Made available in DSpace on 2014-08-20T14:38:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Juliana_Klug_Nunes.pdf: 3840037 bytes, checksum: ea550450e1744b73f51a0136117e7789 (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / A study was run to evaluate the partial replacement of corn by sweet potato meal, with or without supplementation of enzymes, in broiler diets from 1 to 47 days of age. A total of 150 day-old male broiler chicks were distributed in 30 pens of metallic batteries. A complete experimental block design in 3 x 2 experimental factorial arrangement was used (0, 20 and 40% of sweet potato meal and 0 and 200 g/ton of enzyme complex) with a total of 5 experimentals units per treatment (pen with 5 birds). Feed intake, body weight, feed conversion, and factor of efficiency rate and uniformity were evaluated at 14, 21 and 28 days of age. At that same age, 5 birds per treatment were sacrificed by cervical dislocation to evaluate allometric development of heart, liver, proventriculus and gizzard and the biometry of duodenum jejunum, ileum, ceca and rectum-colon. From 15 to 17 days of age, feed intake, weight gain, wet excreta weight, fecal moisture content, dry matter, crude protein, crude fiber, éter extract, ash, calcium and phosphorus of the excreta were recorded. After 28 days, the remaining birds were reallocated on in 6 floor pens. At 39 and at 47 days of age, carcass traits, organ allometry and intestinal biometry were evaluated the 3 birds per treatment. The variables were subjected to analysis of variance for main effects the sweet potato meal and enzyme, followed by splitting into levels of o the factor sweet potato meal into polinomial components. Results indicated that the replacement of corn by sweet potato meal, with or without enzyme complex addition, have not improved the productive performance of the broilers, adverselly affected carcass traits, allometry of organs, intestinal biometry and digestibility; and had a negative effect on body weight at 14, 21 and 28 days of age of the birds. The enzyme complex used has not altered the variables examined. / Um estudo foi conduzido para avaliar a substituição parcial do milho pela farinha de batata doce, com ou sem suplementação enzimática, nas dietas de frangos de corte de 1 a 47 dias de idade. Cento e cinquenta pintos de corte machos, com um dia de idade foram distribuídos em 30 boxes de duas baterias metálicas. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso em arranjo fatorial 3 × 2 (0, 20 e 40% de farinha de batata doce e 0 e 200 g/ton de complexo enzimático) com cinco unidades experimentais (boxe com cinco aves). Aos 14, 21 e 28 dias de idade dos frangos de corte foram avaliados consumo de ração, peso corporal, conversão alimentar e índice de eficiência produtiva. Nestes mesmos dias, foram pesadas e sacrificadas por deslocamento da articulação crânio-cervical, cinco aves por tratamento, para coleta e determinação alométrica do coração, fígado, proventrículo e moela, e biométrica do duodeno, jejuno, íleo, cólon-reto e cecos. Entre 15 e 17 dias de idade das aves também foram analisados consumo de ração, ganho de peso, peso das excretas úmidas, quantidade de umidade nas excretas, matéria seca, proteína bruta, fibra bruta, extrato etéreo, cinzas, cálcio e fósforo nas excretas. Após os 28 dias de idade, as aves remanescentes, segundo o tratamento, foram realojadas em seis boxes com cama de maravalha e aos 39 e 47 dias de idade foram avaliados características de carcaça, alometria de órgãos e biometria intestinal de três aves por tratamento. As variáveis foram submetidas à análise da variação para os testes de significância dos efeitos principais e da interação de farinha de batata doce e complexo enzimático, seguido da decomposição da variação entre os níveis do fator farinha de batata doce em componentes polinomiais. Os resultados indicaram que a substituição do milho pela farinha de batata doce, com ou sem a suplementação do complexo enzimático, não foi efetiva sobre o desempenho produtivo das aves, afetou adversamente características de carcaça, alometria de órgãos, biometria intestinal e digestibilidade; e interferiu negativamente sobre o peso corporal, aos 14, 21 e 28 dias de idade das aves. A suplementação do complexo enzimático não demonstrou benefícios sobre as variáveis analisadas.

Orientadores: Antonio Ludovico Beraldo, Holmer Savastano Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-04T18:06:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_LiaLorena_D.pdf: 8380973 bytes, checksum: ef3487c321678b6667f0d10a5d68da33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A grande quantidade de resíduos agro-industriais, aliada à proibição do uso do amianto e à necessidade de solucionar problemas ambientais decorrentes do depósito e/ou queima destes resíduos, impulsionam a pesquisa para o desenvolvimento de compósitos fibro-vegetais-cimento. A durabilidade desses compósitos é um dos fatores mais importantes para a colocação deste material no mercado consumidor. Existem várias pesquisas desenvolvidas ou em andamento, algumas propondo o tratamento químico das fibras vegetais, outras fazendo uso de produtos que alterem a composição da matriz cimentícia. A utilização de polímeros em concreto e argamassa, com o objetivo de melhorar sua durabilidade é cada vez mais freqüente e a característica de certos polímeros de melhorar a aderência entre fibra e matriz, além de reduzir a capacidade de absorção de água, pode vir a melhorar a durabilidade desses compósitos. Este estudo visou a caracterização de propriedades físicas e mecânicas de compósito biomassa vegetal-cimento modificado com polímeros e a análise da durabilidade desse compósito. Foi testado um polímero de base acrílica em dois tipos de compósitos: um executado com polpas celulósicas (de Eucalipto e da reciclagem de papel jornal) e outro executado com resíduo de Pinus caribaea. Foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado por meio de ciclos de imersão em água e secagem, e por imersão em água quente, além do processo de envelhecimento natural, por