Rotina computacional para a determinação da velocidade de sedimentação das partículas do solo em suspensão no escoamento superficial

O presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma rotina computacional para a determinação da velocidade de deposição de partículas em suspensão no escoamento superficial, verificar sua aplicação por intermédio de modelo de transporte de sedimentos e comparar os resultados obtidos com dados experimentais. Empregou-se na rotina o processo iterativo de Newton-Rapshon para a solução das equações empregadas na determinação da velocidade de deposição de partículas em suspensão no escoamento superficial, e na solução da equação do transporte de sedimentos empregou-se a técnica das diferenças finitas. Essas rotinas foram empregadas na implementação do modelo MTSES (Modelo para Transporte de Solutos no Solo e no Escoamento Superficial). As velocidades de queda das partículas obtidas pela rotina desenvolvida, em média, foram superestimadas, com erro relativo médio de 0,63%, o que possibilitou a utilização da rotina desenvolvida no MTSES. O modelo MTSES superestimou o total de sedimentos transportados pelo escoamento superficial para todas as intensidades de precipitação empregadas neste estudo, com variações porcentuais de 15,6 a 58,3%.

Compartimentação fisiográfica para análise ambiental do potencial erosivo a partir das propriedades da rede de drenagem

O presente trabalho teve como objetivo compartimentar a sub-bacia do Baixo Rio Piracicaba - SP, em unidades homogêneas quanto à potencialidade à erosão visando a subsidiar o gerenciamento ambiental. A importância desta pesquisa concentra-se no intenso desenvolvimento dos processos erosivos na área em foco e na sua importância socioeconômica em níveis estadual e nacional. O procedimento adotado para atingir o objetivo foi a análise da rede de drenagem e dos lineamentos obtidos pelas imagens TM/Landsat-5. O resultado obtido foi a divisão da área em quatro compartimentos quanto à potencialidade à erosão: muito alta, alta, média e baixa. Concluiu-se que a área estudada é heterogênea, com regiões sujeitas a diferentes intensidades de processos erosivos e que a sistemática adotada se mostrou eficiente para caracterizar as compartimentações fisiográficas da potencialidade erosiva, e essas compartimentações podem e devem ser utilizadas como ponto de partida para estudos ambientais e de utilização do território, em consonância com o desenvolvimento sustentável.

Efeito da cobertura nas perdas de solo em um argissolo vermelho-amarelo utilizando simulador de chuva

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da porcentagem de cobertura do solo e da energia cinética decorrente de chuvas simuladas sobre as perdas de solo. O experimento consistiu de seis parcelas experimentais (4 m²), as quais foram mantidas com coberturas de 0; 20; 40; 60; 80 e 100%, utilizando manta de Bidin, simulando condição de manejo de cultivo em contorno. Utilizou-se de simulador de chuva sobre Argissolo Vermelho-Amarelo, com declividade média de 9,5%. Foram utilizadas as intensidades de precipitação de 60; 80; 100 e 120 mm h-1, associadas às durações de 68; 40; 24 e 14 minutos, resultando nos valores de energia cinética de 1.401; 1.122; 841 e 589 J m-2, respectivamente. Para cada uma das intensidades de precipitação, realizaram-se seis aplicações sucessivas, espaçadas de 12 h. Verificou-se diminuição acentuada nas perdas de solo com o aumento da porcentagem de cobertura do solo e que os maiores valores de perda de solo foram obtidos para as menores intensidades de precipitação, em virtude da maior duração da precipitação. Observou-se, também, que a cobertura do solo apresentou maior influência do que a intensidade de precipitação nas perdas de solo e que o potencial erosivo das chuvas intensas foi reduzido pelo aumento da cobertura do solo, passando o processo de erosão a ser dominado pelo efeito erosivo do escoamento superficial, o qual ocorre por maior período nas chuvas menos intensas, por apresentarem maior duração.

