Increasing yoghurt daily production with modeling and simulation process / Aumento da produção diária de iogurte com modelagem e simulação de processos

ABSTRACT: The objective of this research was to use the modeling and computer simulation to support decision makers, aiming to increase the productive capacity of the agro-industry of LaticínioFunarbe. Specifically, it has modeled the current yoghurt production sector for simulation that enables it to meet the new demand. The Arena 14.7 simulation software was used to conduct the modeling. To validate the model, the output of yoghurt production collected at the factory for three months was compared with the output from the simulated computational model. Two indicators were established to perform analyzes of four different scenarios. The implemented model resulted in an increase in the production capacity of 5,000L.d-1 of yoghurt, corresponding to a production of yoghurts processed daily three times higher than the current production.

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi usar a modelagem e a simulação computacional como ferramenta de suporte aos tomadores de decisão, visando a aumentar a produtividade da agroindústria Laticínio Funarbe. Especificamente, modelou o setor atual da produção de iogurte para elaboração de análises que possibilita atender à nova demanda. Para a modelagem utilizou-se o software de simulação Arena 14.7. Para a validação do modelo foram comparados os resultados de produção de iogurte coletados na fábrica durante três meses com os resultados simulados pelo modelo computacional. Foram estabelecidos dois indicadores para realizar análises de quatro cenários diferentes. Por meio do modelo implementado, obtivemos um aumento da capacidade produtiva de 5000L.d-1 de iogurte, que corresponde a uma produção de iogurtes processados, diariamente, três vezes maior do que a produção atual.

Elasticity modulus and damping ratio of macaw palm rachillas / Módulo de elasticidade e razão de amortecimento das ráquilas da macaúba

ABSTRACT: The macaw palm has been identified as a prime feed stock for biodiesel industries in the near future coming decades. However, there are no machines for harvesting and detaching fruits in the biofuel industry; hence, the study of the dynamic behavior of the fruit-rachilla system would aid in the development of such machines. Thus, this study seeks to determine the modulus of elasticity and the damping ratio of four different plant accessions obtained from the Active Germplasm Bank of the Universidade Federal de Viçosa (UFV). Tensile testing was conducted to determine the modulus of elasticity. From the graphical results of tension versus specific strain, it was possible to determine the modulus of elasticity by using the tangent method. To determine the damping ratio, the logarithmic decrement method was performed using vibration testing. Vibration test consisted of a generated impulse of 100% of the amplitude of acceleration that was used to excite the system. The acquisition of the generated information was performed by a piezoelectric accelerometer. The average modulus of elasticity ranged from 2.22 to 3.17MPa, and the average damping ratios ranged from 0.04 to 0.08. Thus, the macaw fruit-rachilla was an under-damped system.

RESUMO: A macaúba tem sido apontada como uma das principais matérias-primas para a indústria de biodiesel nas próximas décadas. No entanto, não existem máquinas para colheita ou destacamento dos frutos na usina e o estudo do comportamento dinâmico do sistema fruto-ráquila nortearia o desenvolvimento dessas máquinas. Dessa forma, objetivou-se determinar o módulo de elasticidade e a razão de amortecimento de quatro acessos provindos do Banco Ativo de Germoplasma da UFV. Foi realizado teste de tração para determinar o módulo de elasticidade. A partir dos resultados obtidos na forma gráfica, tensão versus deformação específica, foi determinado o módulo de elasticidade pelo método da tangente. Para determinar a razão de amortecimento, foi empregado o método do decremento logarítmico, realizado por meio de teste de vibração. O teste de vibração constituiu-se de um impulso para excitar o sistema. A aquisição das informações geradas foi realizada por meio de acelerômetro piezelétrico. O módulo de elasticidade médio ficou entre 2,22 e 3,17MPa e as razões de amortecimento médias ficaram entre 0,04 e 0,08. Concluiu-se que o sistema fruto-ráquila da macaúba é subamortecido.

