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REVISTA DO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
v. 13, n. 28 • dezembro de 2011
ISSN 1516-0025
TRAÇOS
Belém
v.13
n.28
p. 1-119
dez.
2011
2
REVISTA DO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
C 2011, UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA
REITOR
Antonio de Carvalho Vaz Pereira
VICE-REITOR
Henrique Guilherme Carlos Heidtmann Neto
PRÓ-REITOR DE ENSINO
Mário Francisco Guzzo
PRÓ-REITORA DE PESQUISA, PÓS-GRADUAÇÃO E EXTENSÃO
Núbia Maria de Vasconcelos Maciel
DIRETOR DO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA E
COORDENADOR DO CURSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
EVARISTO CLEMENTINO REZENDE DOS SANTOS
COORDENADOR DO CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO
JOSÉ AKEL FARES FILHO
COORDENADOR DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
SELÊNIO FEIO DA SILVA
COORDENADOR DO CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
ANDRÉ CRISTIANO SILVA MELO
COORDENADOR DO CURSO DE TECNOLOGIA EM PROCESSAMENTO DE DADOS
CLÁUDIO OTÁVIO MENDONÇA DE LIMA
COORDENADOR DO CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
MAURO MARGALHO COUTINHO
COORDENADORA DO CURSO DE ARTES VISUAIS E TECNOLOGIA DA IMAGEM
ANA DEL TABOR VASCONCELOS MAGALHÃES
COORDENADOR DO CURSO DE LICENCIATURA EM MATEMÁTICA
MIGUEL CHAQUIAM
EXPEDIENTE
EDIÇÃO: Editora UNAMA
RESPONSÁVEL: João Carlos Pereira
NORMALIZAÇÃO: Maria Miranda
FORMATAÇÃO GRÁFICA: Elailson Santos
PROJETO DA CAPA: Fernanda Beliche
ILUSTRAÇÃO DA CAPA: R. Bibas Fialho
“Campus” Alcindo Cacela
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Rod. BR-316, km3
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Catalogação na fonte
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Traços: revista do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia - Belém: UNAMA, v. 13, n. 28,
2011.
121 p.
ISSN: 1516-0025
1. Ciências exatas. 2. Ciências exatas - pesquisa. 3. Ciências exatas-estudos de caso.
1. Periódicos.
CDD: 507.2
3
REVISTA DO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
v. 13
n. 28
2011
EDITORIAL .................................................................................................................... 5
IMPACTOS AMBIENTAIS NOS RIOS PRATIQUARA E MURUBIRA: PRINCIPAIS
CANAIS ESTUARINOS DA ILHA DE MOSQUEIRO/PA ...................................................... 9
ENVIRONMENTAL IMPACTS IN RIVER AND PRATIQUARA MURUBIRA:
MAIM CHANNEL ISLAND MOSQUEIRO/PA
Leonardo Teixeira Pinheiro
Alberto Carlos de Melo Lima
Lindemberg Lima Fernandes
Leonardo Augusto Lobato Bello
ANÁLISE MULTITEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL E USO DA TERRA NA
RESERVA BIOLÓGICA DO GURUPÍ - MA, UTILIZANDO SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
GEOTECNOLÓGICOS ................................................................................................... 21
MULTITEMPORAL ANALYSIS OF VEGETATION COVER AND LAND USE IN THE
BIOLOGICAL RESERVE GURUPÍ - MA, USING INFORMATION SYSTEMS
GEOTECNOLÓGICOS
Paula Fernanda Viegas Pinheiro
João Almiro Correa Soares
Pedro Bernardo da Silva Neto
Ronaldo Lopes Rodrigues Mendes
ANÁLISE DE MECANISMO DE FALHA ENTRE COMPÓSITOS DE MATRIZ
CIMENTÍCIA REFORÇADO COM FIBRA DE SISAL .......................................................... 37
ANALYSIS OF MECHANISM OF FAILURE AMONG CEMENT MATRIX
COMPOSITES REINFORCED WITH FIBER SISAL
Maria das Neves Pontes Barata Peres
Sandoval Ferreira Martins Neto
Roberto Tetsuo Fujiyama
TRAÇOS
Belém
v.13
n.28
p. 1-121
dez.
2011
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MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE ENVASE DE REFRIGERANTE
EM GARRAFAS PET DE 600 ML VIA GRÁFICOS DE CONTROLE ...................................... 55
MONITORING AND EVALUATION PROCESS OF FILLING UP SOFT
DRINK IN PET BOTTLES OF 600 ML BY CONTROL CHARTS
Mário Diego Rocha Valente
Rogério da Silva Santos
Edson Marcos Leal Soares Ramos
UMA NOVA PROPOSTA DE REDES DE MULA DE DADOS FOCADA NA
POPULAÇÃO RIBEIRINHA DA AMAZÔNIA ................................................................... 71
A NEW PROPOSAL OF DATA MULE NETWORK FOCUSED ON AMAZON
RIVERINE POPULATION
Mauro Margalho Coutinho
Thierry Moreira
Erick Silva
A CULTURA DO DENDÊ: PERSPECTIVAS E LIMITAÇÕES PARA A PRODUÇÃO
DE BIODIESEL EM ÁREAS DEGRADADAS DA AMAZÔNIA ............................................. 83
ACULTURE OF PALM: PROSPECTS AND LIMITATIONS FOR THE PRODUCTION
OF BIODIESEL IN DEGRADED AREAS OF THE AMAZON
Márcia Chique Quemel
Kiânya Granhen Imbiriba
Valéria Chicre Quemel Andrade
CALCULADORA PARA O ENSINO DE POTÊNCIAÇÃO ...................................................103
CALCULATOR TO SUPPORT THE LEARNING OF EXPONENTIATION
Fábio José Alves da Costa
Pedro Franco de Sá
Antonio José de Barros Neto
EDITORIAL5
P
rezados leitores, é com prazer que apresentamos o no28 número da Revista
Traços.
No primeiro artigo avaliaram-se os impactos ambientais provocados pela ação
antrópica nos principais mananciais da ilha de Mosqueiro, na Região Metropolitana de
Belém (RMB) e que possui grande potencial turístico no Estado do Pará, em que se
consideraram as atuais condições dos mananciais in loco, tais como a erosão, o assoreamento, o lançamento de esgoto, o destino do lixo, entre outros, cujos resultados mostraram que a qualidade das águas dos rios pesquisados está comprometida em função
da ação do homem.
O segundo artigo mantém o foco sobre a avaliação ambiental multitemporal da
cobertura vegetal e uso da terra na reserva Biológica do Gurupi - MA, no período de 1988
a 2005, utilizando técnicas de sensoriamento remoto e a partir das classes de cobertura
vegetal e uso da terra na área da Reserva Biológica, constatou-se que no ano de 2005,
17,76% da floresta existente no ano inicial foi convertida em classes de uso da terra,
com destaque para a agropecuária e a regeneração natural.
O terceiro artigo apresenta os resultados de um experimento realizado a partir
do desenvolvido um material compósito utilizando-se como matriz a argamassa de cimento reforçado com fibra de sisal. Os resultados mostraram que a presença da fibra na
pasta de cimento aumentou a tenacidade do compósito em relação à matriz pura, diminuindo a tendência de fratura brusca.
O quarto artigo discute os resultados do processo de envase de refrigerante em
garrafas PET de 600 ml de uma indústria localizada no município de Belém, no Estado do
Pará, a partir de um conjunto de indicadores estatísticos do processo de produção cujos
resultados evidenciaram que o processo está sob controle estatístico.
