Compactação de solos cultivados com cana-de-açúcar: I -modelagem e quantificação da compactação adicional após as operações de colheita

A colheita mecanizada da cana-de-açúcar, quando realizada em épocas da safra em que o solo se encontra com conteúdos inadequados de água, tem sido responsável pela compactação do solo e a redução da produtividade nos ciclos posteriores da cultura. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito das operações de colheita da cana-de-açúcar em diferentes épocas da safra sobre a pressão de preconsolidação em um Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e em um Cambissolo Háplico (CX). A colheita mecanizada consistiu no tráfego de duas passadas de uma colhedora de cana e do conjunto trator + transbordo em cada entrelinha da cultura. As amostras indeformadas foram utilizadas na determinação dos modelos de capacidade de suporte de carga do solo e na quantificação da compactação em decorrência da colheita mecanizada nos meses de novembro de 2005, março e agosto de 2006, e colheita manual sem tráfego, em março de 2006, por ser a época de maior intensidade pluvial. A porcentagem de amostras de solo, na região onde ocorre compactação adicional, indicou que o CX foi mais resistente à compactação que o LVA. A colheita mecanizada da cana-de-açúcar, mesmo sendo realizada na zona de friabilidade, causou compactação do solo, enquanto a colheita realizada manualmente não promoveu o mesmo efeito.

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.

Aplicação do modelo de pulsos retangulares de Bartlett-Lewis modificado para estimativa de eventos extremos de precipitação

Este trabalho teve como objetivo avaliar a modelagem matemática da precipitação pluviométrica horária por meio do modelo de Bartlett-Lewis modificado com seis parâmetros e sua aplicação para estimativa de eventos extremos. Foi utilizada a série de dados pluviográficos do período de outubro de 1980 a dezembro de 2007, da estação meteorológica de Urussanga - SC (latitude 28,31º S, longitude 48,19º W). Foram ajustados os parâmetros mensais do modelo para a precipitação em intervalos de 1 hora, 30 min, 15 min, 10 min e 5 min. Para cada duração estudada, foram simuladas séries com 100 anos de dados. Pode-se concluir que o ajuste dos parâmetros do modelo de Bartlett-Lewis modificado possibilita a simulação de chuvas preservando as propriedades estatísticas da precipitação em vários níveis de agregação temporal. Para as séries de precipitação simulada com duração de 1 hora, observou-se que a série de máximas anuais da série simulada manteve as características da série observada. Também a série de máximas anuais de precipitação diária obtida da agregação da precipitação horária apresentou estatísticas similares às observadas na série histórica. Para durações inferiores, as séries simuladas apresentaram subestimativas superiores a 23%, inviabilizando sua aplicação na estimativa de eventos extremos.

Mapeamento das formas do relevo para estimativa de custos de fertilização em cana-de-açúcar

A modelagem matemática associada ao conhecimento da variabilidade dos atributos do solo e mapeamento das formas do relevo pode auxiliar no manejo da fertilidade do solo em usinas sucroalcooleiras. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso da geoestatística e da modelagem matemática na estimativa de custos de fertilização, em diferentes formas do relevo. Em uma área de 200 ha, foram identificadas duas formas de relevo, uma côncava e outra convexa, sendo os solos coletados nos pontos de cruzamento de uma malha, com intervalos regulares de 50 m, perfazendo um total de 623 pontos. As amostras foram submetidas a análises químicas, e, posteriormente, os dados foram avaliados por meio da estatística descritiva, geoestatística e modelagem matemática. Os resultados mostraram que, quando as formas do relevo são incorporadas às análises geoestatística e de modelagem matemática, ocorre aumento na eficiência de aplicação do calcário, fósforo e potássio no solo.

