Maximização da produção e da receita agrícola com limitações de água e nitrogênio utilizando método de pontos interiores

Com este trabalho, teve-se o objetivo de pesquisar o desempenho do método de pontos interiores (MPI), tipo trajetória central, na maximização de funções-objetivo associadas à produção e à receita agrícolas, com restrições de água e de nitrogênio. Para isso, foi desenvolvido um procedimento matemático que maximiza a produção e a receita líquida separadamente, em função da água e do nitrogênio aplicados à cultura numa matriz bidimensional de restrições, a partir de funções de produtividade para as culturas da aveia e da laranja-pera. O modelo foi caracterizado e, a partir dele, foram gerados resultados numéricos para diferentes cenários agrícolas. Foi possível concluir que a metodologia utilizada (MPI) foi capaz de maximizar as funções de produtividade e de receita, resultando na obtenção de valores semelhantes aos publicados na literatura, utilizando-se de programação separável.

Avaliação do bombeamento de água em um sistema alimentado por painéis fotovoltaicos

O presente trabalho foi desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por painéis fotovoltaicos instalados nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Medianeira - PR. O município está localizado no oeste paranaense (25º17'43" S; 54º03'38" e 500,7 m). O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água à altura de 20 m. Foram coletados dados de fevereiro a novembro de 2005; utilizou-se coletor de dados computadorizado da Campbell Scientific INC. , que possibilitou adquirir e armazenar os dados de irradiância solar no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel e vazão. Por meio de cálculos, obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056 litros, enquanto o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está ligada às menores temperaturas se comparada aos dias de verão, e o fator que provocou a maior vazão de água bombeada nos dias de verão está atrelado ao tempo de insolação, que é maior se comparado aos dias de inverno.

Compostagem da fração sólida da água residuária de suinocultura

Avaliar o desenvolvimento do processo de compostagem utilizando como substrato à fração sólida da água residuária de suinocultura foi o objetivo deste trabalho. Para a obtenção da fração sólida, a água residuária de suinocultura foi submetida ao peneiramento, utilizando-se de peneira com malha de 1 milímetro. Após separação, a fração sólida foi utilizada para a confecção de três leiras de compostagem, em pátio com piso de concreto e cobertura plástica. Durante a compostagem da fração sólida da água residuária de suinocultura, foram avaliados: temperatura, reduções de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV), demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico, matéria orgânica compostável (MOC), matéria orgânica resistente à compostagem (MORC), números mais prováveis (NMPs) de coliformes totais e coliformes termotolerantes, além do volume e dos teores de nutrientes no composto. A compostagem mostrou-se eficiente no tratamento da fração sólida da água residuária de suinocultura devido à elevada minimização do poder poluente dos dejetos, observando-se reduções de 71,24% nos teores de ST, 64,55% no volume, 56,89% no teor de DQO e 56,89% na MOC. Foram verificadas reduções de 100% nos NMPs de coliformes totais e termotolerantes, o que possibilita seu uso como adubo orgânico.

Avaliação da resistência do solo à penetração em diferentes solos com a variação do teor de água

Com os crescimentos da população e da demanda por alimentos, novas tecnologias têm surgido visando ao aumento da produtividade e à redução nos custos de produção. Se por um lado essas tecnologias elevam a produção e reduzem os custos, por outro o tráfego intenso de máquinas e tratores alteram a estrutura do solo, tornando-o compactado, comprometendo, assim, a produtividade agrícola. Neste trabalho, relacionou-se o teor de água do solo com a sua resistência à penetração, para quatro tipos de solo e quatro condições de umidade, utilizando penetrômetro hidráulico-eletrônico com sistema de navegação DGPS. Os resultados mostraram que ocorreram modificações nas condições de atrito entre o cone e o solo com o aumento do teor de água, facilitando a penetração da haste, tornando o solo mais plástico devido à ação lubrificante entre as suas partículas. Os maiores valores de resistência do solo à penetração foram detectados mais próximos do limite de contração do solo. Houve correlação negativa entre o índice de cone e o teor de água, sendo a função de melhor ajuste a linear decrescente para todos os solos, com altos coeficientes de determinação. Nas condições de solo mais úmido, os valores de resistência do solo à penetração podem ser considerados não impeditivos para o crescimento de raízes. O tipo de solo também se mostrou significativamente influente nos resultados de índice de cone.

