Soil moisture is a key variable in off-road mobility. Mobility analysis was conducted based on three soil moisture sources: WindSat (a satellite), LIS (a computer model), and in situ ground sensors (assumed to represent ground truth). Mobility of six vehicles, each with different ranges of sensitivity to soil moisture, was examined in three test sites. Two methods were used: a simplified method based on time series and a fulleatured terrain method. The results demonstrated that the effect of the soil moisture error on mobility predictions is complex and may produce very significant errors in mobility analysis for certain combinations of vehicles, seasons, and climates. Soil moisture biases vary in both direction and magnitude with season and location. Furthermore, vehicles are sensitive to different ranges of soil moistures. In the wet season, differences in soil strength resulted in more significant differences in mobility predictions than in the dry season.

Segundo estudo de 2015 da FAO, 33% da área agricultável mundial estão degradados. Um dos principais problemas é a compactação do solo, causada pelo tráfego de máquinas ou animais em solo acima da capacidade de suporte de carga ou fora da condição de trafegabilidade. A compactação do solo desencadeia problemas ambientais e agronômicos como erosão, lixiviação e baixa produtividade. Sua reversão é um processo lento, caro, violento e ineficiente, por isso a melhor saída é previni-la. Para tanto, uma recomendação é mapeá-la regularmente. Um indicador indireto da compactação é a resistência (ou impedância) mecânica do solo à penenetração. O penetrômetro é o instrumento que mede a resistência da introdução de uma haste de ponta cônica no solo; teoricamente, solos mais compactados oferecem maior resistência. Há uma variedade de modelos de penetrômetro no mercado e literatura: bancada ou campo, manual ou automático, estático (penetrógrafo) ou dinâmico (de impacto), com ou sem registro eletrônico de dados etc. Naturalmente, surge a dúvida se é possível comparar dados de penetrômetros diferentes. Alguns trabalhos debruçaram-se sobre essa hipótese, mas a literatura ainda é escassa. Nos poucos artigos publicados, não hão há consenso a respeito da comparabilidade entre penetrômetros diferentes, que ora concordam, ora divergem. No presente trabalho, compararam-se os penetrômetros de campo Sondaterra PI-60 (impacto), Falker PLG1020 (manual) e Falker Solotrack (automático). O experimento observacional foi realizado em um latossolo vermelho eutroférrico de texturas argilosa, argiloarenosa e franco-argiloarenosa em Pirassununga-SP. A resistência mecânica foi avaliada simultaneamente pelos três penetrômetros em oito camadas entre 0,00-0,40 m, abaixo, dentro e acima do intervalo friável do local (10,2-35,1%(v/v)). Sob a mesma condição de umidade do solo, os três penetrômetros concordaram (não houve diferença estatística a 5%) em 58% das observações. Acordaram mais entre si os penetrômetros manual-automático (76%) e impacto-automático (70% das observações). Mesmo onde divergiram, as diferenças mínima, média e máxima de resistência foram respectivamente de 0,61; 0,91 e 1,23 MPa (excluindo-se a camada superficial 0,00-0,05 m), não interferindo no diagnóstico prático da compactação do solo. Em geral, PI-60 > Soltorack > PLG1020 (2,31; 2,14 e 1,91 MPa respectivamente). A compatibilidade entre penetrômetros abaixo, dentro e acima do intervalo friável foi a mesma: 31%, 36% e 33% das observações na mesma ordem. Não houve convergência em apenas três observações (de 120), todas na camada superficial. A resistência variou inversamente com a umidade do solo nos três penetrômetros, concordando com resultados semelhantes na literatura. Em média, a resistência diminuiu de 0,0596 MPa a cada acréscimo de 1% na umidade volumétrica (R2 = 0,44). Concluiu-se que é seguro comparar valores de resistência de penetrômetros diferentes desde que tenham sido coletados sob a mesma condição de umidade do solo. / According to a 2015 FAO study, 33% of the world\'s arable land is degraded. One of the main problems is soil compaction, caused by the traffic of machines or animals on soil over the load bearing capacity or outside of the trafficable condition. Soil compaction triggers environmental and agronomic problems such as erosion, leaching and low productivity. Its reversal is a slow, expensive, violent and inefficient process, so the best way out is to prevent it. To do so, a recommendation is to map it regularly. An indirect indicator of compaction is the mechanical resistance (or impedance) of the soil to penetration. The penetrometer is the instrument that measures the resistance of the introduction of a conical tipped rod into the ground; theoretically, more compacted soils offer greater resistance. There are a variety of penetrometer models in the market and literature: bench or field, manual or automatic, static (penetrograph) or dynamic (impact), with or without electronic data record etc. Of course, the question arises whether it is possible to compare data from different penetrometers. Some papers have dealt with this hypothesis, but the literature is still scarce. In the few articles published, there is no consensus about the comparability between different penetrometers, which