Avaliação do modelo HYDRUS-1D na simulação do transporte de água e potássio em colunas preenchidas com solos tropicais

A preocupação com o destino de produtos químicos e água, aplicados ao solo, tem motivado vários pesquisadores a desenvolverem e aplicarem modelos teóricos, a fim de descrever os processos físicos envolvidos no transporte desses produtos no perfil do solo. Nesse sentido, esta pesquisa teve como objetivo aplicar o modelo HYDRUS-1D, bem como avaliar sua performance, em simulações do deslocamento do potássio e água (umidade do solo), em colunas segmentadas, preenchidas com dois tipos de solos tropicais, em condições não saturadas (Latossolo Vermelho- - Amarelo e Nitossolo Vermelho). Os parâmetros de transporte do potássio foram obtidos por meio de curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves (BTC)). O desempenho do modelo foi avaliado com base nos seguintes parâmetros estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott. Diante dos resultados obtidos, pôde-se concluir que o modelo HYDRUS-1D foi eficiente nas simulações de deslocamento do potássio e da água, em relação aos dois materiais de solo estudados.

Análise numérico-experimental da agitação de calda em reservatórios de pulverizadores agrícolas

RESUMO Neste trabalho apresenta-se um estudo numérico-experimental do comportamento da agitação de fluido em reservatórios de pulverizadores agrícolas. Uma adequada agitação da calda de defensivos agrícolas em um reservatório é muito importante para garantir a homogeneidade da pulverização ao longo de toda a cultura. O objetivo do estudo foi avaliar a viabilidade da utilização de um modelo computacional aplicado ao problema de agitação de calda em reservatórios de pulverizadores agrícolas, e assim, auxiliar no projeto dos mesmos, com economia de tempo e custo. Deste modo, resultados de simulações computacionais de fluidodinâmica (CFD) foram comparados a testes experimentais normalizados. Utilizando um modelo monofásico (água), avaliaram-se os perfis de velocidades e de tensões de cisalhamento na parede do reservatório, a fim de possibilitar a visualização do comportamento do fluido em agitação e relacionar essas variáveis com a concentração de resíduos. A comparação entre resultados experimentais e o modelo computacional desenvolvido mostrou-se viável, indicando que regiões com baixos valores numéricos de tensão de cisalhamento estavam em concordância com as regiões de alta deposição de cobre da solução-teste.

Aplicação em jato dirigido em cana-de-açúcar. II: espaçamento entre bicos turbo floodjet para a aplicação de herbicidas

Aplicações de herbicidas em estádios mais avançados de desenvolvimento da cana-de-açúcar, em pré ou em pós-emergência inicial das plantas infestantes, podem ser feitas em jato dirigido, para que o produto atinja diretamente o alvo. Com esse fim, avaliaram-se 10 bicos TF-VS4 a 30 lbf/pol2, determinando-se as vazões e os padrões de deposição em 6 alturas (entre 9 e 36cm), em mesa de prova com 67 canaletas. Após isso, um programa computacional simulou o padrão de deposição de dois bicos separados entre 20 e 70cm no centro da entre linha da cana-de-açúcar. Os resultados indicaram que as vazões obtidas com bicos individuais apresentaram média de 2,3 l/min, com coeficiente de variação 2,5% e os padrões de deposição mostraram boa precisão com um intervalo de confiança estreito. Foi possível selecionar as melhores combinações de altura (A) e espaçamento (E) entre dois bicos, para os espaçamentos usuais de cana-de-açúcar; sendo que as melhores combinações mostraram relação E/A próxima de 1,4. Por exemplo, A = 35 cm e E = 50 cm para cana-de-açúcar a 140cm entrelinhas.

Uniformidade de deposição da calda de pulverização de herbicidas em barra lateral protegida com diferentes combinações de pontas de pulverização

