Calibração da Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) para a estimativa da concentração da solução no solo

Time Domain Reflectometry (TDR) is a reliable method for in-situ measurements of the humidity and the solution concentration at the same soil volume. Accurate interpretation of electrical conductivity (and soil humidity) measurements may require a specific calibration curve. The primary goal of this work was to establish a calibration procedure for using TDR to estimate potassium nitrate concentrations (KNO3) in soil solution. An equation relating the electrical conductivity measured by TDR and KNO3 concentration was established enabling the use of TDR technique to estimate soil water content and nitrate concentration for efficient fertigation management.

Calibração da Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) para a estimativa da concentração da solução no solo

A Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) é um método confiável para medidas in situ da umidade e da concentração da solução no mesmo volume de solo. Entretanto, a interpretação precisa da medida de condutividade elétrica do solo (e umidade do solo) pode requerer uma curva de calibração específica. O objetivo principal deste ensaio foi estabelecer um procedimento de calibração para usar a TDR no cálculo de concentrações de nitrato de potássio (KNO3) em solução do solo. Uma equação que relaciona a condutividade elétrica medida pela TDR e a concentração de KNO3 foram encontradas viabilizando o uso da técnica da TDR na estimativa da umidade e da concentração da solução do solo para o manejo eficiente da fertirrigação.

Avaliação das técnicas TDR (Reflectometria por Domínio do Tempo) e moderação de nêutrons, na determinação do teor de água em diferentes classificações do solo

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Emprego da reflectometria por domínio do tempo na determinação da umidade de madeiras comerciais

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Calibração de um equipamento TDR (Reflectometria por Dominio do Tempo) para a Determinação da Umidade da Madeira de Grevillea robusta (Cunn.)

This study aimed to establish a calibration model of a TDR equipment to determinate thewood moisture of Grevillea robusta (Cunn.). It was selected alleatory, 11 logs of Grevillea robusta (Cunn.), it was dried in a regulate electric greenhouse at 40o C. During the dry process, the moisture was determinate, periodically and systematically by gravimetric and TDR methods. Through the gravimetric method, moisture vary from 125,88% to 6,62% while the TDR method, the variation was from 119,83% to 5,79%. The best model adjusted to the wood moisture in the determination of the function of relative dielectric constant, using this technique, was the exponential 50,20 132,72 140,27 K U e − = − ⋅ , with a R2 = 0,96, with indicator of trust or performance 0,97 they were classified as very good, according to Camargo and Sentelhas (1997). The correlation between the gravimetric method (reference) and TDR, showed to be equivalent for both methodologies. It was concluded that the TDR can be used to the determination of wood moisture of Grevillea robusta (Cunn.), in a precise and fast way, once it was established it calibration.

Sonda espiral de TDR para a medida da umidade no perfil do solo

A técnica da reflectometria no domínio do tempo (TDR) tem sido uma das mais utilizadas para determinação da umidade volumétrica (teta) dos solos, devido às características favoráveis, como alta precisão, não-utilização de radiação ionizante e pequena influência da salinidade, densidade e textura do solo. Entretanto, uma das limitações é que a maioria dos equipamentos e sondas de TDR disponíveis não possibilita a medida no perfil do solo, como, por exemplo, permite a técnica da sonda de nêutrons. Com a TDR há necessidade de abrir buracos para a instalação de sondas nas profundidades desejadas, restringindo-se o número de pontos amostrados no perfil do solo. Assim, o objetivo deste trabalho foi apresentar e testar uma sonda de TDR que possibilitasse a sondagem detalhada da umidade ao longo do perfil do solo. O sistema consiste de uma sonda espiral posicionada na extremidade de uma haste metálica, acoplada a um penetrômetro de impacto utilizado para facilitar a inserção da sonda nas profundidades desejadas. A calibração da sonda foi realizada em laboratório, com sete solos de diferentes texturas, e sua validação feita em campo nos mesmos solos. A resposta da constante dielétrica (épsilon) medida com a sonda, considerando a umidade, foi mais bem representada por uma função matemática do tipo teta = a - bépsilon + c/épsilon2. O experimento de campo para a validação da calibração obtida em laboratório apresentou erro-padrão da estimativa da umidade de 6 %, considerando uma única equação de calibração com todos os solos em conjunto, e 5 %, levando-se em conta as equações com os solos separados em dois grupos conforme a textura.