now agree, or differ. In the present work, we compared the field sensors Sondaterra PI-60 (manual dynamic), Falker PLG1020 (manual static) and Falker Solotrack (automatic static). The observational experiment was carried out in a red eutroferric latosol (USDA oxisol) of clay, sandy clay and sandy clay loam textures in Pirassununga-SP, Brazil. The mechanical strength was evaluated simultaneously by the three penetrometers in eight layers between 0,00-0,40 m, below, within and above the friable interval of the site (10.2-35.1%(v/v)). Under the same soil moisture condition, the three penetrometers agreed (there was no statistical difference at 5%) in 58% of the observations. Best agreed among themselves the automatic-manual static (76%) and automatic-dynamic (70% of observations) penetrometers. Even where they diverged, the minimum, mean and maximum resistance differences were respectively 0.61; 0.91 and 1.23 MPa (excluding the superficial layer 0.00-0.05 m), values that do not interfere with the practical diagnosis of soil compaction. In general, PI-60 > Solotrack > PLG1020 (2.31, 2.14 and 1.91 MPa respectively). The compatibility between penetrometers below, within and above the friable interval was the same: 31%, 36% and 33% of observations in the same order. There was no convergence in only three observations (of 120), all in the superficial layer. The resistance varied inversely with soil moisture in the three penetrometers, agreeing with similar results in the literature. On average, the resistance decreased by 0.0596 MPa for each increment of 1% in the volumetric humidity (R2 = 0.44). It was concluded that it is safe to compare resistance values from different penetrometers provided they have been collected under the same soil moisture condition.

Resumo: O sistema de plantio direto vem sendo empregado em diversas regiões do Brasil; porém, dependendo do local e da intensidade do tráfego de máquinas, tem provocado a compactação do solo e muitos produtores utilizam como solução a escarificação da área para romper a camada que diminui o crescimento das plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da escarificação (0,30 m) nas propriedades físicas de um Nitossolo Vermelho distroférrico, comparando os resultados com uma área contigua não escarificada, ambas conduzidas, anteriormente, pelo sistema de plantio direto. Para a determinação da resistência mecânica à penetração, densidade e pressão de pré-consolidação do solo foram amostradas as duas áreas de plantio direto, com escarificação (PDCE) e sem escarificação (PDSE). Utilizando-se a UMAS - Unidade Móvel de Amostragem do Solo, construída pelo NEMPA - Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais da FCA/UNESP de Botucatu/SP, equipada com GPS, possibilitando o georeferenciamento dessas amostras. A resistência mecânica do solo à penetração de um cone foi obtida através do penetrômetro hidráulico-eletrônico e as outras propriedades foram avaliadas em laboratório através da coleta de anéis padronizados. A amostragem foi realizada no sistema de malha ("grid") seguindo as dimensões de 15 x 25 m para a resistência à penetração do solo e para a amostragem com anéis numa dimensão de 15 x 50 m, sendo coletados 160 anéis. As amostras com anéis, para a determinação da densidade e para o ensaio no consolidômetro, foram coletadas nas camadas de 0 a 0,10 m, 0,10 a 0,20 m, 0,20 a 0,30 m e 0,30 a 0,40 m e com os dados obtidos com o penetrômetro foram calculados os índices de cone para essas mesmas camadas. Com os dados obtidos e calculados foram construídos e comparados os mapas desse atributo para as áreas escarificada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The no-tillage system has been used in several regions of Brazil, but depending on the location and intensity of machinery traffic has caused soil compaction and many producers use as a solution to scarification of the area to break the layer decreases plant growth. The aim of this study was to evaluate the influence of scarification (0.30 m) on physical properties of an Alfisol dystrophic, comparing the results with a contiguous area not scarified, both conducted previously by the system of tillage. To determine the penetration resistance, density and pressure of pre-consolidation of soil were sampled both areas of tillage, with scarification (PDCE) and without scarification (PDSE). Using the MUSS - Mobile Unit of Soil Sampling, built by NEMPA - Nucleus for Agronomic and Forest Machines and Tires Tests and FCA/UNESP, Botucatu/SP, equipped with GPS, allowed the georeferencing of these samples. The mechanical resistance to penetration of a cone penetrometer was obtained through the hydraulic-electronic and other properties were evaluated in the laboratory by collecting rings standardized. The sampling was performed at loop system ("grid") following the dimensions of 15 x 25 m for the penetration resistance and soil sampling rings with a dimension of 15 x 50 m, and collected 160 rings. Samples with rings for determining the density and test in consolidometer were collected in layers of 0 to 0.10 m, 0.10 to 0.20 m, 0.20 to 0.30, 0.30 to 0.40 m with the data obtained with the penetrometer were calculated for a cone to those layers. With the data collected and calculated were constructed and compared this attribute maps for the areas scarified and not scarified (Tillage). For the test with consolidometer rings were used with undisturbed samples to derive the load-bearing capacity of soil. Soil management adopted provide a decrease in the density of soil tillage with chiseling at depths... