Desenvolvimento de um dispositivo eletrônico para calibração de sensores de umidade do solo

Com o advento da eletrônica e a disponibilidade de "software" de processamento, vários tipos de transdutores têm sido testados, visando à determinação da umidade do solo. O uso desses transdutores tem por objetivo a otimização do consumo de água e o conseqüente retorno econômico da atividade da agricultura irrigada. No Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal do Ceará, construiu-se um dispositivo para calibração de sensores de umidade do solo, a sua calibração e a determinação de suas principais propriedades, como precisão e cargas mínima e máxima. O dispositivo consistiu numa torre em aço 1020, com 3,0 m de altura, no topo da qual se montou uma balança de braços. Em um dos braços da balança, colocou-se uma amostra de solo para a inserção dos sensores de umidade e, no outro, uma célula de carga para medir a variação de massa de água na amostra de solo. Foi implementado um circuito eletrônico para permitir a interface da célula de carga com um sistema de aquisição de dados. A análise de regressão, cuja variável dependente foi a saída da célula de carga, e a independente, a massa à qual a balança foi submetida, mostrou-se linear entre 1 kg e 50 kg, com coeficiente de determinação de 0,99995 e coeficiente angular de 0,09198 mV g-1. O dispositivo pode ser utilizado para calibração de sensores de umidade do solo com sensibilidade correspondente à variação de 12,28 mL de água e cargas mínima e máxima para as amostras de solo variando entre 1 e 50 kg.

Penetrômetro de cone com taxa constante de penetração no solo: desenvolvimento e teste de funcionalidade

Penetrômetros auxiliam na determinação da capacidade de suporte do solo na engenharia civil e na avaliação da resistência mecânica de solos agrícolas, relacionando-a com compactação do solo e crescimento do sistema radicular das plantas. Este trabalho relata o desenvolvimento de um penetrômetro de cone com taxa constante de penetração, suas partes e funcionalidade, bem como resultados do uso na avaliação comparativa da compactação em experimentos e em lavoura. A quantificação da resistência é realizada com célula de carga, a distância de penetração no solo com potenciômetro, e a aquisição e o armazenamento de dados com placas eletrônicas. A concepção do equipamento, que emprega velocidade constante de penetração da haste no perfil do solo, possibilitou a aquisição de grande coleção de dados relativos com pequena variação de profundidade (5 mm), atingindo a profundidade máxima de 0,80 m. O equipamento é eficaz na aquisição e no tratamento de dados de resistência mecânica do solo à penetração em profundidade do perfil. A variação entre os pontos permite inferir sobre parâmetros e características do solo, bem como sobre o comportamento desses sob condições externas impostas, quer seja imediata, quer seja residual.

Cultura da soja em função da profundidade de semeadura e da carga vertical sobre a fileira de semeadura

A análise do efeito da profundidade de semeadura e carga vertical visando a melhorar o aproveitamento, e a integração entre o solo e a cultura é muito difícil. O objetivo do presente trabalho foi avaliar cargas verticais (0; 98; 196 e 294 N) sobre as rodas compactadoras das semeadoras, combinando com profundidades de semeadura (0,03; 0,05 e 0,07 m) para a cultura da soja. O trabalho foi realizado no DER/UNESP - Jaboticabal, na pista de ensaio do Laboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola (LAMMA), utilizando o delineamento experimental em blocos casualizados, no esquema fatorial (4 x 3), com 12 tratamentos e três repetições, totalizando 36 observações. Foram analisados: emergência de plântulas, estandes inicial e final, índice de sobrevivência, área mobilizada e rendimento de grãos. Os resultados evidenciaram que, com exceção da área mobilizada em relação à profundidade de semeadura, todas as demais variáveis não foram influenciadas pelos tratamentos.