Qualidade da água e sua relação espacial com as fontes de contaminação antrópicas e naturais: bacia hidrográfica do rio São Domingos - RJ

O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade das águas da Bacia Hidrográfica do Rio São Domingos (BHRSD), correlacionando-a com as possíveis fontes poluidoras advindas das características naturais e antrópicas da área. Alguns parâmetros físico-químicos foram analisados em 65 pontos (superficiais e subterrâneos) de amostragem. Os resultados foram confrontados com os limites estabelecidos pelas Resoluções CONAMA 357/05 (classe 2), que trata das águas superficiais, e CONAMA 396/08 (consumo humano), que contempla as águas subterrâneas. Foram analisados diversos cátions e ânions, temperatura, alcalinidade, pH, condutividade elétrica (CE), sólidos totais dissolvidos (STD), oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), coliformes termotolerantes e alguns agrotóxicos organoclorados e organofosforados. Os parâmetros que apresentaram inconformidades, com maior frequência, foram: alumínio dissolvido, boro total, ferro dissolvido, manganês total, nitratos, pH, OD, DBO e alguns organoclorados e organofosforados. Embora a área esteja situada em terreno cristalino tropical úmido, o que pode justificar os teores elevados de alumínio, manganês e ferro, os resultados apontam que o comprometimento da qualidade das águas da BHRSD é influenciado pela prática agrícola.

Desempenho do modelo AcquaNetXL na alocação de água em sistemas de recursos hídricos complexos

Este artigo apresenta uma ferramenta para análise de sistemas complexos de recursos hídricos denominada AcquaNetXL, que foi desenvolvida no formato de planilha eletrônica, na qual foram incorporados dois modelos de otimização, um linear e outro não linear. Essa ferramenta mantém os conceitos e os atributos de um sistema de suporte a decisão, ou seja, possui as características de estreitar a comunicação entre o usuário e o computador, de facilitar o entendimento, a formulação do problema, a interpretação dos resultados de análise e auxiliar no processo de tomada de decisão, tornando-o mais ordenado, objetivo e transparente. O desempenho do algoritmo utilizado na solução dos problemas de alocação de água foi satisfatório, especialmente para o modelo linear.

Análise de um sistema de aquecimento de água para residências rurais, utilizando energia solar

A conscientização da importância do meio ambiente tem incentivado o estudo de novas fontes energéticas renováveis e menos poluentes. Dentre essas fontes, a energia solar destaca-se por ser perene e limpa. A utilização da energia solar em sistemas de aquecimento de água residencial rural pode colaborar com a economia de energia elétrica, base da matriz energética brasileira. Conhecer os fatores que influenciam na operação de um sistema de aquecimento de água por energia solar é importante na determinação de sua viabilidade técnica, visando a sua difusão em residências rurais. Para tanto, construiu-se um protótipo, no câmpus da Faculdade Assis Gurgacz, em Cascavel - PR, com características similares a um equipamento utilizado em residências para dois habitantes, para funcionar com circulação natural ou termossifão e sem auxílio de sistema de aquecimento complementar. O equipamento mostrou-se viável tecnicamente, alcançando a temperatura mínima para banho de 35 °C, sempre que a radiação solar foi superior a 3.500 Wh m-2, o que aconteceu para a maioria dos dias estudados.

