Aplicação de métodos numéricos para estimativa de variáveis psicrométricas

O ar atmosférico é formado por uma composição de ar seco e vapor d'água, cujos valores da quantidade de vapor, em termos quantitativos, são variáveis em função dos elementos climáticos, tais como: temperatura e pressão. Portanto, para estimar os valores de umidade relativa do ar, são necessárias informações completas de séries de dados de temperatura do ar (Tar), pressão atual de vapor (e a) e temperatura de bulbo úmido (Tu). O trabalho apresenta como objetivo a elaboração de rotina computacional para encontrar valores da temperatura do termômetro de bulbo úmido (Tu) em função de outras variáveis, para uma série de dados obtidos, mediante a aplicação de métodos numéricos (Método de Newton-Raphson e Método da Secante), para fins de complementação de uma série de dados diários para Piracicaba - SP. Verificou-se que os métodos numéricos de Newton-Raphson e da Secante apresentaram bom desempenho na simulação dos resultados, porém o método da Secante apresentou-se como o melhor para encontrar os valores de Tu, mediante a resolução numérica da equação psicrométrica.

Modelagem matemática e simulação numérica do resfriamento rápido de morango com ar forçado

Este trabalho abordou o resfriamento rápido com ar forçado de morango via simulação numérica. Para tanto, foi empregado o modelo matemático que descreve o processo de transferência de calor, com base na lei de Fourier, escrito em coordenadas esféricas e simplificado para descrever o processo unidimensional. A resolução da equação expressa pelo modelo matemático deu-se por meio da implementação de um algoritmo, fundamentado no esquema explícito do método numérico das diferenças finitas, executado no ambiente de computação científica MATLAB 6.1. A validação do modelo matemático foi realizada a partir da comparação de dados teóricos com dados obtidos num experimento, no qual morangos foram resfriados com ar forçado. Os resultados mostraram que esse tipo de investigação para a determinação do coeficiente de transferência de calor por convecção é promissora como ferramenta no suporte à decisão do uso ou desenvolvimento de equipamentos na área de resfriamento rápido de frutos esféricos com ar forçado.

Caracterização analítica e geométrica da metodologia geral de determinação de distribuições de Weibull para o regime eólico e suas aplicações

O regime eólico de uma região pode ser descrito por distribuição de frequências que fornecem informações e características extremamente necessárias para uma possível implantação de sistemas eólicos de captação de energia na região e consequentes aplicações no meio rural em regiões afastadas. Estas características, tais como a velocidade média anual, a variância das velocidades registradas e a densidade da potência eólica média horária, podem ser obtidas pela frequência de ocorrências de determinada velocidade, que por sua vez deve ser estudada através de expressões analíticas. A função analítica mais adequada para distribuições eólicas é a função de densidade de Weibull, que pode ser determinada por métodos numéricos e regressões lineares. O objetivo deste trabalho é caracterizar analítica e geometricamente todos os procedimentos metodológicos necessários para a realização de uma caracterização completa do regime eólico de uma região e suas aplicações na região de Botucatu - SP, visando a determinar o potencial energético para implementação de turbinas eólicas. Assim, foi possível estabelecer teoremas relacionados com a forma de caracterização do regime eólico, estabelecendo a metodologia concisa analiticamente para a definição dos parâmetros eólicos de qualquer região a ser estudada. Para o desenvolvimento desta pesquisa, utilizou-se um anemômetro da CAMPBELL.

Validação de um modelo de cálculo por elementos finitos do chassi de uma semeadora de quatro linhas

O comportamento estrutural estático de um chassi experimental de semeadora de quatro linhas para agricultura familiar foi testado, utilizando-se da técnica numérica de Análise de Elementos Finitos, onde se levou em consideração os esforços a que a máquina em questão estaria sujeita, quando suspensa do chão, pelos três pontos de engate do trator. Para a validação do modelo usado pelo software SolidWorks Simulation, submeteu-se um protótipo em escala real do chassi a carregamentos de forças verticais, a fim de comparar os deslocamentos reais da estrutura com os deslocamentos calculados pelo software. Dois estudos foram feitos do modelo para o cálculo dos deslocamentos da estrutura: no primeiro, não foram incluídos os suportes dos engates dos três pontos no cálculo, e os deslocamentos medidos não foram comparáveis com os calculados. No segundo estudo, quando foram incluídos os engates no cálculo, verificou-se que os resultados foram comparáveis com os obtidos na prática. Concluiu-se, portanto, que o segundo estudo é válido e que os cálculos da estrutura do chassi que foram realizados pelo software são confiáveis.

