Resistência à penetração

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1 Resistência à penetração RAFAEL MOTAARI 1 DEFIIÇÕES 12 Resistência mecânica à penetração (RP) Resistência mecânica à penetração é o esforço de reação que o solo oferece à pressão de penetração de uma haste do penetrômetro com ponta cônica no sabre, cuja área é conhecida Simula a reação do solo à elongação radicular Como, portanto, no Sistema Internacional deunidades, é dada em Pa (Pascal) 13 Penetrômetro de impacto Penetrômetros são aparelhos destinados à avaliação da resistência mecânica à penetração do solo Dividem-se em convencionais e de impacto São constituídos de uma haste com uma ponta cônica na extremidade inferior a superior possui um dinamômetro (convencional) ou um cilindro (impacto) O penetrômetro de impactos (Stolf) é apresentado na Fig 1 Características do penetrômetro de impactos (Stolf, Fig 1) 1) massa do cilindro: 4 kg, 2) curso de queda livre: 400 mm, 3) ângulo daponta cônica: 30, 4) área da ponta cônica em contato com o solo: 1,28 cm 2, 5) diâmetro do sabre: 9,5 mm (American Society of Agricultural Engineers) 1

2 2 FORMULÁRIO DO PEETRÔMETRO DE IMPACTOS 21 Fórmula expedita STOLF, R et al Recomendação para uso do penetrômetro de impacto Araras: Kamaq Máquinas e Implementos Agrícolas, s/d 10p imp/dm = [/(P-A)] 10(1) onde: imp/dm = impactos por decímetro = número de impactos efetuados com o martelo (cilindro) do penetrômetro para obtenção da leitura A e P = leituras antese depoisdos impactos (cm) 22 Transformação de imp/dm em Pascal (Pa) 23 Fórmula científica STOLF, R Teoria e teste experimental de fórmulas de transformação dos dados de penetrômetro de impactos em resistência do solo Rev Bras Ciênc Solo, Campinas, v15, p , 1991 RP = 5, ,891 (imp/dm) (2) onde, no Sistema CGS: RP = resistência mecânica à penetração [kgf/cm 2 ] imp/dm = impactos por decímetro para o curso do cilindro de 40 cm Sabendo-se que: e que: portanto, a unidade de pressão (P) no CGS fica: (3) 2

3 Sabendo-se também que: 1 kgf 9,81 = (4) 1 m 2 = cm 2 = 10 4 cm 2 (5) 1 cm 2 = 10-4 m 2 (6) Portanto, substituindo-se as eq (4) e (6) na pressão (eq 3), a unidade de pressão no Sistema Internacional (Pa) fica: (7) Aplicando-se a eq (7) na eq (2) vem que: (8) Dividindo-se por , para não trabalhar com valores numéricos enormes, vem que: Para o curso do cilindro de 40 cm: (7) Para o curso do cilindro de 20 cm (solo úmido e/ou arenoso): (8) 3 GEERALIDADES DO USO DO PEETRÔMETRO DE IMPACTOS 31 A resistência mecânica à penetração (RP) varia em função da umidade (θs) e da densidade do solo (DS) θs RP e vice-versa DS Considerar : UV = UG DS RP e o inverso é verdade 22% RMP RMP = f (umidade do solo) Água (33,5%) 0 Ar (16,5%) Mineral (45%) MO (5%) 27 3

4 /16/ O crescimento radicular (CR) é inversamente correlacionado com a resistência mecânica à penetração (RP) 33 A produtividade vegetal varia inversamente com a resistência mecânica à penetração (RP) TABELA 1 Produtividade relativa (%) de grãos de arroz de sequeiro em função da resistência do solo à penetração e densidade do solo no Latossolo Vermelho Distrófico 34 A resistência mecânica à penetração (RP) varia em função do manejo/preparo do solo (BEUTLER et al, 2004) 31 FIGURA 2 Produtividade de soja = f (resistência à penetração) Umidade de determinação na capacidade de campo (0,01 MPa) (BEUTLER; CETURIO, 2004) 35 RP (MPa) PASTO GRADE MATO Coleta de dados da resistência mecânica à penetração no campo Profundidade (cm) FIGURA 3: Coleta de dados no campo 4