O quinto artigo apresenta uma nova proposta para prover serviços eletrônicos
de saúde para comunidades ribeirinhas situadas no arquipélago do Marajó, na Amazônia brasileira, através de uma rede Ad-Hoc veicular (VANET), usando barcos como mulas
de dados o que se apresenta como uma alternativa de redução dos elevados níveis de
exclusão digital na região.
O sexto artigo discute o cultivo do dendê para a produção de biodiesel como
alternativa para a recuperação de áreas degradadas. É apresentada a caracterização do
sistema de produção de biodiesel no Estado do Pará, discutem-se os aspectos sociais,
econômicos, sociais e ambientais da dendeicultura, assim como as barreiras e limitações socioambientais da cultura do dendê, considerando a legislação pertinente à política de biocombustíveis no Brasil.
O sétimo e último artigo avalia o processo de construção e aplicação de uma
máquina de calcular virtual com representação da potenciação na forma bn como normalmente é representada desde o inicio da educação fundamental, cujo resultado foi
uma máquina de calcular virtual, em linguagem JAVA, que permite a representação da
potenciação na forma usual e que pode ser utilizada como mediadora do processo de
ensino-aprendizagem da referida operação.
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REVISTA DO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
EDIÇÃO Nº 28
CADERNO DE ARTIGOS
TÉCNICOS E CIENTÍFICOS
CONSELHO EDITORIAL:
Alberto Carlos de Melo Lima
Ana Del Tabor Vasconcelos Magalhães
André Cristiano Silva Melo
Antônio Erlindo Braga Júnior
Cláudio Alex Jorge da Rocha
Cláudio Otávio Mendonça de Lima
Débora Bandeira Moraes Trindade (Secretária)
Elzelis de Aguiar Müller
Evaristo Clementino Rezende dos Santos
(Presidente)
Filomena Mata Vianna Longo
Janice Shirley de Souza Lima
José Akel Fares Filho
José Augusto Furtado Real
Miguel Chaquiam
Natanael Freitas Cabral
Selênio Feio da Silva
COMITÊ CIENTÍFICO INTERNO:
Benedito Coutinho Neto
Elcione Maria Lobato de Moraes
Fábio José da Costa Alves
Hélio Raymundo Ferreira Filho
Leonardo Augusto Oliveira Bello
Marco Aurélio Arbage Lobo
Marisa de Oliveira Mokarzel
Mauro Margalho Coutinho
Pedro Franco de Sá
Ruy Guilherme de Castro Almeida
Maisa Sales Gama Tobias
Sérgio Castro Gomes
COMITÊ CIENTÍFICO EXTERNO:
Édison da Silva Farias - UFPA
Eliane Gonçalves Gomes - EMBRAPA-DF
Iran Abreu Mendes - UFRN
Lindemberg Lima Fernandes - UFPA
Marcelo Câmara dos Santos - UFPE
Maria Seráfico Pinheiro - UFPA
Simaia do Socorro Sales das Mercês - UFPA
Thienne Mesquita Johnson - USP-SP
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9
IMPACTOS AMBIENTAIS NOS RIOS PRATIQUARA E MURUBIRA:
PRINCIPAIS CANAIS ESTUARINOS DA ILHA DE MOSQUEIRO/PA
Leonardo Teixeira Pinheiro*
Alberto Carlos de Melo Lima**
Lindemberg Lima Fernandes***
Leonardo Augusto Lobato Bello****
RESUMO
O estudo analisa os impactos ambientais provocados pela ação antrópica nos principais
mananciais da ilha de Mosqueiro, localizado na Região Metropolitana de Belém, que
possui grande potencial turístico no estado do Pará. Foram avaliadas as atuais condições
dos mananciais in loco, tais como: erosão, assoreamento, lançamento de esgoto, lixo,
desmatamento, exploração imobiliária etc. A avaliação foi feita a partir de amostras de
água para verificar sua qualidade, em alguns pontos dos rios Pratiquara e Murubira.
Adicionalmente, foi realizada uma pesquisa socioeconômica das atuais condições da
população através de entrevistas. Os resultados encontrados mostraram que os rios em
estudo estão com a qualidade de suas águas comprometidas, especificamente nos pontos que foram avaliados. Mapas temáticos foram elaborados com os resultados encontrados para indicar as áreas mais atingidas pela ação do homem.
Palavras-chave: Rio Murubira. Rio Pratiquara. Mosqueiro/Pa. Impactos Ambientais. IQA.
ENVIRONMENTAL IMPACTS IN RIVER AND PRATIQUARA MURUBIRA:
MAIM CHANNEL ISLAND MOSQUEIRO/PA
ABSTRACT
The study analyzes the environmental impacts caused by mankind in the main springs
Mosqueiro/Pa Island, located in the metropolitan area of Belém and has great potential
for tourism in the state of Para. Evaluated the current conditions of the sources water on
site, such as erosion, sedimentation, wastewater discharge, waste, deforestation, exploitation, real estate, etc. The evaluation was made from water samples to check their
*
Docente do curso de Engenharia Civil da Universidade da Amazônia; Bolsista do Programa de e Iniciação
Científica. Email: [email protected].
**
Professor Titular da Universidade da Amazônia / Núcleo de Estudos e Pesquisa em Qualidade de Vida e Meio
Ambiente e da Universidade do Estado do Pará.
***
Professor adjunto da Universidade Federal do Pará, Faculdade de Engenharia Sanitaria e Ambiental –
FAESA.
****
Professor Titular da Universidade da Amazônia/Núcleo de Estudos e Pesquisa em Qualidade de Vida e Meio
Ambiente e da Universidade do Estado do Pará.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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quality in some areas of rivers and Murubira practice. In addition, a survey of current
economic conditions of people through interviews. The results showed that the rivers in
the study are the quality of the waters concerned, specifically in the points that were
evaluated. Thematic maps were produced with the results found to indicate the areas
most affected by human action.
Key-words: River Murubira. Pratiquara Rio. Mosqueiro / Pa. Environmental Impacts. IQA.
1 INTRODUÇÃO
A ilha de Mosqueiro faz parte das 39 ilhas que compõem o patrimônio
fundiário de Belém e também faz parte dos principais pólos turísticos do estado
do Pará. Possui diversas praias arenosas e localiza-se na costa oriental do rio Pará,
no braço sul do amazonas, em frente à baía do Guajará. A ilha de Mosqueiro está
inserida na região nordeste do Estado do Pará, onde se encontra a ocupação mais
antiga na Amazônia brasileira (VENTURIERI, 1998). Devido à ocupação desordenada da ilha, esta área começou a sofrer maior degradação no meio-ambiente nas
últimas décadas do século XX.
A ocupação desordenada se intensificou com a construção da ponte. Até
então, o rio era o único meio de acesso a essa localidade. A expansão vigorosa do
processo ocorreria somente em 1968 com a inauguração da estrada, interligada
por balsa, considerado um marco para a aceleração da especulação imobiliária,
que se expandiu em direção às praias do Ariramba e São Francisco. A partir de
1976, a ocupação voltou a se intensificar com a construção da ponte Sebastião
Oliveira, que liga Mosqueiro ao continente, facilitando a entrada ao balneário,
por via rodoviária. Com isso a ilha sofreu grande pressão de ocupação devido à
expansão de atividades ligadas à agropecuária e às explorações madeireiras, imobiliária e turística, o que poderá acarretar vários problemas como a escassez de
recursos hídricos, destruição de ecossistemas marinhos em área de mananciais e
crescimento desordenado (VENTURIERI, 1998).