Comparação entre dois métodos para a determinação do volume de escoamento superficial

A determinação do volume máximo de escoamento superficial é fundamental para o dimensionamento de diversos tipos de obras hidráulicas, constituindo o parâmetro de maior importância no projeto de sistemas de terraceamento em nível. A determinação incorreta do volume escoado superficialmente gera imprecisões no dimensionamento destes sistemas que, quando superdimensionados, apresentam elevado custo de instalação. Tendo em vista esses aspectos, o presente trabalho teve por objetivo comparar os valores de volume máximo de escoamento superficial, obtidos por meio do método empírico do número da curva, desenvolvido pelo Serviço de Conservação de Solos dos Estados Unidos, com aqueles obtidos por meio do método desenvolvido por Pruski e colaboradores, baseado em princípios consagrados na hidrologia. O desempenho dos dois métodos foi analisado com base nas condições pluviométricas correspondentes a Belo Horizonte e Uberlândia, para período de retorno de 10 anos. Evidenciaram-se grandes diferenças entre os valores de volume de escoamento superficial obtidos pelos dois métodos, as quais se mostraram mais acentuadas para maiores velocidades de infiltração de água no solo, tendo o método proposto por Pruski e colaboradores apresentado comportamento mais condizente com a realidade.

Modelagem Sísmica via métodos das diferenças finitas: caso da bacia do Amazonas

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados da modelagem sísmica em meios com fortes descontinuidades de propriedades físicas, com ênfase na existência de difrações e múltiplas reflexões, tendo a Bacia do Amazonas como referência à modelagem. As condições de estabilidade e de fronteiras utilizadas no cálculo do campo de ondas sísmicas foram analisadas numericamente pelo método das diferenças finitas, visando melhor compreensão e controle da interpretação de dados sísmicos. A geologia da Bacia do Amazonas é constituída por rochas sedimentares depositadas desde o Ordoviciano até o Recente que atingem espessuras da ordem de 5 km. Os corpos de diabásio, presentes entre os sedimentos paleozóicos, estão dispostos na forma de soleiras, alcançam espessuras de centenas de metros e perfazem um volume total de aproximadamente 90000 Km³. A ocorrência de tais estruturas é responsável pela existência de reflexões múltiplas durante a propagação da onda sísmica o que impossibilita melhor interpretação dos horizontes refletores que se encontram abaixo destas soleiras. Para representar situações geológicas desse tipo foram usados um modelo (sintético) acústico de velocidades e um código computacional elaborado via método das diferenças finitas com aproximação de quarta ordem no espaço e no tempo da equação da onda. A aplicação dos métodos de diferenças finitas para o estudo de propagação de ondas sísmicas melhorou a compreensão sobre a propagação em meios onde existem heterogeneidades significativas, tendo como resultado boa resolução na interpretação dos eventos de reflexão sísmica em áreas de interesse. Como resultado dos experimentos numéricos realizados em meio de geologia complexa, foi observada a influência significativa das reflexões múltiplas devido à camada de alta velocidade, isto provocou maior perda de energia e dificultou a interpretação dos alvos. Por esta razão recomenda-se a integração de dados de superfície com os de poço, com o objetivo de obter melhor imagem dos alvos abaixo das soleiras de diabásio.

Infiltração de água em um podzólico vermelho-escuro sob dois métodos de preparo, usando chuva simulada com duas intensidades

Realizou-se no campo, num Podzólico Vermelho-Escuro, um experimento, para estudar a taxa de infiltração, tempos de empoçamento e início de escoamento superficial de água, sob preparo convencional e plantio direto, usando chuva simulada de intensidades médias constantes de 63,0 e 87,0 mm h-1. Foi usado um microssimulador de chuvas com bicos Veejet 80-100 e 80-150, sendo a área de observação para os testes de infiltração de 0,82 m². O modelo de Smith foi empregado para descrever o processo de infiltração. Foram usadas parcelas subdivididas com quatro repetições, cultivadas com aveia (Avena strigosa) e soja (Glycine max). Os tempos de empoçamento e de início de escoamento diminuíram com o aumento da intensidade de chuva. Considerando os tipos de preparos, os tempos foram menores no plantio direto. A infiltração acumulada e a taxa constante de infiltração foram maiores no plantio direto. Neste preparo, não houve diferença na taxa constante para as duas intensidades; para o preparo convencional, a taxa foi menor sob a chuva de maior intensidade. O parâmetro b do modelo teve pequena variação e a taxa constante de infiltração foi superestimada.

