Modelagem e simulação da desidratação osmótica em pedaços de abacaxi utilizando o método de elementos finitos

Water loss and sugar gain were modelling during the osmotic dehydration process of pieces of pineaplle. The transfer of solute to the fruit and the water to the solution was based on Fick's 2nd law. The three dimensional model was solved by the finite element method with the usage of the software COMSOL Multiphysics 3.2. The main and cross diffusion coefficients and the Biot number were determined on the simulation and the deviation between the experimental and the simulated data were 4,28% to sucrose and 1,66 to the water.

Difusão do cloreto de sódio no processo de salga de queijos: modelagem matemática com o emprego do método de elementos finitos

A transferência de um soluto (cloreto de sódio), através de uma matriz sólida tridimensional (queijo) foi estudada aplicando-se o método de elementos finitos. A formulação variacional (Galerkin) do problema diferencial (modelo de difusão) teve como base teórica a 2ª lei de Fick. Os procedimentos para integração no tempo foram o de Crank-Nicolson e o de Euler-modificado, que foram escolhidos por apresentarem estabilidade incondicional. O programa computacional desenvolvido mostrou-se versátil para resolver situações de amostragem em condições mais realistas e pode ser aplicado para geometrias complexas. O modelo proposto permitiu uma boa estimativa do ganho de sal no queijo, usando um coeficiente de difusão cujo valor pode ser obtido por extrapolação de dados experimentais. A aplicação do método numérico (MEF), com o esquema de Crank-Nicolson, na simulação da difusão do cloreto de sódio na salga de queijos, mostrou boa aproximação quando os resultados foram comparados com os valores experimentais encontrados na literatura especializada.

Simulação computacional aplicada ao desenvolvimento de embalagens para bananas

Este trabalho propõe um método de projeto de embalagem para produtos hortícolas, buscando uma otimização integrada dos aspectos geométricos, estruturais e térmicos, ligados à facilitação do resfriamento e armazenamento refrigerado. Para o dimensionamento e otimização estrutural, foi utilizado o Método dos Elementos Finitos implementado pelo programa ANSYS, obtendo-se oito modelos virtuais de embalagens, com 10% e 14% de área efetiva de aberturas e geometria quadrada, retangular e circular. Para o desenvolvimento dos experimentos, que avaliaram a relação da área de aberturas com o tempo de sete-oitavos de resfriamento, foram construídos protótipos de tábuas de madeira (Pinnus elliotti) de reflorestamento. Nas embalagens, foram acondicionados aproximadamente 13 kg de banana variedade Nanica (Musa cavendishii, cultivar nanica), resfriada num túnel de ar forçado (vazão de ar de 0,32 m³ s-1, temperatura de 8,0±1,2ºC e umidade relativa de 84,5±2,6%). O tempo de resfriamento também foi comparado com aquele obtido quando a mesma quantidade de frutas foi resfriada em embalagens de papelão (2,5% de área efetiva de abertura) e madeira (18% de área efetiva de abertura). Os resultados demonstraram que, entre os protótipos propostos, não houve diferença significativa no tempo de resfriamento dos frutos acondicionados nas embalagens desenvolvidas, sendo o tempo médio de resfriamento de 40,71±2,81 min. Na comparação com as embalagens de papelão e madeira, houve diferenças significativas, sendo que as embalagens comerciais tiveram tempos de resfriamento de 1,25 e 2 vezes maiores. Concluiu-se que a simulação estrutural computacional, aliada a algoritmos de otimização, além de procedimentos experimentais ligados à cadeia do frio, são recursos promissores no auxílio de projetos para embalagens de transporte de produtos hortícolas.

