Modeling water movement in horizontal columns using fractal theory

Fractal mathematics has been used to characterize water and solute transport in porous media and also to characterize and simulate porous media properties. The objective of this study was to evaluate the correlation between the soil infiltration parameters sorptivity (S) and time exponent (n) and the parameters dimension (D) and the Hurst exponent (H). For this purpose, ten horizontal columns with pure (either clay or loam) and heterogeneous porous media (clay and loam distributed in layers in the column) were simulated following the distribution of a deterministic Cantor Bar with fractal dimension H" 0.63. Horizontal water infiltration experiments were then simulated using Hydrus 2D software. The sorptivity (S) and time exponent (n) parameters of the Philip equation were estimated for each simulation, using the nonlinear regression procedure of the statistical software package SAS®. Sorptivity increased in the columns with the loam content, which was attributed to the relation of S with the capillary radius. The time exponent estimated by nonlinear regression was found to be less than the traditional value of 0.5. The fractal dimension estimated from the Hurst exponent was 17.5 % lower than the fractal dimension of the Cantor Bar used to generate the columns.

Distribuição horizontal e vertical de fósforo em sistemas de cultivos exclusivos de soja e de integração lavoura-pecuária-floresta

O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição horizontal e vertical do fósforo no solo e a produtividade de soja em sistemas de cultivos exclusivos e de integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF). Foram avaliados os tratamentos: floresta plantada de eucalipto; lavoura de soja e milho safrinha consorciado com Urochloa brizantha 'Marandu'; pastagem de U. brizantha; sistema de ILPF; e duas áreas controle, com floresta nativa e pousio. O solo foi coletado nas camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm, para determinação das características químicas. As avaliações foram realizadas no segundo ano agrícola após a implantação do experimento. No sistema de ILPF, solo e produtividade foram avaliados em quatro transectos equidistantes, no centro do renque e a 3, 6, 10 e 15 m do renque, nas faces norte e sul. Os teores de P disponível (Mehlich-1) foram maiores nas camadas superficiais do solo, nos sistemas com soja/milho safrinha e com ILPF. No ILPF, os teores de P disponível não diferiram entre as distâncias do renque das árvores, e a produtividade de soja não diferiu da observada no sistema com soja/milho safrinha. Portanto, com dois anos de implantação, o sistema ILPF ainda não é capaz de interferir marcadamente nas características químicas do solo e na produtividade da soja.

Dispersão vertical e horizontal de conídios de Stenocarpella macrospora e Stenocarpella maydis

Em experimentos conduzidos no campo, quantificaram-se a dispersão vertical e horizontal dos conídios de Stenocarpella maydis e S. macrospora liberados de palha de milho (Zea mays) naturalmente infetada. Verificou-se que 93% do número total de conídios de S. maydis e 88% de S. macrospora foram capturados durante o dia, diferindo estatisticamente do período noturno. O número de conídios de S. maydis e S. macrospora capturados no ar foi inversamente proporcional à distância da posição vertical e horizontal das armadilhas da fonte de inóculo. Os conídios foram capturados até uma altura de 2 m acima e distantes 120 m da fonte de inóculo. No entanto, em ambos experimentos, a freqüência e o número de esporos coletados foram maiores até 25 cm acima e 20 m distante da fonte de inóculo. Além disto, a dispersão dos conídios isolados ou agrupados no cirro, ocorreu livremente no ar, não necessitando estarem veiculados a gotículas d'água.

Florística e estrutura horizontal da vegetação arbórea de uma ravina em um fragmento florestal no município de Viçosa, MG

Este estudo foi desenvolvido em um trecho de um fragmento de Floresta Estacional Semidecídua Montana, no Sítio Bom Sucesso, em Viçosa, MG. O objetivo deste trabalho foi conhecer a composição florística e a estrutura fitossociológica do componente arbóreo. Foram instalados 10 transectos de 50 x 10 m, subdivididos em cinco parcelas de 10 x 10 m cada um, totalizando 50 parcelas em 5.000 m². Foram incluídos na amostragem todos os indivíduos arbóreos que apresentavam, no mínimo, 15 cm de circunferência do tronco, a 130 cm do solo. Foram identificadas 151 espécies pertencentes a 108 gêneros de 45 famílias botânicas e amostrados, em 0,5 ha, 820 indivíduos arbóreos vivos e 32 mortos em pé, o que significou uma densidade total estimada de 1.704 indivíduos/ha. A área basal/ha foi de 38,450 m² e a altura média, de 8,43 m. Euterpe edulis foi o destaque da estrutura da vegetação estudada, com 314 indivíduos amostrados, resultando numa densidade relativa de 37,38%, freqüência absoluta de 90%, freqüência relativa de 8,91%, e dominância relativa de 18,79%. O índice de diversidade de Shannon foi de 3,52 e a eqüabilidade, igual a 0,696. Os resultados da composição florística e da estrutura fitossociológica indicaram alta riqueza e diversidade média, sendo a maior parte das espécies representada por poucos indivíduos.