Modelo para o dimensionamento e a locação de sistemas de terraceamento em nível

A erosão hídrica é um dos principais causadores da degradação das terras agrícolas, provocando expressivos prejuízos à sociedade. Em virtude desses danos, torna-se fundamental o desenvolvimento de técnicas que permitam o aumento da eficiência das práticas para a conservação do solo. Com esse objetivo, desenvolveu-se um modelo para o dimensionamento e a locação de sistemas de terraceamento em nível, utilizando modelos digitais de elevação do terreno gerados em sistemas de informações geográficas (SIG). A fim de possibilitar a aplicação do modelo desenvolvido, elaborou-se um software que permite a realização das interações necessárias para o dimensionamento do sistema. Os resultados obtidos mostram que o modelo oferece a vantagem de permitir o dimensionamento de cada terraço, considerando as condições existentes na área específica que irá contribuir com o escoamento superficial para o mesmo. A outra vantagem do modelo desenvolvido está na possibilidade de realização de simulações, permitindo a observação e o acompanhamento, de maneira fácil e objetiva, das mudanças provocadas no sistema de terraceamento, em função da alteração nas características de uso e manejo do solo.

Software para o planejamento e a racionalização do uso de sistemas de terraceamento em nível

O desenvolvimento de técnicas que permitam o aumento da eficiência de práticas de conservação do solo é necessário frente aos grandes prejuízos causados pela erosão. Nesse sentido, elaborou-se um software que utiliza bases de dados geradas em um Sistema de Informações Geográficas e que permite o dimensionamento de sistemas de terraceamento em nível de maneira mais racional, considerando as variações espaciais existentes no terreno. Como dados de entrada ao software, devem ser fornecidas imagens de elevação e declividade e, ainda, características de tipo, uso e manejo do solo, a metodologia para o cálculo do espaçamento entre terraços e a recomendação para a escolha do tipo de terraço mais aconselhado. Como resultados, o software fornece uma imagem com o sistema de terraceamento locado, que pode ser salva em diferentes formatos, bem como um relatório, que poderá ser impresso e usado juntamente com a imagem para a implantação do sistema.

Rotina computacional e equação simplificada para modelar o transporte de sedimentos num Latossolo Vermelho Distrófico

Os objetivos do presente trabalho foram desenvolver rotina computacional para a solução da equação de Yalin e do diagrama de Shields e avaliar uma equação simplificada para modelar a capacidade de transporte de sedimento num Latossolo Vermelho Distrófico que possa ser utilizada no Water Erosion Prediction Project - WEPP, assim como em outros modelos de predição da erosão do solo. A capacidade de transporte de sedimento para o fluxo superficial foi representada como função-potência da tensão cisalhante, a qual revelou ser aproximação da equação de Yalin. Essa equação simplificada pôde ser aplicada em resultados experimentais oriundos de topografia complexa. A equação simplificada demonstrou acuracidade em relação à equação de Yalin, quando calibrada utilizando-se da tensão média cisalhante. Testes de validação com dados independentes demonstraram que a equação simplificada foi eficiente para estimar a capacidade de transporte de sedimento.

Perdas de solo e caracterização física e micromorfológica de crostas formadas em solos sob chuva simulada

Devido aos prejuízos provocados pela erosão sobre sistemas agrários e urbanos, foi desenvolvido este artigo para que se possa estabelecer relação entre a erosão e o selamento formado pelo impacto das gotas de chuva. Para avaliar as perdas de solo e as características físicas e micromorfólogicas das crostas desenvolvidas pelo impacto das gotas de água, foi realizado experimento, utilizando simulador de chuvas, num esquema fatorial 5 x 6, sendo cinco solos (Argissolo Vermelho, Argissolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Vermelho-Amarelo, Neossolo Flúvico e Neossolo Quartzarênico) e seis energias cinéticas de chuva simulada (0; 525; 1.051; 2.102; 3.153 e 4.204 J m-2), com três repetições. As perdas de solo foram determinadas por amostragem do volume total de escoamento superficial e as características físicas e micromorfológicas da crosta, tais como distribuição e continuidade dos poros, por meio de técnicas de micromorfometria. Em todos os solos avaliados, as perdas de solo aumentaram progressivamente com a energia cinética aplicada, sendo essas perdas menos acentuadas nos solos com textura grossa ou argilosos com estrutura microgranular. Foi evidenciada a formação de crostas estruturais e erosionais, e suas características apresentaram variação temporal dependente da energia cinética da chuva e da tensão cisalhante do escoamento superficial.