Modelagem computacional do fluxo unidimensional de água em meio não saturado do solo

O estudo do fluxo de água em zonas não saturadas do solo é de grande importância para pesquisas relacionadas à disponibilidade hídrica para o desenvolvimento das plantas. Devido ao alto custo, ao tempo demandado e ao esforço humano nas investigações de campo, os modelos matemáticos, aliados às técnicas numéricas e avanços computacionais, constituem-se em uma ferramenta importante na previsão desses estudos. No presente trabalho, objetivou-se solucionar a equação diferencial parcial não linear de Richards mediante a aplicação do Método de Elementos Finitos. Na aproximação espacial, foi empregada a adaptatividade com refinamento "h" na malha de elementos finitos e, na derivada temporal, foi aplicado o esquema de Euler Explícito. A função interpolação polinomial utilizada foi de grau 2, e a que garantiu a conservação de massa da estratégia de adaptação. Para a validação do modelo, foram utilizados dados disponíveis em literatura. A utilização da função interpolação polinomial de grau 2 e o refinamento "h", com considerável redução do tempo de execução da rotina computacional, permitiram uma boa concordância do modelo em comparação a soluções disponíveis na literatura.

Emprego de ferramentas numéricas na avaliação do módulo de elasticidade em vigas roliças de madeira

Vigas são elementos estruturais encontrados na maioria das construções civis. Dentre os materiais de engenharia, destaca-se a madeira, por ter resistência mecânica satisfatória aliada a baixa densidade. A madeira roliça apresenta-se como boa solução na confecção de vigas, uma vez que não precisa ser processada, como é o caso da madeira serrada. O projeto de elementos estruturais de madeira requer o conhecimento de suas propriedades físicas e mecânicas, obtidas segundo as premissas de documentos normativos. Em se tratando da madeira roliça, os documentos normativos nacionais que tratam da determinação das propriedades de resistência e rigidez estão vigentes há mais de vinte anos sem revisão técnica. De forma geral, tanto as normas nacionais como as internacionais idealizam geometria troncocônica para as peças roliças de madeira, implicando equações simplificadas incapazes de prever a influência das irregularidades da forma na determinação do módulo de elasticidade longitudinal. Este trabalho objetiva avaliar a influência das irregularidades da geometria em peças roliças de madeira Corymbia citriodora e Pinus caribaea no cálculo do módulo de elasticidade longitudinal. Para tanto, utilizou-se do ensaio de flexão estática a três pontos, considerando também um modelo matemático simplificado, assumindo seção circular constante para a forma do elemento. As irregularidades das peças são consideradas nos modelos numéricos, constituídos de elementos finitos de barra e tridimensionais. Os resultados encontrados revelam equivalência estatística entre os módulos de elasticidade para ambas as formas de cálculo, indicando ser plausível a consideração de seção circular constante para as peças de madeira aqui avaliadas.

Tensões aplicadas no solo pelas diferentes pressões do pneu de um trator agrícola

RESUMO A distribuição das tensões provocadas por rodados das máquinas agrícolas é dependente da carga da roda e da pressão interna do pneu, bem como das condições do solo. O objetivo do presente trabalho consistiu em avaliar numericamente a distribuição dos deslocamentos e das tensões atuantes em um solo coletado no Estado do Ceará, provocada pela passagem de um trator agrícola. O peso individual do pneu traseiro (dimensões 18.4-34 R1) em que foi medida a área de contato do pneu com o solo era de 17,1 kN. Nas análises numéricas, baseadas no método dos Elementos Finitos, foram considerados diferentes valores da pressão interna do pneu (96,5 kPa, 124,0 kPa, 151,0 kPa e 179,0 kPa) com suas respectivas áreas de contato (0,2256 m2, 0,1660 m2, 0,1522 m2 e 0,1393 m2). A partir dos resultados obtidos, verificou-se que as tensões verticais encontradas na superfície do solo foram aproximadamente iguais às pressões de inflação dos pneus. A menor pressão provocou a menor tensão no solo, demonstrando a importância da redução das pressões na diminuição da compactação do solo até profundidades de 0,30 m. As maiores pressões causaram as maiores deformações no solo provocadas pela diminuição da área de contato pneu/solo. Ficou evidente neste estudo que é necessário buscar soluções para reduzir as pressões de trabalho de forma a causar menor compactação superficial do solo devido às tensões verticais e horizontais.