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Kleber Pereira Lanças / Coorientador: Reginaldo Barboza da Silva / Banca: Renato Lara de Assis / Banca: Maria Helena Moraes / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-02-06Bitstream added on 2014-06-13T20:22:39Z : No. of bitstreams: 1 castroneto_p_dr_botfca.pdf: 1413886 bytes, checksum: ea446972915050c39ff614a5f1ea18c9 (MD5) / Um dos fatores mais críticos na determinação do número de dias trabalháveis com máquinas agrícolas se refere à determinação das condições do solo que forneçam informações para a decisão se o tráfego de máquinas em uma determinada gleba poderá ser realizado sem provocar alterações nas suas propriedades físicas e dinâmicas. Este trabalho teve como objetivos o desenvolvimento e avaliação de equipamentos e metodologia para a determinação de parâmetros físicos do solo relacionados a dias trabalháveis com máquinas agrícolas, com ênfase nas características do conjunto trator-implemento e na pressão máxima aplicável ao solo sem que este sofra compactação adicional. Foi construído um equipamento hidráulico-eletrônico para realização de determinações físicas de solo em campo, o qual se mostrou eficiente para a finalidade a que foi proposto. O modelo para a determinação da pressão de contato pneu-solo, foi desenvolvido com base nas características do rodado, obtidas pelo seu coeficiente de deformação e pela sua largura relativa, e nas características de recalque do solo, representadas pelos coeficientes kc(módulo de deformação devido à coesão do solo), k (módulo de deformação devido ao atrito interno do solo) e n( constante de deformação do solo). A pressão máxima exercida pelo rodado no solo, antes que houvesse uma compactação adicional, foi caracterizada pela pressão de preconsolidação. Para tanto, construiu-se uma prensa, de acionamento pneumático e aquisição eletrônica de dados, para a realização dos ensaios de compressão uniaxial. Realizou-se um ensaio de campo com delineamento em blocos casualizados com quatro tratamentos, representados pelo tráfego de um trator um, dois, quatro e seis dias após uma chuva, em quatro repetições... / Decision information about machinery traffic in a certain plot is one of the most critical factors to obtain the number of agricultural machine workdays. The soil conditions is the indicator if the machinery traffic will promote significantly physical and dynamic property changes. This work aimed to develop and evaluate equipments and methodology to obtain soil physical parameters related to agricultural machine workdays, with emphasis on tractor-implement set characteristics and maximum pressure on soil that do not increase this compaction situation. A hydraulic-electronic equipment was built for accomplishment of soil physical determinations, showing efficiency and versatility when used on field. The tire-soil contact pressure model was developed based on wheel and sinkage characteristics, the first one represented by their deformation coefficient and relative width, and the other by kc, k and n coefficients. The maximum wheel pressure on soil, before additional compaction, was characterized by its previous consolidation (preconsolidation) pressure. A pneumatic and electronic consolidometer was built, for uniaxial compression tests. A field research was done using a random block experimental design with four treatments, represented by the tractor traffic, number of days after a rain (1, 2, 4 and 6), with four repetitions. The obtained results, under this research conditions, evidenced that the developed methodology allowed to obtain soil physical parameters that can be used on forecast and soil trafficability monitoring and, finally, incorporated on agroclimatic models used to determine the number of agricultural machine workdays. It was observed increments of 25%, 19% and 15% on soil bulk density, respectively, for one, two, and four days after the rain traffic conditions and no statistical significant increment for six days after the rain... (Complete abstract, click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-18Bitstream added on 2014-06-13T19:11:14Z : No. of bitstreams: 1 marasca_i_me_botfca.pdf: 1217023 bytes, checksum: 894e8d34896850b5dd563a516fd86a0e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O sistema de plantio direto vem sendo empregado em diversas regiões do Brasil; porém, dependendo do local e da intensidade do tráfego de máquinas, tem provocado a compactação do solo e muitos produtores utilizam como solução a escarificação da área para romper a camada que diminui o crescimento das plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da escarificação (0,30 m) nas propriedades físicas de um Nitossolo Vermelho distroférrico, comparando os resultados com uma área contigua não escarificada, ambas conduzidas, anteriormente, pelo sistema de plantio direto. Para a determinação da resistência mecânica à penetração, densidade