Modelagem para a estimativa da orientação de linhas de plantio de cafeeiros

A quantidade de radiação solar interceptada por uma cultura é uma importante variável meteorológica que determina o crescimento e o desenvolvimento de uma cultura agrícola e, dentre os sistemas de produção, a orientação das linhas de plantio poderá ser um componente bastante relevante quanto à interceptação da radiação solar direta (Rd) em ambas as faces. Portanto, este trabalho propõe como objetivo um modelo para recomendar a orientação adequada das linhas de cafeeiro na implantação, baseando-se naquela a proporcionar uma uniformidade na quantidade de Rd interceptada e acumulada durante o ciclo agrícola da cultura, em ambas as faces da linha de plantio. Para o teste do modelo, foram coletados dados de produção em uma área experimental de café irrigado por pivô central, na Fazenda São Thomé, em Pirapora-MG, em plantas alinhadas nas seguintes orientações, em relação ao norte geográfico, positivo no sentido horário e negativo ao contrário: -90º, -45º, 0º e 45º. Os resultados indicaram que as melhores orientações para a produtividade foram, sucessivamente, as de -45º e 0º, enquanto o modelo proposto estimou a orientação de -24º 16' como sendo a melhor para o plantio das linhas de cafeeiro.

Procedimento fuzzy aplicado à avaliação da insalubridade em atividades agrícolas

Diante do alto grau de mecanização a que as atividades agrícolas estão sendo submetidas, objetivou-se, com esta pesquisa, desenvolver um modelo fuzzy capaz de avaliar e classificar o nível de insalubridade em diversos ambientes de trabalho. O modelo desenvolvido tem como variáveis de entrada: o índice de bulbo úmido e temperatura de globo (IBUTG, °C), o nível de ruído (dBA), a taxa de metabolismo (W m-2) e o tempo de descanso (%) e, como variável de saída, o índice de bem-estar humano (IBEH). O método de inferência utilizado foi o de Mandani e, na defuzificacão, utilizou-se o método do centro de gravidade. O sistema de regras foi desenvolvido com base nas combinações das variáveis de entrada. Foram definidas 400 regras com pesos iguais a 1, sendo que, na elaboração das regras, um especialista da área foi consultado. Foram utilizados dados de campo visando a testar o sistema desenvolvido, e os resultados mostraram que a modelagem proposta é uma ferramenta promissora na determinação do IBEH, apresentando tempo de descanso ideal variando de 64,2% (motosserra, próximo ao ouvido do operador) até 25% (derriçadora, 20 m de distância do operador), sendo que, diante de um cenário predefinido do ambiente térmico e acústico, foi possível determinar o grau de bem-estar humano e o tempo de descanso ideal para cada equipamento avaliado.

Adaptação e avaliação do modelo infocrop para simulação do rendimento de grãos da cultura do arroz irrigado

Este trabalho teve como objetivo adaptar e avaliar o modelo InfoCrop para simulação do rendimento de grãos da cultura do arroz irrigado, em Santa Maria - RS. O rendimento de grãos da cultura do arroz irrigado foi simulado, considerando-se três versões do modelo InfoCrop com adaptações para cultivares locais. Os rendimentos simulados foram comparados com os rendimentos observados no município de Santa Maria, no período 1996/1997 a 2008/2009, disponibilizados pelo Instituto Riograndense do Arroz (IRGA), e com rendimentos de experimentos realizados na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), entre os anos agrícolas de 1998/1999 e 2005/2006. O modelo InfoCrop capturou a variação interanual do rendimento de grãos de arroz irrigado para o município de Santa Maria e dos experimentos realizados na UFSM. A raiz do erro quadrático médio da simulação de rendimento de grãos com a Versão 3 do modelo InfoCrop (melhor desempenho), considerando todo o conjunto de dados observados, foi de 0,850 Mg ha-1, com tendência de superestimativa, que pode ter ocorrido pelo fato de o modelo considerar uma situação de rendimento potencial, o que nem sempre acontece em lavouras comerciais.

