X Reunião Sul-Brasileira
de Ciência do Solo
Fatos e Mitos em Ciência do Solo
Pelotas, RS - 15 a 17 de outubro de 2014
Núcleo Regional Sul
Densidade dos Sólidos: Adaptação de Metodologia Utilizando a Lavadora
Ultrassônica
Claudia Klein(1); Rafael Reck (2);Vilson Antonio Klein(3).
(1)
Engenheira Agrônoma, Mestra em agronomia, doutoranda do Programa de Pós Graduação em Agronomia da Universidade de
Passo Fundo; BR 285, São José, Passo Fundo, 99052-9000; [email protected]);(2) Discente do Curso de Agronomia UPF; (3)
Engenheiro Agrônomo Doutor, Professor da Universidade Passo Fundo; (3) Eng. Agr. Dr. Professor da Universidade de Passo Fundo.
RESUMO - A densidade dos sólidos (Dss) é a relação
entre a massa de uma amostra e o volume ocupado pelas
partículas sólidas e é um importante parâmetro utilizado
para cálculos de espaço poroso dos substratos, uma vez
que os substratos devem ser bem estruturados, garantindo
boa retenção de água e espaço de aeração. A busca por
métodos alternativos na determinação de densidade dos
sólidos de substratos é pertinente para maior eficiência
das análises. O método da lavadora ultrassônica auxilia na
determinação da densidade dos sólidos pois gera
vibrações que são dissipadas através da água expulsando
o ar contido dentro dos balões diminuindo o tempo de
processamento das amostras. Foram utilizados 3
substratos: casca de arroz carbonizada (CAC),
Tecnomax® e MecPlant® e estes foram submetidos a
vibraçoes na lavadora ultrassônica em tempos de 10, 30,
60, 120, 180, 240, 300, 360 minutos, e a posteriori os
resultados serem comparados com o método padrão. A
lavadora ultrassônica pode ser utilizada para a
determinação da Dss desde que, num tempo mínimo de
240 minutos de imersão com auxílio mecânico na
expulsão de ar, pois os resultados sao semelhantes aos da
metodologia padrão. Resultados superiores de Dss foram
obtidos no tempo de 360 minutos com expulsão de ar.
Palavras-chave: cavitação; porosidade total; tempo de
determinação; vibrações.
INTRODUÇÃO – O conhecimento dos substratos
utilizados na produção de mudas é de fundamental
importância, pois estes devem apresentar características
químicas e físicas ideais ao crescimento (Klein et al.,
2012). As propriedades dos substratos são variáveis em
função de sua origem, método de produção ou obtenção,
proporções de seus componentes, entre outras
características. É de suma importância que todo substrato
utilizado no viveiro tenha suas propriedades analisadas, o
que embasa melhor a formulação de misturas e adubações
(Kratz et al., 2013).
A densidade dos sólidos corresponde ao quociente da
sua massa seca pelo seu volume, considerando apenas os
sólidos do substratos (sem o arranjo ou orientação)
(Klein, 2014). Para esta determinação utiliza-se o
principio de Arquimedes, em que o volume de um líquido
deslocado por um corpo é igual ao seu volume (Klein,
2014).
A densidade dos sólidos determinada em laboratório é
um parâmetro importante utilizado para o cálculo de
espaço poroso presente em cada substrato. Porém a
metodologia proposta por Embrapa (1997) em que a
amostra fica submergida em álcool etílico por 24 horas,
além de ser demorada, muitas vezes não elimina todo o ar
presente na amostra, o que gera resultados errôneos.
A lavadora ultrassônica é utilizada em laboratórios
para lavagem de materiais pequenos, com estruturas de
difícil alcance. O princípio utilizado é o da cavitação, que
faz com que as ondas de energia acústica propagadas na
solução aquosa (onde os balões serão imersos) criem
vibrações que fazem com que o ar da amostra seja
eliminado, diminuindo o tempo de determinação deste
parâmetro (Unique, 2014).
O objetivo do estudo é avaliar a eficiência da lavadora
ultrassônica na determinação da densidade de sólidos de
substratos, a especificidade da pesquisa dar-se-á pela
comparação dos dados obtidos através do método da
Embrapa e da lavadora ultrassônica.