exposição dos corpos-de-prova às intempéries. As propriedades físicas do compósito avaliadas foram: a massa específica, a absorção total de água por imersão e o índice de vazios. As propriedades mecânicas avaliadas foram determinadas por meio de ensaios de resistência à tração na flexão analisando-se a tensão e a energia de ruptura; também foi determinado o módulo de deformação dinâmico, com auxílio de ultra-som. O microscópio eletrônico de varredura permitiu constatar a modificação da característica morfológica do compósito com a adição do polímero e o estado das fibras dentro do compósito ao longo do tempo. O uso do polímero melhorou o desempenho mecânico do compósito nas primeiras idades, além de promover uma significativa redução da capacidade de absorção de água, denotando sua adequação para aumentar a durabilidade do compósito / Abstract: Several researches on vegetal-fiber-cement composites have been developed aiming to solve problems related to the banishment of asbestos and environmental damages due to deposition or burnirng of agro-industry residues. The durability of the cellulose-cement composites is a key factor to introduce such material in the market. Several researches have been developed aiming to avoid the degradation of vegetable fiber-cement, some of them using chemically treated fibers and others modifying the matrix. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase the durability. Composite degradation can be controled by polymers that modify the fiber-matrix bond and the amount of water absorption. The goal of this work was to characterize the physical and the mechanical properties of cellulose-cement composites modified by a polymer and to evaluate the subsequent durability of these materials. The dispersion of an acrylic based polymer was evaluated with two types of composites: one with cellulose pulps (Eucalyptus and wastepaper) and another with Pinus caribaea particles. The physical properties under observation were water absorption by immersion, apparent void volume and bulk density. The mechanical properties of toughness and modulus of rupture were determined by flexural test. The dynamic elasticity modulus was obtained by ultrasonic method. Samples were subjected to natural aging tests and to accelerated-aging tests by repeated soak and dry cycles and warm-water immersion. By the range of composites analyzed, the use of the polymer improves the initial mechanical properties of composites and promotes a significant decrease of the water absorption. The scanning electron microscopy (SEM) allowed to verify the modification of the morphologic characteristic of the composite with the polymeric addition and the preservation of the fibers along the time. The use of the polymer improved the mechanical performance of the composite in the first ages, besides promoting a significant reduction of the capacity of absorption of water, denoting its adaptation to increase the durability of the composite / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_elcio_luiz_perretto.pdf: 2190569 bytes, checksum: 1ff73055ff1d96459ff77fa47df6897f (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / The aim of this study was to identify the ideal sweet corn seed harvest moment by different determinations like moisture gradient in each harvest, moisture content, seeds dry matter, Hot Unity and physiological quality. Four genotypes of sweet corn, carrier of gene shrunken 2 (sh2) and nominated super sweet was used in this study. Ears from plants in the same development stage were collected. Seed harvest for the first genotype began 39 days after the flowering at intervals of two days until to complete eight harvest periods. Morphological determinations evaluated were moisture gradient between the seeds in each harvest, moisture content, seeds dry matter and Hot Unity. Seeds physiological quality was evaluated by germination test, first count of germination, soil emergence and cold test, without soil. Based on the results, the conclusions are: 1) the ideal moment to harvest sweet corn was with seed moisture content between 40 and 60% depending on genotype; 2) the ideal period to harvest the seed of sweet corn varies among genotypes; 3) the Hot Unity between 2007 to 2160°C relates to the best times to harvest the genotypes of sweet corn; 4) the moisture gradient of the seeds in a ear of sweet corn can reach more than 40 percentage points; 5) the seed moisture loss on the ear reaches around 1.5 percentage points per day after 40 days of flowering. / O objetivo deste trabalho foi identificar o momento ideal de colheita de sementes de milho doce, por diferentes determinações, como o gradiente de umidade das sementes em cada colheita, o teor de água, o acúmulo de matéria seca, a soma térmica em graus-dia e a qualidade fisiológica das sementes. Quatro genótipos de milho doce portadores do gene shrunken 2 (sh2), denominado superdoce, foram utilizados neste trabalho. Foram coletadas espigas em mesmo estádio de desenvolvimento. A colheita das sementes para o primeiro genótipo começou aos 39 dias após a floração, em intervalos regulares de dois em dois dias, até completar 8 épocas de colheita. As determinações morfológicas avaliadas foram o gradiente de umidade entre as sementes de cada colheita, o teor de água, a matéria seca das sementes e a determinação da soma térmica. A qualidade das sementes foi avaliada pelo teste de germinação, teste de primeira contagem de germinação, emergência em solo e o teste de frio sem solo. Com base nos resultados, conclui-se que: 1) o melhor momento para colheita de sementes de milho doce situa-se com umidade das sementes entre 40 e 60% e é dependente do genótipo; 2) a época ideal de colheita de sementes de milho doce varia entre genótipos; 3) a soma térmica entre 2007 a 2160°C relaciona-se com as melhores épocas de colheita dos genótipos de milho doce; 4) o gradiente de umidade das sementes em uma espiga de milho doce pode alcançar mais de 40 pontos percentuais; 5) a perda de umidade das sementes na espiga, após 40 dias da floração, varia de 1,5 pontos percentuais por dia.