Influência do tipo de amostragem na constante dielétrica do solo e na calibração de sondas de TDR

A técnica da TDR é uma importante ferramenta para o estudo do teor de água no solo. Para o correto emprego dessa técnica, é necessário calibrar modelos que relacionam o conteúdo volumétrico de água no solo com a constante dielétrica deste, considerando as características de cada solo. Assim, objetivou-se avaliar a influência do tipo de solo e da forma de amostragem (amostra deformada e não deformada) na constante dielétrica (Ka) do solo e no desempenho de modelos para a estimativa do conteúdo volumétrico de água no solo (), usando a técnica TDR. Os solos utilizados foram um Cambissolo Háplico Tb distrófico (CX), um Latossolo Vermelho ácrico típico (LV) e um Neossolo Quartzarênico (RQ), que apresentam diferenças quanto à textura. As amostras de solo referentes a CX e LV foram coletadas com estruturas deformadas e não deformadas, e as de RQ, apenas deformadas, devido à baixa agregação deste. A calibração foi realizada com sondas compostas de três hastes com 0,10 m de comprimento efetivo e 0,05 m de resina, com espaçamento entre hastes de 0,017 m e sem resistor na haste central, conectadas a um equipamento TDR 100 da Campbell Cientific. Os valores de Ka, para um mesmo valor de , foram alterados somente pela variação do tipo de solo, não sendo influenciados pelo tipo de amostragem do solo (deformada e não deformada). Em relação aos modelos testados para estimativa de em função de Ka, o polinomial cúbico foi o que apresentou melhor ajuste aos dados de determinados por gravimetria para o Neossolo Quartzarênico e para o Cambissolo Háplico, enquanto para o Latossolo Vermelho um modelo linear apresentou melhor ajuste.

Influência da densidade do solo na estimativa da umidade em um nitossolo vermelho distroférrico, por meio da técnica de TDR

Entre as técnicas para avaliação da umidade do solo, destaca-se a que utiliza a Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR), a qual consiste em um método indireto, não destrutivo, rápido, exato e pouco dependente dos fatores ambientais. Porém, trabalhos desenvolvidos após as suas aplicações sugerem a influência de fatores ligados às características mineralógicas e estruturais dos solos, o que torna necessária a calibração local para o adequado funcionamento da TDR. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da densidade do solo (Ds) na medida da umidade volumétrica do solo (θ), utilizando-se a técnica de TDR, em um Nitossolo Vermelho distroférrico. Um modelo que expressa a relação entre a constante dielétrica do solo (Ka) e θ foi ajustado por meio de regressão polinomial múltipla, com a incorporação da Ds para a estimativa dos seus coeficientes. Os resultados permitiram concluir que, nesse solo, o modelo de calibração deve levar em conta o efeito da Ds, sem o que a qualidade das estimativas de umidade, a partir das medidas de constante dielétrica, fica comprometida. Os resultados evidenciaram também que a sensibilidade da TDR à variação da umidade do solo é elevada, tornando possível que a técnica seja utilizada com exatidão em ações que envolvam o monitoramento da variação da umidade do solo. Os resultados indicaram a necessidade de mais estudos sobre a utilização da TDR em solos tropicais.