Método para a espacialização dos elementos do balanço hídrico climatológico

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um método de espacialização dos elementos do balanço hídrico climatológico (BHC). O método utiliza modelos digitais do terreno que contêm a distribuição espacial dos elementos climáticos de entrada do BHC. A avaliação foi feita com dados reais de BHC referentes a 110 estações pluviométricas do Estado do Espírito Santo. Comparou-se o desempenho do método proposto com o dos seguintes interpoladores espaciais: krigagem e inverso de uma potência da distância. O método proposto apresentou melhores estimativas espaciais de todos os elementos do balanço hídrico - evapotranspiração real, excedente, deficiência e disponibilidade hídrica.

Método de Faust et al.: rendimento de colheita por alça metálica

A eficiência do uso de uma alça metálica para a remoção de elementos parasitários flutuantes foi investigada. A quantidade de elementos removidos a cada alçada sucessiva foi confrontada com um modelo logarítmico, o qual indicou que cada alçada retirou cerca de 30% dos elementos parasitários flutuantes remanescentes. Estimou-se que as 5 primeiras alçadas retiraram um total de 83% dos elementos parasitários flutuantes, sendo este um procedimento adequado para o método sob investigação.

Química de elementos-traço nos sedimentos do Lago do Parú (Manacapuru - Amazonas), sob influência do pulso de inundação do baixo Rio Solimões

O objetivo deste estudo foi determinar as concentrações totais e em frações geoquímicas de Fe, Mn, Co, Cu e Zn em sedimentos, coletados nos períodos de seca (2005) e cheia (2006) do Lago do Parú. Nas partículas de sedimento seco ao ar (SSA) < 45 µm foi feita uma extração seqüencial pelo método de Tessier et al. (1979) que separa os elementos nas frações geoquímicas trocável, carbonácea, oxídica, orgânica e residual. As amostras de extrato diluídas foram lidas em cada fração, por espectrometria de absorção atômica de chama, sendo que o Fe apresentou a maior concentração total e uma forte associação com óxidos. O Mn alcançou a maior fração trocável dentre os elementos, em ambas as estações analisadas. O Zn obteve uma fração trocável constante entre os dois períodos analisados. O Cu se caracterizou por apresentar forte ligação pela fração orgânica, não variando de uma estação para outra nesta fração. O Co apresentou comportamento similar ao do Cu, exceto pela fração orgânica que apresentou diferença de concentração entre os períodos, sendo maior na cheia. As análises multivariadas confirmaram que os metais foram movimentados entre as frações geoquímicas do período seco para o de cheia.

Níveis críticos e faixas de suficiência nutricional em laranjeira-pêra na Amazônia Central obtidas pelo método DRIS

A avaliação do estado nutricional da laranjeira depende da definição de valores de referência que sejam adequados para refletir suas condições nutricionais. Neste trabalho, objetivou-se determinar os valores de referências e avaliar o estado nutricional de laranjeiras-pêra em diversas glebas na Amazônia Central (municípios de Iranduba, Manacapuru, Manaus, Presidente Figueiredo e Rio Preto da Eva). Utilizou-se o Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação de relações multivariadas (DRIS) para estabelecer os valores de referência nutricional. O diagnóstico nutricional de 120 glebas comerciais de laranjeiras-pêra, enxertadas em limoeiro cravo foram avaliadas pelas faixas de suficiência definidas a partir do conjunto de plantas nutricionalmente equilibradas. Para os macronutrientes, as faixas de suficiência nutricional foram (g kg-1): 28-30 (para nitrogênio, N); 1,6-1,7 (fósforo, P); 7-9 (potássio, K); 26-29 (cálcio, Ca); 3,4-4 (magnésio, Mg); 1,7-2 (enxofre, S) e para os micronutrientes (mg kg-1): 47-56 (boro, B); 8-10 (cobre, Cu); 84-93 (ferro, Fe); 12-13 (manganês, Mn); 14-16 (zinco, Zn). Para os macronutrientes, os níveis críticos foram (g kg-1): 28 (para N); 1,6 (P); 7 (K); 26 (Ca); 3,6 (Mg); 1,7 (S) e para os micronutrientes (mg kg-1): 47 (B); 8 (Cu); 84 (Fe); 12 (Mn); 14 para Zn. Padrões nutricionais obtidos pelo DRIS discordam das faixas de suficiência propostas pela literatura para maioria dos nutrientes. Em quase 50% das glebas monitoradas, P, K, Ca, S, B, Cu e Fe estão abaixo dos níveis críticos propostos neste trabalho. Isto sugere que os produtores de laranja na Amazônia Central deveriam atentar-se para estes elementos no planejamento das fertilizações.