5 TABELA 2 Limites de classes de resistência de solos à penetração e graus de limitação ao crescimento das raízes (Canarache, 1990) 36 Classes de valores da resistência mecânica à penetração Limites Limitações ao crescimento Classes (MPa) das raízes Muito baixa < 1,1 Sem limitação Baixa 1,1 a 2,5 Pouca limitação Média 2,6 a 5,0 Algumas limitações Alta 5,1 a 10,0 Sérias limitações Muito alta 10,1 a 15,0 Raízes praticamente não crescem FIGURA 4: Representação gráfica dos dados do penetrômetro de impacto e correspondente perfil amostrado (STOLF, 1987) Extremamente alta > 15,0 Raízes não crescem TABELA 3 Limites de classes de resistência de solos à penetração e graus de limitação ao crescimento das raízes (USDA, 1993) Classes Valores de Baixa RP < 0,1 Extremamente baixa RP < 0,01 Muito baixa 0,01 < RP < 0,1 Intermediária 0,1 < RP < 2,0 Baixa 0,1 < RP < 1,0 Moderada 1,0 < RP < 2,0 37 Planilha para coleta de dados no campo Elevada RP > 2,0 Alta 2,0 < RP < 4,0 Muito alta 4,0 < RP < 8,0 Extremamente alta RP > 8,0 4 COSTRUÇÃO DO GRÁFICO RESISTÊCIA x PEETRAÇÃO 4 1 Generalidades n (número) de perfis da RP para o gráfico n = f (manejo do solo) normalmente : n = repetições/talhão talhão = f (manejo do solo) 5

6 Perfil 1 Perfil Coleta dos dados no campo Eq (8) 0 0 1,0 0, ,0 2,5 2, ,5 6,5 1, ,5 15,0 1, ,0 30,0 1, ,0 48,0 1, ,0 67,0 0, ,0 74,0 0,757 Eq (8) 0 0 2,5 0, ,5 4,0 2, ,0 7,0 2, ,0 15,0 1, ,0 30,0 1, ,0 42,0 1, ,0 68,0 0, ,0 73,0 0,950 Perfil 3 Perfil 4 Perfil 5 Eq (8) 0 0 2,5 0, ,5 4,0 2, ,0 6,0 3, ,0 13,0 2, ,0 25,0 2, ,0 38,0 1, ,0 49,0 1, ,0 65,0 0, ,0 74,0 0,649 Eq (8) 0 0 0,5 0, ,5 2,5 1, ,5 4,0 4, ,0 11,0 2, ,0 28,0 1, ,0 44,0 1, ,0 69,0 0, ,0 78,0 0,649 Eq (8) 0 0 2,0 0, ,0 3,5 2, ,5 5,0 4, ,0 11,5 2, ,5 23,0 2, ,0 32,0 1, ,0 49,0 0, ,0 65,0 0, ,0 75,0 0, Distribuição da RP dos perfis em profundidade do solo Prof (cm) P1 P2 P3 P4 P5 MÉDIA 0 0,274 0,274 0,274 0,274 0,274 0,274 0,5 0,274 0,274 0,274 0,274 0,274 0,274 1,0 0,274 0,274 0,274 1,964 0,274 0,612 1,5 2,527 0,274 0,274 1,964 0,274 1,063 2,0 2,527 0,274 0,274 1,964 0,274 1,063 2,5 2,527 0,274 0,274 1,964 2,527 1,513 3,0 1,964 2,527 2,527 4,780 2,527 2,865 3,5 1,964 2,527 2,527 4,780 2,527 2,865 69,5 0,757 0,950 0,649 0,649 0,612 0,723 70,0 0,757 0,950 0,649 0,649 0,612 0, Construção do gráfico RP x Prof 6

7 10/16/2014 o ambiente Excel Coluna A = prof (cm) de 0,5 em 0,5 cm Coluna B =, discriminando valores médios/linha Ir na opção ISERIR Acionar DISPERSÃO COM LIHAS SUAVES E MARCADORES Editar o gráfico final Adicionar equação do terceiro grau Adicionar R RP = 3E-05**x 3-0,003**x 2 + 0,092**x + 1,576 R² = 0,776** 25 (x = prof) Prof (cm) 5 REFERÊCIAS STOLF, R et al Recomendação para uso do penetrômetro de impacto Araras: Kamaq Máquinas e Implementos Agrícolas, s/d 10p STOLF, R Teoria e teste experimental de fórmulas de transformação dos dados de penetrômetro de impacto em resistência do solo Rev Bras Ciênc Solo, Campinas, v15, p , 1991 SOUZA, ZM; SILVA, MLS; GUIMARÃES, GL; CAMPOS, DTS; CARVALHO, MP; PEREIRA, GT Variabilidade espacial de atributos físicos em um Latossolo Vermelho distroférrico sob semeadura direta em Selvíria (MS) Rev Bras Ciênc Solo, v25, p , 2001 MOTAARI R; CARVALHO, MP; ADREOTTI, M; DALCHIAVO, FC; LOVERA, LH; HOORATO, MAO Aspectos da produtividade do feijão correlacionados com atributos físicos do solo sob elevado nível tecnológico de manejo Rev Bras Ciênc Solo, v34, p ,