Parâmetros relacionados com a erosão hídrica sob taxa constante da enxurrada, em diferentes métodos de preparo do solo

O preparo do solo altera as suas condições físicas de superfície e subsuperfície e, conseqüentemente, influencia os valores dos fatores que se relacionam com a erosão hídrica. Considerando estes aspectos, realizou-se um experimento de erosão em campo, sob a ação de chuva simulada, entre outubro de 1999 e maio de 2000, na região do Planalto Sul Catarinense, tendo por objetivo a avaliação de alguns fatores relacionados com a erosão hídrica do solo na condição de equilíbrio do escoamento superficial, em três métodos de preparo do solo. No estudo, utilizou-se Nitossolo Háplico alumínico de textura argilosa, apresentando, no local do experimento, 0,14 m m-1 de declividade. Os tratamentos avaliados foram: (a) preparo reduzido (escarificação + gradagem); (b) preparo convencional tradicional (aração + duas gradagens), e (c) preparo convencional alterado (aração + duas gradagens + duas rastelagens), os dois primeiros em solo continuamente cultivado e o último em solo mantido continuamente sem cultivo (tratamento-testemunha). Os tratamentos foram caracterizados em termos de rugosidade ao acaso e cobertura superficiais do solo, as quais foram avaliadas imediatamente antes e depois do preparo, no dia anterior à aplicação da chuva simulada. O teste de chuva foi realizado por ocasião da semeadura da soja, na intensidade constante de 64 mm h-1 e com duração variável (até alcançar 30 min de enxurrada constante, em cada tratamento). O preparo do solo aumentou a rugosidade superficial ao acaso e diminuiu a cobertura por resíduo cultural em graus diferenciados, dependendo do método de preparo empregado. O preparo reduzido foi o tratamento mais eficaz no aumento da rugosidade superficial do solo ao acaso e na manutenção da cobertura por resíduo cultural. Os tempos de início e equilíbrio da enxurrada foram relativamente altos e pouco afetados pelos métodos de preparo do solo estudados. A velocidade da enxurrada, a concentração e o tamanho dos sedimentos, bem como a taxa de perda de solo, aumentaram com a diminuição da rugosidade e da cobertura superficiais do solo, enquanto a taxa de infiltração da água da chuva diminuiu. A taxa de descarga e o coeficiente de enxurrada - parâmetro C da Fórmula Racional -, aumentaram com a diminuição da rugosidade e da cobertura superficiais do solo.

Perdas de solo e água e qualidade do escoamento superficial associadas à erosão entre sulcos em área cultivada sob semeadura direta e submetida às adubações mineral e orgânica

Dos métodos de preparo conservacionista do solo, o de semeadura direta é o mais eficaz na redução da perda de solo por erosão hídrica pluvial; entretanto, apresenta comportamento variável no que diz respeito à redução da perda de água. Considerando esses aspectos, realizou-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar as perdas de solo e água, a demanda química de oxigênio, a condutividade elétrica e o pH da enxurrada, associados à erosão entre sulcos, sob chuva simulada, em área cultivada sob semeadura direta e submetida às adubações mineral e orgânica. O estudo foi desenvolvido em campo, em outubro de 2003, no município de Marechal Cândido Rondon, na região oeste do Estado do Paraná, sobre um Latossolo Vermelho eutroférrico de textura muito argilosa e declividade de 0,045 m m-1. Utilizando microparcelas (1,0 x 1,0 m) e simulador de chuva de braços rotativos e com o solo previamente umedecido, aplicaram-se as seguintes intensidades de chuva: 70,0, 60,0 e 120,0 mm h-1, cada uma delas com duração de 20 min e espaçadas uma da outra de 30 min. Os tratamentos estudados foram: (a) adubação mineral, constituída de NPK; (b) adubação orgânica, constituída de dejeto líquido de suíno _ DLS; e (c) sem adubação ou testemunha - T. As maiores perdas de solo e água no experimento foram observadas no tratamento DLS, independentemente das chuvas simuladas (exceto a perda de solo na última chuva, que foi a mais elevada), com os tratamentos NPK e T tendo apresentado resultados semelhantes. Os valores mais elevados de demanda química de oxigênio, condutividade elétrica e pH da enxurrada também foram observados no tratamento DLS, enquanto os mais baixos ocorreram no tratamento T (exceto a demanda química de oxigênio no tratamento NPK, que também foi baixa), independentemente das chuvas simuladas.

