foi realizada através do índice de Shannon-Weaver. Dos 191 isolados obtidos, 182 foram identificados, sendo 11% leveduras de afinidade ascomicética, 67,6% de afinidade basidiomicética, 19,8% de fungos leveduriformes e 1,6% de algas. Doze isolados de leveduras tiveram as regiões ITS e D1/D2 do 26SrDNA sequenciadas e pertencem a uma espécie ainda não descrita do gênero Rhodotorula. A diversidade e a riqueza de leveduras foram maiores na Praia da Pedreira (H=3,225 e S=34) que na Praia de Fora (H=2,820 e S=26). Cento e noventa e um isolados tiveram sua capacidade para produzir enzimas testada. Desses, 40,2% foram positivos para amilase, 49,2% para caseinase, 14,8% para gelatinase, 58,0% para celobiase, 36,0% para lactase e 61,3% para esterase. O filoplano das bromélias apresentou uma grande biodiversidade de leveduras e fungos leveduriformes,.demonstrando ser um bom substrato para o isolamento de leveduras produtoras de enzimas de interesse industrial.

Vegetação espontânea e banco de sementes do solo em área agrícola estabelecida sobre campo natural

O conhecimento da ecologia das plantas espontâneas e de seu banco de sementes do solo (BSS) em áreas agrícolas pode contribuir para a proposição de técnicas agronômicas de manejo integrado dessas plantas. Ao mesmo tempo, este conhecimento é importante para situações em que se deseja a restauração, a partir do BSS, de áreas de campo natural impactadas pelo cultivo. O trabalho teve o objetivo de verificar a influência de diferentes práticas de manejo em cultivos agrícolas, estabelecidos sobre campo nativo da Depressão Central do RS (30º05´S, 51º40´O, alt. 46 m, prec. 1398 mm) sobre a vegetação espontânea e sobre o seu BSS. A partir de um experimento com diferentes sistemas de cultivo (semeadura direta – SD, preparo reduzido – PR, e preparo convencional – PC) em três parcelas dispostas em sete blocos, efetuaram-se duas avaliações (maio e outubro de 2002) da composição florística da vegetação e do BSS, em cada sistema de cultivo. A vegetação foi avaliada através da escala de Braun-Blanquet, em 24 quadros de 0,25 m2 por parcela. Para o levantamento do BSS de cada parcela, amostras de solo foram coletadas e postas a germinar em casa de vegetação, e as plântulas foram contadas e identificadas. Foram realizados quatro ciclos de germinação para avaliar a quantidade máxima possível de sementes no BSS. Variáveis ambientais foram registradas com a finalidade de relacionar com os dados obtidos. Análises estatísticas dos dados (ordenação, agrupamento, autoreamostragem bootstrap e testes de hipóteses) foram realizadas por meio dos aplicativos computacionais MULTIV e SYNCSA. O sistema de semeadura direta (menor revolvimento do solo), proporcionou maior número de espécies espontâneas perenes na vegetação do que os preparos reduzido e convencional. Brachiaria plantaginea foi a espécie mais abundante, tanto na vegetação quanto no BSS, tendo menor abundância-cobertura e freqüência na semeadura direta. Desmodium incanum apresentou potencial para restauração de áreas campestres, nas parcelas de semeadura direta com três anos de cultivo de verão e dois de inverno. Algumas variáveis de solo, como pH e teor de matéria orgânica da camada superficial de 0-5 cm do solo, apresentaram associações positivas com a vegetação e com o BSS. Os resultados indicam que diferentes sistemas de cultivo influenciam a composição da vegetação espontânea e do BSS, e que determinadas espécies respondem diferentemente a estes efeitos. Apesar dessas constatações, a aplicação dos resultados deve ser feita com precaução, havendo a necessidade de estudos de longo prazo para revelar a dinâmica temporal da vegetação espontânea em cultivos nas condições da Depressão Central do Rio Grande do Sul.