Desempenho de sondas de TDR manufaturadas de diferentes comprimentos de hastes

A avaliação da umidade do solo com uso da reflectometria no domínio do tempo (TDR) tem sido feita a partir de sondas ou guias de onda de comprimento igual ou superior a 0,10 m, sendo poucas as informações na literatura para comprimentos inferiores. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de sondas manufaturadas de TDR de diferentes comprimentos de hastes na estimativa da umidade do solo a partir da constante dielétrica. Foram confeccionadas guias de onda de TDR manufaturadas, com diferentes comprimentos de hastes (0,30; 0,15; 0,12; 0,10; 0,08; 0,06; e 0,04 m). No laboratório, o solo foi colocado para secagem ao ar, destorroado, passado em peneira de 2 mm e acondicionado em tubos de PVC de diâmetro de 0,196 m. Logo após a saturação, foram realizadas leituras com um reflectômetro tipo TDR até a umidade atingir valores próximos do limite inferior da disponibilidade de água do solo. As análises dos valores de umidade para os diferentes comprimentos de haste mostraram que eles tiveram efeito nas leituras de umidade do solo para os valores acima de 0,25 m³ m-3 e abaixo de 0,14 m³ m-3. As sondas com os comprimentos das hastes avaliados apresentaram leituras semelhantes para valores de umidade volumétrica constante no intervalo de 0,14 a 0,25 m³ m-3. A sonda de comprimento de haste de 0,04 m apresentou desempenho satisfatório para umidades volumétricas maiores que 0,20 m³ m-3.

Blindagem eletromagnética, aterramento e proteção contra surtos de tensão em equipamentos para monitoramento automático do teor de água no solo

O objetivo do presente trabalho foi implementar um sistema de blindagem eletromagnética, aterramento e proteção contra surtos de tensão na instalação de instrumental para o monitoramento automático do teor de água no solo. O experimento foi instalado em Piracicaba, São Paulo, em que os equipamentos utilizados foram um testador de cabos marca Tektronix, que opera pelo princípio da reflectometria no domínio do tempo e um sistema de aquisição de dados marca Campbell Scientific Inc. (CSI), que controla e analisa as formas de onda produzidas pelo testador de cabos. A umidade volumétrica foi obtida indiretamente por meio de sensores inseridos no solo, os quais medem a constante dielétrica do mesmo. Utilizaram-se tubos galvanizados para a blindagem eletromagnética dos cabos e hastes "cooperweld", cordoalha de cobre e terminais bimetálicos para o sistema de aterramento. Para o sistema de proteção eletroeletrônica, utilizaram-se um disjuntor para a separação do circuito de alimentação, protetor de surtos, "no-breaks" e medidor de resistência de terra. Face aos resultados obtidos, pode-se concluir que o sistema proposto, ao utilizar material geralmente preexistente em locais de pesquisa agropecuária, apresentou uma proteção eficaz.

Estimativa da condutividade elétrica da solução do solo a partir do teor de água e da condutividade elétrica aparente do solo

O crescente uso da técnica de fertirrigação não tem sido acompanhado com pesquisas para disponibilizar informações capazes de proporcionar o correto manejo dessa técnica. A reflectometria no domínio do tempo (TDR) possibilita o monitoramento simultâneo e contínuo do teor de água (teta) e da condutividade elétrica aparente do solo (CEa). A literatura apresenta diversos modelos que relacionam teta e CEa com a condutividade elétrica da solução do solo (CEw), com vistas à predição da CEw a partir de dados de teta e CEa obtidos por meio da técnica da TDR. Porém, muitas pesquisas demonstram a necessidade de avaliação e calibração desses modelos para solos de diferentes classes texturais. Neste trabalho, foram avaliados seis modelos com o objetivo de conhecer a capacidade dos mesmos em relacionar teta, CEa e CEw. Experimentos de laboratório foram feitos, com solo de classes texturais franca e franco-arenosa, aplicando-se soluções com cinco condutividades elétricas combinadas com cinco teores de água no solo, resultando em 25 colunas de solo. Os modelos demonstraram capacidade para relacionar teta, CEa e CEw.