Produtividade do feijão-de-corda e acúmulo de sais no solo em função da fração de lixiviação e da salinidade da água de irrigação

Neste trabalho, avaliaram-se o acúmulo de sais no solo e a produtividade do feijão-de-corda, em função da fração de lixiviação (FL) e da salinidade da água de irrigação. Utilizou-se de delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos e cinco repetições. Foram estudados os seguintes tratamentos: 1 - água do poço com condutividade elétrica (CEa) de 0,8 dS m-1 (sem FL); 2 - água salina com CEa de 5,0 dS m-1 sem FL; 3 - água salina com CEa de 5,0 dS m-1 com FL de 0,14; 4 - água salina com CEa de 5,0 dS m-1 com FL de 0,28. Foram avaliadas as seguintes variáveis: acúmulo de sais no solo, crescimento vegetativo, produtividade, trocas gasosas e teores de Na+, Ca+2, K+ e Cl- nas folhas. A aplicação de água salina provocou acúmulo de sais no solo, porém esses efeitos foram parcialmente revertidos pelo aumento da FL; a salinidade reduziu a produtividade de grãos, porém não afetou sua qualidade; a redução na produtividade ocasionada pela salinidade deveu-se, em parte, à redução na assimilação líquida de carbono durante as fases de floração e frutificação, associada aos efeitos osmóticos e ao acúmulo de Na+ e Cl- nas folhas; as frações de lixiviação não tiveram muita influência na superação dos danos provocados pela salinidade sobre o desenvolvimento das plantas.

Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

Este trabalho teve como objetivo avaliar sensores capacitivos desenvolvidos para monitorar o teor de água do solo. Os sensores foram submetidos a testes para avaliar o efeito da temperatura, o tempo de resposta, obter a equação de calibração e determinar a sua sensibilidade. Foram analisados em diferentes situações (solo, água e ar) e temperaturas (25 ºC; 20 ºC; 15 ºC; 10 ºC; 5º C e 0 ºC). A calibração foi efetuada com um dos sensores capacitivos instalado em uma coluna de solo (indeformada) contida em um tubo de PVC (0,015066 m³) e suspensa em um dos lados de uma balança de braços. Na outra extremidade da balança, havia uma célula de carga conectada a um sistema de aquisição de dados. Os resultados indicaram redução na frequência do sensor capacitivo com o aumento da temperatura. O sensor capacitivo apresentou alta velocidade de resposta (menos de um segundo) ao imergi-lo na água e às variações da quantidade de água na amostra de solo e detectou as mudanças de perda de água pela coluna de solo no decorrer deste experimento, apresentando maior sensibilidade à medida que se diminui o conteúdo de água no solo. Portanto, o sensor capacitivo pode ser utilizado para determinar o teor de água do solo de forma adequada.

Lixiviação de íons em colunas de solo deformado e indeformado

Neste trabalho, foi avaliada a dinâmica da lixiviação de íons em colunas de solo deformado e indeformado. O solo utilizado era proveniente de área fertirrigada com água residuária da suinocultura diluída em 0%, 25%, 50%, 75% e cultivada com soja. Foram construídas curvas de eluição para nitrato, potássio e condutividade elétrica. De acordo com os resultados obtidos nas colunas de solo deformado, e proporcionalmente aos tratamentos, o nitrato apresentou maior mobilidade, seguido pela concentração de sais totais e do potássio. A metodologia de colunas de solo indeformado não se mostrou adequada, devido, possivelmente, à compactação do solo durante a amostragem e à dificuldade no bloqueio de caminhos preferenciais ao longo de toda a coluna.

Fundações de construções submetidas a esforços de tração em solo de alta porosidade da região de Campinas - SP

Considerando-se que a maior parte de construções rurais utiliza fundações por estacas escavadas, pequisou-se, neste trabalho, o comportamento à tração de três estacas , submetidas a esforços verticais de tração. O comportamento à tração foi pesquisado, por ser esta situação bastante comum em estruturas leves, como silos, galpões, caixas d'água elevadas, etc. As estacas foram executadas no Campo Experimental para Estudos de Mecânica dos Solos e Fundações da Unicamp, localizado na cidade de Campinas - SP. O subsolo do local é constituído por um solo poroso de Diabásio, cuja primeira camada de 6,5 m é constituída de argila silto-arenosa, seguida de uma camada de silte argilo-arenoso e nível do lençol freático a 17 m de profundidade. Para a verificação do comportamento destas estacas, foram executadas provas de carga de acordo com a NBR 12131. A capacidade de carga destas estacas foi prevista por meio da utilização de métodos teóricos próprios para esforços de tração e semiempirícos (próprios para esforços de compressão), considerando neste último somente a parcela de resistência lateral e superfície de ruptura no contato estaca/solo.