Les budgets alloués aux réparations des ouvrages et du patrimoine bâti ont atteint un niveau important. Une démarche scientifique est donc réfléchie pour réduire ces budgets par la mise en place d’outils visant à optimiser et fiabiliser le diagnostic structural des ouvrages. Les méthodes de contrôle non destructif (CND) constituent l’une des voies adaptées. Ces techniques reposent sur des principes physiques bien connus et les sociétés de service en proposent aujourd’hui un emploi courant, mais de nombreux verrous subsistent. Les deux besoins majeurs des gestionnaires d’ouvrages sont celui de l’optimisation de la stratégie de reconnaissance (où mesurer ? en combien de points ? avec quelle(s) techniques(s) et quelle précision ?) et celui de la quantification des propriétés mécaniques des matériaux ou des indicateurs de durabilité telles que la résistance à la compression, l’épaisseur carbonatée, le taux d’humidité. La question est comment déduire ces propriétés et ces indicateurs des mesures faites ? Et quelles sont la précision et la fiabilité de l’évaluation ?Cette thèse s’inscrit dans le cadre de deux projets nationaux de recherche : le projet ACDC-C2D2 et le projet ANR EvaDéOS. L’objectif principal est d’analyser la variabilité issue du CND pour ensuite remonter à la variabilité spatiale des bétons en conditions réelles. Les techniques de CND considérées sont choisies parmi les plus complémentaires : radar, résistivité électrique, ultrasons et rebond (scléromètre). Les résultats sont obtenus à partir d’une large campagne expérimentale effectuée sur des dalles d’un site test et sur deux ouvrages. L’analyse de la variabilité des CND a permis d’évaluer le nombre minimal de mesures nécessaire pour un niveau de confiance souhaité. D’autre part, la corrélation spatiale des données a été modélisée par l’analyse variographique. Les résultats montrent que, dans certain cas, les mesures de CND ne sont pas spatialement indépendantes. Les longueurs de corrélation identifiées dépendent de la propriété mesurée ainsi que du béton de l’ouvrage ausculté. La connaissance de ces longueurs de corrélation est un résultat nouveau qui permettra d’une part de mieux estimer la variabilité spatiale des bétons et d’autre part d’alimenter de manière plus réaliste les calculs fiabilistes des ouvrages. Elle permet également d’identifier un pas d’échantillonnage optimal sur ouvrage dans le cadre du suivi temporel ou pour effectuer des analyses complémentaires (ex. carottage, CND complémentaire ou plus fiable) et de représenter au mieux la cartographie spatiale des propriétés du béton.Dans le cadre du projet de recherche ANR EvaDéOS, les effets de la carbonatation et des gradients de teneur en eau (gradient d’humidité) sur les techniques CND ont été étudiés. Ce travail a pour objectifs d’étudier la sensibilité des techniques de CND à évaluer ces deux indicateurs de durabilité ainsi que leur impact sur la variabilité des mesures de CND. En laboratoire, des campagnes expérimentales ont été réalisées sur corps d’épreuve ayant différentes profondeurs de carbonatation ou des gradients d’humidité. L’effet de la carbonatation a été quantifié pour certains observables : résistivité électrique, vitesse ultrasonore et rebond. En ce qui concerne la variabilité des mesures de CND, l’effet de la carbonatation est seulement notable dans le cas du béton saturé, en particulier pour la variabilité locale de la résistivité électrique et du rebond. Cet effet reste faible par rapport à l’effet du degré de saturation. Les premiers résultats montrent également que les mesures de la résistivité électrique permettraient de suivre des gradients d’humidité dans le béton. / The budgets assigned to the repair of structures and built heritage have reached an alarming level. A scientific approach is needed to reduce these budgets by implementing tools for a more reliable and optimal assessment of existing structures. Non-destructive testing (NDT) techniques constitute one of approaches adapted to real conditions. These techniques are based on well-known physical principles. Many companies offer their services in NDT domain today but many challenges remain. The two particular needs of structure managers are the optimization of the assessment strategy (where to measure? how many testing points? what technique(s) and what precision?) and the quantification of mechanical properties of materials or durability indicators such as the compressive strength, the carbonation depth, the moisture content. The questions are how to estimate these properties from measurements performed, and what are the accuracy and reliability of the evaluation?This thesis is part of two French research projects: ACDC-C2D2 and ANR EVaDéOS. The main objective is to analyze the variability of non-destructive testing (NDT) measurements for assessing the spatial variability of concrete in real conditions. NDT techniques considered are chosen as being complementary: radar, electrical resistivity, ultrasonic, rebound hammer. The results are obtained from a wide campaign of measurements, which was performed on concrete slabs of a testing site and on two existing structures. The analysis of the NDT variability makes it possible to assess the necessary minimum number of measurements for a desired level of confidence. Furthermore, the spatial correlation of the data was modeled using the variogram analysis. In some cases, the results show that NDT measurements are not spatially independent. The correlation lengths identified depend on the measured property and the concrete of the structure inspected. They are a new result, which will provide on one hand a better evaluation of spatial variability of concrete and on the other hand a more realistic input of reliability calculations of structures. The correlation length allows also the identification of an optimal sampling distance on existing structure within the monitoring time or the implementation of additional analyses (eg. core, complementary or more reliable NDT) and a better representation of the spatial mapping of concrete properties.Within the framework of the ANR EvaDéOS research project, the effects of carbonation and of moisture gradients on NDT measurements were studied. This work aims to study the sensitivity of NDT techniques for assessing these two durability indicators and their impact on the variability of NDT measurements. In laboratory, the experimental surveys were carried out on testing specimens having different depths of carbonation or moisture gradients. The effect of carbonation was quantified for several parameters: electrical resistivity, ultrasonic pulse velocity and rebound hammer. With respect to the variability of NDT measurements, the effect of carbonation is only significant in the case of saturated concrete, in particular for the local variability of electrical resistivity and rebound hammer. This effect is weak in comparison with the effect of saturation degree. The first results show also that the measurements of electrical resistivity would follow moisture gradients in concrete.