The temporal stability of the variability in apparent soil electrical conductivity / Estabilidade temporal do padrão de variabilidade espacial da condutividade elétrica aparente do solo

Apparent soil electrical conductivity (ECa) measurements can be used for crop management in precision agriculture. However, ECa is a soil attribute that presents spatial and temporal variability. It is affected by a group of factors that act simultaneously on the soil, such as the soil texture, moisture content, organic matter content and ionic concentrations in the soil solution, which complicates analysis. For soil and crop management, it is important to determine whether the pattern of the ECa spatial variability changes over time. Thus, ECa measurements have the potential for delimiting management zones that are stable over time. The objective of this work was to determine whether the spatial variability pattern of ECa is maintained over time and under different soil conditions. To this end, the ECa was measured at different soil depths using a portable sensor on two crop fields. The first step was to measure and generate an ECa map for each area. By defining a path with the maximum ECa variability, 50 sampling points were located on each field. The ECa values were measured on 20 different dates in the 0 ­ 20 cm, 0 ­ 40 cm and 0 ­ 60 cm soil layers. The soil water content was measured at the same points in the 0 ­ 20 cm layer on the same dates. The temporal stability of the ECa was analyzed using spatial and temporal variability maps, a correlation analysis and a coefficient of variation over time for each field. In both areas, the ECa exhibited temporal stability in the spatial pattern variability at the three evaluated depths, even though the soil water content values changed on each date. ECa determination presents an important alternative for mapping agricultural fields for crop management in precision agricultural systems.

A determinação da condutividade elétrica aparente do solo (CEa) pode auxiliar no gerenciamento da atividade agrícola quando adotada a agricultura de precisão. No entanto, ela é afetada por um conjunto de fatores que atuam simultaneamente no solo e que se alteram tanto no espaço quanto no tempo, como, por exemplo, a textura, o teor de água do solo, a concentração iônica da solução do solo, a matéria orgânica, dificultando a interpretação dos resultados. Buscando-se compreender se a estrutura espacial desse atributo é mantida com o decorrer do tempo e sob diferentes condições edáficas, esse trabalho foi realizado com o objetivo de analisar a estabilidade temporal do padrão espacial da CEa. Para isso, a condutividade elétrica aparente do solo foi determinada em diferentes profundidades do solo usando um sensor portátil de contato direto em duas áreas distintas. O primeiro passo foi determinar a condutividade elétrica aparente do solo e obter o mapa de CEa de cada área. Depois, demarcou-se 50 pontos amostrais buscando-se um caminho de máxima variabilidade da CEa. Então, a CEa foi determinada em 20 datas diferentes nas camadas de solo de 0 ­ 20 cm, 0 ­ 40 cm e 0 ­ 60 cm de profundidade. O teor de água do solo foi determinado na camada de 0 ­ 20 cm de profundidade, nas mesmas datas de determinação da CEa. A estabilidade temporal da CEa foi analisada por meio de mapas de variabilidade espaço-temporal, de análises de correlação e do coeficiente de variação ao longo do tempo para cada unidade amostral. Em ambas as áreas a CEa apresentou estabilidade temporal do padrão de distribuição espacial para as três profundidades avaliadas, ainda que observadas diferenças no teor de água do solo durante o período do estudo. Portanto, a determinação da CEa constitui alternativa interessante para mapeamento de campos agrícolas auxiliando no manejo em sistemas que empregam agricultura de precisão.

Sufficiency index for defining nitrogen recommendation in brachiaria grass pasture / Índice de suficiência para a definição de recomendação de nitrogênio em pastagem de capim braquiária

In addition to be absorbed by plants, nitrogen (N) applied in the soil is subject to loss by leaching, volatilization and microorganism immobilization. The spectral characteristics of plants have been used for defining the N fertilizer rate. However, it has been a challenge to translate the sensor readings into the N rate. Thus, the aim of the present study was to evaluate three spectral variables to recommend variable rate N fertilization in Brachiaria decumbens using the Nitrogen Sufficiency Index (NSI). The five treatments consisted of a control plot (without nitrogen application), a reference plot with a fixed N rate of 150 kg ha-1 and three different spectral readings for applying N at variable rates. In the variable rate plots were initially applied a N rate equal to 50% of that in the reference plot, and the following rates were defined based on NSI. The three spectral variables were: a portable chlorophyll meter readings, Visible Atmospherically Resistant Index (VARIRedEdge) and the ratio between Modified Chlorophyll Absorption Ratio Index and Optimized Soil Adjusted Vegetation Index (MCARI/OSAVI). The experiment was conducted in randomized block design with five replicates during three plant harvesting. The forage was harvested when the plant height was 25 cm in the reference plot. The variable rate treatments presented better nitrogen use efficiency than the fixed rate treatment. The portable chlorophyll meter was more suitable than the used vegetation indices to recommend variable N rate fertilization since their plots produced the same dry biomass matter as in the fixed rate plot with less amount of fertilizer applied.

