Modelo de programação linear para seleção de pulverizadores agrícolas de barras

A seleção de pulverizadores agrícolas que se adaptem às necessidades da propriedade, é um processo trabalhoso, sendo uma das etapas mais importantes dentro do processo produtivo. O objetivo do presente trabalho foi o de desenvolver e utilizar um modelo de programação linear para auxiliar na seleção de pulverizadores agrícolas de barras, baseado no menor custo horário do equipamento. Foram utilizadas as informações técnicas referentes a 20 modelos de pulverizadores disponíveis no mercado, sendo quatro autopropelidos, oito de arrasto e oito do tipo montado. A análise de sensibilidade dos componentes dos custos operacionais mostrou que as taxas de reparo e depreciação foram os fatores que mais interferiram na variação do custo horário do conjunto trator-pulverizador. O modelo matemático desenvolvido facilitou a realização da análise de sensibilidade que foi processada em um tempo muito pequeno.

Relação entre índice de área foliar e frações de componentes puros do modelo linear de mistura espectral, usando imagens ETM+/Landsat

O índice de área foliar (IAF) é uma das mais importantes variáveis biofísicas da vegetação, estando relacionado diretamente com a evapotranspiração, com a produtividade da vegetação e com a interceptação da chuva pelo dossel. O objetivo deste trabalho foi analisar a relação do IAF de diversos tipos de cobertura do solo com Frações de Componentes Puros (FCPs) do Modelo Linear de Mistura Espectral (MLME). A área de estudo foi a microbacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins, localizada no município de Piracicaba - SP. O IAF foi medido, no campo, com o equipamento LAI-2000, em 32 áreas com diferentes coberturas vegetais. A imagem utilizada foi do sensor ETM+ a bordo do satélite Landsat-7. No MLME, foram considerados três componentes puros (vegetação, solo e sombra), selecionados com o auxílio dos componentes principais. Como resultado, tem-se que o IAF variou de 0,47 a 4,48, quando consideradas todas as áreas. As relações do IAF com a fração do componente puro vegetação F VEG e com a fração do componente puro solo (F SOL) foram significativas, embora fracas. Ao considerar apenas dados de IAF de cana-de-açúcar, houve aumento da variação explicada tanto para F VEG como para F SOL, sugerindo que a estratificação da vegetação pelo tipo pode melhorar a estimativa do IAF.

Distribuição da carga hidráulica em linhas de derivação otimizadas por programação linear

A existência de diferentes combinações de uniformidade de emissão na unidade operacional com a declividade do terreno favorece a ocorrência de várias possibilidades de configurações no sistema de irrigação, por conseguinte de diferentes custos de implantação e de posterior manejo do sistema. Desde que bem dimensionado, consegue-se verificar, no sistema de irrigação localizada, que a otimização do sistema por meio da programação linear é a melhor metodologia frente aos outros métodos propostos na pesquisa operacional, visto que se encontra a solução ótima global para as variáveis preestabelecidas no dimensionamento. Este trabalho teve por objetivo, analisar a distribuição da carga hidráulica na linha de derivação, sob diferentes uniformidades de emissão e declividades do terreno, calculada por programação linear. Os resultados obtidos permitem análise consistente dos parâmetros hidráulicos da uniformidade de emissão preestabelecida para a linha de derivação. Observa-se, em todos os casos, comportamento decrescente de variação da carga hidráulica, ocorrendo em maior intensidade na seguinte ordem de uniformidade de emissão: 80% > 83% > 86% > 89% > 92%. Já os pontos de menor carga hidráulica, a 3% de declividade, encontram-se na décima primeira saída em todas as uniformidades de emissão testadas.