Segundo Furtado e Silva Junior (2009), tais alterações ocorridas no ambiente da
ilha, que se revestem de caráter dinâmico, podem ser detectados através do cotejo
entre produtos de sensoriamento remoto no espaço e no tempo, tais como fotografias
aéreas, satélites, além de mapas referentes aos assuntos temáticos, que mostram grandes implicações no processo de desmatamento. Embora tenha feito parte da faixa de
extração de lenha, que incluía outras localidades como Marituba e Benevides, para
provimento de Belém, tal atividade desenvolvida pela população da ilha não a descaracterizou tanto, quanto os impactos atuais.
A Resolução Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) nº 001/86, art.
1, define “Impacto Ambiental” como toda alteração das propriedades físicas, químicas, e biológicas no meio-ambiente. Baseando-se nessa definição é visível que a ilha
já vem sofrendo degradação no solo, nas matas e nas suas águas, com alteração da
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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dinâmica do ecossistema aquático, que depende diretamente de rios, córregos e
igarapés. É notório, também, que a qualidade da água para consumo humano poderá
estar comprometida. Há, portanto, evidências de poluição ambiental, visto que para
Valle (1995), poluição ambiental pode ser definida como toda ação ou omissão do
homem, que através da descarga de material ou energia nas águas, solo e ar, cause
desequilíbrio nocivo no meio ambiente.
Vale ressaltar que há diversas fontes de poluição. Segundo Pereira (2004), a
poluição das águas é proveniente de, praticamente, todas as atividades humanas, sejam elas domésticas, comerciais ou industriais. Tais fontes derivam das mais diversas
atividades urbanas. Segundo Tucci (1998 apud PEREIRA, 2004) a poluição das águas ocorre a partir da adição de substâncias ou formas de energias que, direta ou indiretamente,
alteram as características físicas e químicas do corpo d’água.
A Ilha de Mosqueiro vem apresentando, ao longo dos anos, um acelerado processo de mudança na sua densidade espacial. Os aumentos populacionais e turísticos,
agravados pelos problemas urbanos e sanitários, têm provocado fortes pressões ambientais. Face ao exposto, este trabalho visa estudar os impactos ambientais provocados
pela ação antrópica nos principais mananciais que compõem os canais estuarinos da
Ilha de Mosqueiro, particularmente, o rio Murubira e Pratiquara, que tem suas nascentes em áreas densamente povoadas.
2 ÁREA DE ESTUDO
A Ilha de Mosqueiro abrange uma área de, aproximadamente, 220 km², com
uma população de 27.000 habitantes, faz parte do município de Belém, capital do
estado do Pará, dista 67 Km desta. Está situada na microrregião Guajarina em um
típico ambiente estuarino com influências marinhas, possuindo 17 km de praias de
água doce. Localiza-se geograficamente entre as coordenadas 01°04’a 01°14’ de latitude sul e 48°19’ a 48°29’ de longitude oeste de Greenwich, com altitude média de 15
metros acima do nível do mar. É limitada pelas baías do Guajará, Santo Antônio e
Marajó entre suas porções sudoeste, oeste e noroeste; a norte e nordeste pela baía
do Sol e ao sul e sudeste pelos furos do Maguari e das Marinhas (mapa de localização).
Fisiograficamente faz parte do conjunto hidrográfico do rio Pará, o qual é formador
das citadas baías, na sua foz, em forma de estuário. A ilha está voltada em sua parte
oeste para a baía de Santo Antônio, possuindo extensa área de praia, que tem continuidade para o noroeste na baía do Sol. Em termos administrativos faz parte do Distrito de Mosqueiro (Damos), que pertence ao município de Belém, e integra a região
metropolitana de Belém (FURTADO E SILVA JUNIOR, 2009).
Os principais acessos à ilha são pela rodovia PA-391 e por vias fluvial, sendo a
ligação com o continente pela ponte Sebastião R. de Oliveira , desde 1976, com 1.485
metros de extensão sobre o Furo das Marinhas. “Os principais rios que drenam a ilha
são: Murubira, Pratiquara e Mari-Mari” (VENTURIERI, 1998).
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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Figura 1 – Localização da Ilha de Mosqueiro – Pará.
Fonte: Elaboração dos autores
3 METODOLOGIA
Este trabalho realizou um estudo investigativo e descritivo dos impactos ambientais referentes às ações antrópicas na ilha de Mosqueiro/PA. Na primeira fase deste
trabalho foram realizados levantamentos in loco nos anos de 2010 e 2011, para avaliar
como as ocupações humanas próximas aos mananciais dos rios Murubira e Pratiquara
estão sendo afetadas em relação a sua qualidade. Um registro fotográfico, ao longo dos
rios, foi obtido com o intuito de identificar as áreas afetadas pelo homem. Na segunda
fase deste trabalho foi utilizado o Índice de Qualidade da Água de National Sanitaton
Foundation (IQA-nsf, adaptado pela Cetesb) que foi concebido para avaliar a qualidade
das águas dos rios (BOLLMAM; EDWIGES, 2008). O IQA-nsf é calculado pelo produto
ponderado de valores de qualidade correspondente aos parâmetros considerados, por
meio da equação 01.
n
IQAnsf  i1 qi wi
Eq.01
Onde:
IQA-nsf: valor índice representativo da qualidade da água (entre 0 e100);
qi: Qualidade do i-ésimo parâmetro obtido em função da sua concentração
wi: peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, atribuído em função de sua
importância para a conformação global de qualidade(entre 0 e 1 );
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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N: número de parâmetros que entram no cálculo do IQAnsf.
O valor de wi será:

n
i 1
wi  1
Eq.02
Conceitualmente, o IQA-nsf é um número resultante de uma síntese de valores
e pesos atribuídos a vários parâmetros físicos, químicos e bacteriológicos fornecendo
uma indicação relativa da qualidade da água, em diferentes pontos de amostragem no
espaço e no tempo (ISAM, 1999 apud BOLLMANN; EDWIGES, 2008). A Tabela 1 apresenta
os pesos relativos dos parâmetros avaliados para obtenção do IQA-nsf.
Tabela 1 – Pesos relativos dos parâmetros avaliados.
123456789-
Parâmetros
Oxigênio Dissolvido (%OD)
Coliformes Fecais (NMP/100ml)
Ph
Demanda Bioquímica de Oxigênio.(mg/l)
Fosfato total (mg/l
)
Temperatura ( ºC )
Nitrogênio total (mg/l))
Turbidez( UNT)
Sólidos totais (mg/l)
Pesos Relativos
0,17
0,15
0,12
0,10
0,10
0,10
0,10
0,08
0,08
Fonte: CETESB (1997).
Após os cálculos e emprego dos pesos correspondente, chega-se ao IQA-nsf e
com o auxílio da Tabela 2, verificou-se a categoria da qualidade da água.
Tabela 2 – Categoria da Qualidade da Água.
Categoria
Excelente
Bom
Médio
Ruim
Muito Ruim
Ponderação
90< IQAnsf=100
70< IQAnsf=90
50<IQAnsf=70
25< IQAnsf=50
0< IQAnsf=25
Fonte: IQA (FEAM-MG).