Além de ser absorvido pelas plantas, o nitrogênio (N) aplicado no solo está sujeito à perda por lixiviação, volatilização e imobilização pelos microrganismos. As características espectrais das plantas têm sido usadas para definir a taxa de aplicação de fertilizante nitrogenado. No entanto, tem sido um desafio transformar as leituras dos sensores em taxas de N. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar três variáveis espectrais para recomendar adubação nitrogenada a taxa variável em Brachiaria decumbens, usando o Índice de Suficiência de Nitrogênio (NSI). Os cinco tratamentos consistiram de uma testemunha (sem aplicação de N), de uma parcela de referência com uma taxa de N fixa de 150 kg ha-1 e três leituras espectrais diferentes para a aplicação de N a taxas variáveis. Na taxa variável, as parcelas receberam inicialmente uma taxa de N igual a 50% da parcela de referência, e as seguintes taxas foram definidas com base no NSI. As três variáveis espectrais foram: as leituras do medidor portátil de clorofila (SPAD), Visible Atmospherically Resistant Index (VARIRedEdge) e a razão entre Modified Chlorophyll Absorption Ratio Index e Optimized Soil Adjusted Vegetation Index (MCARI/OSAVI). O experimento foi conduzido em delineamento em blocos casualizados, com cinco repetições durante três colheitas da planta. A forragem foi colhida quando a altura da planta atingiu 25 cm na parcela de referência. Os tratamentos a taxa variável apresentaram melhor eficiência de uso de N do que o tratamento a taxa fixa. O medidor portátil de clorofila foi mais adequado que os índices de vegetação usados para recomendar a adubação nitrogenada à taxa variada uma vez que suas parcelas produziram a mesma massa seca que na parcela a taxa fixa com uma menor quantidade de N aplicado.

Image processing to assess the spatial variability of weeds in no-tillage / Processamento de imagens para avaliar a variabilidade espacial de plantas daninhas em sistema de plantio direto

The aim of this work was to describe the weed spatial variability in a no-tillage system area in Jataí, GO, Brazil. A regular grid was used on a 22 hectares field achieving 29 sample points. The total shoot dry matter of weeds was determined on an area of 0.5 m2 and also separated on broadleaf and grassy types. Images of the sample area were classified using a supervised classifier into three classes: straw, leaves, and uncovered. The soybean leaves were manually segmented from the leave class. The images were also processed using an automatic threshold method, separating the leaves from the background. On the processed images were calculated the covered areas by each class. All variables were submitted to correlation and geostatistical analysis. A significant correlation was verified between covered area by plants and the shoot dry matter. The supervised classification and the automatic threshold method achieved similar results. When the soybean leaves were segmented, the broadleaf weeds cover area determination improved, but had no influence on the correlation with total dry matter of weeds and cover area. Spatial dependence was only verified when the two types of weeds were studied separately.

O objetivo com esse trabalho foi descrever a variabilidade especial de plantas daninhas em área cultivada sob plantio direto em Jataí, GO, Brasil. Uma grade regular foi utilizada em área de 22 ha, totalizando 29 pontos amostrais. A matéria seca total de plantas daninhas foi determinada em área de 0,5 m2 e também separada em plantas de folhas largas e folhas estreitas. Imagens da área de amostragem foram classificadas utilizando-se classificador supervisionado em três classes: palha, folhas e solo descoberto. As folhas das plantas de soja foram segmentadas manualmente a partir da classe folhas. As imagens também foram processadas utilizando-se método de limiarização automática, através da separação as folhas do fundo. Nas imagens processadas, calculou-se a área coberta por cada classe. Todas as variáveis foram submetidas a análises de correlação e geoestatísticas. Correlação significativa foi verificada entre área coberta por plantas e matéria seca total. A classificação supervisionada e a limiarização automática obtiveram resultados semelhantes. Quando as folhas da soja foram segmentadas, a determinação da infestação por plantas daninhas de folhas largas foi favorecida, mas não se verificou influência na sua correlação com a matéria seca total de plantas daninhas e área coberta. Dependência espacial só foi identificada quando os dois tipos de plantas daninhas foram estudados separadamente.