Computational modeling for irrigated agriculture planning. Part I: general description and linear programming

Linear programming models are effective tools to support initial or periodic planning of agricultural enterprises, requiring, however, technical coefficients that can be determined using computer simulation models. This paper, presented in two parts, deals with the development, application and tests of a methodology and of a computational modeling tool to support planning of irrigated agriculture activities. Part I aimed at the development and application, including sensitivity analysis, of a multiyear linear programming model to optimize the financial return and water use, at farm level for Jaíba irrigation scheme, Minas Gerais State, Brazil, using data on crop irrigation requirement and yield, obtained from previous simulation with MCID model. The linear programming model outputted a crop pattern to which a maximum total net present value of R$ 372,723.00 for the four years period, was obtained. Constraints on monthly water availability, labor, land and production were critical in the optimal solution. In relation to the water use optimization, it was verified that an expressive reductions on the irrigation requirements may be achieved by small reductions on the maximum total net present value.

Comparison of maps of spatial variability of soil resistance to penetration constructed with and without covariables using a spatial linear model

A study about the spatial variability of data of soil resistance to penetration (RSP) was conducted at layers 0.0-0.1 m, 0.1-0.2 m and 0.2-0.3 m depth, using the statistical methods in univariate forms, i.e., using traditional geostatistics, forming thematic maps by ordinary kriging for each layer of the study. It was analyzed the RSP in layer 0.2-0.3 m depth through a spatial linear model (SLM), which considered the layers 0.0-0.1 m and 0.1-0.2 m in depth as covariable, obtaining an estimation model and a thematic map by universal kriging. The thematic maps of the RSP at layer 0.2-0.3 m depth, constructed by both methods, were compared using measures of accuracy obtained from the construction of the matrix of errors and confusion matrix. There are similarities between the thematic maps. All maps showed that the RSP is higher in the north region.

Evaluation of empirical methods to estimate reference evapotranspiration in Uberaba, State of Minas Gerais, Brazil

Evapotranspiration is the process of water loss of vegetated soil due to evaporation and transpiration, and it may be estimated by various empirical methods. This study had the objective to carry out the evaluation of the performance of the following methods: Blaney-Criddle, Jensen-Haise, Linacre, Solar Radiation, Hargreaves-Samani, Makkink, Thornthwaite, Camargo, Priestley-Taylor and Original Penman in the estimation of the potential evapotranspiration when compared to the Penman-Monteith standard method (FAO56) to the climatic conditions of Uberaba, state of Minas Gerais, Brazil. A set of 21 years monthly data (1990 to 2010) was used, working with the climatic elements: temperature, relative humidity, wind speed and insolation. The empirical methods to estimate reference evapotranspiration were compared with the standard method using linear regression, simple statistical analysis, Willmott agreement index (d) and performance index (c). The methods Makkink and Camargo showed the best performance, with "c" values ​​of 0.75 and 0.66, respectively. The Hargreaves-Samani method presented a better linear relation with the standard method, with a correlation coefficient (r) of 0.88.

Correlação linear e espacial entre produtividade de Brachiaria brizantha, densidade do solo e porosidade total em função do sistema de manejo do solo

A densidade e a porosidade são propriedades físicas do solo que são alteradas em função do sistema de manejo utilizado, com consequente influência sobre a produtividade das culturas. A produtividade da planta forrageira, Brachiaria brizantha, em função da densidade do solo e da porosidade total foi analisada em dois sistemas de manejo de solo, em experimento conduzido no segundo semestre de 2009, no município de Santa Teresa, no Estado do Espírito Santo. O objetivo foi estudar a variabilidade e as correlações lineares e espaciais entre os atributos da planta e do solo, visando a selecionar um indicador da qualidade física do solo de boa representatividade para produtividade de forragem. Marcaram-se duas parcelas de 40 m por 50 m a cada 5 m, em duas direções, resultando em um reticulado retangular de 99 pontos, em cada um dos sistemas utilizados: preparo convencional e plantio direto. Os atributos estudados, além de não terem variado aleatoriamente, apresentaram variabilidade dos dados entre média e alta, e seguiram padrões espaciais bem definidos, com alcance entre 20,3 e 24,2 m. Por sua vez, a correlação linear entre o atributo da planta e os do solo, em função do elevado número de observações, foi baixa. A melhor correlação para produtividade de matéria seca foi com a densidade do solo na profundidade de 0,0 - 0,15 m, independentemente do sistema de manejo do solo, indicando que a produtividade e a densidade do solo são inversamente proporcionais. Portanto, a densidade do solo avaliada na camada de 0,0 - 0,15 m apresentou-se como satisfatório indicador da qualidade física do solo, quando se considerou a produtividade da forrageira.

