An alternative approach for the determination of soil water mobility

A new laboratory method was proposed to establish an easily performed standard for the determination of mobile soil water close to real conditions during the infiltration and redistribution of water in a soil. It consisted of applying a water volume with a tracer ion on top of an undisturbed ring sample on a pressure plate under a known suction or pressure head. Afterwards, soil water mobility was determined by analyzing the tracer-ion concentration in the soil sample. Soil water mobility showed to be a function of the applied water volume. No relation between soil water mobility and applied pressure head could be established with data from the present experiment. A simple one- or two-parameter equation can be fitted to the experimental data to parameterize soil water mobility as a function of applied solute volume. Sandy soils showed higher mobility than loamy soils at low values of applied solute volumes, and both sandy and loamy soils showed an almost complete mobility at high applied solute volumes.

Pore size distribution in soils irrigated with sodic water and wastewater

Soil porosity, especially pore size distribution, is an important controlling factor for soil infiltration, hydraulic conductivity, and water retention. This study aimed to verify the effect of secondary-treated domestic wastewater (STW) on the porosity of a sandy loam Oxisol in the city of Lins, state of São Paulo, Brazil. The two-year experiment was divided into three plots: soil cultivated with corn and sunflower and irrigated with STW, soil cultivated and irrigated with sodic groundwater, and non-irrigated and non-cultivated soil (control). At the end of the experiment, undisturbed core samples were sampled from 0 to 2.0 m (8 depths). The water retention curves were obtained by tension plates and Richard's pressure plate apparatus, and the pore size distribution inferred from the retention curves. It was found that irrigation with treated wastewater and treated groundwater led to a decrease in microporosity (V MI), defined as the pore class ranging from 0.2 to 50 μm diameter. On the other hand, a significant increase in cryptoporosity (V CRI) (< 0.2 μm) was identified throughout the soil profile. The presence of Na+ in both waters confirmed the role of this ion on pore size distribution and soil moisture (higher water retention).

The efficiency of different estimation methods of hydro-physical limits

The soil water available to crops is defined by specific values of water potential limits. Underlying the estimation of hydro-physical limits, identified as permanent wilting point (PWP) and field capacity (FC), is the selection of a suitable method based on a multi-criteria analysis that is not always clear and defined. In this kind of analysis, the time required for measurements must be taken into consideration as well as other external measurement factors, e.g., the reliability and suitability of the study area, measurement uncertainty, cost, effort and labour invested. In this paper, the efficiency of different methods for determining hydro-physical limits is evaluated by using indices that allow for the calculation of efficiency in terms of effort and cost. The analysis evaluates both direct determination methods (pressure plate - PP and water activity meter - WAM) and indirect estimation methods (pedotransfer functions - PTFs). The PTFs must be validated for the area of interest before use, but the time and cost associated with this validation are not included in the cost of analysis. Compared to the other methods, the combined use of PP and WAM to determine hydro-physical limits differs significantly in time and cost required and quality of information. For direct methods, increasing sample size significantly reduces cost and time. This paper assesses the effectiveness of combining a general analysis based on efficiency indices and more specific analyses based on the different influencing factors, which were considered separately so as not to mask potential benefits or drawbacks that are not evidenced in efficiency estimation.

Relação dos centros de pressão dos quatro apoios do cavalo com a conformação dos respetivos membros

A conformação pode modular a predisposição para lesões de um cavalo. Por outro lado, o comportamento dos centros de pressão (CdP) dos cascos do cavalo pode fornecer informação relativa ao desempenho mecânico do seu sistema biológico. O objetivo deste trabalho foi testar a correlação dos CdP dos cascos com os principais defeitos de conformação da população estudada. Oito cavalos Puro Sangue Lusitano (PSL) saudáveis, com a cabeça numa posição neutra foram colocados, durante 15 ensaios de 8 segundos, com os membros anteriores (MA) numa placa de pressão e com os membros posteriores (MP) noutra. Os resultados sincronizados foram usados para caracterizar o deslocamento do CdP de cada casco e estudar a sua correlação com a conformação. Os resultados foram analisados de forma qualitativa, através da interpretação de áreas de contato e estabilogramas, assim como de forma quantitativa utilizando estatística inferencial para determinar uma eventual correlação com a conformação, recorrendo a um índice de conformação (IC). O defeito de conformação mais frequente foi os cavalos serem “esquerdos” e o que menos se observou foi serem “fechados de frente”. O IC variou entre 1 e 7. A média das áreas de contato dos cascos dos 8 cavalos foi maior nos MP do que nos MA, tendo acontecido o mesmo para os valores dos deslocamentos do CdP, que foram significativamente maiores nos MP do que nos MA Não foi detetada correlação entre os deslocamentos totais dos CdP e a conformação. Concluíu-se que o CdP dos PSL em estação não está dependente de variações de conformação em que o IC seja igual ou inferior a 7.