3.1 COLETA DE ÁGUA
Na coleta de água, para verificação de sua qualidade, foram estabelecidos dois
pontos medianos: um no rio Pratiquara e outro no rio Murubira (Figura 3). Esses pontos
foram selecionados nos locais indicados por estarem inseridos nas áreas urbanizadas. Os
procedimentos de coletas seguem o método proposto pela Cetesb (1988), a qual estabeleceu que a quantidade mínima de coleta deverá ser de 100 ml e colocados em frascos de
vidro neutros ou plástico autolaváveis, não tóxico com capacidade mínima de 125 ml, boca
larga e tampa a prova de vazamento (Figura 2) o que foi observado neste trabalho.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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Figura 2 – Kit de coleta de água.
Fonte:
Figura 3 – Pontos de Coletas.
Figura 3 – Pontos de Coletas.
Fonte: Elaborado pelos autores
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 VERIFICAÇÃO IN LOCO
A ilha de Mosqueiro recebe, no período de férias e feriados, um grande número
de visitantes e tem se tornado, ao longo dos anos, cenário de local de desmatamento,
de especulação imobiliária e de ocupação desordenada, geradora de resíduos sólidos.
Essas ações deterioram a qualidade das águas dos rios e, principalmente, a qualidade
de vida da população.
Inicialmente, com o auxílio de uma pequena embarcação alugada junto a ribeirinhos do rio Murubira, foi possível fazer todo o trajeto do rio desde sua fonte localizada
no bairro Murubira, até a sua foz, nas proximidades do Bairro da Mangueira; depois
seguiu-se para o rio Pratiquara, seguindo toda a trajetória desse corpo hídrico. Durante
o trajeto no rio Murubira observou-se diversas ações antrópicas que vem sendo desenvolvidas há algum tempo. Resíduos de construção, as margens do rio Murubira, são
jogadas a revelia bem como outros resíduos como lixo urbano. Conforme Figura 4, abaixo, vê-se: ação de poluição nas margens do Rio Murubira (A); Solapamento no rio Murubira (B); Construção irregular (C) e Desmatamento (D).
Figura 4 – Poluição às margens do Rio Murubira.
A
B
C
D
Fonte: Pesquisa de Campo.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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Figura 5 – Flora às margens do Rio Pratiquara: a) margens do rio Pratiquara;
b) flora das proximidades do rio Pratiquara.
A
B
Fonte: Pesquisa de campo.
4.2 QUALIDADE DA ÁGUA
Os resultados encontrados da qualidade da água nos rios Murubira e Pratiquara,
encontrados nos pontos de coleta (conforme Figura 3), os resultados dos parâmetros
físico-químicos, bacteriológicos e os valores máximos definidos na resolução CONAMA
357/2005, encontram-se na Tabela 3.
Tabela 3 – Resultado dos parâmetros Físico-Químicos e Bacteriológicos.
Variáveis
M1
P1
Resolução
Conama 357/2005
Oxigênio Dissolvido (mg/l)
3,9
3,8
= 5,0 mg/l
1600,00
150,00
Até 1000
pH
7,90
7,80
6,0 a 9,0
Demanda Bioquímica de Oxigênio. (mg/l)
1,28
1,50
Ate 5,0 mg/l
Fosfato total (mg/l
0,05
0,03
Ate 0,05 mg/l
28
28,1
0,6
0,5
Até 10,0 mg/l
Turbidez (UNT)
34,81
17,51
Até 100 NTU
Sólidos totais (mg/l)
596,0
1168,0
Coliformes Fecais (NMP/100 ml)
)
Temperatura (ºC)
Nitrogênio Total (mg/l
)
Fonte: Pesquisa de camo/CONAMA
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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Foi realizada uma coleta durante o inverno, devido à escassez de recursos
financeiros para concluir os objetivos da pesquisa, nos dois pontos de coleta,
apresentados anteriormente, para analisar a qualidade da água dos rios: no ponto M1
verificou-se que os valores de oxigênio dissolvido, em mg/l, foram semelhantes no
ponto P1. Ressalta-se que durante as coletas o nível das marés estava elevado (cheia)
no horário das 06h49min até 12h30min apresente na figura 5, o que pode ter influenciado
os resultados de OD.
Os valores de coliformes fecais nos rios Murubira e Pratiquara foram considerados
díspares devido o percurso do rio Murubira interceptar cinco bairros densamente
povoados na ilha de Mosqueiro, de onde são lançadas altas concentrações de poluentes.
O rio Pratiquara, por sua vez, possui particularidades quanto à sua fauna e flora, mas
essas particularidades já estão sendo depredadas pela extração imprópria de madeira
de lei e pela especulação imobiliária próxima as margens desse rio.
Figura 6 – Gráfico de previsões de maré.
Fonte: Marinha do Brasil.
Os valores de pH foram obtidos por analise laboratorial, medido por um aparelho
chamado peagâmetro, que faz a análise da água delineando o resultado. Segundo Esteves
(1988) há uma diversidade de fatores que influencia o pH e este varia entre 1 a14. A
variação do pH, para rios de água doce, é de 6 a 8, conforme foi mostrado na Tabela 3,
dentro da faixa normal da água para rios.
A coleta da água, após análise laboratorial, teve como panorama que a maioria
dos resultados dos parâmetros analisados está dentro dos critérios de mínimo e máximo
da resolução CONAMA 357/2005, que classifica as águas dos rios Murubira e Pratiquara
como de água doce. Com isso partiu-se para o cálculo do IQA-nsf, fazendo aplicação das
equações e objetivando o resultado presente na Figura 6.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
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Figura 7 – Gráfico do IQA-nsf nos pontos de coleta.
Fonte: Pesquisa de campo
O IQA-nsf das amostras do rio Pratiquara e Murubira variou de 54,9 e 64,5, em
valores absolutos, conforme Figura 6, o que indica a categoria média para os dois rios. De
acordo com a classificação, apresentada na Tabela 2, o valor do IQA-nsf encontrado nos
pontos medidos M1 e P1, respectivamente, Murubira e Pratiquara, estão dentro dos
padrões aceitáveis. A diferença observada no ponto M1 atribui-se à urbanização intensa
das áreas próximas ao manancial do rio Murubira. Entretanto, o IQA-nsf que foi obtido do
rio Pratiquara apresentou índices elevados, comparado com o do rio Murubira. Considerouse os pontos medianos dos rios, como exposto anteriormente, de forma que os resultados
dos IQA pudessem ser comparados. Os resultados indicam que os riosMurubira e Pratiquara
ainda apresentam-se em condições de usos diversos, consultivos e não consultivos,
principalmente na captação de suas águaspara fins de abastecimento humano. No entanto,
quanto à sua qualidade, viu-se que o crescimento urbano desordenado, aliado à falta de
planejamento urbano, está afetando esses mananciais, a fauna e a flora de suas bacias
hidrográficas, bem como, a qualidade de vida da população mosqueirense.
6 CONCLUSÃO
Ao longo do desenvolvimento deste trabalho e com as diversas verificações in
loco realizadas em Mosqueiro, particularmente nas áreas em estudo, rios Pratiquara e
Murubira, observou-se degradação dos mananciais e início de exploração imobiliária
em alguns pontos dos Bairros Carananduba, Natal do Murubira, Mangueira e Maracajá.
Além isso, foram observados vários pontos de lançamento de esgoto doméstico, mas
não foi identificado nenhum esgotamento industrial.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 9-20, dez. 2011
19
Foram identificados, também, exploração extrativista nas bacias dos rios
Murubira e Pratiquara, que usam o próprio rio para escoamento da madeira cortada.