Influência local em um modelo espacial linear da produtividade da soja utilizando distribuição t-Student

O uso das ferramentas da geoestatística, aliadas à agricultura de precisão permitem o acompanhamento das áreas agrícolas produtoras de soja, estabelecendo as relações de dependência espacial entre os pontos amostrados. A modelagem da estrutura de variabilidade espacial possibilita a construção de mapas temáticos dos atributos estudados, utilizando como método de interpolação a krigagem. Porém, a presença de valores atípicos entre os elementos amostrais pode influenciar na construção e interpretação desses mapas. A distribuição de probabilidades t-Student tem sido utilizada na tentativa de diminuir a influência dos valores atípicos durante a estimativa dos parâmetros de dependência espacial, por ter caudas mais pesadas que a distribuição normal. A detecção dos valores influentes na área em estudo, por meio da análise de diagnósticos de influência local, confere maior confiabilidade na utilização dos mapas gerados, corroborando a aplicação de insumos. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi aplicar as técnicas de influência local em dados espacialmente referenciados, com os modelos de perturbação aditiva e utilizando a matriz escala, considerando a distribuição t-Student n-variada. Foi utilizado um modelo espacial linear para o estudo de dados da produtividade da soja em função da altura média de plantas e do número médio de vagens por planta. As técnicas de influência local foram eficientes para detectar pontos que influenciam na escolha do modelo geoestatístico, nas estimativas dos parâmetros e na construção do mapa temático.

Low-flow estimates in regions of extrapolation of the regionalization equations: a new concept

ABSTRACT Knowledge of natural water availability, which is characterized by low flows, is essential for planning and management of water resources. One of the most widely used hydrological techniques to determine streamflow is regionalization, but the extrapolation of regionalization equations beyond the limits of sample data is not recommended. This paper proposes a new method for reducing overestimation errors associated with the extrapolation of regionalization equations for low flows. The method is based on the use of a threshold value for the maximum specific low flow discharge estimated at the gauging sites that are used in the regionalization. When a specific low flow, which has been estimated using the regionalization equation, exceeds the threshold value, the low flow can be obtained by multiplying the drainage area by the threshold value. This restriction imposes a physical limit to the low flow, which reduces the error of overestimating flows in regions of extrapolation. A case study was done in the Urucuia river basin, in Brazil, and the results showed the regionalization equation to perform positively in reducing the risk of extrapolation.

Word Equations and Related Topics. Independence, Decidability and Characterizations

The three main topics of this work are independent systems and chains of word equations, parametric solutions of word equations on three unknowns, and unique decipherability in the monoid of regular languages. The most important result about independent systems is a new method giving an upper bound for their sizes in the case of three unknowns. The bound depends on the length of the shortest equation. This result has generalizations for decreasing chains and for more than three unknowns. The method also leads to shorter proofs and generalizations of some old results. Hmelevksii’s theorem states that every word equation on three unknowns has a parametric solution. We give a significantly simplified proof for this theorem. As a new result we estimate the lengths of parametric solutions and get a bound for the length of the minimal nontrivial solution and for the complexity of deciding whether such a solution exists. The unique decipherability problem asks whether given elements of some monoid form a code, that is, whether they satisfy a nontrivial equation. We give characterizations for when a collection of unary regular languages is a code. We also prove that it is undecidable whether a collection of binary regular languages is a code.

Anastomose esôfago-jejunal látero-lateral com grampeador linear cortante complementada por sutura manual

One of the most difficult procedures in digestive-tract surgery is esophago-jejunal anastomosis following total gastrectomy. Cost/benefit analysis of this procedure justifies the use of mechanical staplers, in spite of their high cost. A technical variant of the side-to-side esophago-jejunal anastomosis is presented, which incorporates the use of a cutting linear stapler. Technical maneuvers are easy to perform, the cost of the cutting linear stapler is smaller than the circular ones, the amplitude of the anastomosis is wider and the likelihood of fistulae is smaller when compared to other techniques. The side-to-side esophago-jejunal anastomosis with the cutting linear stapler is always complemented by a manual suture.