Development of a prototype for measuring plantar forces

Studies on the distribution of plantar pressure between the sole of the foot and the ground were developed before the 19th century. Currently, the most often employed plantar pressure measurement systems are Pedar® and FScan®, which have restrictions such as operational difficulty and high cost. In the present study, a device was constructed from two pressure plates capable of measuring plantar forces in discreet areas of the feet at a low cost, using strain-gages attached to sixteen strategic points of the mechanical elements. Sixteen prismatic beams were soldered to each frame, for which the free extremity of each beam represented a specific point of the foot. Two strain gauges were attached to each beam - one near the upper fixed extremity and the other near the lower fixed extremity. Using a Wheatstone bridge electric circuit, the gauges were used to measure the force acting on the extremity of the beam. Precision and accuracy of the prototype was about 10%. In some measurements, accuracy was 2%. The low precision and accuracy were mainly due to the restrictions of the available equipment, which only permitted four measurements at a time. Thus, it was necessary for participants to stand on the plates four separate times, which signified possible changes in the position of the feet on the pressure plates. Despite some limitations, the aim was achieved. The prototype has been used in some studies and represents a contribution to biomechanics, demonstrating the viability of using strain gauges.

Avaliação da dor crônica e locomoção de cães com displasia coxofemoral submetidos à acupuntura

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da dor crônica e locomoção de cães com displasia coxofemoral submetidos à acupuntura

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicación de distintas metodologías a la monitorización de la humedad del suelo y al cálculo del balance hídrico diario