Assim, a presença de erosão, solapamento e construções irregulares vem se somando
ao agravamento da qualidade das águas dos mananciais em estudo.
Os resultados obtidos com o IQA-nsf indicaram que os recursos hídricos ainda
estão satisfatórios para alguns usos. Entretanto, o resultado do IQA-nsf obtido na amostra
M1 não correspondeu ao que se esperava nas visitas feitas in loco nos rios Pratiquara e
Murubira, pois devido ao horário, a coleta da água poderia sofrer influência das marés,
conforme Figura 6, e a ocorrência de chuvas em dias anteriores a coleta, contribuiu para
o resultado discrepante para o rio Murubira, que tem seu percurso entre cinco bairros
populosos da ilha de Mosqueiro/PA.
As variáveis componentes da estrutura do IQA-nsf como DBO (Demanda
Bioquímica de Oxigênio), Nitrogênio, Fosfato, Coliformes Fecais, Turbidez, Sólidos Totais,
são características de resíduos orgânicos encontrados no esgoto doméstico, que pode
ser alteradas, devido à diluição destes compostos, pela ocorrência de chuvas, podendo
contribuir para disparidades do resultado na amostra M1. Entretanto, na mostra P1 com
as mesmas circunstancias, deram resultados coerentes com a visita in loco, pois
apresentou uma preservação da fauna e flora, típicas do local, é valido ressaltar que a
amostra P1 situada no rio Pratiquara é uma área pouco explorada pela especulação
imobiliária no local, mas esta realidade poderá mudar com o tempo e consequentemente
estes resultados podem, num futuro próximo, serem alterados pela intensificação da
especulação imobiliária e os diversos impactos por ela causados.
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ANÁLISE MULTITEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL E USO DA
TERRA NA RESERVA BIOLÓGICA DO GURUPÍ - MA, UTILIZANDO
SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOTECNOLÓGICOS
Paula Fernanda Viegas Pinheiro*
João Almiro Correa Soares**
Pedro Bernardo da Silva Neto***
Ronaldo Lopes Rodrigues Mendes****
RESUMO
O presente estudo versa sobre a análise multitemporal da cobertura vegetal e uso da
terra na reserva Biológica do Gurupi - MA, no período de 1988 a 2005, utilizando técnicas
de sensoriamento remoto. Esta Unidade de Conservação é de elevada importância para
a manutenção de espécies endêmicas da região. Entretanto, é considerada pelo IBAMA
como a “Unidade de Conservação mais devastada do Brasil”. A análise espacial multitemporal foi realizada a partir de métodos de classificação supervisionada, com o auxilio do software Erdas Imagine, utilizando-se imagens do satélite Landsat - TM e CBERS2. A partir das classes de cobertura vegetal e uso da terra na área da Reserva Biológica,
constatou-se que em 1988 a classe de cobertura vegetal representada pela floresta
predominava em 91,08% da área total da reserva. Já no ano de 2005, constatou-se que
17,76% da floresta existente no ano inicial (1988) foi convertida em classes de uso da
terra (agropecuária e regeneração natural). É a descaracterização da sua função enquanto Unidade de Conservação.
Palavras-chave: Cobertura Vegetal. Uso da Terra. Unidade de Conservação. Análise Multitemporal. Sensoriamento Remoto.
MULTITEMPORAL ANALYSIS OF VEGETATION COVER AND
LAND USE IN THE BIOLOGICAL RESERVE GURUPÍ - MA,
USING INFORMATION SYSTEMS GEOTECNOLÓGICOS
ABSTRACT
This study focuses on the analysis of multitemporal vegetation cover and land use in the
reserve Biological Gurupi - MA, from 1988 to 2005, using remote sensing techniques. This
conservation area is of high importance to the maintenance of species endemic to the
region. However, IBAMA is considered as a “conservation area most devastated of Bra*
Professor
Professor
***
Professor
****
Professor
**
da
da
da
da
UFRA. [email protected]
UFRA. [email protected]
UFRA. [email protected]
UFPA. [email protected]
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zil.” Spatial analysis was performed from multitemporal methods of supervised classification, with the help of software ERDAS Imagine, using Landsat images - TM and CBERS2. This study mapped and quantified the classes of land cover and land use in the area of
Biological Reserve, noting that in 1988 the class represented by the forest vegetation
prevailed in 91.08% of the total area of the reserve. However, in the final year of the study
(2005), it was found that 17.76% of the existing forest in the initial year (1988) was converted into classes of land use (agriculture and natural regeneration). This result indicates the mischaracterization of his role as Conservation Unit.
Keywords: Vegetation Cover. Land Use. Conservation Unit. Multitemporal analysis. Remote Sensing.
1 INTRODUÇÃO
Criada pelo decreto nº 95.614 de 12 de janeiro de 1988, a Reserva Biológica
(Rebio) do Gurupi é a única Unidade de Conservação (UC) desta categoria no Estado do
Maranhão. As Reservas Biológicas tem como objetivo a preservação integral da biota e
demais atributos naturais existentes em seus limites, sem interferência humana direta
ou modificações ambientais (SNUC, 2005).
Com uma grande riqueza de madeiras nobres e de outras espécies florestais,
esta Reserva assume um importante papel para a manutenção da biodiversidade da
flora local e nacional (SÁ E FERREIRA, 1999).
Porém, a Rebio do Gurupi vem se caracterizando como uma das Unidades de
Conservação mais devastadas do Brasil. O estado de degradação é tão avançado que não
se admite que áreas com presença de pastos, capoeiras, plantações de arroz e milho,
além de floresta completamente degradada façam parte de uma Unidade de Conservação de Proteção Integral (OLIVEIRA, 2004).
A Rebio do Gurupi nos últimos anos não tem conseguido cumprir com a sua
finalidade, sendo hoje possivelmente a Reserva Biológica Federal mais habitada em
todo Brasil. Segundo Laudo da Polícia Federal (2001) no interior da Reserva existe uma
população estimada entre 6.000 a 8.000 moradores. Na zona de amortecimento (área
circundante) da Rebio, a população é predominantemente rural, co-existindo assentamentos, acampamentos de movimentos sem-terra, além de propriedades rurais e projetos florestais (OLIVEIRA, 2004).
A Reserva é um grande atrativo para a indústria madeireira, já que é uma das
últimas fontes de madeira nesta região o que tem atraído a instalação de serrarias
dentro da área da reserva.
A vulnerabilidade desta UC se dá principalmente devido à existência de conflitos advindos da expansão urbana e agropecuária e projetos de infra-estrutura (estradas, rodovias, barragens, loteamentos), além de caça, pesca comercial, comércio ilegal
de animais e plantas, desmatamentos, mineração, queimadas, isolamento, além de
uma infinidade de problemas existentes em seu entorno (RAMOS E CAPOBIANCO, 1996).
Um cenário como este exige a utilização e aplicação de geotecnologias, as quais
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
23
têm sido consideradas de fundamental importância para se estudar a evolução do uso
das terras e, por conseguinte, as mudanças ocorridas na cobertura vegetal de uma região. Assim sendo, este trabalho busca realizar uma avaliação multitemporal da cobertura vegetal e uso da terra na região, analisando os diferentes cenários para os anos de
1988 (ano de criação da Rebio), 1996 (ano subseqüente ao maior índice de desmatamento na Amazônia) e 2005, buscando determinar o grau de devastação da área, bem como
avaliar o impacto dos padrões de uso da terra sobre a cobertura vegetal na Rebio, quantificando a devastação nas principais classes vegetais.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A Reserva Biológica do Gurupi está localizada entre as coordenadas geográficas
de longitude 46° 27’ / 46° 48’ (W. Gr) e latitude 3° 10’ / 4° 08’ (Sul), fazendo parte da
porção noroeste do Estado do Maranhão, compreendendo partes dos municípios de
Centro Novo do Maranhão, Bom Jardim e São João do Caru, fazendo parte do Bioma
Amazônia (Figura 1).