Estrutura horizontal e vertical do componente arbóreo em fase de regeneração natural na mata Santa Luzia, no município de Catende-PE

O estudo foi desenvolvido no fragmento denominado Mata Santa Luzia, situado no Município de Catende, PE, nas coordenadas 8º72'49" S e 35º72'47" W, altitude de 239 m, com os objetivos de avaliar a regeneração natural total de espécies arbóreas no fragmento florestal e verificar a diversidade e estrutura das espécies nessa área. Para a estimativa da regeneração natural das espécies arbóreas no fragmento, foram locadas de forma sistemática 15 subparcelas permanentes de 25 m² (5 x 5 m), equidistantes em 50 m. O nível de inclusão adotado foi de CAP < 15 cm e as medições de altura (h), divididas em três classes, em que a classe 1 contemplou indivíduos com 1,0 < h < 2,0 m, a classe 2 com indivíduos 2,0 < h < 3,0 m e a classe 3 com indivíduos com h > 3,0 m. No fragmento foram amostrados 107 indivíduos vivos, pertencentes a 25 famílias botânicas e 36 táxons. Dessas, 33 foram identificadas em nível de espécie, duas em nível de gênero e uma se apresentou como indeterminada. As cinco espécies com maiores valores para regeneração natural total (RNT) foram assim distribuídas: Rheedia gardneriana Planch. & Triana (9,9%), Cupania racemosa (Vell.) Radlk (7,7%), Brosimum discolor Schott (7,4%), Vismia guianensis (Aubl.) Pers. (6,1%) e Protium heptaphyllum (Aubl.) Marchand (5,9%). Provavelmente, essas espécies no futuro serão as principais responsáveis pela manutenção da estrutura e fisionomia da floresta.

Seleção de sementes de milho durante a simulação da semeadura com disco perfurado horizontal

Teve-se o objetivo de verificar a possível seleção de sementes de milho - arredondadas e achatadas - no processo de semeadura com disco perfurado horizontal, bem como as conseqüências na distribuição longitudinal. Os registros dos dados deram-se pela avaliação visual de duas pessoas, com contador manual, no final da esteira carpetada em movimento de 1,54 m s-1, com 4,60 m de perspectiva para avaliação. Assim, um sensor registrava o número de orifícios do disco horizontal que devia passar pelo tubo condutor, e os espaçamentos falhos e múltiplos eram computados por pessoas diferentes. Os espaçamentos aceitáveis foram obtidos pela subtração dos espaçamentos falhos e múltiplos do total contabilizado. A medição do comprimento e espessura das sementes foi realizada com auxílio de paquímetro. Não houve alterações significativas nas variáveis estudadas, até a passagem de 55 mil orifícios do disco horizontal pelo tubo condutor; portanto, não houve seleção de sementes de milho durante a simulação do processo de semeadura.

Efficiency of pneumatic and horizontal perforated disk meter mechanism in corn no-tillage seeders in soil with different mobilization reports

This work objectified to evaluate the efficiency of two meter mechanism of corn seeds when submitted to different forward speed and soil management system during the non-tillage seeding. It was used a factorial design in randomized blocks. The factors whose effects were examined were related to the seeders with pneumatic and horizontal disk meter mechanisms for the distribution of the seeds, to the set tractor-seeder forward speeds (4.4; 8.0 and 9.8 km h-1), and to the soil management system considering the corn no-tillage seeding over minimum tillage with chisel plow and the no-tillage system for the seeding of oat culture (Avena strigosa Schreb). It was verified that the forward speed didn't influence the initial and final stands of plants but it interfered in the regularity of longitudinal distribution of plants. The smallest speed provided the largest percentile of normal spacing between plants. The pneumatic meter mechanism presented better performance than the horizontal disk perforated in the longitudinal distribution of plants. About corn productivity aspect it's indifferent the recommendation of use for pneumatic and perforated horizontal disk meter mechanism of seeds.