Dada la importancia de conocer la humedad del suelo de forma precisa y en tiempo real, se ha realizado este trabajo de investigación cuyo objetivo principal ha sido seleccionar un Balance Hídrico del Suelo (BHS) diario y validar sus estimaciones de humedad del suelo frente a medidas obtenidas “in situ”, aplicándolo a tres emplazamientos seleccionados en la zona centro con características edáficas y climáticas diferentes, y de este modo estimar con cierta precisión la humedad del suelo como Agua Disponible (AD) para las plantas y a su vez permitir la realización de estudios climáticos. Los observatorios meteorológicos seleccionados fueron: Guadalajara/El Serranillo en la zona aluvial del río Henares; Colmenar Viejo/Base Famet en la rampa sur del Guadarrama sobre rocas metamórficas; y Radiosondeo/Madrid(Barajas) en arenas arcósicas de grano grueso. Se realizó una caracterización morfológica y un estudio de las propiedades físicas, químicas e hidrofísicas de los suelos en cada emplazamiento. El suelo de Guadalajara, Xerorthent Típico presenta una secuencia genética de horizontes (Ap-AC-C1-C2) siendo su clase textural entre franco-arenosa a franca, con menos del 2% de elementos gruesos, presencia de caliza a lo largo de todo el perfil, destacando la homogeneidad en vertical y horizontal de sus propiedades. El suelo de Colmenar, Xerorthent Dystrico, presenta una secuencia genética de horizontes (A-C-C/R) apareciendo el horizonte C/R entre 20-30 cm; y la roca aproximadamente a unos 30 cm; destacando en este perfil su acidez y el alto contenido de elementos gruesos. El suelo de Radiosondeo, Haploxeralf Típico, presenta la secuencia normal de horizontes de los alfisoles (A-Bt1-Bt2-C/Bt); destacando su heterogeneidad principalmente en el plano horizontal, con presencia del Bt a diferentes profundidades en un corto espacio longitudinal. En una primera fase de experimentación (2007-2008) se seleccionaron BHS diarios que sólo utilizaban como datos de entrada la información de variables meteorológicas y el valor del Agua Disponible Total (ADT) para cada tipo de suelo y profundidad. Se probaron BHS diarios con agotamiento exponencial y directo de la reserva, utilizando la evapotranspiración de referencia de Penman-Monteith recomendada por FAO. Al mismo tiempo que se disponía de los datos estimados de humedad de suelo mediante diferentes BHS diarios en los tres emplazamientos, también se realizó una monitorización de la humedad del suelo “in situ” mediante el método gravimétrico, con adaptación de dicha metodología a la problemática de cada suelo, para determinar en cada fecha tanto la humedad del suelo como su contenido de AD para una profundidad de 0 a 30 cm. Se tomaron en cada fecha de muestreo 5 muestras para la profundidad 0- 10 cm, otras cinco para 10-20 cm y otras cinco para 20-30 cm, realizándose el correspondiente tratamiento estadístico de los datos. El ADT se calculó a partir de los datos de capacidad de campo y punto de marchitez obtenidos en laboratorio con membrana de Richards. Los resultados de esta primera fase permitieron conocer que el BHS exponencial diario era el que mejor estimaba el AD en Guadalajara considerando la capacidad de campo a una presión de 33 kPa, mientras que en Colmenar se debían considerar para un mejor ajuste, 10 kPa en lugar de 33 kPa. En el observatorio de Radiosondeo debido a que en cada fecha de muestreo la profundidad en la que aparecía el horizonte Bt era diferente, no se pudo demostrar si el BHS exponencial diario tenía un buen comportamiento. En una segunda fase de experimentación (2009-2012) y con el objeto de aminorar los problemas encontrados en Radiosondeo para la medida de humedad del suelo por el método gravimétrico, se procedió a la instalación y utilización de diferentes sensores de medida de humedad de suelo en el mismo observatorio: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 de IMKO); FDR capacitivo (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 de DECAGON) y otros. Esta segunda fase de experimentación tuvo una duración de 4 años y se compararon las medidas de humedad de suelo obtenidas a partir de los sensores con las estimadas del BHS exponencial hasta una profundidad de 0 a 85 cm. En laboratorio se realizaron calibraciones específicas de los sensores TDR y FDR para cada uno de los horizontes más diferenciados del Haploxeralf Típico, utilizando diferentes tipos de regresión. Los valores de humedad de suelo con el equipo TDR, corregidos mediante la calibración específica de laboratorio, fueron los que más se ajustaron a las medidas realizadas por método gravimétrico “in situ”, por lo que se utilizó el TDR para las comparaciones con los valores obtenidos del BHS exponencial diario durante los cuatro años de esta segunda fase experimental. Se realizaron diferentes estimaciones del ADT, partiendo de datos de laboratorio y/o de datos procedentes de humedad de los sensores en campo. Los resultados mostraron de nuevo la conveniencia de utilizar el BHS exponencial diario, pero en este caso, con la estimación del ADT realizada a partir de las gráficas de los sensores. Mediante la utilización de los datos de humedad del BHS exponencial diario se han realizado comparaciones con el mismo tipo de balance pero utilizando un periodo semanal o mensual en lugar de diario, para conocer las diferencias. Los valores obtenidos con periodicidad mensual han dado valores de AD inferiores