Figura 1- Mapa de localização da Rebio da Gurupi.
Fonte: PI NHEIRO (2005).
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24
2.2 MATERIAIS E MÉTODOS
O conjunto de dados utilizados na realização deste estudo é composto de insumos de base tecnológica vitais para uma aproximação mais correta da situação atual e
da dinâmica histórica do uso e ocupação das terras na área da Rebio do Gurupí. Os
principais materiais usados foram: a) imagens do satélite Landsat-5, sensor TM; b) imagens do satélite CBERS-2, sensor CCD; c) mosaico de imagens GeoCover ortorretificado
da National Aeronautics and Space Administration (NASA); e d) Bases Temáticas e Cartográficas (escala 1:250.000), incluindo os layers de vegetação, unidades de conservação, terras indígenas, hidrografia, localidades, limites políticos, rodovias, entre outras.
Na primeira etapa do trabalho, denominada de preparação dos dados foram
realizadas a inspeção e o controle da qualidade dos dados a fim de dimensionar as
possíveis correções a serem aplicadas nas imagens adquiridas, bem como os processos
de importação e conversão dos dados. Optou-se pelas bandas 3, 4 e 5 das imagens TM/
Landsat-5 e bandas 4, 3 e 2 das imagens CBERS-2. As composições coloridas RGB adotadas apresentam os corpos d’água em tons azulados, as florestas e outras formas de
vegetações em tons esverdeados e os solos expostos em tons rosa e avermelhados.
Tabela 1 – Características das imagens utilizadas.
Fonte: PINHEIRO (2005).
A etapa efetiva de pré-processamento buscou a redução das principais distorções (radiométricas e geométricas) e ruídos (atmosféricos) observados na fase de controle de qualidade das imagens. Diante disso, foram realizadas correções específicas
nas imagens TM/Landsat-5 e CBERS-2 utilizadas neste trabalho e descritas a seguir:
a) Correção radiométrica
A correção radiométrica tem como objetivo a eliminação dos fatores perturbantes ocasionados por desgaste dos sensores e geometria de iluminação, e que influenciam nos valores de reflectância dos objetos na imagem gerada (Pereira et al, 1989).
Nas imagens TM/Landsat-5 deste trabalho, foi detectado o ruído striping geralmente associado às bandas de menor comprimento de onda, caso das bandas 1, 2 e 3. O
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12, n. 28,
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2011
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striping diz respeito à presença de padrões horizontais sistemáticos nas imagens, produzidos por sistemas scanners de varredura mecânica, tal como o sensor TM do satélite
Landsat. O striping é mais evidente em alvos de baixa reflectância na imagem, como os
corpos d’água. A repetividade desses padrões é de 16 linhas nas imagens do sensor TM.
O método para correção do striping é baseado em uma função linear para expressar uma relação entre o valor de reflectância de entrada e o valor de saída. Nas
imagens TM/Landsat-5 o ruído Striping foi removido através da ferramenta DESTRIPE,
implementada no software Erdas Imagine.
Nas imagens CBERS-2, o principal problema radiométrico detectado, diz respeito ao aspecto desfocado e destorcido ao longo da cena. Para a correção deste ruído foi
aplicado o filtro de Restauração nas bandas multiespectrais da imagem. Para a realização do processo de restauração da imagem CBERS-2, foram adotados parâmetros de
EIFOV (Campo Instantâneo de Visada Efetiva) que representam uma função de transferência modulada do sensor responsável na definição da resolução espacial nominal do
mesmo (Fedorov, et. al., 2002). Os parâmetros de EIFOV utilizados para correção radiométrica das imagens CBERS-2 são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 – Parâmetros EIFOV utilizados na restauração
das imagens CBERS-2.
Fonte: FEDOROV et. al, 2002.
b) Correção Atmosférica
As imagens do sensor TM/Landsat-5 são muitas vezes susceptíveis aos efeitos
de “embaçamento” causado pela absorção e espalhamento atmosférico em função da
presença de particulados presentes na atmosfera terrestre, tais como vapor de água,
aerossóis, névoas, entre outros. Outro fator que pode causar mudanças no valor de
radiância está relacionado com os efeitos da iluminação ensolarada (relação geométrica entre a elevação solar e o ângulo azimutal).
Esses ruídos podem comprometer os melhores resultados do processo de classificação das imagens. Portanto, a correção atmosférica proporciona a utilização de valores de reflectâncias mais próximos dos reais.
Nas imagens TM/Landsat-5, foi utilizada a função Haze Reduction do pacote de
ferramentas de correção atmosférica (ATCOR) de imagens, encontrada no software Erdas Imagine.
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26
c) Correção Geométrica (Georreferenciamento)
A correção geométrica é normalmente realizada pelo ajustamento de um polinômio que converte as coordenadas de imagem (i.e., linha e coluna) nas coordenadas
de um sistema de projeção. O polinômio é estimado com base nas coordenadas de um
conjunto de pontos de controle identificados na imagem e num mapa de referência ou
em um levantamento de campo com GPS (VERONA, 2000).
No processo de georreferenciamento das imagens TM/Landsat-5 e CBERS-2, foi
utilizado como referência o mosaico GeoCover ortorretificado da NASA, adquirido no
formato compactado Mrsid (.sid). Utilizou-se 30 pontos de controle distribuídos uniformemente ao longo das imagens, onde o Erro Médio Quadrático (RMS) obtido foi de 13
metros. Após a reamostragem do processo de correção polinomial, foi realizada a verificação da precisão do ajuste geométrico do georreferenciamento das imagens geradas
em relação ao dado de referência. Os resultados foram comparados com estudo realizado por Soares et al (2005) e foram considerados plenamente satisfatórios para o prosseguimento do trabalho.
Outra etapa, denominada de processamento, conforme fluxograma do processo da figura 2 envolveu a classificação e a edição das imagens. Dentre os métodos de
classificação existentes utilizou-se o método de classificação supervisionada que consiste no estabelecimento de um processo de decisão no qual um conjunto de pixel é
definido como pertencente a uma determinada classe. O analista inicialmente “treina”
o classificador, para que este associe os demais pixels semelhantes a uma determinada
classe (previamente definida) através de regras estatísticas preestabelecidas (Venturieri e Santos, 1998).
Figura 2 – Fluxograma das atividades desenvolvidas neste trabalho.
Fonte: PINHEIRO (2005).
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
27
Neste estudo, foi adotado o método de classificação conhecido como Máxima
Verossimilhança (Maxver), o qual se baseia no cálculo da distância estatística entre cada
pixel e a média dos níveis de cinza da classe previamente definida a partir de amostras
de treinamento (CROSTA, 1993).