Compactação de solos cultivados com cana-de-açúcar: II -quantificação das restrições às funções edáficas do solo em decorrência da compactação prejudicial

A redução do período de entressafra canavieiro pode levar à disseminação da compactação do solo, em decorrência da colheita mecanizada da cana-de-açúcar na estação chuvosa. Dessa forma, faz-se necessário definir estratégias que visem a minimizar a esse processo. O presente estudo objetivou modelar o processo de compressão do solo com base na pressão crítica. Avaliou também os efeitos da colheita mecanizada da cana-de-açúcar em diferentes épocas da safra em um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e em um Cambissolo Háplico (CX). Determinaram-se em amostras indeformadas a macroporosidade do solo, a pressão de preconsolidação em diferentes conteúdos de água no solo e a densidade do solo. A partir da incorporação da densidade do solo crítica na modelagem do comportamento compressivo do solo, foi possível estimar a pressão crítica. A pressão crítica superestima a capacidade de suporte de carga dos solos. A colheita mecanizada da cana-de-açúcar, realizada na zona de friabilidade do solo, não provocou compactação prejudicial à cultura. A cana-de-açúcar pode ser colhida mecanicamente sem causar a degradação estrutural no LVA e no CX, respectivamente, sob conteúdos de água de até 0,16 e 0,21 kg kg-1.

Efeito da aplicação de água residuária da lavagem dos frutos de café sobre as propriedades químicas do solo

O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações químicas de solos tratados com água residuária de café (ARC). O experimento foi conduzido em colunas de PVC, onde foram avaliadas quatro doses de ARC (0; 174; 522 e 870 t ha-1), em dois Argissolos Amarelos subdivididos em quatro camadas, para dois períodos de incubação (30 e 60 dias). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em arranjo fatorial, e as variáveis analisadas foram cálcio, magnésio, potássio, sódio, pH e condutividade elétrica do extrato da pasta saturada. As doses de ARC alteraram as propriedades químicas dos solos nos dois períodos de incubação estudados, aumentando os teores de Ca++, Na+ e, principalmente, K+ nos dois solos. A dose de aplicação de 174 t ha-1 de ARC elevou a concentração de K+ no solo para a faixa ideal, de acordo com as exigências nutricionais da cultura. A camada superficial apresentou maior concentração de K+, Na+, Ca++ e, consequentemente, maior CEes.

Manejo da fertirrigação e salinidade do solo no crescimento da cultura da beterraba

Com o aumento da população mundial e a escassez dos recursos naturais, o uso eficiente dos fertilizantes torna-se necessário para uma agricultura intensiva. O experimento foi realizado em casa de vegetação no Departamento de Engenharia Rural da UNESP, no Município de Botucatu-SP. Os tratamentos foram provenientes da combinação dos fatores salinidade do solo (CE: 1,0; 3,0; 6,0; 9,0; 12,0 dS m-1), manejo da fertirrigação (M1=tradicional e M2=com controle da concentração iônica da solução do solo) e cultivares de beterraba (C1=Early Wonder e C2=Itapuã), em um esquema fatorial 5x2x2, com 4 repetições, em um delineamento em blocos. Durante todo o cultivo, foram avaliadas as seguintes variáveis: altura, diâmetro do pecíolo, comprimento e diâmetro das raízes das plantas. A variável altura de plantas apresentou comportamento diferenciado de acordo com o manejo da fertirrigação estudado, além de apresentar sensibilidade a elevados níveis de condutividade elétrica no solo. O diâmetro das raízes apresentou reduções de 3,55 e 2,48 mm para C1 e C2, respectivamente, a cada aumento unitário da condutividade elétrica (CE) para M1. Com base na relação funcional de melhor ajuste entre o diâmetro das raízes e a condutividade elétrica em M2, obteve-se o diâmetro máximo estimado em 90,78 mm para C1 e 94,67 mm para C2.

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.