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet "ANR-Villes Durables VegDUD : Rôle du végétal dans le développement urbain durable ; une approche par les enjeux liés à la climatologie, l’hydrologie, la maîtrise de l’énergie et les ambiances" (2010-2013). Elle traite de la modélisation et de l’expérimentation de toitures et de façades végétales, en vue de l’évaluation de leurs impacts hygrothermiques sur les bâtiments et sur les microclimats urbains. Un modèle physique a été développé pour décrire les mécanismes de transferts couplés de chaleur et de masse au sein de la paroi végétale. L’implémentation de ce modèle dans un code de simulation thermique dynamique permet de prédire l’impact de la végétalisation sur la performance énergétique des bâtiments. L’extension de cette démarche à l’échelle d’une rue-canyon permet d’inclure l’interaction microclimatique dans la simulation thermohydrique des bâtiments. Sur le plan expérimental, une maquette reconstituant une scène urbaine est mise en place pour étudier l’impact de différentes typologies de parois végétales dans plusieurs configurations microclimatiques. La confrontation des résultats expérimentaux et ceux issus de la modélisation numérique a été entreprise à l’échelle du système constitué du bâtiment et du microclimat urbain environnant. Pour cela, l’étude du comportement d’un bâtiment et d’une rue végétalisés par rapport au comportement du même bâtiment et d’une rue témoins a permis d’évaluer l’incidence des transferts thermiques, hygrométriques et radiatifs de la végétalisation. Ceci a permis d’entreprendre la validation des outils de prédiction numérique développés. Les résultats de l’étude montrent que les transferts thermiques et hydriques sont fortement couplés et que le comportement thermique des parois végétales est tributaire de l’état hydrique du substrat de culture. Pour l’été comme pour l’hiver, les simulations numériques et les données expérimentales montrent que la végétalisation permet d’améliorer la performance énergétique des bâtiments et de réduire les îlots de chaleur urbains. / This study was conducted in the framework of the National Program "ANR-VegDUD Project : Role of vegetation in sustainable urban development, an approach related to climatology, hydrology, energy management and environments" (2010 -2013). It deals with the experimental and numerical modeling of green roofs and green facades to evaluate their thermohydric effects on buildings and urban microclimates. A physical model describing the thermal and water transfer mechanisms within the vegetated building envelopes has been developed. The model’s program has been implemented in a building simulation program. Using this tool, we are able to predict the impact of green roofs and green facades on building energy performance. This approach is extended to the street canyon in order to assess the microclimatic interaction in building simulation. An experimental mockup modeling an urban scene at reduced scale is designed to study the impact of different types of green roofs and walls. The comparison of the measurements carried out on vegetated buildings and streets with the reference highlights the hygrothermal and radiative impacts of vegetated buildings envelopes. In addition, these experimental data are used to verify and validate the reliability of developed tools. The results show that thermal and water transfers are strongly coupled. Hence, the thermal behavior of green roofs and green walls depend on the water availability within the growing medium. In summer and winter, measurements and numerical simulations show that green envelopes improve the energy efficiency of buildings and reduce the urban heat island.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Extreme climatic events have been occurring with greater intensity and/or frequency over South America. Indicatives for these alterations encompass natural climate variability, land use (deforestation and urbanization), global warming, and increase of greenhouse gases and aerosols in the atmosphere. South America receives a great input of moisture from the Amazon rainforest, as well as a 37% contribution from the Atlantic Ocean. Considering the whole planet, some atmospheric events need to be analyzed when regarding moisture input towards a continent. Ocean circulation can interfere for example in sea surface temperature (SST), either influencing or not the input of moisture to the continent. The objective of the present study was to analyze the variability of atmospheric moisture in South America and its extreme values, as well as the relationships with the sea surface temperature of the adjacent oceans. The present study made use of ECMWF data, ERA-INTERIM reanalysis (pressure at sea level and surface pressure, evaporation, air and dew point temperatures at 2 meters, and zonal and meridional wind at 10 meters) and also sea surface temperature data from the MetOffice Hadley Centre (HADISST). The analysis period of the present study was between 1980 and 2009, encompassing a period of 30 years of data. First, climatology, trends and extremes of moisture and evaporation (frequency, intensity and reoccurrence of events) were calculated. These were followed by lagged compositions to assess the role of sea surface temperature anomalies during extreme moisture and evaporation events. The main results found were regarding an increase of the pressure at sea level gradient and SST in the southwestern Atlantic, increase evaporation in the eastern and northern coasts of South America, and its decrease in the center-southern region of the continent. Moreover, the center-southern region also demonstrated a decrease of dew point temperature and specific moisture, and an increase in the difference between air temperature and dew point temperature. Decrease in the moisture flow magnitude and intensification of dry events over the center-southern region of South America were also observed. Finally, results showed that an SST anomaly cycle during an extreme event in the continent lasted approximately five months and, at least one month prior to the event, signs of this SST anomaly were already observable. In summary, the most significant moisture alterations in South America were found in the center-southern sector of the continent and over the southwestern Atlantic Ocean, near the Brazil-Malvinas Confluence (BMC). Nevertheless, more studies are needed to understand the relationships between SST at the BMC and moisture extremes, particularly in the center-southern portion of South America. / Atualmente os eventos climáticos extremos têm ocorrido com maior intensidade e/ou frequência sobre a América do Sul. Os indicativos para essas alterações circundam a variabilidade natural do clima, uso da terra (desmatamento e urbanização), aquecimento global, aumento da concentração de gases do efeito estufa e aerossóis na atmosfera. A América do Sul recebe um grande aporte de umidade pela existência da floresta Amazônica em seu território e também cerca de 37% de contribuição oriunda do Oceano Atlântico. Considerando todo o globo terrestre, alguns dos eventos atmosféricos precisam ser analisados com relação ao aporte de umidade sobre o continente. Com relação ao oceano, a circulação dos oceanos podem interferir, por exemplo, na temperatura da superfície do mar (TSM), influenciando ou não no aporte de umidade para o continente. O objetivo do presente trabalho foi analisar a variabilidade da umidade atmosférica na América do Sul e de seus valores extremos e as relações com a temperatura da superfície do mar nos oceanos adjacentes. O presente trabalho utilizou dados do ECMWF, da reanálise do ERA-INTERIM (pressão ao nível do mar e pressão em superfície, evaporação, temperatura do ar e temperatura do ponto de orvalho a 2 metros e vento zonal e meridional a 10 metros) e também dados de temperatura da superfície do mar do MetOffice Hadley Centre (HADISST). O período de análise do presente trabalho foi de 1980 a 2009, compreendendo um período de 30 anos de dados. Primeiramente foram calculadas as climatologias, as tendências e os extremos de umidade e evaporação (frequência, intensidade e recorrência dos eventos). Posteriormente, foram realizadas as composições defasadas para verificar o papel das anomalias da temperatura da superfície do mar durante os eventos extremos de umidade e evaporação. Os principais resultados encontrados foram em relação a um aumento da pressão ao nível do mar e da TSM no Atlântico sudoeste, aumento também da evaporação na costa leste e norte da América do Sul, e sua diminuição na região centro-sul do continente. Além disso, a região centro-sul também demonstrou uma diminuição da temperatura do ponto de orvalho e da umidade específica, e um aumento na diferença entre a temperatura do ar e a temperatura do ponto de orvalho. Diminuição da magnitude do fluxo de umidade e intensificação de eventos extremos secos sobre a região centro-sul da América do Sul também foram observados. E por fim, os resultados mostraram que um ciclo de anomalia de TSM durante um evento extremo no continente durou aproximadamente cinco meses e, pelo menos um mês antes do evento, sinais da anomalia de TSM já era observada. Em suma, as alterações mais significativas na umidade sobre a América do Sul foram encontradas no setor centro-sul do continente e sobre o Oceano Atlântico sudoeste, próximo a Confluência Brasil-Malvinas (CBM).