Foram classificadas as imagens TM/Landsat-5, referentes ao de 1988 (ano base),
onde foram coletadas amostras baseadas nas assinaturas espectrais das classes de uso
da terra e cobertura vegetal identificadas nas imagens de satélite. Foram amostradas
quatro classes (floresta, agropecuária, regeneração natural e água). As classes de cobertura vegetal mapeadas neste trabalho foram definidas com base nas fitounidades vegetais estabelecidas pelo IGBE (Floresta Ombrófila Densa Submontana e Floresta Ombrófila Densa Terras Baixas) e as classes de uso da terra à capacidade de serem identificadas
através de imagens de média resolução espacial (agropecuária e regeneração natural).
O resultado desta etapa gerou um arquivo raster que sofreu o processo de edição,
a fim de corrigir algumas confusões ou erros inerentes a este tipo de classificação. Neste
caso foram utilizados dois tipos de edição a automática (filtros) e a interpretação visual, as
quais ajudaram minimizar as falhas deixadas pelo classificador, por isso a edição é de
suma importância e é a etapa na qual o analista leva bastante tempo para realizá-la.
É importante ressaltar que não foi possível a realização do trabalho de campo para
a definição das classes de cobertura vegetal, bem como a verificação da classificação do
último período, por se tratar de uma área de conflito, a qual apresenta risco a integridade
física do pesquisador, haja vista que até o órgão gestor da Unidade (IBAMA) é impedido de
realizar o trabalho de fiscalização, monitoramento e pesquisa na Reserva.
O processo de integração dos dados gerados (espaciais e estatísticos) se baseou
nas técnicas de geoprocessamento, segundo Neto et al.(2005), onde foi realizada a
atualização do tema de cobertura vegetal e uso da terra, do ano base do estudo até as
duas datas subsequentes. Assim, gerou-se a da união automática dos temas de “cobertura vegetal e uso da terra” do ano de 1988 com o tema “uso da terra” do ano de 1996 a
atualização do tema para o ano de 1996. Este método foi repetido para os demais resultados alterando somente os anos de estudo.
Para definir, estatisticamente, o avanço do uso da terra entre os anos investigados e inferir sobre o impacto deste uso nas classes de floresta existente na área da
Rebio, foram utilizadas as tabelas de atributos do layer de vegetação do ano de 1988 e as
tabelas de atributos do layer de uso da terra do ano de 1996, que foram unidas, resultando na atualização da tabela de atributos do tema para o ano de 1996. Também foi gerada
neste processo, uma tabela resumida que mostra a incidência do uso da terra sobre as
classes de florestas para o ano de 1996, este procedimento foi repetido para os demais
anos. Foram utilizados como interfaces de pré-processamento e processamento, incluindo a classificação das imagens o software Erdas Imagine e para os processos de interpretação visual e geração dos mapas temáticos foi utilizado o software Arcview.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
28
2.3 RESULTADOS
Para cada ano de estudo, foram gerados mapas temáticos de cobertura vegetal
e uso da terra e o resultado estatístico que representa o grau de incidência e possível
impacto do uso da terra sobre a cobertura vegetal da Rebio. Foram mapeadas quatro
classes representativas de cobertura vegetal e uso da terra (floresta, agropecuária, regeneração natural e água). Os resultados estatísticos são representados na tabela 3:
Tabela 3 – Quantitativos das classes da cobertura vegetal e uso da terra para os anos
de 1988, 1996 e 2005 em hectares e percentagens de áreas.
Fonte: PI NHEIRO (2005).
Em 1988, a classe de cobertura vegetal, representada pela floresta predominava
em 91,08% da área total da reserva o que equivale a 247.789,56 hectares. Deste total,
185.435,49 hectares era Floresta Ombrófila Densa Submontana e 62.354,06 hectares representava Floresta Ombrofila Densa Terras Baixas. Das classes de uso da terra, observadas na reserva, a classe agropecuária representa uma área de 23.746,01 hectares, enquanto que para classe de regeneração natural, constatou-se uma área de 435,82 hectares.
Este resultado indica a predominância de Floresta Ombrófila Densa Submontana na área da Rebio do Gurupi em 1988. Observa-se ainda o fato de que para o primeiro
ano de estudo já havia classes de uso da terra (agropecuária e regeneração natural),
afetando cerca de 8,88 % da área de floresta existente nesse ano.
Tal fato indica que desde 1988 a reserva já vinha sofrendo ameaças quanto ao
não cumprimento do seu objetivo, fato que deveria ter sido considerado na adoção da
categoria de proteção integral para esta Unidade.
Para o ano de 1996, os resultados obtidos para a classe de floresta indicaram um
total de 231.168,13 hectares, o que corresponde a 84,97% da área total da Rebio. Referente à classe de agropecuária, contatou-se 39.599,61 hectares e para a classe de regeneração natural verificou-se 1.203,64 hectares. Este resultado, indica um acréscimo dos
valores de uso da terra em 14,99% em relação a data anterior, o que significa que a área
de floresta diminuiu em 6,11% neste período.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
29
Os dados obtidos na análise do período de 1988 a 1996 indicam que a floresta
continuou sofrendo alteração e que a atividade agropecuária apresentou um aumento
significativo, o que indica que a perda da floresta ocorre principalmente para esse tipo
de uso da terra.
Para o ano de 2005 foram mapeados cerca de 203.782,50 hectares de área de
floresta. A classe correspondente ao uso agropecuário corresponde cerca de 66.368,29
hectares e a classe de regeneração natural soma aproximadamente 1.820,60 hectares
do total da Rebio. Os dados obtidos para o ano de 2005 indicam um percentual elevado
de retirada da cobertura vegetal, indicando que a maior parte da floresta existente no
ano de criação da Reserva foi convertida em algum tipo de uso da terra.
Até o ano de 1988 havia cerca de 247.789,56 hectares de floresta na área da Rebio
do Gurupi. Deste total, 231.168,13 hectares permaneceu ainda como floresta até o ano
de 1996 e aproximadamente 16.621,42 hectares de floresta foram convertidos em classes de uso da terra (agropecuária e regeneração Natural). No ano de 1988 (marco inicial
deste estudo) a Rebio encontrava-se com aproximadamente 272.068,20 hectares de
floresta. Já no ano de 1996, a mesma sofreu uma conversão de cerca 6,71% passando a
classes de uso da terra (agropecuária e regeneração natural). Até o ano de 2005, esta
floresta sofreu mais uma conversão correspondente a cerca de 11,05% de floresta para
uso da terra (quase o dobro em relação à área convertida no ano de 1996), totalizando
assim uma perda acumulada de 17,76% entre 1988 e 2005. Os números finais demonstram que do total de floresta mapeada no ano base deste estudo, cerca de 82,24% ainda
permanece em 2005.
Os resultados das análises realizadas na Rebio nos anos de 1988, 1996 e 2005,
mostraram que as classes de agropecuária identificadas nos anos de 1996 e 2005 foram
acrescidas à classe de agropecuária detectada em 1988. Observou-se com isso, que a
área mapeada em 1988 sofreu um incremento nos padrões de uso da terra nos anos
subsequentes, o que revela que a reserva se encontra sob uso intenso e contínuo,
desde a sua criação.
Foram ainda obtidos resultados por fitounidades: Floresta Ombrófila Densa Submontana e Floresta Ombrófila Densa Terras Baixas, para os anos de 1996 e 2005, apresentados na tabela 4:
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
30
Tabela 4 – Classes de uso da terra ocorridos nas fitounidades florestais nos anos de
1996 e 2005 em hectares e percentuais.
Fonte: PI NHEIRO (2005).