Integração de características de planta, de dossel e de solo para maior eficiência da adubação nitrogenada em cobertura em milho

O milho é um das culturas mais exigentes em nitrogênio (N). A sua aplicação na dose e época correta pode aumentar a sua eficiência de uso, diminuindo custos e danos ambientais. Foram estudadas características de planta, de dossel e de solo, como indicadores da disponibilidade de N no sistema solo-planta para predição da necessidade deste nutriente em cobertura em milho. Foram conduzidos cinco experimentos a campo e dois em casa de vegetação, nas estações de crescimento de 2002/03 e 2003/04, na Estação Experimental Agronômica e na Faculdade de Agronomia da UFRGS, em Eldorado do Sul e em Porto Alegre-RS, Brasil, respectivamente, e dois experimentos a campo no ano de 2004 no Estern Cereal and Oilseed Research Center, em Ottawa-Ontário, Canadá. Foram avaliadas, em diferentes locais e situações de manejo, características de planta, de dossel e de solo, citando-se: teores de nitrato, amônio e N mineral no solo e na folha; massa seca e área foliar da folha e da planta, teor e acúmulo de N na folha e na planta; teor relativo de clorofila na folha, medido pelo clorofilômetro, reflectância do dossel, medido por dois tipos de radiômetros e fluorescência da folha, medida pelo fluorômetro. Além disso, foram avaliados o rendimento de grãos e seus componentes e parâmetros de eficiência técnica e econômica de uso de N. Dentre as características de planta, o teor relativo de clorofila na folha, e dentre os de solo, o teor de nitrato no solo, destacaram-se entre os demais avaliados. Foram determinados níveis críticos e doses ótimas de N, bem como estabelecidas curvas de calibração para dois níveis de manejo com base nestas características para monitoramento da lavoura. No que diz respeito às características de dossel estudadas, a reflectância apresentou melhores resultados que a fluorescência como indicador do nível de N no sistema solo-planta. Os estudos realizados mostraram que dentre as caracteríticas avaliadas, atualmente, o teor relativo de clorofila na folha tem o maior potencial para auxiliar na determinação da época mais adequada para aplicação de N em cobertura em milho.

Comportamento da cultura da soja em função de resíduos culturais, mobilização do solo e irrigação, em semeadura direta

A semeadura direta baseia-se na mobilização do solo restrita às linhas de semeadura, mantendo, sempre que possível, sua superfície coberta por palha e/ou vegetação. Exige um enfoque sistêmico de todo o processo de produção agrícola e conhecimento das inter-relações solo, máquinas e plantas, em rotação cultural, fundamento primário do sistema. O presente trabalho objetivou obter informações sobre desempenho do conjunto trator-semeadora e avaliar a produtividade da cultura da soja, implantada em semeadura direta sobre resíduos de aveia preta. A pesquisa foi conduzida na Estação Experimental Agronômica-UFRGS, no município de Eldorado do Sul, RS, sobre Argissolo Vermelho distrófico típico e conduzida em dois experimentos: com e sem irrigação. Após a colheita da aveia, seus resíduos foram redistribuídos nas parcelas nas doses de 0; 2; 3; 4; 5 e 6 Mg ha-1, que constituíram os tratamentos principais (7 m x 5 m). Estes foram subdivididos (2,5 m x 7 m), em função de profundidades de atuação dos sulcadores de adubo da semeadoraadubadora (0,064 m e 0,100 m). O delineamento foi o de blocos casualizados, com três repetições. Avaliou-se parâmetros de solo, das máquinas e da cultura de soja. Na operação de semeadura da soja, a patinagem dos rodados do trator aumentou com a profundidade de atuação do sulcador de adubo e com a dose de resíduo de aveia sobre o solo. Os valores de força de tração e os de força de tração relacionados à área de solo mobilizada no sulco pelo sulcador de adubo, foram maiores na profundidade de 0,100 m, sem diferença em função das doses de resíduo. Nos locais em que houve tráfego controlado dos rodados do trator, a densidade e a resistência do solo à penetração foram maiores do que naqueles sem tráfego, implicando, também, maiores valores de força de tração e força de tração específica medidos no sulcador de adubo da semeadora. A estatura das plantas, a produtividade de grãos e a massa da parte aérea da cultura da soja foram influenciadas positivamente pela irrigação, mas não pelas doses de resíduo. Na ausência de irrigação, verificou-se maior produtividade de grãos e de massa da parte aérea da cultura da soja, quando o sulcador de adubo operou a 0,100 m. O número de legumes por planta e a massa de 100 grãos de soja foram maiores no experimento irrigado, sem influência das doses de resíduo e das profundidades do sulcador. No experimento irrigado foi obtida maior massa de grãos por planta e esta foi negativamente influenciada pelo aumento das doses de resíduo de aveia sobre o solo. Independentemente do uso da irrigação, a massa de resíduos culturais sobre o solo, à época da colheita da soja, foi menor nas parcelas com maior profundidade de atuação do sulcador.