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Soil compaction is closed related to agriculture as well as animal production management. Soil quality improvement has not been always achieved with use of soil conservation practice as no-tillage or use of animal production integrated to agriculture management. Agricultural traffic and soil management effects on soil compaction are not well known, specially associated to wet soils, and in many cases, has induced to compaction states which restrict crop growth and productivity, which in turn, has lead farmers to break the compaction using mechanical tools as plow or chisel. To better understand compaction effects and critical values of soil physical properties on black beans growth and productivity four studies were set up out in the field. Another field study were performed in five typical dairy farms in Rio Grande do Sul plateau which use systems with agriculture integrated with animal production, including forage management and time of grazing. The objective of this study was to study animal trampling effects on soil physical properties, bulk density, porosity and soil resistance. The first experiment cultivated black beansi in a clayey Oxisol with the following treatments: a) immediate compaction caused by traffic of 16.6 Mg front buck loader; b) chiseling and; c)residual compaction from six years no-tillage. The additional compaction affected mass-volume relations, soil moisture and resistance, a well as black beans growth and productivity. The other three experiments were carried out in an Alfisol from central depression of Rio Grande do Sul with objectives to compare effects of immediate and residual compaction and soil chiseled on soil physical properties and black beans growth and productivity. The immediate compaction was obtained by traffic of a 9 Mg buck loader on present soil condition and on soil compacted with 10 Mg one year ago. For studied Alfisol the bulk density which restricted crop growth and productivity had value higher than 1.7 Mg m-3. The state of compaction with bulk density higher than 1.8 Mg m-3 and macroporority lower than 0.1 m3 m-3 reduced black beans height, leaf area index and crop productivity in abou 50%. The negative effects of additional compaction were maintained after twelve months and succession of three crops (soybeans, oats and black beans), reducing the black benas productivity in 61.8 %. Breaking compaction of a Oxisol under six no-tillage or Alfisol under twelve years no-tillage by soil chiseling did not improve soil quality which induce significant black benas productivity. The bulk density expressed the increase of soil compaction caused by animal trampling, reaching values of 1.77 Mg m-3, measured immediately after animal trampling and, was more significant at superficial layers where the effects on macroporosity were greater. / A compactação dos solos está intimamente relacionada com o manejo da agricultura e da pecuária na propriedade rural. A adoção de práticas conservacionistas como o plantio direto e a integração pecuária e agricultura não tem refletido em segurança aos agricultores quanto à melhoria permanente de aspectos físicos, químicos e biológicos do solo. O desconhecimento de ideais condições de trafegabilidade e manejo dos solos, associado à umidade inadequada às práticas agrícolas, tem aumentado a compactação do solo, podendo comprometer a produtividade e o desenvolvimento de plantas exigindo a adoção de medidas extremas como a escarificação do solo para melhorar a condição presente. Foram realizados quatro experimentos a campo, onde os efeitos da compactação causada pelo tráfego de máquinas foram avaliados pelos atributos do solo e no crescimento e produtividade da cultura do feijão. Outro estudo, realizado a campo, em cinco propriedades típicas de produção leiteira do planalto riograndense, que adotavam como sistema de produção a integração lavoura e pecuária, com distintos manejos de forrageiras e tempo de permanência dos animais nas glebas, teve por objetivo estudar o impacto do pisoteio animal nos atributos físicos do solo como: densidade, porosidade e resistência do solo a penetração. No primeiro experimento foi cultivado feijão em Latossolo argiloso do Planalto Gaúcho e se estabeleceu comparação entre: a) compactação imediata aplicada por tráfego de máquina com 16,6 Mg, b) compactação residual de 6 anos de plantio direto, e c) escarificação. A compactação adicional afetou as relações massa-volume, a umidade e a resistência do solo à penetração, assim como, a produtividade e o crescimento do feijoeiro. Os outros experimentos foram desenvolvidos em Argissolo da Depressão Central do RS, com o objetivo de comparar estados de compactação imediata, compactação residual aplicada em ano anterior e residual de compactação de 12 anos de plantio direto com a escarificação nas propriedades físicas do solo, na umidade e no crescimento e produtividade do feijoeiro. A compactação imediata foi obtida pelo tráfego de máquina com 9 Mg sobre o solo na condição presente e sobre resíduo de compactação de tráfego de 10 Mg aplicada em ano anterior. No Latossolo a densidade restritiva a produtividade do feijão e do trigo foi de 1,4 a 1,5 Mg m-3. Para o Argissolo, a densidade do solo restritiva a produtividade do feijoeiro foi superior a 1,7 Mg m-3. Os estados de compactação com densidade do solo maior que 1,8 Mg m-3 e macroporosidade menor que 0,1 m3 m-3, reduziram a altura de planta, a área foliar e a produtividade do feijoeiro em torno de 50 %. Os efeitos negativos da compactação adicional mantiveram-se após doze meses e sucessão de três cultivos (soja, aveia e feijão), reduzindo a produtividade de feijão em 61,8 %. O valor da densidade crítica baseada no intervalo hídrico ótimo (IHO) foi de 1,75 Mg m-3. A escarificação não representou ganho em qualidade do solo para áreas com seis anos de plantio direto em Latossolo e doze anos de plantio direto em Argissolo que implicasse em aumento de produtividade. A densidade do solo expressou o aumento da compactação do solo provocada pelo pisoteio animal, atingindo o valor de 1,77 Mg m-3 medida imediatamente após o pisoteio animal e mostrando-se mais significativa nas camadas superficiais do solo e, nessas, os efeitos na macroporosidade foram mais evidentes.