O presente trabalho objetivou estudar a uniformidade de distribuição da calda de pulverização contendo herbicidas, em culturas perenes arbustivas, utilizando combinações de pontas de pulverização em barra lateral protegida, conduzida a pequena distância do alvo, na linha de culturas perenes arbustivas. Para isso, foi desenvolvido um programa computacional que permite simular a sobreposição do leque de pulverização, da porção protegida da barra e do leque formado pela ponta de pulverização do bico mais extremo da barra, de modo diferente dos demais programas. Após a seleção das melhores combinações de pontas de pulverização por meio de simulação dos padrões de deposição da pulverização das pontas individuais e dos coeficientes de variação menores que 10%, algumas dessas combinações foram testadas em campo, aplicando-se um herbicida sistêmico (glyphosate) e outro com ação de contato (paraquat). Os resultados indicaram que o programa computacional desenvolvido pode constituir-se em um auxiliar valioso para a seleção das melhores combinações de pontas de pulverização. Em aplicações tanto do herbicida glyphosate quanto do paraquat, com volumes de calda mais reduzidos,abaixo de 100 L ha-1, destacaram-se como arranjos mais eficientes: a) pontas TT110015 distanciadas de 52,5 cm entre si, combinadas com a ponta TK-0,5 na extremidade da barra a 50 cm do último bico, operando na velocidade de 5 km h-1 e pressão de 103 kPa (15 lbf pol-2), com distância de caminhamento do tronco da árvore de 20 cm ; b) pontas SMCE2 distanciadas de 15 cm entre si, combinadas com a ponta TK-0,5 na extremidade da barra de 20 cm do último bico, operando na velocidade de 4 km h-1 e pressão de 414 kPa (60 lbf pol-2), com distância de caminhamento do tronco da árvore de 30 cm ; e c) pontas TLX-2 distanciadas de 15 cm entre si, combinadas com a ponta TK-0,5 na extremidade da barra de 20 cm do último bico, operando à velocidade de 5 km h-1 e pressão de 414 kPa (60 lbf pol-2), com distância de caminhamento do tronco da árvore de 30 cm. A velocidade de deslocamento do pulverizador de 5 km h-1 proporcionou melhores condições para que os herbicidas estudados apresentassem melhor controle de plantas daninhas, quando comparada com a velocidade de deslocamento do pulverizador de 4 km h-1.

Distribuição volumétrica de calda produzidas pelas pontas pulverização XR, TP e TJ sob diferentes condições operacionais

Foram avaliados os perfis de distribuição volumétrica das pontas de pulverização de jato plano "Extended Range" XR 8004, "Teejet" TP 8004 e "TwinJet" TJ60-8004, em mesa de teste construída segundo a norma ISO 5.682-1:1996, sendo as pontas de pulverização posicionadas a 30, 40 e 50 cm de altura da mesa coletora, submetidas à pressão de 200 e 300 kPa, e posicionadas com ângulos de 30 e 45º nos sentidos horário e anti-horário e na posição vertical (0º). As pontas TJ60-8004 foram analisadas nas mesmas alturas, porém somente na posição vertical. Avaliaram-se 10 unidades de cada tipo de ponta, instaladas isoladamente na mesa. A distribuição média do volume pulverizado, coletado nas provetas, foi inserida em programa computacional, que permitiu a simulação do perfil de distribuição de uma barra pulverizadora com 24 bicos, em espaçamentos variáveis, obtendo-se ao final o coeficiente de variação, o desvio-padrão e a média do volume. Os resultados mostraram que a uniformidade de distribuição é menos influenciada pela variação da altura da barra quando o espaçamento entre bicos é reduzido e que há necessidade de adequação do espaçamento quando se utiliza ângulo na barra pulverizadora.

Distribuição volumétrica de pontas de pulverização Turbo Teejet 11002 em diferentes condições operacionais

Este trabalho teve como objetivo determinar a uniformidade de distribuição para a ponta de pulverização TT 11002 em função de espaçamento entre bicos, altura de barra e pressão de trabalho, bem como avaliar a possibilidade de redução do volume de calda por meio da alteração do espaçamento entre bicos. Foram avaliados os perfis de distribuição de pontas TT 11002, para as alturas de 30, 40 e 50 cm, nas pressões de 100, 200, 300 e 400 kPa. A determinação foi realizada em mesa de teste para pontas de pulverização hidráulica, composta por canaletas em "V", espaçadas de 5 cm. Foram utilizadas, para cada configuração, 10 unidades de pontas TT 11002, instaladas isoladamente no centro da mesa. Em seguida, procedeu-se à coleta e à medição do volume pulverizado por 60 segundos e determinou-se o perfil de distribuição. A partir do perfil de distribuição em cada uma das configurações estudadas, simulou-se, utilizando programa computacional, a deposição ao longo da barra de pulverização para bicos espaçados de 40, 50, 80, 100, 120 e 150 cm. A uniformidade de distribuição foi avaliada pelo coeficiente de variação (CV), em uma barra de 12 metros de largura, onde foram utilizados os dados dos seis metros centrais. A ponta de pulverização TT 11002 apresentou boa uniformidade de distribuição (CV inferior a 7%), na pressão de 100 kPa, para bicos espaçados até 50 cm e nas alturas de barra de 40 e 50 cm. Nas pressões acima de 200 kPa, boa uniformidade de distribuição foi verificada para espaçamentos de até 50, 100 e 120 cm, para as alturas de barra de 30, 40 e 50 cm, respectivamente. A ponta TT 11002 possibilita redução de volume de calda com o aumento do espaçamento entre bicos, mantendo boa uniformidade de distribuição com maior capacidade operacional do equipamento de aplicação.