Sistema de aquisição de dados geoposicionado aplicado à medição da resistência ao corte do solo

Neste trabalho, a literatura (estado da arte) sobre Agricultura de Precisão é revisada. Um equipamento para a aquisição de dados foi desenvolvido, foi feita uma descrição detalhada do mesmo e são apresentados os testes de campo para sua validação.

Investigação do comportamento mecânico de um solo residual de gnaisse da cidade de Porto Alegre

O solo residual de gnaisse ocupa uma grande área da cidade de Porto Alegre. Embora exista histórico de instabilidades de estruturas de contenção executadas neste material, o estudo científico de suas propriedades geotécnicas foi iniciado somente a partir da execução de uma obra de solo grampeado, realizada no ano de 2001. O projeto da obra supracitada foi revisado a partir do início das escavações, através de retro-análises de rupturas induzidas, o que conduziu a parâmetros de resistência ao cisalhamento sensivelmente inferiores aos obtidos inicialmente através de ensaios de campo. Os deslocamentos de crista, medidos nesta estrutura, superaram os valores esperados a partir de dados da literatura. O solo residual de gnaisse estudado apresenta forte anisotropia textural, marcada pelos bandamentos herdados da rocha mãe. Estes bandamentos são formados pela intercalação de bandas micáceas e bandas compostas principalmente por partículas de quartzo e feldspato. Foram realizados ensaios triaxiais com medição local de deformações, ensaios de compressão isotrópica e ensaios de compressão confinada para o estudo da resistência ao cisalhamento e da deformabilidade deste solo residual de gnaisse Os ensaios foram realizados para diferentes ângulos entre o bandamento micáceo e a direção da tensão principal maior a. Diferente dos solos residuais de gnaisse estudados em outras partes do Brasil, o solo residual de gnaisse estudado apresenta clara anisotropia de resistência ao cisalhamento e de deformabilidade, devida à estrutura herdada da rocha mãe. Em um comportamento também diferente dos solos supracitados, o solo residual de gnaisse de Porto Alegre, com base nos ensaios realizados nesta dissertação, não apresenta uma superfície de plastificação dada pela sua estrutura. Realizando-se uma interpretação através dos conceitos da Teoria do Estado Crítico, verificou-se que o solo residual de gnaisse apresenta uma NCL para amostras reconstituídas, mas, devido ao seu caráter anisotrópico, não foi possível determinar a CSL do solo residual de gnaisse, nem definir sobre sua unicidade.

Comunidades fúngicas endofítica, epifítica e rizosférica em diferentes ecossistemas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de três ecossistemas sobre, a ocorrência de fungos rizosféricos, endofíticos e epifíticos. As áreas de estudo estão localizadas em uma propriedade rural, situada na cidade de Venâncio Aires, RS. Os fungos endofíticos e epifíticos foram isolados de amostras de raízes de guajuvira, (Patagonula americana L.), coletadas na mata (área 1), de uva-do-japão (Hovenia dulcis Thunb.), na área intermediária (área 2) e de fumo ou de milho, na lavoura (área 3) e, os fungos rizosféricos isolados de solo coletado junto as raízes dos vegetais citados. As amostras foram coletadas nos meses de janeiro, maio, setembro e novembro de 2004 e 2005. Os fungos foram identificados segundo características morfológicas com auxílio de chaves de identificação. As áreas 2 e 3 foram mais similares com relação aos fungos rizosféricos e epifíticos, enquanto, que, as áreas 1 e 2 foram mais similares com relação aos fungos endofíticos. A diversidade dos fungos isolados das três áreas não diferiu ao longo dos dois anos de coleta. A presença de Fusarium spp., em vegetais sem sintomas de doença indica que, as mesmas podem ser raças avirulentas ou patógenos latentes em equilíbrio com o hospedeiro e o ambiente. A presença de fungos antagonistas, principalmente Trichoderma spp. também, são responsáveis por esse equilíbrio, o qual ocorre nas três áreas.