Métodos de preparo do solo: alterações na rugosidade do solo

Procurando relacionar os métodos de preparo de solo com alguns dos efeitos em um Latossolo Vermelho distrófico, foi conduzido, no município de Uberaba - MG, um trabalho utilizando-se do delineamento experimental em blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro repetições, tendo como tratamentos os preparos de solo: escarificador, enxada rotativa, arado de aivecas, grade aradora e arado de discos. Foram avaliadas a área mobilizada do solo e a área de elevação, tendo-se como referência a superfície natural do solo antes da mobilização, o empolamento do solo, a espessura média da camada mobilizada, o índice de rugosidade e a modificação da rugosidade do solo para a comparação da rugosidade antes e após sua mobilização. O escarificador proporcionou menor empolamento e maior índice de rugosidade do solo, enquadrando-se como preparo conservacionista por desestruturar menos o solo, podendo colaborar com as menores perdas de solo por erosão.

Seleção dos indicadores da qualidade das águas superficiais pelo emprego da análise multivariada

Os fatores antrópicos e naturais que determinam a qualidade das águas superficiais na Bacia do Baixo Acaraú foram identificados pelo emprego da técnica de Análise Fatorial/Análise da Componente Principal (AF/ACP). Foram realizadas quatro campanhas no período de fev./2003 a mar./2004, em sete pontos de amostragem localizados ao longo do Rio Acaraú. Foram analisados 25 parâmetros físico-químicos e bacteriológicos. Pelo emprego da AF/ACP, identificou-se que o modelo de melhor ajuste para expressar a qualidade das águas na Bacia do Baixo Acaraú foi aquele composto por quatro fatores, explicando 82,1% da variância total. O primeiro fator representa a componente de sólidos em suspensão, expressando o processo de erosão e escoamento superficial. O segundo fator é definido por uma componente de nutrientes associados aos esgotos sanitários, às áreas agrícolas e a outras fontes de poluição difusa; o terceiro fator é indicativo da ação antrópica (componente orgânica), enquanto o quarto representa os sais solúveis que expressam o processo natural do intemperismo das rochas. Outro ponto observado é que a análise fatorial não resultou em grande redução no número de variáveis, uma vez que o melhor ajuste do modelo ocorreu com a inclusão de 18 das 25 variáveis analisadas.

Comparação de classificadores de imagens digitais na determinação da cobertura do solo

Com o objetivo de comparar dois classificadores de imagens para a estimativa da cobertura vegetal do solo, foram avaliadas as coberturas proporcionadas pela semeadura de leguminosas e de gramíneas, sob diferentes espaçamentos, preparo do solo e condições de céu com e sem nuvens. O experimento foi conduzido em quatro parcelas experimentais de perda de solo, com 22 m x 3,5 m, instaladas em um Argissolo Vermelho-Amarelo. Os tratamentos consistiram: a) mucuna-cinza (Mucuna pruriens) em nível; b) crotalária (Crotalaria juncea) em sulcos dispostos em nível; c) milho (Zea mays L.) em sulcos dispostos em nível, e d) milho semeado no sentido do declive. Foram tomadas fotografias das parcelas dos 15 aos 85 dias após a semeadura para posterior análise, utilizando o Sistema Integrado para Análise de Raízes e Cobertura do Solo (SIARCS) e um algoritmo baseado na emissividade das bandas do verde e do vermelho (SEROBIN). A maior cobertura do solo foi obtida na parcela cultivada com crotálaria (85,8%), a qual também foi alcançada em menor tempo (56 dias após semeadura). Por outro lado, as menores coberturas foram proporcionadas pelos tratamentos milho em nível e milho morro abaixo (38,6 e 35,2%, respectivamente). As exatidões globais foram de 0,96 e 0,92, para as classificações realizadas com os programas SIARCS e SEROBIN, respectivamente, não havendo, no entanto, diferença estatística entre os dois classificadores utilizados, de acordo com o teste Z aplicado, a 5% de probabilidade.