Adaptação de um pulverizador de tração humana para aplicação localizada de herbicidas

Objetivou-se com este trabalho adaptar um pulverizador de tração humana para aplicação localizada de herbicidas. Para o desenvolvimento do circuito eletrônico, foi elaborado um programa computacional em linguagem Assembly, com informações sobre a variação da resistência elétrica no LDR (Resistor Dependente de Luz) referente à radiação global incidente e refletida para quatro tipos de superfícies diferentes (plantas dicotiledôneas, plantas monocotiledôneas, palhada de trigo e solo). Concluiu-se que é possível e economicamente viável a utilização do sensor LDR para detecção de plantas daninhas.

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.

Difusão multicomponente durante a salga mista de queijo prato

A relação entre o NaCl e a hipertensão arterial tem estimulado a sua substituição parcial por KCl em queijos. Entretanto, para manter a qualidade final do produto, é de suma importância assegurar uma proporção adequada de NaCl/KCl, bem como a distribuição homogênea destes sais. Os modelos que estimam a concentração salina, portanto, são valiosas ferramentas para o controle de qualidade. Para simular a difusão multicomponente durante a salga em salmoura estática, foi proposto um modelo unidimensional, baseado na solução analítica da 2ª lei de Fick generalizada para dois solutos. A solução analítica, implementada através de um algoritmo computacional, permitiu o ajuste dos coeficientes de difusão e a avaliação da resistência externa. Os resultados da simulação obtidos apresentaram boa concordância com os valores experimentais (desvio de 2,7% para o NaCl e 6,6% para o KCl), validando a capacidade preditiva do modelo proposto. Além disso, a simulação pode permitir um ajuste de ganhos de produtividade (redução do tempo de salga) através da estimativa do tempo de salga para teores salinos desejados.

Simulação da dinâmica operacional de uma linha industrial de abate de suínos

Este trabalho teve como objetivo implementar um modelo computacional para simular a dinâmica operacional de uma linha industrial de abate de suínos. O sistema real modelado pertence à empresa Frigorífico Frimesa, sediada no município de Medianeira (PR). O modelo implementado é tipo dinâmico, discreto e estocástico. Este simula 34 operações unitárias e foi estruturado com o uso da linguagem de simulação EXTEND TM. Para validação do modelo foram coletados dados relativos a cinco dias de operação, em que foram abatidos 1.346, 1.630, 1.360, 1.585 e 1.550 suínos, respectivamente. Como parâmetros de comparação entre os dados obtidos a partir do sistema e gerados pelo modelo foram selecionadas as seguintes variáveis: (i) tempo de duração da operação; (ii) tempo de deslocamento da insensibilização até a depiladeira; (iii) tempo deslocamento da insensibilização até a câmara fria; (iv) número de carcaças re-inspecionadas; e (v) número final de carcaças. Na validação do modelo, foi constatado que, para a variável tempo de duração da operação por meio do teste Tukey a 1% de significância, não foram detectadas diferenças estatísticas entre os valores obtidos do sistema real e os gerados pelo modelo. Considerando-se esta e outras análises, foi concluído que o modelo aplica-se à finalidade para a qual foi implementado. Sendo assim, foram realizadas duas análises de sensibilidade. Na primeira, ao alterar o número de suínos a abater de 1 mil para 2 mil, foi determinado que os tempos de duração da operação variariam de 6,20 a 10,10 h, respectivamente. Para a segunda, ao abater 1.340 suínos e alterar a velocidade das nórias de 300 para 600 animais por hora, o tempo de duração da operação passou de 8,10 para 7,40 h, respectivamente.