a los balances calculados semanalmente o diariamente. Por último se ha comprobado que los resultados de un BHS exponencial diario pueden complementar la información que se obtiene del Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) y pueden mejorar el estudio de la sequía agrícola. ABSTRACT Due to the importance of a better knowledge of soil water at real time and in a more precisely way, this research work has being carried out with the main objective of selecting a daily Soil Water Balance (SWB) to estimate soil water content, and validate it in comparison to “in situ” measurements. Three locations, differing in soil and climate characteristics, were selected in central Spain in order to estimate with certain acuity soil water as plant-Available Water (AW) and to serve as a tool for the climatic studies. The selected places near meteorology stations were: Guadalajara/El Serranillo an alluvium of the Henares watershed; Colmenar Viejo/Base Famet, in the south raised area of the Guadarrama river basin, over metamorphic rocks; and Radiosondeo/Madrid (Barajas) in coarse arkosic sandstone. Morphology characterization, physical, chemical and hydrologic soil properties were studied in each area. In Guadalajara the soil is a Typic Xerorthent with a (Ap-AC-C1- C2) genetic horizon sequence, loam-sandy to loam textural class, less than 2% of rock fragments, presence of equivalent CaCO3 through the whole profile, outstanding the vertical and horizontal homogeneity of the properties. In Colmenar the soil is represented by a Dystric Xerorthent with a (A-C-C/R) genetic horizon sequence, the C/R is 20-30 cm deep where rock outcrops are approximately at 30 cm; a characteristic feature of this profile is its high acidity and high rock fragments content. In Radiosondeo the soil is represented by a Typic Haploxeralf, with the usual alfisol genetic horizon sequence (A-Bt1-Bt2-C/Bt); outstanding its horizontal heterogeneity, “the variability of the Bt (clay enriched horizon) depth in short distances”. In a first experimental stage (2007-2008), the daily SWB chosen was that which only uses as input data the information from the meteorology variables and plant-Total Available Water (TAW) for each soil type and depth. Different daily SWB (with exponential or direct plant-Available Water depletion) were applied, using the Penman- Monteith reference evapotranspiration (ETo) recommended by FAO. At the same time as soil water content was estimated from the different daily SWB at the three locations, also soil water content was being monitored by “in situ” gravimetric methodology, adapting it to each soil characteristic, to determine every time soil water content and AW to a depth of 0 to 30 cm. In each sampling date, 5 samples for each depth were taken: 0-10 cm; 10-20 cm and 20-30 cm and the data were submitted to the corresponding statistical analysis. The TAW was calculated based on field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) data obtained from laboratory by the Richards pressure plate. Results from this first experimental stage show that the daily exponential SWB was the one which better estimated the AW in Guadalajara considering field capacity at -33 kPa, though in Colmenar, field capacity at -10 kPa must be considered instead of -33 kPa for a better estimation. In Radiosondeo due to the fact that the Bt horizon depth varied in different sampling dates, it could not be established if the daily exponential SWB had a good performance. In a second experimental stage (20019-2012) and with the objective of minimizing the problems encountered in Radiosondeo for measuring “in situ” soil water content by the gravimetric method, the installation of different sensors for measuring soil water content were established and used in the same field location: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 from IMKO), capacitance FDR (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 from DECAGON) and others. This second experimental stage lasted 4 years in order to compare the soil water measures from the sensors with the estimations by the exponential SWB form 0 to 85 cm soil depths. At laboratory, specific calibrations for TDR and FDR sensors of the Typic Haploxeralf more differentiated horizons were done using different types of regressions. The results showed that soil water data obtained by the TDR equipment, corrected by the specific laboratory calibration, best fitted to “in situ” gravimetric soil water measures. In this way TDR was used for comparing to the daily exponential SWB during the four years of this second experimentation stage. Various estimations for obtaining TAW were tested; based on laboratory data – and/or on the data obtained of the soil water content field sensors. Results confirmed again, the convenience of using the daily exponential SWB, though in this case, with the TAW obtained from the field sensors graphics. Soil water estimated by exponential SWB on daily basis was compared to weekly and monthly periods, in order to know their reliability. The results obtained for a monthly period gave less AW than the ones obtained in a weekly or daily period. Finally it has been proved that the results obtained from the exponential SWB in a daily bases can be used as a useful tool in order to give complementary information to the SPI (Precipitation Standardized Index) and to help in agricultural drought studies.