Long-term use of management systems result in alteration in physical and chemical soil properties and its intensity is related to time, soil and climate conditions. Physical properties are more susceptible to changes by the tillage system, while chemical properties by the residue management and nutrient application, resulting in different responses of crops growth and yield. This study was performed in order to evaluate long-term effect of applying soil tillage systems (NT = no-till; CP = chisel plow + 1 secondary disking; CT = primary + 2 secondary disking; CTb = CT with crop residues burned; and CTr = CT with crop residues removed from the field) and nutrient sources (C = control, without nutrient application; MF = mineral fertilizers according official recommendation for each crop; PL = 5 Mg ha-1 of wet matter of poultry litter; CM = 60 m3 ha-1 of liquid cattle manure; and SM = 40 m3 ha-1 of liquid swine manure) on soil properties and crop production. Soil physical and hydraulic properties and aggregate stability were evaluated at the end of ninth year of the experiment and in five sampling times throughout the tenth year; soil mechanical properties related to soil strength and penetration resistance were determined for some treatments combinations in the tenth year; soil cover, temperature and moisture were determined throughout corn cycle in 2003/2004 crop season, when corn growth and yield were also measured. No-till showed greater bulk density and lower macroporosity and total porosity after tillage and seeding operations, but the differences reduced over time. All tillage systems showed higher compaction degree at depth around 15 cm. Greater mean diameter of air-dry aggregates were found in tillage treatments and layers with higher bulk density, showing close relation between these two parameters. Wet-aggregate stability, on the other hand, was affected by aggregate moisture previous to wet-sieving determination, and greater values were found in tillage treatments where residues were kept in the field. At superficial layer of no-till was observed higher soil strength, as determined by the precompression stress, and to penetration resistance in untrafficked interrow. In seeding row and recent trafficked interrow the differences in penetration resistance among tillage systems were smaller. Higher soil temperature and daily amplitude were found in tilled treatments, mainly at the beginning of corn cycle. After rainfall events, soil moisture reduced faster in chisel plow system, followed by conventional tillage. Higher moisture content and lower water tension was found in no-till system even in long period with hydric deficits, resulting in higher water storage and availability to crops. Higher water availability seems to be the main factor in determining higher crop growth and yield in no-till treatment. Nutrient sources treatments had small effect on physical soil properties, but high effect on chemical properties and crop growth and yield. Greater growth and yield were observed with poultry litter and swine manure application, because of residual and immediate effect of nutrient application through these materials. / A utilização continuada de diferentes sistemas de manejo determina alterações nas propriedades físicas e químicas do solo, cuja intensidade depende do tempo de uso e das condições edafoclimáticas. As propriedades físicas são mais afetadas pelos sistemas de preparo enquanto que as propriedades químicas pelo manejo dos resíduos das culturas e pela aplicação de nutrientes, resultando em respostas diferenciadas em termos de crescimento e produção das culturas. O efeito de sistemas de manejo sobre as propriedades do solo e produção de culturas foi estudado em um experimento conduzido desde 1994 na Estação Experimental da Epagri de Campos Novos, em um Nitossolo Vermelho. Os tratamentos de manejo do solo foram constituídos de uma combinação de cinco sistemas de preparo (PD = plantio direto; PE = preparo com escarificador + 1 gradagem; PC = lavração + 2 gradagens; PCq = PC com resíduos queimados e; PCr = PC com resíduos retirados) e cinco fontes de nutrientes (TT = testemunha, sem aplicação de nutrientes; AM = adubação mineral de acordo com a recomendação para cada cultura de verão; EA = 5 Mg ha-1 ano-1 de matéria úmida de cama de aviário; EB = 60 m3 ha-1 ano-1 de esterco líquido de bovinos e; ES = 40 m3 ha-1 ano-1 de esterco líquido de suínos). Foram avaliadas algumas propriedades físicas do solo associadas à forma da estrutura e a estabilidade de agregados após nove anos de condução do experimento e em cinco épocas durante o décimo ano; propriedades mecânicas e resistência à penetração foram determinadas em algumas combinações de tratamentos no décimo ano; temperatura e umidade do solo foram determinadas durante o ciclo da cultura do milho na safra 2003/2004, quando também foram avaliados o crescimento da parte aérea e sistema radicular do milho, bem como a produção de massa seca das culturas de cobertura de inverno e de grãos de milho. O PD apresentou maior densidade e menor macroporosidade e porosidade total logo após as operações de preparo e semeadura, mas estas diferenças reduziram com o passar do tempo. Todos os sistemas de preparo apresentaram maior estado de compactação na camada de 5 a 20 cm de profundidade após seis meses da última operação de preparo. Maior diâmetro médio de agregados secos ar foram observados nos tratamentos e profundidades com maior densidade do solo, indicando estreita associação entre estas duas variáveis. A estabilidade dos agregados, por sua vez, foi afetada por pequenas variações na umidade das amostras por ocasião da análise e maiores valores de estabilidade foram encontrados nos tratamentos de preparo com manutenção da palha na lavoura. Nas camadas superficiais do PD foi observada maior resistência mecânica à deformação, estimada pela tensão de pré-consolidação, e à penetração de raízes nas entrelinhas de semeadura sem tráfego recente. Na linha de semeadura e na entrelinha com tráfego recente as diferenças da resistência à penetração entre os sistemas de preparo foram menores. Maior temperatura do solo e maior amplitude diária foram observadas nos sistemas com maior revolvimento do solo, principalmente no início do ciclo da cultura do milho. Na camada superficial, após a ocorrência de chuvas, a umidade do solo reduziu mais rapidamente no PE, seguido do PC. No PD foi observado maior teor de umidade nesta camada mesmo em período prolongado de déficit hídrico, indicando ma ior armazenamento e disponibilidade de água para as plantas. Os tratamentos de aplicação de fontes de nutrientes tiveram pouco efeito sobre as propriedades físicas, hídricas e mecânicas do solo e sobre a temperatura e armazenamento de água, mas foram determinantes para o crescimento vegetativo e produção das culturas. Maiores crescimento e produção foram observados nos tratamentos com aplicação de cama de aviário e de esterco de suínos, resultado do efeito residual e imediato da aplicação destes materiais ao longo de nove anos. Entre os sistemas de preparo, a produção foi maior no PD, provavelmente em função do maior armazenamento e disponibilidade de água, já que a fertilidade do solo neste tratamento era inferior ao PE e PC ao final do nono ano.