Determinação do zinco em vegetais pelo método do zincon

Este trabalho teve por objetivo o estudo do método de separação do zinco dos outros elementos por meio de resina trocadora de ânions (III, Merck), e a sua determinação colorimétrica por meio do Zincon, em vegetais. Estudou-se particularmente: 1 - estabilidade do complexo; 2 - formação do complexo em diversos pH; 3 - a influencia da concentração de ácido clorídrico na adsorção do zinco pela resina; 4 - efeito do volume de KC1 e NaNO3 na eluição do zinco ; 5 - influência de outros íons; 6 - exatidão e precisão do método; 7 - estudo comparativo de três métodos de preparo do extrato de vegetais.

Mensurações dos traqueídos de Pinus Elliottii pelo método microscópico

O presente trabalho trata-se da comparação dos traqueídos de Pinus elliottii procedida pelo método microscópico em material dissociado, empregando-se dois critérios diferentes, com a finalidade de se saber qual dos dois, seria mais vantajoso e mais rápido devido a troca constante de objetivas de aumentos diferentes para se obter os valores dos comprimentos e das espessuras. Pelo primeiro critério tanto o comprimento como a espessura foram tomadas do mesmo elemento, e pelo segundo as medidas do comprimento e das espessuras não foram tomadas necessàriamente dos mesmos elementos. A análise estatística provou ser os dois critérios corretos. Sendo o segundo critério mais, fácil e rápido que o outro, vê-se portanto ser perfeitamente apropriado o seu emprego nos nossos futuros trabalhos de mensurações dos elementos do xilema pelo método normal do microscópio.

A determinação do boro em plantas pelo método colorimétrico da curcumina

O presente trabalho relata os estudos desenvolvidos sobre a determinação do boro em plantas através do método da curcumina, que se fundamenta na formação do complexo rosocianina em meio acético- sulfúrico. Nesse método a reação de formação da rosocianina é desenvolvida em meio líquido e à temperatura ambiente, não necessitando, portanto, do controle da temperatura a 55±3°C, conforme é exigido pelo método comum, cujo complexo formado é principalmente rubrocurcumina. Uma alíquota do extrato do vegetal é tornada alcalina pela adição de solução de NaOH e sêca em banho-maria. Sobre o resíduo obtido adicionam-se a solução acética de curcumina a 0,125% e a solução de ácido sulfúrico -ácido acético ( 1 + 1 ). A reação completa-se em 15 minutos. No estudo da aplicação do método em plantas, diversos aspectos foram abordados, como: interferentes e sua eliminação, a solubilização do boro contido nas amostras incineradas, a contaminação do extrato de vegetal pelo papel de filtro, como conseqüência da filtração a que deve ser submetido, e a precisão e a exatidão do referido método. Os resultados obtidos permitiram concluir que, dentre os elementos normalmente encontrados nas cinzas vegetais, os que interferem no citado método sao o cálcio (Ca2+), o magnésio (Mg2+), o ferro (Fe3+), o manganês (Mn2+) e o cobalto (Co2+). Esses elementos foram eliminados do extrato de planta, passando-o através de resina catiônica. O método, conforme é preconizado, pode ser considerado eficiente na determinação do boro em plantas, pois, mostrou possuir precisão e exatidão satisfatórios, aliadas à sua alta sensibilidade, permitindo determinar desde 2 ppm de boro em plantas, dentro do seu intervalo de menor erro.