Perdas de água, solo, matéria orgânica e nutriente por erosão hídrica na cultura do milho implantada em área de campo nativo, influenciadas por métodos de preparo do solo e tipos de adubação

Apesar do conhecimento existente sobre a erosão das terras cultivadas, há situações de uso e manejo do solo que necessitam de estudos mais aprimorados. Apoiado nisso, realizou-se esta pesquisa com o objetivo de avaliar a erosão hídrica pluvial do solo na cultura do milho (Zea mays L.), implantada em área de campo nativo, nos métodos de preparo escarificação e semeadura direta e nos tipos de adubação mineral (fertilizante contendo N e P) e orgânica (cama seca de aviário). O estudo foi desenvolvido a campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), no verão de 2006/2007, aplicando-se chuva simulada sobre um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura francoarenosa na camada superficial e declividade média de 0,13 m m-1. Foram realizados dois testes de erosão na pesquisa, cada um deles na intensidade constante de chuva de 64 mm h-1 e com duração de 1,5 h, usando-se o aparelho simulador de chuva de braços rotativos. O primeiro teste foi realizado logo após a implantação dos tratamentos, na semeadura do milho, e o segundo 75 dias mais tarde, no florescimento da cultura. Avaliaram-se atributos de solo e planta nas parcelas experimentais e de erosão hídrica no escoamento superficial. Observou-se que o crescimento da cultura e as perdas pela erosão foram influenciados pelos tratamentos estudados. O milho cresceu melhor na escarificação, independentemente da adubação. A perda de solo ocorreu somente na escarificação e no primeiro teste de erosão, em quantidade muito pequena, independentemente da adubação. A perda de água, de matéria orgânica e de nutrientes ocorreu em todos os tratamentos e testes de erosão, em quantidades variadas, na maior parte das vezes tendo sido maiores na semeadura direta, independentemente da adubação e do teste de erosão, e muito maiores no primeiro teste, em qualquer um dos tratamentos. O pH da enxurrada variou pouco e não mostrou tendência entre os tratamentos e testes de erosão, enquanto a condutividade elétrica e as concentrações médias de matéria orgânica e de nutrientes variaram amplamente e mostraram tendências claras. Este último aspecto repetiu com as quantidades totais acumuladas de matéria orgânica e nutrientes perdidas pela erosão. As maiores quantidades totais acumuladas de nutrientes perdidas pela erosão foram observadas para o K tanto na adubação mineral quanto na adubação orgânica, para o P na adubação mineral e para o N tanto na adubação mineral quanto na adubação orgânica, nesta ordem de valores decrescentes e todos na semeadura direta. Quantidades totais acumuladas de nutrientes perdidas pela erosão menores do que as recém-mencionadas, porém ainda expressivas, foram observadas para o K praticamente no restante dos tratamentos e para o N na escarificação com adubação orgânica.

Utilização de métodos de representação espacial para cálculo do fator topográfico na equação universal de perda de solo revisada em bacias hidrográficas

Métodos de representação espacial para o cálculo do fator topográfico (LS) da Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE) têm sido utilizados para estimar a erosão do solo e a produção de sedimentos em bacias hidrográficas. Esses procedimentos baseiam-se nas equações tradicionalmente empregadas para determinação do fator LS e em informações que caracterizam a forma das vertentes derivadas do modelo numérico de elevação (MNE). Neste estudo foram analisados dois métodos de representação espacial utilizados no cálculo do fator LS em modelos matemáticos de erosão e produção de sedimentos em bacias hidrográficas. A análise foi realizada em quatro bacias rurais de relevo movimentado. Os valores de LS obtidos pelos métodos de representação espacial foram comparados entre si e com valores de LS determinados pelo método tradicional com levantamento em campo. Resultados mostraram que os valores de LS gerados pelos métodos de representação espacial apresentam diferenças significativas entre si, sendo dependentes do procedimento de cálculo e do método utilizado para determinar a direção de fluxo no MNE. Também foi verificado que os valores numéricos do fator LS determinados pelos métodos de representação espacial apresentam diferenças em relação àqueles estimados pelo método tradicional.

valiação de métodos geoestatísticos na espacialização de índices agrometeorológicos para definir riscos climáticos

A definição das melhores datas para plantio de milho, adotadas no Zoneamento de Riscos Climáticos do Estado de São Paulo, é baseada nas variações espaço-temporais do índice de satisfação das necessidades de água da planta (ISNA), sendo a média ponderada o método de interpolação utilizado na espacialização deste parâmetro. Este método não considera a propagação espacial do erro da estimativa, o que permite interpretações imprecisas sobre as melhores datas de plantio, principalmente nas situações de início e de final do ciclo. O objetivo deste trabalho foi comparar métodos de espacialização de valores numéricos dos índices agrometeorológicos e avaliar sua variação espacial. Foram utilizados os métodos da média ponderada, krigagem ordinária e krigagem por indicação. A krigagem por indicação foi o método mais apropriado para espacializar o índice ISNA e definir a melhor data de plantio do milho.