Surface transformation hardening of carbon steel with high power fiber laser

This study investigated the surface hardening of steels via experimental tests using a multi-kilowatt fiber laser as the laser source. The influence of laser power and laser power density on the hardening effect was investigated. The microhardness analysis of various laser hardened steels was done. A thermodynamic model was developed to evaluate the thermal process of the surface treatment of a wide thin steel plate with a Gaussian laser beam. The effect of laser linear oscillation hardening (LLOS) of steel was examined. An as-rolled ferritic-pearlitic steel and a tempered martensitic steel with 0.37 wt% C content were hardened under various laser power levels and laser power densities. The optimum power density that produced the maximum hardness was found to be dependent on the laser power. The effect of laser power density on the produced hardness was revealed. The surface hardness, hardened depth and required laser power density were compared between the samples. Fiber laser was briefly compared with high power diode laser in hardening medium-carbon steel. Microhardness (HV0.01) test was done on seven different laser hardened steels, including rolled steel, quenched and tempered steel, soft annealed alloyed steel and conventionally through-hardened steel consisting of different carbon and alloy contents. The surface hardness and hardened depth were compared among the samples. The effect of grain size on surface hardness of ferritic-pearlitic steel and pearlitic-cementite steel was evaluated. In-grain indentation was done to measure the hardness of pearlitic and cementite structures. The macrohardness of the base material was found to be related to the microhardness of the softer phase structure. The measured microhardness values were compared with the conventional macrohardness (HV5) results. A thermodynamic model was developed to calculate the temperature cycle, Ac1 and Ac3 boundaries, homogenization time and cooling rate. The equations were numerically solved with an error of less than 10-8. The temperature distributions for various thicknesses were compared under different laser traverse speed. The lag of the was verified by experiments done on six different steels. The calculated thermal cycle and hardened depth were compared with measured data. Correction coefficients were applied to the model for AISI 4340 steel. AISI 4340 steel was hardened by laser linear oscillation hardening (LLOS). Equations were derived to calculate the overlapped width of adjacent tracks and the number of overlapped scans in the center of the scanned track. The effect of oscillation frequency on the hardened depth was investigated by microscopic evaluation and hardness measurement. The homogeneity of hardness and hardened depth with different processing parameters were investigated. The hardness profiles were compared with the results obtained with conventional single-track hardening. LLOS was proved to be well suitable for surface hardening in a relatively large rectangular area with considerable depth of hardening. Compared with conventional single-track scanning, LLOS produced notably smaller hardened depths while at 40 and 100 Hz LLOS resulted in higher hardness within a depth of about 0.6 mm.

Linear-quadratic optimal control of descriptor systems

In recent years the analysis and synthesis of (mechanical) control systems in descriptor form has been established. This general description of dynamical systems is important for many applications in mechanics and mechatronics, in electrical and electronic engineering, and in chemical engineering as well. This contribution deals with linear mechanical descriptor systems and its control design with respect to a quadratic performance criterion. Here, the notion of properness plays an important role whether the standard Riccati approach can be applied as usual or not. Properness and non-properness distinguish between the cases if the descriptor system is exclusively governed by the control input or by its higher-order time-derivatives additionally. In the unusual case of non-proper systems a quite different problem of optimal control design has to be considered. Both cases will be solved completely.

BEM/FEM non-linear model applied to transient analysis with viscous damping

In this article a two-dimensional transient boundary element formulation based on the mass matrix approach is discussed. The implicit formulation of the method to deal with elastoplastic analysis is considered, as well as the way to deal with viscous damping effects. The time integration processes are based on the Newmark rhoand Houbolt methods, while the domain integrals for mass, elastoplastic and damping effects are carried out by the well known cell approximation technique. The boundary element algebraic relations are also coupled with finite element frame relations to solve stiffened domains. Some examples to illustrate the accuracy and efficiency of the proposed formulation are also presented.