Simulação da dinâmica operacional de um processo industrial de abate de aves

Este trabalho foi conduzido com o objetivo de implementar um modelo computacional empregando a linguagem de simulação EXTEND TM para: a) simular a dinâmica de atividades de um matadouro-frigorífico de aves; e b) conduzir experimentos de análise de sensibilidade. Para tanto, foi implementado um modelo dinâmico, estocástico e discreto. O sistema real modelado está localizado na região sudoeste do Paraná, onde são abatidas cerca de 500000 aves por dia, empregando três linhas de processamento operando em três turnos diários. Na validação do modelo foram coletados dados relativos a três turnos e comparadas as variáveis de saída obtidas a partir do sistema real e as geradas pelo modelo, as quais foram: i) tempo de processamento; ii) peso vivo total; iii) peso vivo aproveitado; iv) peso de subproduto; v) peso da produção total; vi) peso do frango inteiro; e vii) peso total dos cortes. O modelo implementado demonstrou ser aplicável, uma vez que os erros médios percentuais foram inferiores a 1,13%. O experimento de análise de sensibilidade conduzido, mediante as alterações das velocidades de processamento das linhas em 7000, 8000 e 9000 frangos h-1, apresentou os seguintes valores médios para a variável tempo de processamento: 8,69; 7,86 e 7,86 horas, respectivamente. Além disso, o experimento demonstrou que a velocidade de processamento de 9000 frangos h-1 não implica na direta redução do tempo de processamento, pois a cadência de chegada das cargas pode ter ocasionado períodos de ociosidade do matadouro-frigorífico.

Queijo tipo minas frescal com derivados de soja: características físicas, químicas e sensoriais

Nove provadores selecionados e treinados avaliaram a aparência, aroma, sabor e textura de três formulações de queijo tipo minas frescal (tradicional, com extrato hidrossolúvel de soja em pó (PS-60) e coalho bovino e com PS-60 e coagulante microbiano). O queijo tradicional caracterizou-se pela aparência de umidade e de sabor coalhada. O queijo com PS-60 elaborado com coalho bovino apresentou cor creme e gosto amargo e a amostra com coagulante microbiano mostrou maior aroma soja. As caracterizações instrumentais das três formulações de queijo foram desenvolvidas através da análise do perfil de textura (TPA) utilizando um texturômetro TA-XT2i Stable Micro System e, para a análise de cor, utilizou-se um aplicativo computacional e escâner. Com relação à textura, o queijo minas frescal tradicional e o queijo produzido com PS-60 e coalho bovino caracterizaram-se mais duros; o queijo tradicional apresentou maiores valores nos parâmetros de fraturabilidade, coesividade e mastigabilidade e os queijos tradicional e aquele formulado com PS-60 e coagulante microbiano -apresentaram-se mais elásticos. Em relação à cor, o queijo tradicional apresentou cor branca amarelo-esverdeada mais intensa. A aceitação das amostras foi avaliada por cem provadores não treinados, utilizando-se escala hedônica estruturada de sete pontos. Os queijos formulados com PS-60 apresentaram 88% de aceitação.

Análise numérica dos eletroforegramas de gliadinas de cultivares de triticale

Buscando automatizar o processo de identificação de cultivares pelo método de eletroforese de proteínas, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade da utilização de valores de intensidade das bandas como dados adicionais de polimorfismos na discriminação de cultivares e comparar o comportamento de vários coeficientes de similaridade na análise dos eletroforegramas de gliadinas. Os eletroforegramas de gliadinas de quatro cultivares de triticale estreitamente relacionadas foram comparados pela análise computacional utilizando seis coeficientes de similaridade binários (presença/ausência) (Jaccard, Sorensen-Dice, Nei & Li, Simple Matching, Yule e Baroni-Urbani) e cinco quantitativos (Pearson product moment correlation, Spearman, Percent Similarity, Modified Morisita e Gower). As análises quantitativas dos eletroforegramas levaram em conta a intensidade das bandas, disposta em diferentes números de classes, possibilitando avaliar o efeito da variabilidade desse parâmetro. Foram utilizadas cerca de 60 amostras individuais de sementes de cada cultivar. Apesar do baixo polimorfismo intervarietal, os coeficientes médios de similaridade dentro das cultivares sempre foram maiores do que entre cultivares, o que indica o alto poder discriminatório dos testes. O estudo demonstra a viabilidade de identificar cultivares de triticale pela comparação numérica dos dados de eletroforese de gliadinas, obtidos das amostras, com uma biblioteca de eletroforegramas. Esse procedimento garante uma comparação mais objetiva dos eletroforegramas, em relação à análise visual. Foi constatado também, que a intensidade (densidade) das bandas nos eletroforegramas de gliadinas é muito variável, sendo portanto um parâmetro pouco confiável na análise de polimorfismos de gliadinas em triticale. Ainda com relação ao parâmetro intensidade, há uma perda progressiva na confiabilidade dos resultados de comparação com o aumento no número de classes de intensidade.

Theoretical study of the fluorinating power of SF6 to vanadocene

Màster Oficial en Química Teòrica i Computacional Curs: 2008-2009, Director: Juan J. Novoa Vide