e pressão de pré-consolidação do solo foram amostradas as duas áreas de plantio direto, com escarificação (PDCE) e sem escarificação (PDSE). Utilizando-se a UMAS – Unidade Móvel de Amostragem do Solo, construída pelo NEMPA - Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais da FCA/UNESP de Botucatu/SP, equipada com GPS, possibilitando o georeferenciamento dessas amostras. A resistência mecânica do solo à penetração de um cone foi obtida através do penetrômetro hidráulico-eletrônico e as outras propriedades foram avaliadas em laboratório através da coleta de anéis padronizados. A amostragem foi realizada no sistema de malha (“grid”) seguindo as dimensões de 15 x 25 m para a resistência à penetração do solo e para a amostragem com anéis numa dimensão de 15 x 50 m, sendo coletados 160 anéis. As amostras com anéis, para a determinação da densidade e para o ensaio no consolidômetro, foram coletadas nas camadas de 0 a 0,10 m, 0,10 a 0,20 m, 0,20 a 0,30 m e 0,30 a 0,40 m e com os dados obtidos com o penetrômetro foram calculados os índices de cone para essas mesmas camadas. Com os dados obtidos e calculados foram construídos e comparados os mapas desse atributo para as áreas escarificada... / The no-tillage system has been used in several regions of Brazil, but depending on the location and intensity of machinery traffic has caused soil compaction and many producers use as a solution to scarification of the area to break the layer decreases plant growth. The aim of this study was to evaluate the influence of scarification (0.30 m) on physical properties of an Alfisol dystrophic, comparing the results with a contiguous area not scarified, both conducted previously by the system of tillage. To determine the penetration resistance, density and pressure of pre-consolidation of soil were sampled both areas of tillage, with scarification (PDCE) and without scarification (PDSE). Using the MUSS - Mobile Unit of Soil Sampling, built by NEMPA – Nucleus for Agronomic and Forest Machines and Tires Tests and FCA/UNESP, Botucatu/SP, equipped with GPS, allowed the georeferencing of these samples. The mechanical resistance to penetration of a cone penetrometer was obtained through the hydraulic-electronic and other properties were evaluated in the laboratory by collecting rings standardized. The sampling was performed at loop system (grid) following the dimensions of 15 x 25 m for the penetration resistance and soil sampling rings with a dimension of 15 x 50 m, and collected 160 rings. Samples with rings for determining the density and test in consolidometer were collected in layers of 0 to 0.10 m, 0.10 to 0.20 m, 0.20 to 0.30, 0.30 to 0.40 m with the data obtained with the penetrometer were calculated for a cone to those layers. With the data collected and calculated were constructed and compared this attribute maps for the areas scarified and not scarified (Tillage). For the test with consolidometer rings were used with undisturbed samples to derive the load-bearing capacity of soil. Soil management adopted provide a decrease in the density of soil tillage with chiseling at depths... (Complete abstract click electronic access below)

Segundo estudo de 2015 da FAO, 33% da área agricultável mundial estão degradados. Um dos principais problemas é a compactação do solo, causada pelo tráfego de máquinas ou animais em solo acima da capacidade de suporte de carga ou fora da condição de trafegabilidade. A compactação do solo desencadeia problemas ambientais e agronômicos como erosão, lixiviação e baixa produtividade. Sua reversão é um processo lento, caro, violento e ineficiente, por isso a melhor saída é previni-la. Para tanto, uma recomendação é mapeá-la regularmente. Um indicador indireto da compactação é a resistência (ou impedância) mecânica do solo à penenetração. O penetrômetro é o instrumento que mede a resistência da introdução de uma haste de ponta cônica no solo; teoricamente, solos mais compactados oferecem maior resistência. Há uma variedade de modelos de penetrômetro no mercado e literatura: bancada ou campo, manual ou automático, estático (penetrógrafo) ou dinâmico (de impacto), com ou sem registro eletrônico de dados etc. Naturalmente, surge a dúvida se é possível comparar dados de penetrômetros diferentes. Alguns trabalhos debruçaram-se sobre essa hipótese, mas a literatura ainda é escassa. Nos poucos artigos publicados, não hão há consenso a respeito da comparabilidade entre penetrômetros diferentes, que ora concordam, ora divergem. No presente trabalho, compararam-se os penetrômetros de campo Sondaterra PI-60 (impacto), Falker PLG1020 (manual) e Falker Solotrack (automático). O experimento observacional foi realizado em um latossolo vermelho eutroférrico de texturas argilosa, argiloarenosa e franco-argiloarenosa em Pirassununga-SP. A resistência mecânica foi avaliada simultaneamente pelos três penetrômetros em oito camadas entre 0,00-0,40 m, abaixo, dentro e acima do intervalo friável do local (10,2-35,1%(v/v)). Sob a mesma condição de umidade do solo, os três penetrômetros concordaram (não houve diferença estatística a 5%) em 58% das observações. Acordaram mais entre si os penetrômetros manual-automático (76%) e impacto-automático (70% das observações). Mesmo onde divergiram, as diferenças