Variabilidade espacial da umidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob plantio direto

O estudo da dependência espacial de atributos do solo é importante para aprimorar as práticas de manejo e de amostragem. Este trabalho teve o objetivo de estudar a variabilidade espacial da umidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob plantio direto, cultivado com milho, e sua relação com o carbono orgânico total do solo, macroporosidade e microporosidade. A pesquisa foi conduzida em uma área localizada no município de Lavras - MG. Na avaliação dos atributos do solo, foi delineada uma malha experimental com dimensões iguais a 90 x 90 m (0,81 ha de área), com espaçamento entre os pontos de amostragem de 15 x 15 m. Para obter maior detalhamento da dependência espacial dos dados, realizou-se a implantação de mais duas malhas (zoom) dentro de um quadrante da grande malha, totalizando 73 pontos de leitura. A umidade do solo em base volume (cm³ cm-3) foi determinada in situ em duas datas, utilizando-se de um equipamento de TDR. Por meio da análise dos dados das duas datas pela Estatística Clássica, observaram-se coeficientes de variação médios para a umidade do solo. Obteve-se um semivariograma com efeito pepita puro quando o solo se apresentou mais úmido, indicando a ausência total de estruturação nestas condições. Já para o solo mais seco, ajustou-se o modelo exponencial ao semivariograma, o qual mostrou moderada dependência espacial e alcance de 75 m. Verificou-se que a associação entre a umidade do solo e o carbono orgânico aumentou na condição de solo mais seco.

Utilização da TDR para monitoramento da solução de nitrato de potássio em Latossolo Vermelho-Amarelo

O conhecimento da distribuição e armazenamento da solução no solo é de grande importância para a agricultura, pois a interação entre os nutrientes e a água é um dos fatores que influenciam diretamente no rendimento das culturas. Das várias técnicas utilizadas para o monitoramento da solução no solo, a reflectometria no domínio do tempo (TDR) vem sendo bastante difundida entre os pesquisadores por apresentar inúmeras vantagens, dentre as quais a mensuração em tempo real e a possibilidade de leituras automatizadas. O principal objetivo desta pesquisa foi avaliar a distribuição da solução de KNO3 no perfil de um Latossolo Vermelho-Amarelo. Sondas de Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) foram utilizadas para monitorar a distribuição de solução no solo aplicada por gotejadores de fluxo constante nas vazões de 2; 4 e 8 L h-1. Considerando-se os resultados de diferentes perfis, observou-se maior armazenamento da solução próxima ao gotejador, diminuindo progressivamente para frente de molhamento. Pouco mais da metade da solução aplicada (65%) foi armazenada na primeira camada (0-0,10 m) para todos os ensaios, e 22% foi armazenada na próxima camada (0,10-0,20 m). Comparando-se diferentes taxas de aplicação, observou-se maior armazenamento de água para o gotejador de 4 L h-1, com 60; 72 e 63% de solução de KNO3 aplicada acumulada na primeira camada (0-0,10 m) para gotejadores de 2; 4 e 8 L h-1, respectivamente. Os resultados sugerem que, com base no volume e frequência utilizada neste experimento, seria vantajoso aplicar pequenas quantidades de água em intervalos mais frequentes para reduzir perdas por percolação.

Estudo, proposta e previsão de desempenho de um filtro de energia para experimentos com alta resolução de comprimento de onda em fontes pulsantes de nêutrons