Abstract The main objective of this thesis was to research and develop a sensitive characterization method for dielectric powdery substances which could be utilized in various industrial and research fields. With modern electromagnetic simulation tools and the presented experimental measurements, the characterization of dielectric powders using an indirectly coupled open-ended coaxial cavity resonator operating in TEM mode at 4.5 GHz was found to have potential. The modelling and the experimental measurement results of commonly used dielectric powders revealed that, from the nine classical mixing rules, it was possible to derive reliable inclusion permittivity values when using the properties of the perturbed resonator and the Bruggeman symmetric and the Looyenga mixing theories. In addition, the determination accuracy of the inclusion permittivity was found to be greatly improved with the correction factor included into the previously presented permittivity equation of the quarter wave coaxial resonator. Determination of the dielectric losses was found to be reliable when using the differences between the perturbed and unperturbed resonator and the general mixing model equation. The sensitivity of the characterization method was researched with both humidity exposed and surfactant treated modified SiO2, Al2O3 and ZrO2 powders. Experimental results showed that the effect of adsorbed water on the particles was most pronounced when measuring the dielectric losses of the inclusions. Furthermore, a clear correlation with the theory of the general mixing model was found. Thus, in addition to the changed dielectric properties between dry and humidity exposed powders, it was also possible to determine the moisture content with reasonable accuracy. This correlated well with the traditional, mass based, determination. Stearic acid coating of the particles induced only a small change in inclusion permittivity but a notable change in dielectric losses. Unlike the cases with the larger particle sized SiO2 and Al2O3, the dielectric loss of ZrO2 inclusions, with stearic acid coating, was decreased significantly from 6.2 × 10-3 to 3.8 × 10-3. When characterizing magnesium and calcium titanate composite powders, with CaTiO3 molar ratios of 0.0, 0.02, 0.05 and 0.1, the method was found to have good sensitivity and accuracy. Additions of CaTiO3 exhibited a clear increase in net inclusion permittivities from 13.4 up to 14.9 and in dielectric loss tangents from 7.1 × 10-3 up to 8.5 × 10-3. In addition, a good correlation was found in the theoretical determination of the CaTiO3 molar ratios using the resonator measurement results and the general mixing model. The characterization method was proved to be capable of measuring the dielectric properties and detecting even very slight changes in the powders. Thus, the method could be utilized in various types of powdery material characterization, for example, in the analysis and quality control of different composite powders. / Tiivistelmä Väitöstyön päätavoitteena oli tutkia ja kehittää herkkä jauhemaisten eristemateriaalien karakterisointimenetelmä, jota voitaisiin hyödyntää usealla teollisuuden ja tutkimuksen alueella. Hyödyntäen nykyaikaisia sähkömagnetiikan simulointityökaluja sekä kokeellisia mittauksia, havaittiin TEM -moodissa 4,5 GHz taajuudella toimivan avoimen epäsuorasti kytketyn koaksiaalionteloresonaattorin soveltuvan karakterisoimaan eristejauheita. Sähkömagneettinenmallinnus yhdessä yleisesti käytettyjen eristejauheiden kokeellisten mittausten kanssa osoitti, että partikkelin permittiivisyysarvot voitiin johtaa luotettavasti. Tällöin käytettiin näytemateriaalilla täytetyn resonaattorin ominaisuuksia, sekä yhdeksästä vertaillusta klassisesta sekoitusyhtälöstä Bruggeman symmetristä ja Looyengan sekoitusteorioita. Tämän lisäksi tarkkuutta voitiin parantaa huomattavasti lisäämällä korjauskerroin aikaisemmin julkaistuun neljännesaalto-koaksiaaliresonaattorin permittiivisyyden määrittävään yhtälöön. Eristehäviöiden määrittäminen havaittiin luotettavaksi, kun käytettiin mitattavalla materiaalilla muutetun ja tyhjän resonaattorin ominaisuuksien eroja, sekä general mixing model -yhtälöä. Karakterisointimenetelmän herkkyys tutkittiin ilmankosteudelle altistetuilla, sekä pintakäsittelyllä muutetuilla SiO2, Al2O3 ja ZrO2 -jauheilla. Mittaustulokset osoittivat, että partikkelin pinnalle adsorpoituneen veden vaikutus oli kaikkein korostunein, kun mitattiin partikkelien eristehäviöitä. Tämän lisäksi havaittiin myös selkeä korrelaatio general mixing model -teorian kanssa. Näin ollen muuttuneiden eristeominaisuuksien määritysten lisäksi voitiin määrittää jauheen kosteussisältö riittävällä tarkkuudella. Tulokset korreloivat hyvin perinteisen massaeroihin perustuvan määrittämisen kanssa. Partikkelien pinnoitus steariinihapolla aiheutti ainoastaan pienen muutoksen permittiivisyyteen mutta merkittävän muutoksen eristehäviöihin. Toisin kuin suuremman partikkelikoon SiO2:lla ja Al2O3:lla ZrO2 -partikkelin eristehäviö laski huomattavasti steariinihappopinnoituksen jälkeen, 6,2 × 10-3:sta 3,8 × 10-3:een. Karakterisoitaessa magnesium- ja kalsiumtitanaattikomposiittijauheita käyttämällä CaTiO3 -moolisuhteita 0,0, 0,02, 0,05 ja 0,1 menetelmällä havaittiin olevan hyvä herkkyys ja tarkkuus mitattavan materiaalin muutoksille. CaTiO3 -määrän lisäykset aiheuttivat selkeän nousun partikkelien kokonaispermittiivisyyksissä, joka kasvoi 13,4:sta 14,9:ään, sekä häviötangentissa, joka kasvoi 7,1 × 10-3:sta aina 8,5 × 10-3:een. Tämän lisäksi resonaattorin mitattuihin ominaisuuksiin sekä general mixing model -yhtälöön perustuvan teoreettisen määrityksen havaittin korreloivan hyvin CaTiO3 -moolisuhteisiin. Karakterisointimenetelmän osoitettiin soveltuvan eristeominaisuuksien mittaukseen sekä havaitsemaan jopa erittäin pienet muutokset jauheiden eristeominaisuuksissa. Menetelmää voitaisiin hyödyntää usean tyyppisissä jauhemateriaalien ominaisuuksien määrityksissä, kuten esimerkiksi erilaisten komposiittijauheiden analysoinnissa ja laaduntarkkailussa.