mínima, média e máxima de resistência foram respectivamente de 0,61; 0,91 e 1,23 MPa (excluindo-se a camada superficial 0,00-0,05 m), não interferindo no diagnóstico prático da compactação do solo. Em geral, PI-60 > Soltorack > PLG1020 (2,31; 2,14 e 1,91 MPa respectivamente). A compatibilidade entre penetrômetros abaixo, dentro e acima do intervalo friável foi a mesma: 31%, 36% e 33% das observações na mesma ordem. Não houve convergência em apenas três observações (de 120), todas na camada superficial. A resistência variou inversamente com a umidade do solo nos três penetrômetros, concordando com resultados semelhantes na literatura. Em média, a resistência diminuiu de 0,0596 MPa a cada acréscimo de 1% na umidade volumétrica (R2 = 0,44). Concluiu-se que é seguro comparar valores de resistência de penetrômetros diferentes desde que tenham sido coletados sob a mesma condição de umidade do solo. / According to a 2015 FAO study, 33% of the world\'s arable land is degraded. One of the main problems is soil compaction, caused by the traffic of machines or animals on soil over the load bearing capacity or outside of the trafficable condition. Soil compaction triggers environmental and agronomic problems such as erosion, leaching and low productivity. Its reversal is a slow, expensive, violent and inefficient process, so the best way out is to prevent it. To do so, a recommendation is to map it regularly. An indirect indicator of compaction is the mechanical resistance (or impedance) of the soil to penetration. The penetrometer is the instrument that measures the resistance of the introduction of a conical tipped rod into the ground; theoretically, more compacted soils offer greater resistance. There are a variety of penetrometer models in the market and literature: bench or field, manual or automatic, static (penetrograph) or dynamic (impact), with or without electronic data record etc. Of course, the question arises whether it is possible to compare data from different penetrometers. Some papers have dealt with this hypothesis, but the literature is still scarce. In the few articles published, there is no consensus about the comparability between different penetrometers, which now agree, or differ. In the present work, we compared the field sensors Sondaterra PI-60 (manual dynamic), Falker PLG1020 (manual static) and Falker Solotrack (automatic static). The observational experiment was carried out in a red eutroferric latosol (USDA oxisol) of clay, sandy clay and sandy clay loam textures in Pirassununga-SP, Brazil. The mechanical strength was evaluated simultaneously by the three penetrometers in eight layers between 0,00-0,40 m, below, within and above the friable interval of the site (10.2-35.1%(v/v)). Under the same soil moisture condition, the three penetrometers agreed (there was no statistical difference at 5%) in 58% of the observations. Best agreed among themselves the automatic-manual static (76%) and automatic-dynamic (70% of observations) penetrometers. Even where they diverged, the minimum, mean and maximum resistance differences were respectively 0.61; 0.91 and 1.23 MPa (excluding the superficial layer 0.00-0.05 m), values that do not interfere with the practical diagnosis of soil compaction. In general, PI-60 > Solotrack > PLG1020 (2.31, 2.14 and 1.91 MPa respectively). The compatibility between penetrometers below, within and above the friable interval was the same: 31%, 36% and 33% of observations in the same order. There was no convergence in only three observations (of 120), all in the superficial layer. The resistance varied inversely with soil moisture in the three penetrometers, agreeing with similar results in the literature. On average, the resistance decreased by 0.0596 MPa for each increment of 1% in the volumetric humidity (R2 = 0.44). It was concluded that it is safe to compare resistance values from different penetrometers provided they have been collected under the same soil moisture condition.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-03Bitstream added on 2014-06-13T21:02:57Z : No. of bitstreams: 1 benini_lc_dr_botfca.pdf: 1063271 bytes, checksum: ac62bd61becd308d39b1c058ea679181 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo principal apresentar o desenvolvimento de um sistema inteligente, utilizando a Teoria Fuzzy, para estimar valores aproximados da densidade do solo a partir de medidas diretas (campo) sem a necessidade de ensaios laboratoriais e, consequentemente, identificar a compactação do solo por meio destes valores estimados. A densidade do solo é um dos principais parâmetros utilizado para a identificação do grau de compactação do solo, e está relacionada com outros parâmetros tais como a resistência à penetração do solo, o teor de água e a textura do solo. Para o desenvolvimento do trabalho foram considerados três parâmetros do solo: a resistência à penetração representado pelo índice de cone (em kPa), o teor de água dado pela umidade do solo (em porcentagem, %), e a textura dada pela quantidade de argila presente no solo (em porcentagem, %). Foram, ainda, considerados solos preparados (passagem de arado, de grade, de escarificador, e outros) e solos não preparados (nenhum tipo de preparado ou em solo de plantio direto). Segundo