Em fontes de nêutrons por spallation para pesquisa de materiais, o comprimento de onda dos nêutrons é geralmente determinado pelos tempos de percurso (TOF) dos nêutrons desde a fonte até o detector. A precisão atingível é limitada pelo fato de o tempo de emissão do pulso característico do sistema alvo/moderador ser diferente de zero (a situação ideal fictícia seria a emissão se ocorresse na forma de um impulso). “Moderadores acoplados” (elementos usados para produzir feixes de alta intensidade com nêutrons de baixa energia) apresentam um decaimento de intensidade em função do tempo muito longo, ao longo de todo o espectro usado nos experimentos. Por este motivo, “moderadores desacoplados”, os quais produzem feixes com intensidade mais reduzida, são freqüentemente usados para instrumentos que requerem alta resolução. Neste trabalho, propusemos e analisamos uma nova técnica de filtragem dinâmica de feixes de nêutrons polarizados de baixa energia para experimentos que utilizam TOF na determinação do comprimento de onda. O dispositivo consiste de um sistema ótico polarizador/analisador e um inversor de spin seletivo em energia, o qual funciona por ressonância espacial do spin. Variando a condição de ressonância em sincronia com a estrutura temporal do pulso de nêutrons (através do controle de campos magnéticos), o filtro pode ajustar a resolução de energia (ou de comprimento de onda) de pulsos de banda larga em tais experimentos, separando os nêutrons com a correta relação “TOF/comprimento de onda” dos demais Um método para o cálculo de desempenho do sistema foi apresentado em um Trabalho Individual (TI) (PARIZZI et al., 2002 - i), do qual se fará aqui uma breve revisão além de amplo uso na otimização dos parâmetros a serem ajustados para o projeto do filtro. Os resultados finais mostram que ganhos consideráveis em resolução podem ser obtidos com a aplicação desta técnica em experimentos de reflectometria por tempo de percurso, sem que para tal seja necessário comprometer a intensidade do feixe usado pelo mesmo instrumento quando operado em um modo de baixa resolução, dando ao usuário do instrumento a opção de escolher a relação ótima entre intensidade e resolução para seu experimento. Como parte da conclusão desta dissertação, é apresentada uma proposta de parâmetros para a construção deste tipo de filtro e previsão de desempenho da configuração proposta, baseada no software de modelamento desenvolvido.

Avaliação da irrigação por sulcos em solos com camada de impedimento

O objetivo deste trabalho foi o de analisar o movimento da água no perfil de solos hidromórficos, do tipo glei, com camada de impedimento, quando irrigados por sulcos. Esses solos têm vocação para o cultivo do arroz irrigado por inundação, sendo considerados marginais para outros cultivos. A monocultura, decorrente dessas características, traz consigo o surgimento de limitações ao cultivo, destacando-se entre elas o surgimento de invasoras como arroz vermelho e preto, (Oryza sativa L.) que, por serem da mesma espécie da planta cultivada, não podem ser erradicadas por meio de controle químico com aplicação de herbicidas. A introdução de cultivos alternativos ao de arroz é limitada, entre outros fatores, pela pequena capacidade de armazenamento de água desses solos, o que torna a irrigação prática imprescindível nesses casos. A pequena profundidade da camada impermeável, entretanto, constitui um impedimento à penetração tanto do sistema radicular como da água. Considerando que, neste método a profundidade de umedecimento não é a mesma, em conseqüência de o tempo de permanência da lâmina sobre a superfície também não ser o mesmo, para que a profundidade mínima de irrigação seja igual à profundidade do sistema radicular, haverá sempre um excesso que irá percolar além dessa profundidade. Como a profundidade destes solos está em torno de 0,40m, o excesso de água ao ter sua percolação impedida, tende a saturar o perfil de maneira ascendente, a partir da camada de impedimento. Buscando uma contribuição para a solução da problemática, procurou-se acompanhar o movimento da água de irrigação no perfil desse tipo de solo, quando irrigado pelo método de sulcos. Para tal, foi implantado um cultivo de sorgo granífero (Sorghun bicolor L.), irrigado por sulcos retilíneos com 200m de comprimento e espaçamento de 0,95m. O movimento da água no interior do solo foi monitorado por meio das variações de umidade, com a utilização da prática da reflectometria no domínio do tempo (TDR). As variações do conteúdo de água do solo, durante e após 24 horas cessada a irrigação, indicaram que a distribuição da água no perfil do solo foi bastante boa, não restando pontos com deficiência de umidade e não alcançando, a saturação, uma altura muito significativa, que pudesse comprometer o desenvolvimento de cultivos mesofíticos. A eficiência de aplicação calculada foi de 84%, considerada muito alta para esse método de irrigação. Foi aplicado, utilizando-se os dados do experimento, um modelo de simulação de irrigação superficial, desenvolvido pelo U. S. Water Conervation Laboratory, do U. S. Department of Agriculture, Simulation Irrigation Model SRFR. A simulação realizada pelo modelo não representou o movimento da água no solo, da mesma forma como este foi observado no campo.