Comportamento das formas de nitrogênio em solo cultivado com milho irrigado com água residuária da suinocultura

A utilização de água residuária com características químicas capazes de complementar ou substituir a adição de fertilizantes químicos tem beneficiado amplamente, tanto em regiões onde ocorre a necessidade de se fazer uso de irrigação, quanto em solos que necessitam de fertilizantes. Porém, uma preocupação ambiental e agronômica deve sempre persistir no uso dessa técnica. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento das formas de nitrogênio no material percolado e no solo quando cultivado com milho (Zea mays L.) irrigado com água residuária da suinocultura (ARS), em quatro taxas de aplicação (112,5; 225; 337,5 e 450 kg N ha-1) e adubação convencional (AD), em dois níveis (15 e 25 kg N ha-1). O trabalho foi desenvolvido com a implantação de lisímetros, posterior à realização das irrigações com ARS, e coleta das amostras de solo nas profundidades 0-20; 20-40 e 40-60 cm. A partir dos resultados encontrados, concluiu-se, que no solo, houve tendência de aumentar a concentração do nitrogênio inorgânico em função da taxa de ARS e do tempo. No material percolado, observou-se maior concentração de nitrato proporcional às taxas de ARS.

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.

Determinação do perfil radial de aspersores a partir de ensaios de distribuição de água em sistemas autopropelidos de irrigação

Este trabalho apresenta uma rotina computacional, em Visual Basic 6, para determinar o perfil radial de aspersores, mediante ensaios de equipamentos autopropelidos de irrigação. Para a avaliação do programa, foi utilizado o aplicativo computacional SIMULASOFT e dados de ensaios de campo de sistemas autopropelidos de irrigação. As lâminas aplicadas, geradas pelo programa SIMULASOFT, foram para o aspersor PLONA-RL250 (bocal = 20 x 6 mm; pressão = 490 kPa), em deslocamento linear com velocidade de 50 m h-1, e quatro ângulos de giro distintos (180; 270; 330 e 360º). As lâminas aplicadas, observadas nos ensaios de campo, em condições de vento menores que 1,5 m s-1, foram para o aspersor PLONA-RL250, operando na pressão de 392 kPa e sob as condições: i) bocal de 14 mm, ângulo de giro de 240º e velocidade de 30 m h-1; ii) bocal de 14 x 6 mm, ângulo de giro de 270º e velocidade de 55 m h-1. O perfil radial gerado pela rotina computacional com as lâminas aplicadas, geradas com SIMULASOFT, foi igual ao perfil radial obtido em ensaios de laboratório, revelando que o procedimento de cálculo está correto. Uma boa semelhança entre os perfis radiais do aspersor, determinados em ensaios de laboratório e gerados pela rotina computacional, com as lâminas obtidas nos ensaios de campo, foi observada, mostrando que ensaios de campo de sistemas autopropelidos de irrigação podem ser utilizados para a obtenção do perfil radial de aspersores.

Entupimento de tubos gotejadores convencionais com aplicação de cloreto de potássio (branco e vermelho) via duas qualidades de água

Neste trabalho, buscou-se avaliar a suscetibilidade de modelos de tubos gotejadores ao entupimento, quando expostos ao uso de cloreto de potássio (branco e vermelho), aplicados via diferentes qualidades de água. O experimento foi realizado no Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" ESALQ/USP, por um período de nove meses, analisando o desempenho de oito modelos de tubos gotejadores convencionais, com quatro tratamentos e dez repetições, sendo cada repetição representada por um gotejador. Os tratamentos aplicados foram: (T1-Lg/B) água do lago x cloreto de potássio branco; (T2-Lg/V) água do lago x cloreto de potássio vermelho; (T3-Lb/B) água do laboratório x cloreto de potássio branco, e (T4-Lb/V) água do laboratório x cloreto de potássio vermelho. Os modelos de tubos gotejadores apresentaram desempenhos variáveis, sugerindo que a arquitetura interna dos gotejadores foi o fator determinante na caracterização do processo de entupimento. Não foi observado elevado entupimento com relação à aplicação dos cloretos de potássio branco e vermelho na ausência ou presença de fitoplâncton, mostrando que é possível utilizar cloreto de potássio vermelho em fertirrigação.