Modelagem da extração de óleos essenciais empregando coeficiente de difusão variável

Óleos essenciais são compostos químicos voláteis, característicos por sua fragrância e frequentes atividades antimicrobianas e antioxidantes. São extraídos dos tricomas de plantas aromáticas a partir de diversos métodos diferentes de extração. As indústrias dão preferência à extração por arraste a vapor (destilação a vapor), por ser um processo tradicional, de simples operação e baixo custo. A modelagem matemática deste processo é um passo inevitável para projetar plantas industriais de extração de óleo essencial visando a boas condições operacionais. O modelo empregado neste trabalho é baseado na difusão do óleo no interior da folha. Apresentam-se o procedimento de discretização deste modelo por método de diferenças finitas e a validação deste por comparação com a solução analítica. Dados da literatura de perfis de rendimento por tempo de extração foram empregados para a estimação do coeficiente de difusão. Propôs-se a melhoria do modelo por meio da estimação de parâmetros de equações empíricas para a descrição do coeficiente de difusão como função da concentração de óleo. A partir desta modificação, o modelo não possui mais solução analítica, o que justifica o procedimento numérico adotado. O modelo foi validado através de um conjunto de dados disponíveis na literatura.

Análise matemática e biológica dos modelos de estimativa de perdas de rendimento na cultura devido à interferência de plantas daninhas

As plantas daninhas acarretam reduções no rendimento das culturas agrícolas. Os modelos matemáticos de estimativa de perda de rendimento na cultura devido à interferência dessas plantas podem ser instrumentos úteis à tomada de decisão de manejo. Se for possível prever as perdas de rendimento, será possível decidir se é viável ou não a aplicação de uma medida de controle. Há na literatura vários modelos matemáticos empíricos de regressão lineares, não-lineares e polinomiais usados para estimar as perdas de rendimento devido às plantas daninhas. O presente trabalho teve como objetivo apresentar uma análise dos modelos matemáticos presentes na literatura utilizados para estimar as perdas de rendimento que as plantas daninhas acarretam à cultura, considerando o ajuste matemático às observações e a descrição biológica do comportamento dessas perdas.

Modelagem da distribuição geográfica de espécies lenhosas de cerrado no Estado de São Paulo

Atualmente vêm sendo desenvolvidas e utilizadas várias técnicas de modelagem de distribuição geográfica de espécies com os mais variados objetivos. Algumas dessas técnicas envolvem modelagem baseada em análise ambiental, nas quais os algoritmos procuram por condições ambientais semelhantes àquelas onde as espécies foram encontradas, resultando em áreas potenciais onde as condições ambientais seriam propícias ao desenvolvimento dessas espécies. O presente estudo trata do uso da modelagem preditiva de distribuição geográfica de espécies nativas, através da utilização de algoritmo genético, como ferramenta para auxiliar o entendimento dos padrões de distribuição do bioma cerrado no Estado de São Paulo. A metodologia empregada e os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para a geração de modelos de distribuição geográfica de espécies vegetais, baseados em dados abióticos, para as regiões de estudo. A eficácia do modelo em predizer a ocorrência de espécies do cerrado é maior se forem utilizados apenas pontos de amostragem com fisionomias de cerrado, excluindo-se áreas de transição. Para minimizar problemas decorrentes da falta de convergência do algoritmo utilizado GARP ("Genetic Algorithm for Rule Set Production"), foram gerados 100 modelos para cada espécie modelada. O uso de modelagem pode auxiliar no entendimento dos padrões de distribuição de um bioma ou ecossistema em uma análise regional.

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO SUPERCRÍTICA DO ÓLEO ESSENCIAL DE ALECRIM

Este trabalho objetiva a modelagem das curvas de extração características do processo de extração supercrítica do óleo essencial de alecrim (Rosmarinus officinallis l.), obtidas nas isotermas de 310,15 e 320,15 K nas pressões de 100, 120, 140 e 160 bar, e interpretar os parâmetros e a função objetivo com conceitos estatísticos. Utilizou-se na resolução das equações do modelo o método das diferenças finitas, na obtenção dos parâmetros utilizou-se o método da máxima verossimilhança. Os resultados simulados indicam que o modelo utilizado constitui-se numa ferramenta capaz de representar as curvas de extração do processo de extração supercrítica.