Partida de um reator anaeróbio horizontal para tratamento de efluentes do processamento dos frutos do cafeeiro

O presente estudo teve o objetivo de avaliar a partida e a adaptação de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) no tratamento de águas residuárias do processamento primário dos frutos do cafeeiro (ARC). O reator foi construído com tubos de PVC de 0,2 m de diâmetro e 3,2 m de comprimento. O sistema foi preenchido com cubos de espuma de poliuretano para imobilização de biomassa ativa. O reator apresentou volume total de 0,1 m³ e volume útil equivalente a 0,04 m³. Em média, houve remoção de 49% da matéria orgânica, com o reator trabalhando sob carga orgânica volumétrica média de 2,66 kg m-3 d-1, medida como DQO. A suplementação de alcalinidade, somada à inoculação prévia de biomassa, proporcionou partida estável do RAHLF, confirmada pelo consumo de ácidos voláteis e adaptação da microbiota ao resíduo. O sistema apresentou resistência às variações de vazão e de carga orgânica observadas, e os teores de fenol e potássio monitorados não causaram inibição da atividade biológica no RAHLF. O maior controle sobre as variações de carga é fator importante na continuidade dos estudos.

Modeling and simulation of forced-air cooling of strawberries using variable convective coefficient

In the forced-air cooling process of fruits occurs, besides the convective heat transfer, the mass transfer by evaporation. The energy need in the evaporation is taken from fruit that has its temperature lowered. In this study it has been proposed the use of empirical correlations for calculating the convective heat transfer coefficient as a function of surface temperature of the strawberry during the cooling process. The aim of this variation of the convective coefficient is to compensate the effect of evaporation in the heat transfer process. Linear and exponential correlations are tested, both with two adjustable parameters. The simulations are performed using experimental conditions reported in the literature for the cooling of strawberries. The results confirm the suitability of the proposed methodology.

Effective diffusivity and convective mass transfer coefficient during the drying of bananas

In this article, a methodology is used for the simultaneous determination of the effective diffusivity and the convective mass transfer coefficient in porous solids, which can be considered as an infinite cylinder during drying. Two models are used for optimization and drying simulation: model 1 (constant volume and diffusivity, with equilibrium boundary condition), and model 2 (constant volume and diffusivity with convective boundary condition). Optimization algorithms based on the inverse method were coupled to the analytical solutions, and these solutions can be adjusted to experimental data of the drying kinetics. An application of optimization methodology was made to describe the drying kinetics of whole bananas, using experimental data available in the literature. The statistical indicators enable to affirm that the solution of diffusion equation with convective boundary condition generates results superior than those with the equilibrium boundary condition.

Start-up of horizontal anaerobic reactors with sludge blanket and fixed bed for wastewater treatment from coffee processing by wet method

In this study it was evaluated the start-up procedures of anaerobic treatment system with three horizontal anaerobic reactors (R1, R2 and R3), installed in series, with volume of 1.2 L each. R1 had sludge blanket, and R2 and R3 had half supporter of bamboo and coconut fiber, respectively. As an affluent, it was synthesized wastewater from mechanical pulping of the coffee fruit by wet method, with a mean value of total chemical oxygen demand (CODtotal) of 16,003 mg L-1. The hydraulic retention time (HRT) in each reactor was 30 h. The volumetric organic loading (VOL) applied in R1 varied from 8.9 to 25.0 g of CODtotal (L d)-1. The mean removal efficiencies of CODtotal varied from 43 to 97% in the treatment system (R1+R2+R3), stabilizing above 80% after 30 days of operation. The mean content of methane in the biogas were of 70 to 76%, the mean volumetric production was 1.7 L CH4 (L reactor d)-1 in the system, and the higher conversions were around at 0.20 L CH4 (g CODremoved)-1 in R1 and R2. The mean values of pH in the effluents ranged from 6.8 to 8.3 and the mean values of total volatile acids remained below 200 mg L-1 in the effluent of R3. The concentrations of total phenols of the affluent ranged from 45 to 278 mg L-1, and the mean removal efficiency was of 52%. The start-up of the anaerobic treatment system occurred after 30 days of operation as a result of inoculation with anaerobic sludge with active microbiota.