Cobre e zinco no material percolado e no solo com a aplicação de água residuaria de suinocultura em solo cultivado com soja

O objetivo deste trabalho foi avaliar possíveis efeitos da aplicação de taxas de água residuária de suinocultura (ARS), quanto às concentrações de cobre e zinco, tanto no solo quanto na água percolada de lisímetros de drenagem, durante o ciclo da cultura da soja. O experimento foi conduzido em ambiente protegido, onde havia 24 lisímetros de drenagem. Semeou-se soja cultivar CD 202, e foram aplicadas ARS nas seguintes dosagens: 0; 100; 200 e 300 m³ ha-1 no ciclo, combinadas com duas adubações na semeadura (com e sem adição da adubação recomendada na semeadura), em três repetições por tratamento. Foram feitas seis coletas do material percolado durante o ciclo da cultura e realizadas determinações de cobre e zinco. No solo, foram feitas três coletas em cada parcela experimental, para a determinação do pH, da matéria orgânica, da capacidade de troca catiônica, do cobre e do zinco. O delineamento foi em blocos casualizados, num esquema fatorial de 4 x 2. Observou-se que o cobre no solo não apresentou diferenças significativas com a aplicação de ARS e adubação, enquanto as concentrações de zinco no solo foram influenciadas pelas taxas aplicadas de ARS. As transferências de cobre e de zinco por percolação foram pouco expressivas.

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.

Perda de carga em filtros orgânicos utilizados no tratamento de água residuária de suinoculturas

Com a realização deste trabalho, objetivou-se parametrizar a equação de evolução da perda de carga, para descrição do processo de filtração de água residuária da suinocultura. No preenchimento das colunas filtrantes, foram utilizados bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café. Dados de perda de carga em diferentes profundidades e tempos de operação dos filtros orgânicos foram coletados para ajuste das equações de perda de carga. Para as equações ajustadas, foram obtidos altos coeficientes de determinação, sendo que a significância dos coeficientes da regressão foi, na sua quase totalidade, de 1% de probabilidade, podendo ser utilizada na predição do comportamento dos filtros. As variáveis tempo de operação e profundidade das colunas filtrantes, constituídas pelos três materiais filtrantes, apresentaram comportamento quadrático na estimativa da perda de carga total. O tempo ideal de operação ininterrupta dos filtros, sem troca de material filtrante, foi de, aproximadamente, 1,5 h e, depois de corrido esse tempo, o material filtrante deverá ser substituído.

Tarifa binômia para o custo de água pressurizada em perímetros irrigados

Nos distritos de irrigação, a tarifa de custo variável tem dependido exclusivamente da quantidade de água consumida e não, da energia e da demanda de potência elétrica para o fornecimento de água na pressão e na vazão recomendadas pelo sistema de irrigação. Essa forma de tarifação da água de irrigação é um contrassenso em que os irrigantes mais eficientes subsidiam os irrigantes menos eficientes. Este trabalho propõe que as tarifas de água considerem não somente a quantidade de água consumida no mês, mas também a pressão, já que a demanda de potência hidráulica é função do produto da vazão pela pressão de serviço. O estudo comparou o custo de água de irrigantes que consomem o mesmo volume mensal para a situação atual e pela metodologia proposta. Verificou-se, também, o efeito de irrigações isoladas ou simultâneas e sua implicação no custo da água. Os resultados mostraram que a implementação de tarifa binômia para a água pode reduzir o custo da água para o irrigante de baixa pressão em até 66%. Já para os irrigantes com alta pressão, poderá ter acréscimo de até 133%. A simultaneidade de uso da água também influencia seu custo devido à variação na demanda de potência de energia elétrica.