Pré-hidratação em sementes de soja e eficiência do teste de condutividade elétrica

O presente trabalho objetivou avaliar a influência da pré-hidratação na eficiência do teste de condutividade elétrica para avaliação do potencial fisiológico de sementes de soja. Sementes de seis lotes da cultivar BRS- 231, de tamanho uniforme por sua retenção na peneira 6,5mm, foram submetidas aos tratamentos de pré-hidratação em atmosfera saturada e em substrato umedecido, por 3, 6, 9 e 12 horas, antes da imersão em água e posterior leitura da condutividade elétrica com 18 e 24 horas. A qualidade dos lotes foi avaliada pela determinação do teor de água e pelos testes de germinação, frio sem solo, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica sem pré-hidratação após 18 e 24 horas e emergência das plântulas em campo. Os métodos de pré-hidratação em atmosfera saturada e substrato umedecido contribuem para melhorar a eficiência do teste de condutividade elétrica, quando comparados com a imersão das sementes diretamente em água.Tempos de pré-hidratação, a partir das seis horas até doze horas podem ser utilizados para identificação de diferenças menos acentuadas na qualidade fisiológica, de sementes de soja para leituras de condutividade elétrica após 18 e 24 horas de embebição.

Análise numérica e experimental do comportamento de fundações superficiais assentes em solo melhorado

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas.

Estudo do comportamento de um solo mole tratado com cal, visando seu uso em fundações superficiais

Neste trabalho foi analisada a melhoria nas características de um solo mole quando tratado com cal, bem como a viabilidade técnica de se utilizar este novo material como uma camada suporte de fundações superficiais. O solo estudado classifica-se pedologicamente como Gley Húmico e a jazida localiza-se no município de Canoas/RS, às margens da BR 386. O trabalho teve as seguintes finalidades: realizar um estudo da influência dos diferentes teores de cal sobre as características tensão x deformação do solo tratado; verificar o ganho de resistência com o tempo de cura; modelar o comportamerito tensão x deformação do material tratado; realizar simulações numéricas, através do Método dos Elementos Finitos, do comportamento carga x recalque de fundações continuas flexíveis assentes sobre o novo material. Adotou-se o teor ótimo de cal (obtido pelo método de Eades & Grim, 1966) de 9% e dois valores inferiores de 7% e 5%. Realizaram-se os seguintes ensaios sobre o solo natural e as misturas de solo-cal: limites de Atterberg, compactação, granulometria, difratograma de raio X, permeabilidade (triaxial) e ensaios triaxiais adensados não drenados(CIU). Todos os ensaios foram realizados para três tempos de cura (7, 28 e 90 dias) e os corpos de prova foram curados em câmara úmida. Para modelar o comportamento tensão x deformação do solo melhorado, adotou-se o Modelo Hiperbólico e para o solo natural o Modelo Cam-Clay Modificado. O Modelo Hiperbólico foi implementado no software CRISPSO, desenvolvido na Universidade de Cambridge, Inglaterra. O software foi utilizado em um estudo paramétrico para determinar a influência do processo de estabilização no comportamento carga x recalque de fundações superficiais. Dos resultados obtidos, concluiu-se: que o método de Eades & Grim (1966) não mostrou-se adequado para determinação do teor ótimo de cal; houve, de maneira geral, melhora nas características físicas com o tratamento com cal; não houve ganho de resistência com o tempo de cura; o modelo hiperbólico representou bem o comportamento das misturas de solo cal e a colocação de uma camada de solo tratado apresenta melhoras no comportamento carga x recalque de fundações superficiais contínuas flexíveis.

Simulação de sistemas térmicos de potência para geração de energia elétrica

O presente trabalho é dedicado à simulação numérica de sistemas térmicos de potência. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo Rankine, dedicado à produção de energia elétrica, para o qual foi elaborado um programa de simulação com a linguagem de programação MATLAB. A partir desse primeiro caso, são apresentados os modelos empregados para representar os diversos componentes que formam o circuito, como o gerador de vapor, a turbina, o condensador e a bomba. Além desses componentes, são introduzidas as equações que representam o escoamento do fluido de trabalho, no caso a água, permitindo assim o cálculo da perda de carga nas diferentes canalizações do circuito, sendo também acoplado o funcionamento da bomba. Essa alternativa pennite uma melhor avaliação do trabalho despendido para operar o sistema. A modelagem do ciclo deixa então de ser exclusivamente tennodinâmica, e passa a incluir aspectos de mecânica de fluidos. Outras variantes desse ciclo simples são também modelados e simulados, incluindo ciclos Rankine regenerativos e com irreversibilidades. As simulações são efetuadas admitindo-se parâmetros de operação, como, potência da turbina, temperatura do vapor d'água na entrada da turbina e pressão do vapor d'água na saída da turbina, com a variante de fixar-se o título do vapor d'água na saída da turbina.