O conceito de equilíbrio hidráulico e termodinâmico da água no solo aplicado ao estudo da curva de retenção e murchamento de plantas

Estimativas sobre alterações climáticas globais têm aumentando a demanda por estudos sobre propriedades dos solos relativamente secos e limitações impostas à absorção de água pelas plantas em condições de escassez hídrica. Neste estudo, fatores que influenciam a retenção da água no solo e o murchamento de plantas foram avaliados com base no conceito de equilíbrio da água no solo. Objetivou-se com este estudo: (i) avaliar a confiabilidade de medições do conteúdo de água no solo sob altas sucções matriciais em câmaras de pressão, usando como referência a técnica de ponto de orvalho (ii) avaliar as interações entre espécies de plantas e solos com diferentes classes texturais no ponto de murcha permanente (iii) investigar as relações entre equilíbrio hidráulico da água no solo e murchamento de plantas a partir do conceito de corte hidráulico. Para tanto, um experimento para avaliar a influência dos tipos de solos e espécies de plantas, no ponto de murcha permanente foi conduzido em casa de vegetação da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" da Universidade de São Paulo, Piracicaba, São Paulo. Avaliou-se o murchamento de plantas de girassol (Helianthus annuus L.), milho (Zea mays L.) e soja (Glycine max L.). Os solos utilizados no estudo foram coletados na camada superficial (0-10 cm) em quatro áreas, selecionadas com o objetivo de obter classes texturais contrastantes, localizadas no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Sub-amostras foram utilizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas e atributos químicos. Amostras indeformadas foram coletadas para a determinação da curva de retenção da água no solo pela técnica de câmaras de pressão. Adicionalmente, amostras deformadas foram utilizadas para determinação das características de retenção da água no solo pela técnica do ponto de orvalho em altos valores de sucções matriciais. Os dados de retenção de água no solo foram ajustados a modelos empíricos para estimativas da sucção matricial e conteúdo de água relacionada à água em equilíbrio hidráulico (água residual). Foram observadas similaridades nas determinações das características de retenção da água no solo entre as técnicas de câmaras de pressão e ponto de orvalho, sugerindo a boa drenagem das amostras de solo em câmaras de pressão. Interações significativas foram observadas entre os tipos de solos e espécies de plantas no ponto de murcha permanente, indicando que o movimento de água no contínuo solo-planta-atmosfera foi dependente de resistências relacionadas tanto ao solo quanto às plantas. Ou seja, tanto à capacidade do solo em transportar água até raízes, quanto à habilidade das plantas em absorver a água transportada, assim como, aos processos de regulação de água que ocorrem nas plantas. A abordagem baseada no conteúdo de água residual para o intervalo de sucções matriciais de 0 a 15.000 hPa não foi adequada para ilustrar a condição de equilíbrio hidráulico da água no solo, definidos pelo corte hidráulico, e relações com as sucções matriciais em ocorre o murchamento de plantas.

Medisuite + Iplate Integration EAFIT & Ilimitada S.A.

Force plate or pressure plate analysis came as an innovative tool to biomechanics and sport medicine -- This allows engineers, scientists and doctors to virtually reconstruct the way a person steps while running or walking using a measuring system and a computer -- With this information they can calculate and analyze a whole set of variables and factors that characterize the step -- Then they are able to make corrections and/or optimizations, designing appropriate shoes and insoles for the patient -- The idea is to study and understand all the hardware and software implications of this process and all the components involved, and then propose an alternative solution -- This solution should have at least similar performance to existing systems -- It should increase the accuracy and/or the sampling frequency to obtain better results -- By the end, there should be a working prototype of a pressure measuring system and a mathematical model to govern it -- The costs of the system have to be lower than most of the systems in the market