Avaliação e compação de métodos de classificação de imagens de satélites para o mapeamento de estádios de sucessão florestal

Este trabalho teve como objetivo comparar as imagens orbitais fornecidas pelos satélites CBERS-2, IRS-P6 e Quickbird para o mapeamento dos estádios de sucessão florestal, utilizando-se diferentes métodos de classificação de imagens digitais. A área de estudo incluiu as reservas de floresta nativa pertencentes ao projeto florestal Macedônia, localizado nos Municípios de Bugre e Ipaba, entre os paralelos 19º19'00"S e 19º24'30"S e os meridianos 42º27'00"W e 42º21'00"W, Estado de Minas Gerais. Foram utilizadas as classificações visual, por pixel e por regiões. Para fins de avaliação da fidedignidade da classificação de cada método, de forma particular, foi gerada a matriz de erros e calculado o índice Kappa. Para testar a significância estatística da diferença entre dois índices Kappa, foi utilizado o teste Z. De maneira geral, os melhores resultados foram as classificações obtidas nos métodos por regiões e visual, apresentando valores de Kappa mais elevados que as classificações por pixel; a imagem resultante da fusão da imagem IRS com a CBERS, classificada pelo método de regiões, obteve o melhor índice Kappa, estando dentro do nível considerado como bom. Os problemas de separação entre as classes resultaram em classificações com baixo nível de exatidão, o que pode ser explicado pela semelhança espectral entre os alvos (estádios inicial, médio e avançado de sucessão florestal), pequena variação entre os valores numéricos dos pixels, existência de sobreposição entre classes e baixa resolução espectral dos sensores.

Métodos de preparo de solo e sua influência na erosão hídrica e no acúmulo de biomassa da parte aérea de Eucaliptus Saligna em um cambissolo háplico da depressão central do Rio Grande do Sul

Este estudo buscou identificar e quantificar o efeito de métodos de preparo de solo e manejo de resíduos da colheita sobre a erosão hídrica e o desenvolvimento inicial da floresta de Eucalyptus saligna em um Cambissolo háplico. O ensaio foi instalado em área experimental da Aracruz Celulose e Papel S. A., localizada no Município de Arroio dos Ratos, na região fisiográfica denominada Depressão Central. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos testados foram: subsolagem interrompida com resíduo (SIR), subsolagem contínua com resíduo (SCR) e subsolagem contínua sem resíduo (SSR), todos no sentido do declive, e coveamento mecânico (CME). A perda de solo do SSR foi 10 vezes maior que a dos demais tratamentos de subsolagem e 100 vezes maior em relação ao coveamento mecânico (CME). O escoamento superficial nos tratamentos com resíduo correspondeu a 1,6% do total precipitado e no tratamento subsolagem sem resíduo, 2,9% do total precipitado. O preparo mais intensivo do solo aumentou a erosão, porém favoreceu o crescimento inicial do eucalipto. A biomassa aérea do E. saligna 12 meses após o plantio foi maior nos tratamentos com maior volume de solo mobilizado.

Metodologia para obtenção do hidrograma de escoamento superficial em encostas e canais. Parte I: desenvolvimento e avaliação

Desenvolveu-se uma metodologia que permite obter o hidrograma de escoamento superficial e a vazão máxima para qualquer posição ao longo de uma encosta e para seções transversais de canais utilizando o modelo de ondas cinemáticas. A área da encosta é dividida num sistema matricial composto por 100 linhas e 100 colunas. Na encosta, considera-se que o escoamento ocorre na direção da declividade e que a vazão de cada pixel é a soma da vazão produzida nesse com a vazão advinda dos pixels que contribuem com o escoamento superficial para o pixel em análise. No canal, a vazão é calculada pela soma dos hidrogramas advindos das colunas do sistema reticulado. A comparação entre os valores de lâmina e vazão máxima de escoamento superficial obtidas experimentalmente e calculadas em duas condições (encosta e bacia) permitiu evidenciar que a metodologia, comparada aos métodos Racional e do Número da Curva, ofereceu boas estimativas tanto da lâmina quanto da vazão máxima de escoamento superficial.