a porcentagem de argila no solo, estes foram divididos em solo tipo I (teor de argila menor que 30%), solo tipo II (teor de argila entre 30% e 50%), solo tipo III (teor de argila maior que 50%) para o solo não preparado, e solo tipo I (teor de argila menor que 30%) e solo tipo III (teor de argila maior que 50%) para o solo preparado. O modelo matemático proposto para determinar as estimativas da densidade do solo foi desenvolvido com base em dados experimentais representados pelas três características do solo: índice de cone, umidade e argila. Utilizando os dados experimentais os modelos foram identificados por meio de um algoritmo neuro-fuzzy, em função da resistência à penetração, teor de água e textura do solo, onde se pode analisar a densidade do solo para os distintos valores das variáveis de entradas... / The present work aims to develop a intelligent system using fuzzy theory in order to estimate approximate values for the soil density taking in account direct measurements (in loco) disregarding laboratorial essays and, consequently, to identify the compactation of the soil through those estimated values. The soil density is one of the main parameters used to identify the soil compactation level, and it is also related to other parameters such as resistance to the soil penetration, water content and soil texture. Three soil parameters were considered for the development of this work: resistance to the soil penetration represented by the cone index (in kPa), the water content given by the soil humidity (percentage, %), and the texture given by the quantity of clay present in the soil (percentage, %). Also, prepared soils were considered (plough step, grid, disk harrow, and others) as well as non prepared soils (no kind of soil preparation or direct planted soil). According to the percentage of clay in the soil, they were classified as soil type I (clay content less than 30%), soil type II (clay content between 30% and 50%), soil type III (clay content higher than 50%) for the case of non prepared soil. For the case of prepared soil it was considered only soils type I (clay content less than 30%) and type III (clay content higher than 50%). The mathematical model considered to estimate the soil density was developed on the basis of given experimental data having the three soil characteristics: Cone index, humidity and clay content. Using the experimental data the models were identified by means of a neuro-fuzzy algorithm in function of the resistance to the penetration, water content and soil texture, through which one can analyze the soil density for different values of the model entrance variables. The experimental data and the estimated ones by the model...(Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Um dos fatores mais críticos na determinação do número de dias trabalháveis com máquinas agrícolas se refere à determinação das condições do solo que forneçam informações para a decisão se o tráfego de máquinas em uma determinada gleba poderá ser realizado sem provocar alterações nas suas propriedades físicas e dinâmicas. Este trabalho teve como objetivos o desenvolvimento e avaliação de equipamentos e metodologia para a determinação de parâmetros físicos do solo relacionados a dias trabalháveis com máquinas agrícolas, com ênfase nas características do conjunto trator-implemento e na pressão máxima aplicável ao solo sem que este sofra compactação adicional. Foi construído um equipamento hidráulico-eletrônico para realização de determinações físicas de solo em campo, o qual se mostrou eficiente para a finalidade a que foi proposto. O modelo para a determinação da pressão de contato pneu-solo, foi desenvolvido com base nas características do rodado, obtidas pelo seu coeficiente de deformação e pela sua largura relativa, e nas características de recalque do solo, representadas pelos coeficientes kc(módulo de deformação devido à coesão do solo), k (módulo de deformação devido ao atrito interno do solo) e n( constante de deformação do solo). A pressão máxima exercida pelo rodado no solo, antes que houvesse uma compactação adicional, foi caracterizada pela pressão de preconsolidação. Para tanto, construiu-se uma prensa, de acionamento pneumático e aquisição eletrônica de dados, para a realização dos ensaios de compressão uniaxial. Realizou-se um ensaio de campo com delineamento em blocos casualizados com quatro tratamentos, representados pelo tráfego de um trator um, dois, quatro e seis dias após uma chuva, em quatro repetições... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Decision information about machinery traffic in a certain plot is one of the most critical factors to obtain the number of agricultural machine workdays. The soil conditions is the indicator if the machinery traffic will promote significantly physical and dynamic property changes. This work aimed to develop and evaluate equipments and methodology to obtain soil physical parameters related to agricultural machine workdays, with emphasis on tractor-implement set characteristics and maximum pressure on soil that do not increase this compaction situation. A hydraulic-electronic equipment was built for accomplishment of soil physical determinations, showing efficiency and versatility when used on field. The tire-soil contact pressure model was developed based on wheel and sinkage characteristics, the first one represented by their deformation coefficient and relative width, and the other by kc, k and n coefficients. The maximum wheel pressure on soil, before additional compaction, was characterized by its previous consolidation (preconsolidation) pressure. A pneumatic and electronic consolidometer was built, for uniaxial compression tests. A field research was done using a random block experimental design with four treatments, represented by the tractor traffic, number of days after a rain (1, 2, 4 and 6), with four repetitions. The obtained results, under this research conditions, evidenced that the developed methodology allowed to obtain soil physical parameters that can be used on forecast and soil trafficability monitoring and, finally, incorporated on agroclimatic models used to determine the number of agricultural machine workdays. It was observed increments of 25%, 19% and 15% on soil bulk density, respectively, for one, two, and four days after the rain traffic conditions and no statistical significant increment for six days after the rain... (Complete abstract, click electronic access below) / Orientador: Kléber Pereira Lanças / Coorientador: Dinival Martins / Banca: Sérgio Hugo Benez / Banca: Gastão Moraes da Silveira / Banca: Moacir de Souza Dias Junior / Banca: Celio Losnak / Doutor

Resumo: Este trabalho tem por objetivo principal apresentar o desenvolvimento de um sistema inteligente, utilizando a Teoria Fuzzy, para estimar valores aproximados da densidade do solo a partir de medidas diretas (campo) sem a necessidade de ensaios laboratoriais e, consequentemente, identificar a compactação do solo por meio destes valores estimados. A densidade do solo é um dos principais parâmetros utilizado para a identificação do grau de compactação do solo, e está relacionada com outros parâmetros tais como a resistência à penetração do solo, o teor de água e a textura do solo. Para o desenvolvimento do trabalho foram considerados três parâmetros do solo: a resistência à penetração representado pelo índice de cone (em kPa), o teor de água dado pela umidade do solo (em porcentagem, %), e a textura dada pela quantidade de argila presente no solo (em porcentagem, %). Foram, ainda, considerados solos preparados (passagem de arado, de grade, de escarificador, e outros) e solos não preparados (nenhum tipo de preparado ou em solo de plantio direto). Segundo a porcentagem de argila no solo, estes foram divididos em solo tipo I (teor de argila menor que 30%), solo tipo II (teor de argila entre 30% e 50%), solo tipo III (teor de argila maior que 50%) para o solo não preparado, e solo tipo I (teor de argila menor que 30%) e solo tipo III (teor de argila maior que 50%) para o solo preparado. O modelo matemático proposto para determinar as estimativas da densidade do solo foi desenvolvido com base em dados experimentais representados pelas três características do solo: índice de cone, umidade e argila. Utilizando os dados experimentais os modelos foram identificados por meio de um algoritmo neuro-fuzzy, em função da resistência à penetração, teor de água e textura do solo, onde se pode analisar a densidade do solo para os distintos valores das variáveis de entradas...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work aims to develop a intelligent system using fuzzy theory in order to estimate approximate values for the soil density taking in account direct measurements (in loco) disregarding laboratorial essays and, consequently, to identify the compactation of the soil through those estimated values. The soil density is one of the main parameters used to identify the soil compactation level, and it is also related to other parameters such as resistance to the soil penetration, water content and soil texture. Three soil parameters were considered for the development of this work: resistance to the soil penetration represented by the cone index (in kPa), the water content given by the soil humidity (percentage, %), and the texture given by the quantity of clay present in the soil (percentage, %). Also, prepared soils were considered (plough step, grid, disk harrow, and others) as well as non prepared soils (no kind of soil preparation or direct planted soil). According to the percentage of clay in the soil, they were classified as soil type I (clay content less than 30%), soil type II (clay content between 30% and 50%), soil type III (clay content higher than 50%) for the case of non prepared soil. For the case of prepared soil it was considered only soils type I (clay content less than 30%) and type III (clay content higher than 50%). The mathematical model considered to estimate the soil density was developed on the basis of given experimental data having the three soil characteristics: Cone index, humidity and clay content. Using the experimental data the models were identified by means of a neuro-fuzzy algorithm in function of the resistance to the penetration, water content and soil texture, through which one can analyze the soil density for different values of the model entrance variables. The experimental data and the estimated ones by the model...(Complete abstract click electronic access below) / Orientador: José Ângelo Cagnon / Coorientador: Ivan Nunes da Silva / Banca: Paulo José Amaral Serni / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Banca: Diogenes Pereira Gonzaga / Banca: Messias Meneguette Junior / Doutor