MODELAGEM TERMODINÂMICA DO FRACIONAMENTO DO ÓLEO DE MANTEIGA COM FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

O fracionamento do óleo de manteiga em frações de propriedades físicas e químicas diferentes mostra-se uma possível solução para o problema do excedente de óleo de manteiga no mercado internacional, despertando interesse em seu estudo. Com o objetivo de se modelar o equilíbrio de fases neste processo, foi feito um agrupamento dos 1331 triglicerídeos presentes no óleo de manteiga em 14 famílias. Assim, os componentes de uma mesma família possuem um comportamento semelhante quando expostos ao CO2 Supercrítico (CO2 SC). A seguir, utilizando a Equação de Peng-Robinson, realizou-se o cálculo do equilíbrio de fases no sistema óleo de manteiga/CO2, sendo o óleo de manteiga representado por uma mistura de 14 componentes hipotéticos, as famílias. Foram desenvolvidas correlações para a temperatura e pressão críticas e parâmetros de interação binária das famílias. O modelo foi capaz de correlacionar dados obtidos da literatura. As predições do equilíbrio de fases estão em excelente concordância com os dados obtidos pelos autores deste trabalho para os sistemas de óleo de manteiga/CO2. O procedimento mostrado aqui aplica-se não só ao dióxido de carbono supercrítico mas também a outros fluidos ou misturas de fluidos supercríticos, e também não somente ao óleo de manteiga, mas a todos os óleos/gorduras cuja constituição principal sejam triglicerídeos.

Estudo e modelagem da cinética de desidratação osmótica do mamão formosa (Carica papaya L.)

O presente trabalho teve como objetivo o estudo da cinética e modelagem do processo de desidratação osmótica de cubos de mamão Formosa (Carica papaya L.), assim como da qualidade do produto final. O tratamento osmótico foi conduzido a 30ºC, com agitação de 110rpm, utilizando-se dois tipos de soluções de sacarose 70ºBrix: a primeira contendo lactato de sódio 2,4% p/p e ácido láctico 0,1M e a segunda com lactato de sódio 2,4% p/p e ácido cítrico 0,1M. O estudo da cinética de desidratação osmótica mostrou que a solução contendo ácido cítrico apresentou valor de perda de água (WL), ao final de 48 horas de processo, ligeiramente superior ao encontrado para a solução contendo ácido láctico. Comportamento contrário ocorreu para o ganho de sólidos (SG). O ajuste dos dados experimentais foi realizado através do modelo difusional para geometria cúbica, sem considerar encolhimento durante o processo e um modelo empírico de dois parâmetros. Os coeficientes de difusividade efetiva de água (Def) variaram de 1,27 a 5,03 x 10-10 m²/s. A qualidade da fruta após processamento foi avaliada através de análises de vitamina C, carotenóides totais, acidez e pH.

Modelos em programação matemática para o processamento do biscoito tipo cracker

O objetivo deste trabalho foi construir modelos em Programação Matemática visando otimizar o processo de fabricação do biscoito cracker, aplicando-se Programação Linear e Não Linear. Através do conhecimento das etapas de produção do biscoito cracker, construiu-se um modelo em Programação Linear que minimiza as perdas de produção e o custo envolvido em seu processo de produção. Desenvolveu-se um modelo em Programação Não Linear para controlar os fatores tempo e pH na fermentação da esponja do cracker. Com a utilização do modelo em Programação Linear determinou-se a interpretação detalhada do custo no processo de produção do biscoito cracker e com o modelo Não Linear reduziu-se o tempo de fermentação da esponja do cracker, resultando em aumento na produtividade.

Modelagem e validação da hidratação de grãos de soja

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo fenomenológico de parâmetros concentrados para a hidratação de grãos de soja, obtido a partir de um balanço de massa em regime transiente nos grãos, levando em consideração a variação do diâmetro destes ao longo do processo. Os resultados das simulações deste modelo foram comparados com as previsões de modelos empíricos encontrados em literatura. Tanto o modelo fenomenológico quanto os modelos empíricos foram validados frente a dados experimentais de hidratação de grãos de soja, obtidos neste trabalho nas temperaturas de 10, 20, 30, 42 e 49°C. Todos os modelos representaram as principais tendências do processo de hidratação, a partir do ajuste dos seus parâmetros para cada temperatura. Entretanto, o modelo fenomenológico foi o que apresentou menores desvios em relação aos dados experimentais. Adicionalmente, foi proposto um modelo fenomenológico generalizado.