Abstract Most of the iron in the world is produced using a blast furnace process, which has iron ore (iron oxides) and coke as its raw materials. When pellets are used in a blast furnace, the iron burden material is charged in the form of pellets and fine, iron-rich by-products are charged typically in the form of cold-bonded briquettes at the top of the blast furnace. Coke is the primary fuel and reductant in the blast furnace. Coke reacts with the oxygen of the blast air and forms carbon monoxide in the up-flowing gas, which reduces the descending iron oxide burden. In addition, carbon and hydrogen bearing reductants are injected from the tuyeres in the lower part of the furnace. Hydrogen partially replaces the carbon monoxide as a reducing agent and changes the composition of the reducing gas. The high temperature properties of the burden have a significant effect on the flow of reducing gas and formation of the cohesive zone which markedly affect the furnace efficiency. The raw materials are commonly stored outdoors and therefore include moisture in varying amounts. In addition, the briquette contains chemically bound water. The rate of injected reductants, the high temperature properties and the water content of the raw materials have significant effects on blast furnace performance. They cause various phenomena in the blast furnace which set limitations on the process. The limiting phenomena related to the use of pellets in the blast furnace were studied in this doctoral thesis with the aim of obtaining additional knowledge about the limiting phenomena. The results show that hydrogen increases the reduction rate of iron oxides at temperatures below 850 °C. High water vapour concentration causes a rapid conversion through a catalysed water-gas shift reaction at above 300 °C in a gas mixture similar to the one in the upper part of the blast furnace. The reduction rate of the cold-bonded briquette is higher than pellets due to a self-reducing effect. The phase transformations occurring in the briquette during reduction follow the path of phase equilibria. The softening of the pellet is caused by the formation of melt which initiates wüstite dissolution in the surrounding slag phase. / Tiivistelmä Suurin osa maailmassa valmistettavasta raudasta tuotetaan masuuniprosessilla, jonka pääraaka-aineita ovat rautarikaste eli raudan oksidit ja koksi. Masuunissa, jossa käytetään pellettiä, rautarikaste panostetaan pelletin muodossa ja hienojakeiset rautapitoiset sivutuotteet tyypillisesti kylmäsidottuna brikettinä masuunin huipulta. Koksi on masuunin pääasiallinen polttoaine ja pelkistin, joka masuunin sisään puhallettavan ilman hapen kanssa reagoidessaan muodostaa ylöspäin virtaavaan kaasuun hiilimonoksidia, joka pelkistää masuunin kuilussa vajoavat rautaoksidit. Lisäksi yleensä käytetään hiiltä ja vetyä sisältäviä pelkistysaineita, jotka injektoidaan masuuniin alaosan hormeilta. Vety korvaa osittain hiilimonoksidia rautaoksidien pelkistimenä ja muuttaa pelkistävän kaasun koostumusta. Panosmateriaalien korkealämpötilaominaisuudet vaikuttavat suuresti kuilun kaasuvirtauksiin ja koheesiovyöhykkeen muodostumiseen masuunissa, mitkä vaikuttavat merkittävästi masuunin tehokkuuteen. Suurista määristä johtuen raaka-aineet varastoidaan usein ulkona, joten ne sisältävät kosteutta vaihtelevissa määrin. Lisäksi briketti sisältää kemiallisesti sitoutunutta vettä. Injektoitavien pelkistysaineiden käyttömäärällä, raaka-aineiden korkealämpötilaominaisuuksilla ja vesipitoisuudella on merkittäviä vaikutuksia masuunin toimintaan. Ne aikaansaavat masuunissa erilaisia ilmiöitä, jotka asettavat prosessille rajoituksia. Tässä väitöskirjassa tutkittiin näitä masuunille rajoituksia asettavia ilmiöitä ja pyrittiin lisäämään tietämystä niistä. Tulokset osoittavat, että vety nopeuttaa rautaoksidien pelkistymistä alle 850 °C lämpötilassa. Suuri vesihöyrymäärä johtaa nopeaan konversioon masuunin yläkuilun aluetta vastaavassa kaasuseoksessa yli 300 °C lämpötilassa katalysoidun vesikaasun siirtoreaktion kautta. Kylmäsidottu briketti pelkistyy pellettiä nopeammin itsepelkistymisen vaikutuksesta. Briketin pelkistyessään läpikäymät faasitransformaatiot seuraavat faasien tasapainotiloja. Pelletin pehmenemisen aiheuttaa sulan muodostuminen, joka laukaisee wüstiitin liukenemisen sitä ympäröivään sulaan kuonafaasiin.