The ability of vehicles to traverse soft soils is an important aspect of their performance. The geological, climate and topography diversity originated, in Rio Grande do Sul, extensive areas of hydromorphic clay soils, as example, Planssoils and Gleissoils. When saturated of water, these soft soils present low loads support, difficult agricultural machinery work and limit the traverse of military wheeled vehicles. The aim of this study was to determine the limit of soil conditions for trafficability of military 6 x 6 wheeled trucks (Cascavel and Urutu), determine the ground pressure and predict the mobility condition from soil cone index (SCI) and vehicle characteristics. This study also proposed to evaluate the performance of a four wheel drive tractor in drawbar pull test and trafficability performance, to correlate the reduced tire inflation pressure and vehicle loading effect on slipping, drawbar pull, fuel consumption and mobility under different soil moisture conditions. It was found that the Cascavel military truck had a minimal ground pressure of 357 kPa and it needed SCI of 402 kPa in the critical layer for a single pass. The Urutu truck had a ground pressure of 401 kPa and required at least 431 kPa in SCI for one-way pass. The NATO Reference Mobility Model (NRMM) and Mean Maximum Pressure (MPP) predicting model underestimate the soil cone index required for these military vehicles to traverse soft-soils, however, MMP was more appropriate to predict the correct SIC for the tested vehicles. For the tractor experiment it was found that tire inflation pressure changed the ground pressure and the vehicle loading didn t change the ground surface pressure. The greatest drawbar pull were obtained at low tractor speed, reduced inflation pressure and high loading level, operating on hard ground. The lowest specific fuel consumption was obtained on hard ground, empty weight, low tire pressure and operating in high speed gear. The increase of soil moisture decreased the dynamic traction coefficient from 0.57 to 0.31 and the traction efficiency decrease from 50 to 37%. Reduced inflation tire pressure had positive effects on tractor mobility in waterlogged soils, reducing slipping and increasing traverse speed. Using height loading level had negative effect on wet soils because it require more engine power and increase the fuel consumption. / A habilidade de um veículo se locomover em solos com baixa capacidade de carga é um aspecto importante em seu desempenho. A diversidade geológica, climática e de relevo originou, no Rio Grande do Sul, extensas áreas de solos Hidromórficos argilosos, entre eles, os Planossolos e os Gleissolos. Quando saturados, estes solos apresentam baixa capacidade de suporte de carga, dificultando o trabalho de máquinas agrícolas e o deslocamento de veículos militares de roda. O presente trabalho teve por objetivo determinar as condições de solo limite para a trafegabilidade de veículos militares de roda com tração 6 x 6 (Cascavel e Urutu), determinar a pressão de contato pneu-solo e predizer a condição de mobilidade a partir índice de cone do solo (ICS) e das características do veículo. O trabalho também propôs avaliar o desempenho de um trator agrícola com TDA em ensaio de tração e trafegabilidade, para verificar a influência da baixa pressão interna dos pneus e a quantidade de lastro do trator sobre o patinamento dos rodados, a capacidade de tração, o consumo de combustível e a mobilidade sob diferentes condições de umidade do solo. Foi verificado que a viatura militar Cascavel exerce pressão mínima pneu-solo de 357 kPa e requer ICS de 402 kPa na camada crítica para se locomover. O veículo Urutu exerce uma pressão pneu-solo de 401 kPa e necessita de uma resistência do solo mínima de 431 kPa para o tráfego singular. Os modelos de predição de trafegabilidade de veículos militares NATO Reference Mobility Model (NRMM) e Mean Maximum Pressure (MMP) subestimam o ICS necessário para os solos estudados, porém, o modelo que mais aproximou o ICS ao requerido pelos veículos testados foi o MMP. No experimento com tratores verificou-se que a pressão interna dos pneus alterou e a adição de lastro não alterou a superfície de contato pneu-solo. Os maiores esforços na barra de tração foram obtidos em baixa velocidade de deslocamento, baixa pressão interna dos pneus e com trator completamente lastrado, operando em solo firme. O menor consumo específico de combustível foi obtido em solo firme, com trator sem lastro, baixa pressão nos pneus e operando em marcha alta. O acréscimo de umidade no solo diminuiu o coeficiente dinâmico de tração de 0,57 para 0,31 e a eficiência de tração de 50 para 37%. A utilização de baixa pressão interna nos pneus tem efeitos positivos na trafegabilidade em solos alagados, reduzindo significativamente o patinamento e aumentando a velocidade de deslocamento. A utilização de lastro no trator em condições de solo saturado tem efeito negativo, porque aumenta a demanda de potência e o consumo de combustível da operação.