MATERIAL E MÉTODOS - O experimento foi
conduzido no Laboratório de Física e Água do Solo,
foram utilizados três substratos: casca de arroz
carbonizada (CAC), Tecnomax® e MecPlant®.E o
preparo das amostras conduzido conforme Embrapa
(1997).
Os balões volumétricos foram colocados na lavadora
ultrassônica UltraSonic marca Unique®. A lavadora foi
preenchida com 5L de água, onde os balões foram
submetidos às vibrações conforme tempos de 10, 30, 50,
120, 180, 240, 300, 360 minutos (min).
Após cada tempo, os balões foram completados com
álcool.. Para evitar problemas com dilatação do álcool em
função da temperatura, após cada tempo os balões foram
colocados em água fria, durante 10 minutos, buscando
atingir a temperatura próxima a 20 ºC.
No tempo de 360 minutos os balões foram inclinados
e girados para que o ar entre as partículas fosse totalmente
expulso
Na metodologia padrão descrita por Embrapa (1997),
foram adicionados 10 g de substrato e 70 mL de álcool.
Após 24h os balões foram inclinados e girados para que o
ar ainda presente entre as partículas fosse totalmente
expulso.
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Fatos e Mitos em Ciência do Solo
Núcleo Regional Sul
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
CAC
0
60
120
180
240
300
360
420
Tempo (minutos)
Densidade dos sólidos (g cm -3)
RESULTADOS E DISCUSSÃO - Das metodologias
avaliadas, o tempo de 360 minutos com expulsão de ar
apresentou maiores valores de densidade dos sólidos nos
três substratos avaliados (Tabela 1). Corroborando com o
estudo de Klein et al. (2013) que indicavam tempos de
imersão superiors a 240 minutos para obtenção de
resultados satisfatórios de densidade dos sólidos em
substratos.
Para a CAC no tempo de 360 minutos com expulsão
do ar obteve-se valores maiores de Dss porém não
diferindo estatisticamente do método padrão Embrapa
(1997). No Tecnomax® também destacou-se o tempo de
360 minutos com expulsão do ar.
No Mecplant®, o tempo de 360 min com expulsão de
ar se mostrou superior aos demais, porém sem diferença
estatística do tempo de 240, 300 e 360 min sem expulsão
do ar. Nesse substrato a Dss próxima ao método padrão
foi atingida com menor tempo em relação aos outros
substratos, isso pode ter sido devido às características
granulométricas do material, que possui partículas de
maior tamanho.
Considerando as médias gerais, a metodologia
Embrapa (1997) não diferiu estatisticamente dos tempos
de 240, 300 e 360 minutos sem expulsão de ar. Na média
dos substratos o que apresentou maior valor para Dss foi o
Mecplant®.
Na figura 1 está representado o comportamento da
densidade dos sólidos dos três substratos obtidos a partir
do uso da lavadora ultrassônica e a metodologia da
Embrapa (1997), representada pela linha pontilhada.
Recomenda-se a utilização da lavadora ultrassônica
para determinação da Dss, pois os resultados foram
satisfatórios e o tempo de processamento foi diminuído
em comparação com o método Embrapa (1997), porém
mais estudos podem ser realizados com outros materiais e
tempos, já que neste trabalho o tempo de 360 minutos
com expulsão de ar se mostrou superior aos demais em
todas as análises.
É importante considerar que a utilização da lavadora
ultrassônica com posterior auxílio mecânico na liberação
ar, apresentou valores superiores que a metodologia
padrão.
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
TECNOMAX
0
Densidade dos sólidos (g cm -3)
O delineamento experimental foi completamente
casualizado com arranjo em esquema fatorial, sendo os
fatores: três substratos, nove tempos (metodologias) com
quatro repetições cada.
Os resultados foram submetidos a análise de variância
e os dados comparados pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade de erro.