Perdas de solo e de água em sistemas de captação in situ no Semi-Árido brasileiro

Os sistemas de cultivo utilizados no semi-árido brasileiro apresentam riscos de perda devido à irregularidade das chuvas, devendo-se associá-los a práticas que propiciem maior infiltração e, conseqüentemente, menor erosão, o que pode ser obtido por meio de técnicas de captação de água de chuva in situ. Neste trabalho, teve-se o objetivo de avaliar as perdas de água e de solo em área cultivada com milho (Zea mays L.), submetida a diferentes sistemas de preparo do solo, correspondendo aos tratamentos Guimarães Duque (T1); aração profunda (T2); aração parcial (T3) e sulcos barrados (T4), comparados com o sistema tradicional (T5), que corresponde ao plantio sem preparo do solo. Após cada evento de chuva, a água e o solo escoados foram coletados e medidos. A umidade do solo em diferentes profundidades foi monitorada durante o ciclo de produção da cultura e avaliada a produtividade dos grãos por meio da análise de variância. A partir dos resultados, pode-se observar que o método Guimarães Duque (T1) proporcionou maiores perdas de água (6.696 L) e de solo (15.225 kg ha-1), enquanto as menores perdas foram obtidas com os sulcos barrados (T4), correspondendo a 1.066 L e 1.022 kg ha-1, respectivamente. Nesse tratamento (T4), também foi obtida a maior produtividade de grãos (606 kg ha-1), apresentando-se como o sistema mais indicado para as condições analisadas.

Degradação ambiental da bacia hidrográfica do rio Uberaba: uma abordagem metodológica

O presente estudo trata da avaliação da degradação ambiental da bacia do Rio Uberaba, situada no triângulo mineiro, com área de 241.904,30 ha, abrangendo os municípios de Uberaba, Veríssimo, Conceição das Alagoas e pequena porção de Planura. Neste estudo, foi produzido o mapa de degradação ambiental contendo quatro níveis: baixo, moderado, acentuado e severo. Os parâmetros utilizados nesta avaliação foram: vegetação, topografia, solo/geologia, potencial natural de erosão, mecanização, área agrícola, densidade populacional, pecuarização e área de conflito, aos quais foram atribuídos pesos. Para o nível de degradação "baixo", foram definidos valores ≤ 13 pontos. Para o nível "moderado", valores situados no intervalo de 14 a 16. Entre 17 e 19 pontos para o nível "acentuado", e o nível "severo" com valores ≥ 20 pontos. Este estudo consolida as consequências do uso inadequado das terras, não respeitando a sua aptidão natural. As áreas com nível moderado de degradação representam 47%, áreas de nível acentuado (48%), e severo (4%) representam 52%, o que revela indício muito forte no avanço da destruição dos recursos naturais. As áreas classificadas com nível baixo representam apenas 1%, bastante inexpressiva, destacando o descaso na preservação dos recursos naturais.

Distribuição, probabilidade de ocorrência e período de retorno dos índices de erosividade EI30 e KE>25 em Seropédica - RJ

O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar as características da erosividade da chuva em Seropédica (RJ), quanto à sua distribuição, probabilidade de ocorrência e período de retorno. Para isso, foi utilizada uma série mensal de dados pluviométricos referente ao período de 1973 a 2002 e, com o auxílio de modelos ajustados para a região, foi possível obter os índices mensais e anuais de erosividade EI30 e KE>25. Com base nos resultados obtidos, foi possível concluir que: a) os valores médios anuais de EI30 e de KE>25 foram de 5.960,4 MJ mm ha-1 h-1 e de 99,2 MJ ha-1, respectivamente, e estão associados a períodos de retorno de 1,97 ano, com uma probabilidade de ocorrência de 50,82%; e b) valores anuais de EI30 da ordem de 5.995; 7.262; 7.684; 7.895; 8.022 e 8.064 MJ mm ha-1 h-1 e de KE>25 da ordem de 99,8; 122,7; 130,3; 134,1; 136,4 e 137,1 MJ ha-1, são esperados, em média, uma vez a cada 2; 5; 10; 20; 50 e 100 anos, respectivamente.