Caracterização de um peptídeo antimicrobiano produzido por linhagem de Bacillus amyloliquefaciens isolada de solo

Em anos recentes, surgiram numerosos casos de intoxicação alimentar envolvendo patógenos emergentes. Estes casos levaram a um aumento da preocupação com a preservação dos alimentos minimamente processados e com a segurança alimentar. Este fato está induzindo a pesquisa por inibidores para estes patógenos e fatores para prolongar a vida de prateleira de produtos alimentícios. Entre as novas alternativas na preservação está a utilização de peptídeos antimicrobianos produzidos por bactérias. No presente trabalho uma bactéria identificada como Bacillus amyloliquefaciens LBM 5006 isolada de solos de mata Atlântica de Santa Catarina foi selecionada dentre outros microrganismos e sua capacidade de produzir antimicrobianos foi avaliada. O extrato bruto da cultura do isolado LBM 5006 foi caracterizado, sendo ativo contra importantes bactérias patogênicas e deteriorantes como Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Erwinia carotovora, Escherichia coli, dentre outras. Houve maior produção do antimicrobiano quando a bactéria foi propagada em caldo infusão de cérebro e coração (BHI) a 37o C durante 48 h. Após concentração, a atividade antimicrobiana resistiu ao tratamento com enzimas proteolíticas. A atividade antimicrobiana foi verificada em pHs ácidos, sendo inibida em pH 9 e 10. O extrato foi purificado por meio de cromatografia de gel filtração e extração com butanol. O teste qualitativo de ninidrina, juntamente com a espectroscopia de infravermelho e ultravioleta, feitos com a substância purificada revelou que o antimicrobiano possui natureza protéica. O antimicrobiano apresentou um efeito bacteriostático contra 106 UFC/mL de Listeria monocytogenes na concentração de 25 AU/ml.

O processo de transcrição da Suíte 20 de Johann Jacob Froberger para violão solo

Este trabalho trata do processo de transcrição da Suíte 20 de J. J Froberger para violão solo. O objetivo geral é descrever o processo de transcrição com base em modelos de transcrição dos séculos XVII e XXI. A partir destas análises foi construído um referencial teórico para aplicação na transcrição da Suíte 20. A identificação dos elementos típicos do chamado stile brisé a partir do referencial foi essencial para o processo de transcrição da suíte 20, que se utilizou de vários procedimentos similares. No anexo deste artigo consta uma edição comparativa da versão original da Suíte 20 com a transcrição, bem como outra edição com a parte do violão solo e sugestões de execução.

Plastificação de um solo cimentado curado sob tensão

A fim de avaliar a contribuição das ligações cimentantes no comportamento tensão-deformação dos solos cimentados, bem como quantificar a variação das tensões de início de plastificação e incremento de tensão de plastificação em função do índice de vazios de cura, foram realizados dezoito ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas com diferentes tensões confinantes, índices de vazios e teores de cimento. As amostras foram inicialmente adensadas a várias tensões confinantes ao longo da linha de compressão normal do solo sem cimentação, simulando a formação de elementos de solos em diferentes profundidades de um depósito sedimentar cimentado. Após o adensamento, as amostras eram curadas para posterior aplicação de incrementos de tensão isotrópica. Complementarmente, dezenove ensaios triaxiais drenados foram realizados em amostras artificialmente cimentadas curadas sob diferentes tensões confinantes e índices de vazios de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência, deformabilidade e plastificação em função do índice de vazios e tensão de cura. Por final, um novo modelo matemático foi proposto para simular os ensaios isotrópicos das amostras curadas com diferentes índices de vazios e teores de cura, descrevendo o comportamento teórico dos elementos de solo situados nas diferentes profundidades do depósito fictício de solo cimentado. A capacidade do modelo de simular os resultados dos ensaios isotrópicos para uma gama ampla de índice de vazios de cura e teores de cimento também foi apresentada. Comentários acerca das respostas obtidas com simulações de amostras curadas a altos e baixos índices de vazios, e solicitadas a elevadas tensões isotrópicas, também são apresentadas juntamente com uma análise dos três parâmetros adicionais requeridos pelo modelo em relação ao modelo Cam Clay: um parâmetro de medida de nível de cimentação, um parâmetro definidor do tipo de comportamento da estrutura cimentante (rígido, rígido-plástico, linear, etc.), e um parâmetro que relaciona a magnitude das tensões da estrutura cimentante com o nível de cimentação da amostra.