Densidade dos sólidos (g cm -3)
Pelotas, RS - 15 a 17 de outubro de 2014
60
120
180
240
300
Tempo (minutos
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
360
420
MECPLANT
0
60
120
180
240
300
Tempo (minutos)
360
420
361min = tempo de 360 minutos mais expulsão de ar
Figura 1. Densidade dos sólidos dos substratos em
função do tempo de imersão na lavadora ultrassônica.
Figura
– Densidade
dos Linha
sólidos
dos substratos
ema
FAMV,1 Passo
Fundo, 2014.
pontilhada
representa
função
do
tempo
de
imersão
na
lavadora
média obtida pelo método da Embrapa
361min = tempo de 360 minutos mais expulsão de ar
ultrassônica. FAMV, Passo Fundo, 2014.
Linha pontilhada representa a média obtida pelo
método da Embrapa (1997).
CONCLUSÃO – A lavadora ultrassônica deve ser
utilizada para a determinação da Dss desde que em tempo
mínimo de 360 minutos com auxílio mecânico na
expulsão de ar.
AGRADECIMENTOS- À Fapergs, Capes e UPF pela
concessão de bolsas e ao CNPq pela bolsa de
produtividade em pesquisa.
2
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Fatos e Mitos em Ciência do Solo
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REFERÊNCIAS
EMPRESA
BRASILEIRA
DE
PESQUISA
AGROPECUÁRIA – EMBRAPA. Centro Nacional de
Pesquisa de Solos. Manual de Métodos de Análise de
Solo. 2. ed. Rio de Janeiro, 1997. 212 p.
KARTZ, D.; WENDLING, I.; NOGUEIRA, A. C.;
SOUZA, P. V. Propriedades físicas e químicas de
substratos renováveis. Revista Árvore. v.37, n.6, Viçosa,
2013.
KLEIN, C.; KLEIN, V . A.; GRAEBIN, G. J. Utilização
da lavadora Ultra-sônica na determinação da densidade
Núcleo Regional Sul
dos sólidos de substratos. In: XXXIV Congresso
Brasileiro de Ciência do Solo. Anais. Florianópolis, 2013.
KLEIN, C. VANIN, J.; CALVETE, E. O.; KLEIN, V.
Caracterização química e física de substratos para a
produção de mudas de alface. Pesquisa Agropecuária
Gaúcha, Porto Alegre, v.18, n.2, 2012.
KLEIN, V. A. Física do Solo. 3a edição. Ed. Universidade
de Passo Fundo. 263 p.
UNIQUE. Algumas informações sobre a Tecnologia
ultrassônica. Acesso em 25/08/2014. Disponível em:
http://www.unique.ind.br/ultrasom.html.
Tabela 1. Densidade dos sólidos dos substratos casca de arroz carbonizada (CAC), Tecnomax e Mecplant em função
do tempo de imersão na lavadora ultrassônica. FAMV/UPF, 2014
Substratos
Tempo
Média
CAC
TECNOMAX
MECPLANT
10 min
B 0,93
e
A 1,11
g
A 1,23
e
1,09
g
30 min
B 0,98
de
A 1,22
fg
A 1,36
de
1,19
fg
60 min
C 1,09
cde
B 1,31
ef
A 1,47
cd
1,29
ef
120 min
C 1,16
bcd
B 1,34
def
A 1,53
cd
1,34
de
180 min
C 1,20
bc
B 1,40
cdef
A 1,61
bc
1,41
cd
240 min
C 1,25
bc
B 1,48
bcde
A 1,72
ab
1,48
bc
300 min
C 1,27
bc
B 1,50
bcd
A 1,77
ab
1,51
bc
360 min
C 1,28
b
B 1,54
bc
A 1,81
a
1,54
b
360 min*
B 1,47
a
A 1,86
a
A 1,86
a
1,73
a
24 h**
B 1,33
ab
A 1,66
b
A 1,61
bc
1,53
b
Média
C 1,20
B 1,44
A 1,60
CV (%)
10,07
* 360 minutos com expulsão do ar; ** método padrão Embrapa (1997); CAC: casca de arroz carbonizada.
Médias seguidas pela mesma letra minúscula na coluna e maiúscula na linha não diferem significativamente pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade de erro.
3