Método simplificado de solubilização de amostras de calcários agrícolas para a determinação de cálcio e do magnésio

Foram estudados comparativamente dois métodos de solubilização de amostras de calcários agrícolas para a determinação do cálcio e do magnesio: um, baseado em digestão ácida enérgica, é recomendado para a determinação dos teores totais daqueles elementos, e outro, mais simples e rápido, é usado na rotina dos laboratórios; ambos foram aplicados em diferentes frações granulométricas das amostras. Os resultados, analisados estatisticamente, não mostraram diferenças significativas entre os dois métodos estudados, assim como nos teores de óxidos de cálcio e de magnésio contidos nas diferentes frações granulométricas que compõem os calcários moídos para uso na agricultura. O método simplificado de solubilizaçao da amostra pode perfeitamente ser indicado para caracterizar os "teores solúveis de óxidos de cálcio e de magnésio" nos calcários agrícolas.

ELEMENTOS-TRAÇO EM ÁREAS DE VEGETAÇÃO NATIVA E AGRICULTURA INTENSIVA DO ESTADO DE MATO GROSSO DETERMINADOS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X POR REFLEXÃO TOTAL

A espectroscopia de raios-X por reflexão total (TXRF) é uma técnica promissora para análise de elementos-traço (ETs), principalmente por não ser necessária a digestão das amostras, reduzindo assim a geração de resíduos e emissão de vapores tóxicos. Este trabalho comparou os teores dos ETs: Cr, Mn, Ni, Zn, Cu, As, Se, Hg e Pb, coletados em solos de área de agricultura intensiva e vegetação nativa, determinados por TXRF e por espectrometria de absorção atômica de chama ou forno de grafite (FAAS/GFAAS). Adicionalmente, compararam-se os teores dos ET com valores de referência para solos não contaminados. As amostras de solo foram coletadas na profundidade 0,0-0,2 m em municípios representativos de cada região agrícola do Estado de Mato Grosso (Rondonópolis, Alto Garça, Primavera do Leste, Campo Novo, Nova Mutum, Lucas do Rio Verde, Sorriso, Sinop, Campo Novo dos Parecis, Campos de Julho e Vila Bela da Santíssima Trindade). Em cada município, foram selecionadas seis áreas, totalizando 72 amostras, todas georreferenciadas. Para a leitura dos teores de ET no aparelho de TXRF S2 Picofox™, foram preparadas suspensões de solo usando Triton X-100 a 5 % v/v utilizando gálio como padrão interno, enquanto no FAAS/GFAAS as amostras foram submetidas à digestão ácida pelo método 3051A. Considerando área cultivada e área nativa, respectivamente, os teores médios dos ET por TXRF, em mg kg-1, foram: Cr, 69 e 62; Zn, 16 e 8; Pb, 28 e 21; Mn, 56 e 42; As, 2 e 2; Cu, 9 e 8; e Ni, 2 e 2. O Cd, Se e Hg não foram detectados por TXRF nas amostras analisadas. Para As, Cr, Mn, Zn, Ni, Cu e Pb, houve correlação linear (p<0,001) positiva entre as técnicas e, no geral, os teores obtidos para esses ET em TXRF foram superiores aos do FAAS/GFAAS. Os teores de todos os elementos detectados pelo TXRF, exceto o Cr, estão dentro das faixas dos relatados para solos não contaminados e muito inferiores aos limites de alerta estipulados na literatura.