Análise baropodométrica do apoio plantar em idosos e sua relação com as quedas

O presente estudo teve como principal objetivo a descrição, a análise e a comparação de parâmetros relacionados com o apoio plantar em idosos, através do método da baropodometria eletrónica, que oferece a avaliação das variáveis temporais e espaciais na postura estática e na marcha. Ademais, teve a finalidade de medir e comparar a distribuição da pressão plantar num grupo de idosos, institucionalizados e não institucionalizados, com e sem historial de quedas nos últimos 12 meses, para verificar se há um padrão comum ou divergente de apoio plantar, aspetos biomecânicos e diferenças significativas na marcha entre estes dois grupos e sua relação com a ocorrência de quedas. A amostra foi composta por 160 idosos, 80 institucionalizados e 80 não institucionalizados, onde foi realizado um levantamento das variáveis sociodemográficas como: idade, género, o índice de massa corporal (IMC), a ocorrência de quedas nos últimos 12 meses, a existência de patologias e a prática de atividade física. Foram analisadas, através da plataforma de pressão, a distribuição das pressões plantares, os picos de pressão plantar média e máxima, área de superfície plantar e a largura da base de sustentação na postura estática e, relativamente às variáveis temporais na postura dinâmica, foram avaliadas a duração do passo e o tempo de contato plantar, no momento da fase de apoio e propulsão da marcha. Foi analisada a correlação destas variáveis com a ocorrência de quedas. Foram identificados maiores valores de pressão média e máxima, na postura estática e dinâmica, nos idosos não institucionalizados. Na comparação entre os grupos, foram encontradas diferenças estatisticamente significativas em grande parte das variáveis na postura estática, especialmente aumento da largura da base (p=0,048) e, na postura dinâmica, a duração do passo e do tempo de contato do pé no solo (p=0,000) foram maiores nos idosos institucionalizados. O avançar da idade, o aumento na duração do passo e do tempo de contato do pé no solo, bem como a diminuição dos valores das pressões plantares apresentaram correlação com a ocorrência de quedas na amostra total de idosos, especialmente nos idosos institucionalizados. Entretanto, as variáveis índice de massa corporal e largura da base de sustentação não influenciaram na ocorrência de quedas na amostra total de idosos. Estes resultados demonstram a importância da análise do apoio plantar em idosos, pois alterações na distribuição das pressões plantares podem constituir um fator de risco para quedas.

NON-NEWTONIAN FLOW AND PRESSURE DROP OF PINEAPPLE JUICE IN A PLATE HEAT EXCHANGER

The study of non-Newtonian flow in plate heat exchangers (PHEs) is of great importance for the food industry. The objective of this work was to study the pressure drop of pineapple juice in a PHE with 50 degrees chevron plates. Density and flow properties of pineapple juice were determined and correlated with temperature (17.4 <= T <= 85.8 degrees C) and soluble solids content (11.0 <= X(s) <= 52.4 degrees Brix). The Ostwald-de Waele (power law) model described well the rheological behavior. The friction factor for non-isothermal flow of pineapple juice in the PHE was obtained for diagonal and parallel/side flow. Experimental results were well correlated with the generalized Reynolds number (20 <= Re(g) <= 1230) and were compared with predictions from equations from the literature. The mean absolute error for pressure drop prediction was 4% for the diagonal plate and 10% for the parallel plate.

The effect of flow arrangement on the pressure drop of plate heat exchangers

For the optimal design of plate heat exchangers (PHEs), an accurate thermal-hydraulic model that takes into account the effect of the flow arrangement on the heat load and pressure drop is necessary. In the present study, the effect of the flow arrangement on the pressure drop of a PHE is investigated. Thirty two different arrangements were experimentally tested using a laboratory scale PHE with flat plates. The experimental data was used for (a) determination of an empirical correlation for the effect of the number of passes and number of flow channels per pass on the pressure drop; (b) validation of a friction factor model through parameter estimation; and (c) comparison with the simulation results obtained with a CFD (computational fluid dynamics) model of the PHE. All three approaches resulted in a good agreement between experimental and predicted values of pressure drop. Moreover, the CFD model is used for evaluating the flow maldistribution in a PHE with two channels Per Pass. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Pressure drop coefficients for elliptic and circular sections in one, two and three-row arrangements of plate fin and tube heat exchangers

The objective of the present work is the experimental determination of pressure drop coefficients (loss coefficients) for elliptic and circular sections in one, two and three-row arrangements of plate fin and tube heat exchangers. The experiments permitted to correlate the dimensionless loss coefficient with the flow Reynolds number in the rectangular channel formed by the plate fins. The experimental technique consisted of the measurement of the longitudinal pressure distribution along the flow channel, for several values of air mass flow rate. The total number of data runs, each one characterized by the flow Reynolds number, was 216. The present geometry is used in compact heat exchangers for air conditioning systems, heaters, radiators, and others. Also, it is verified the influence of the utilization of elliptic tubes, instead of circular ones, in the pressure drop. The measurements were performed for Reynolds numbers ranging from 200 to 1900.

Non-newtonian flow and pressure drop of pineapple juice in a plate heat exchanger

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)