Longitudinal distribution of bean seeds in horizontal plate meter operating with one or two seed outlets

This study aimed to evaluate the effect of horizontal plate meter with oblong holes operating with one or two seed outlets at different speeds over the accuracy of longitudinal distribution of common bean seeds (Phaseolus vulgaris L.). The experiment was performed in laboratory using the meter with one and two seed outlet points in relation to ten tangential disk plate speeds (0.03 to 0.30 m s-1). It was used a complete randomized design with four replications, summing up 80 experimental treatments. Tangential speed quantitative factor was estimated through a 2nd order polynomial regression. There was no significant difference in the behavior of the seed meter operating with one or two outlets in the metering of bean seeds in all tested speeds, with percentage of single seeds spacing over 60% in tangential speeds below of 0.24 m s-1.

Horizontal pressures in cylindrical metal silos and comparison with different international standards

The focus of this research was to evaluate the horizontal pressures on a cylindrical metal silo of corrugated walls and flat bottom with 1.82m diameter and 5.4m high, and to compare the values with those obtained theoretically by the ISO 11697, EP 433 and AS 3774 standards. The silo was symmetrically filled and constant speed with wheat cv. soft red for two different height/diameter ratios (H/D) and was unloaded through three orifices with a diameter of 71.6mm, one concentric and two eccentrics. Horizontal pressures were measured on the walls of the silo at three positions using hydraulic type pressure cells. The results showed that shortly after the start of the unloading, there was a mass flow above the quota of H/D = 1.2, whereas below this quota funnel flow occurred. It can be said that the EP 433 standard was more appropriate to predict horizontal pressures in silos in H/D ratio = 1.0, with eccentric unloading. For the H/D ratio = 1.5, AS 3774 standard was the one that produced values closer to the experimental.

Cassava starch extraction effluent treatment in a one phase tubular horizontal pilot reactor with support medium

The cassava starch industries generate a large volume of wastewater effluent that, stabilized in ponds, wastes its biogas energy and pollutes the atmosphere. To contribute with the reversion of this reality, this manipueira treatment research was developed in one phase anaerobic horizontal pilot reactor with support medium in bamboo pieces. The reactor was excavated into the ground and sealed with geomembrane in HDPE, having a volume equal to 33.6 m³ and continuous feeding by gravity. The stability indicators were pH, volatile acidity/total alkalinity ratio and biogas production. The statistical analyses were performed by a completely randomized design, with answers submitted to multivariate analysis. The organical loads in COD were 0.556; 0.670; 0.678 and 0.770 g L-1 and in volatile solids (VS) of 0.659; 0.608; 0.570 and 0.761 g L-1 for the hydraulic retention times (HRT) of 13.0; 11.5; 10.0 and 7.0 days, respectively. The reductions in COD were 88; 80; 88 and 67% and for VS of 76; 77; 65 and 61%. The biogas productions relatively to the consumed COD were 0.368; 0.795; 0.891 and 0.907 Lg-1, for the consumed VS of 0.524; 0.930; 1.757 and 0.952 Lg-1 and volumetric of 0.131; 0.330; 0.430 and 0.374 L L-1 d-1. The reactor remained stable and the bamboo pieces, in visual examination at the end of the experiment, showed to be in good physical conditions.

Uso de traçador salino para avaliação da colmatação e das condições hidrodinâmicas em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial

RESUMO A colmatação é um fenômeno intrínseco aos sistemas alagados construídos (SACs) utilizados no tratamento de esgotos, sendo decorrente dos mecanismos de remoção de poluentes. Dentre os métodos disponíveis para a avaliação da colmatação, destaca-se o uso de traçadores para a obtenção das condições hidrodinâmicas dos SACs. No entanto, não há um traçador ideal; os salinos, por exemplo, são passíveis de absorção, mecanismo influenciado pelo estádio no qual a planta se apresenta. Assim, objetivou-se, com a realização do trabalho, avaliar a utilização do NaCl para caracterização do grau de colmatação e das condições hidrodinâmicas de SACs de escoamento horizontal subsuperficial, plantado e não plantado, verificar a confiabilidade do uso desse traçador em testes executados durante o estádio de crescimento (após o corte da parte aérea) e o florescimento da taboa (Typha latifolia), além da suscetibilidade de causar danos às plantas. Os resultados indicaram que o NaCl pode ser utilizado para estudos de comparação do grau de colmatação de SACs, inclusive não apresentando danos à taboa. Verificou-se que, após sete anos de operação, a unidade plantada encontra-se mais colmatada e com regime de escoamento mais turbulento. Também foi possível inferir que o corte das plantas propiciou aumento na dispersão no sistema.