Synthesis of percarboxylic acids in microreactor

Percarboxylic acids are commonly used as disinfection and bleaching agents in textile, paper, and fine chemical industries. All of these applications are based on the oxidative potential of these compounds. In spite of high interest in these chemicals, they are unstable and explosive chemicals, which increase the risk of synthesis processes and transportation. Therefore, the safety criteria in the production process should be considered. Microreactors represent a technology that efficiently utilizes safety advantages resulting from small scale. Therefore, microreactor technology was used in the synthesis of peracetic acid and performic acid. These percarboxylic acids were produced at different temperatures, residence times and catalyst i.e. sulfuric acid concentrations. Both synthesis reactions seemed to be rather fast because with performic acid equilibrium was reached in 4 min at 313 K and with peracetic acid in 10 min at 343 K. In addition, the experimental results were used to study the kinetics of the formation of performic acid and peracetic acid. The advantages of the microreactors in this study were the efficient temperature control even in very exothermic reaction and good mixing due to the short diffusion distances. Therefore, reaction rates were determined with high accuracy. Three different models were considered in order to estimate the kinetic parameters such as reaction rate constants and activation energies. From these three models, the laminar flow model with radial velocity distribution gave most precise parameters. However, sulfuric acid creates many drawbacks in this synthesis process. Therefore, a ´´greener´´ way to use heterogeneous catalyst in the synthesis of performic acid in microreactor was studied. The cation exchange resin, Dowex 50 Wx8, presented very high activity and a long life time in this reaction. In the presence of this catalyst, the equilibrium was reached in 120 second at 313 K which indicates a rather fast reaction. In addition, the safety advantages of microreactors were investigated in this study. Four different conventional methods were used. Production of peracetic acid was used as a test case, and the safety of one conventional batch process was compared with an on-site continuous microprocess. It was found that the conventional methods for the analysis of process safety might not be reliable and adequate for radically novel technology, such as microreactors. This is understandable because the conventional methods are partly based on experience, which is very limited in connection with totally novel technology. Therefore, one checklist-based method was developed to study the safety of intensified and novel processes at the early stage of process development. The checklist was formulated using the concept of layers of protection for a chemical process. The traditional and three intensified processes of hydrogen peroxide synthesis were selected as test cases. With these real cases, it was shown that several positive and negative effects on safety can be detected in process intensification. The general claim that safety is always improved by process intensification was questioned.

Avaliação de métodos de estimativa da evapotranspiração horária para alface cultivada em sistema hidropônico em ambiente protegido

O objetivo deste trabalho foi avaliar a precisão e a exatidão de métodos de estimativa de valores horários de evapotranspiração (ETc) para alface cultivada em sistema hidropônico sob ambiente protegido. Para a determinação dos parâmetros pertinentes aos diferentes métodos de estimativa e sua posterior validação, foram utilizados dois conjuntos de dados experimentais obtidos a partir de medições realizadas nas cultivares Grand Rapids, Regina e Great Lakes. As estimativas de evapotranspiração foram realizadas com os seguintes métodos: Penman-Monteith parametrizado pela FAO, em 1998 (PMF); Penman-Monteith modificado para condições aerodinâmicas características de ambiente protegido (PMAP); Penman-Monteith modificado para ambiente protegido simplificado (PMAPS); Priestley-Taylor (PT); Radiação solar (RS) e Radiação solar simplificado (RSS). Os resultados demonstraram que os métodos PMAP e PMAPS possibilitaram estimativas mais adequadas da ETc, tanto no período da manhã como no da tarde.