Fazendo uma análise dos valores da classe de Floresta Ombrófila Densa Submontana existente no ano de 1988 (aproximadamente 185.435,49 hectares), podemos observar que cerca de 94,6% (175.424,22 hectares), permaneceu como floresta. Entretanto,
cerca de 9.329,87 hectares, o equivalente a 5,03% da mesma floresta foi convertido em
uso da terra (agricultura e pecuária) e cerca de 681,3960 hectares (0,37%) passou a ser
regeneração natural no ano de 1996. Estes valores estão expressos na tabela 4 e na figura
2 que apresentam os quantitativos em hectares e percentuais da classe de Floresta Ombrófila Densa Submontana e das classes de uso da terra identificadas até o ano de 1996.
Para a classe de Floresta Ombrófila Densa Terras baixas, existente no ano de
1988, que era de aproximadamente 62.354,06 hectares, cerca de 55.743,91 hectares
(89,4%) permaneceu como floresta. Contudo, cerca de 6.523,73 hectares (10,46%) dessa
floresta foi convertido em classes de uso da terra (agricultura e pecuária) e aproximadamente 86, 42 hectares (014%) passou a ser regeneração natural até o ano de 1996.
Estes dados são melhores observados na figura 3 (a e b) que apresenta os quantitativos em hectares e percentuais das classes de Floresta Ombrofila Densa Submontana e Floresta Ombrófila Terras Baixas e das classes de uso da terra identificadas até o
ano de 1996.
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31
Figura 3 – Uso da Terra nas fitounidades: a) Floresta Ombrofila Densa Submontana
e b) Floresta Ombrofila Densa Terras Baixas em 1996.
(a)
(b)
Fonte: PI NHEIRO (2005).
A área de Floresta Ombrófila Densa Submontana, que em 1996, correspondia a
aproximadamente 175.424,22 hectares, foi reduzida em 2005 para 157.421,79 hectares,
o que equivale dizer que 89,74% da floresta permaneceu como floresta. Desta forma,
cerca de 9,91% (17.385,47 hectares) da vegetação foi convertida para a classe de uso
agropecuário e cerca de 0,35% (616,96 hectares) passou a ser regeneração natural. É
importante ressaltar que a regeneração destas áreas representa um processo natural
de revitalização da vegetação, não estando associado diretamente ao processo de antropismo direto. No entanto, a regeneração natural é classificada, neste estudo, como
uso da terra em função do abandono imposto pelo homem após a retirada da madeira.
Para a classe de Floresta Ombrófila Densa Terras Baixas, do total de 55.743,91 ha, observado no ano de 1996, aproximadamente 46.360,70 hectares (83,17%) mantiveram-se
como floresta. Cerca de 9.383,20 hectares (16,83%) foram convertidos para a classe de
uso agropecuário. Em relação à classe de Regeneração natural, nas imagens de satélite
referente ao ano de 2005, não foi observada uma alteração significativa. A conversão
dos tipos de florestas em uso da terra pode ser mais bem visualizado na figura 4.
Figura 4 – Uso da Terra nas fitounidades: a) Floresta Ombrofila Densa
Submontana e b) floresta Ombrofila Densa Terras Baixas em 2005.
(a)
(b)
Fonte: PINHEIRO (2005).
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
32
Em resumo, até o ano de 1988 havia cerca de 247.789,56 hectares de floresta na
área da Rebio do Gurupi. Deste total, 231.168,13 hectares permaneceram ainda como
floresta até o ano de 1996 e aproximadamente 16.621,42 hectares de floresta foram
convertidos em classes de uso da terra (agropecuária e regeneração Natural).
No ano de 1988 (marco inicial deste estudo) a Rebio encontrava-se com aproximadamente 272.068,20 hectares de floresta. Já no ano de 1996, a mesma sofreu uma
conversão de cerca 6,71% passando a classes de uso da terra (agropecuária e regeneração natural). Até o ano de 2005, esta floresta sofreu mais uma conversão correspondente a cerca de 11,05% de floresta para uso da terra (quase o dobro em relação à área
convertida no ano de 1996), totalizando assim uma perda acumulada de 17,76% entre
1988 e 2005. O números finais demonstram que do total de floresta mapeada no ano
base deste estudo, cerca de 82,24% ainda permanece em 2005 (Figura 5.)
Figura 5 – Quantitativo da conversão da floresta em uso da terra.
Fonte: PI NHEIRO (2005).
Os resultados também podem ser visualizados nos mapas resultantes das classificações realizadas a partir das imagens de satélites utilizadas para a realização desse
estudo e podem ser visualizados nas Figura 6 (a, b e c):
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
Fonte: PI NHEIRO (2005).
Figura 6 – Mapas da cobertura vegetal e uso da terra da REBIO - ANOS 1986, 1996 e 2005.
33
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 21-35, dez. 2011
34
3 CONCLUSÕES
A Rebio do Gurupi apresenta forte carência de estudos científicos sobre a retirada da cobertura vegetal em Unidades de Conservação, fato este que dificultou consideravelmente a obtenção de dados que pudessem ser correlacionadas aos resultados
obtidos neste estudo, o que poderia enriquecer o conhecimento sobre o estado de
conservação da reserva. No entanto, o referido estudo servirá de subsídios para novas
pesquisas cientificas voltada para essa temática com o fito de contribuir nas discussões
e análises desta categoria de reserva. O uso de técnicas de sensoriamento remoto e
sistemas de informação geográficas utilizados neste estudo foram de fundamental importância na obtenção de informações cruciais e atualizadas sobre a Rebio. Sua eficiência minimizou o custo da pesquisa e otimizou a geração de conhecimento científico.
Em dezessete anos, período ao qual compreende esta pesquisa (1988 a 2005) o
desmatamento na área da reserva foi de aproximadamente 17,76%, permitindo concluir que a remoção da cobertura vegetal é persistente e continua até os dias atuais.
Estima-se que em se mantendo o ritmo e as proporções da remoção da vegetação, em
pouco tempo a Rebio estaria completamente devastada.
Em um estudo a cerca dos impactos ambientais causados pelo antropismo em 93
áreas protegidas, realizada em 22 países tropicais, Bruner et al. (2001) concluíram que a
maioria dos Parques obteve sucesso em diminuir a derrubada da vegetação e, em menor grau, na mitigação da exploração madeireira, caça, fogo e pastoreio. Perceberam
também que a efetividade das UC’s estaria correlacionada com atividades básicas de
manejo, tais como a fiscalização e a demarcação interna. Os dados apresentados neste
trabalho mostraram que, infelizmente, as conclusões de Bruner et al (2001) não se
enquadram a Rebio do Gurupi. Esta Unidade encontra-se ocupada e apropriada por
posseiros e madeiros, que aliados à falta de fiscalização exploram a madeira e exercem
o uso cultural da área, deixando um rastro de destruição.
Assim, a Rebio do Gurupi não estaria efetivamente protegendo a biodiversidade local, que seria o seu principal objetivo.
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Traços, Belém, v. 13, n. 27, p. 25-45, dez. 2011
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ANÁLISE DE MECANISMO DE FALHA ENTRE COMPÓSITOS DE
MATRIZ CIMENTÍCIA REFORÇADO COM FIBRA DE SISAL
Maria das Neves Pontes Barata Peres*
Sandoval Ferreira Martins Neto**
Roberto Tetsuo Fujiyama***
RESUMO
Neste trabalho, foi desenvolvido um material compósito utilizando-se como matriz a
argamassa de cimento reforçado com fibra de sisal e teor de fibra 1% em peso, cortadas
manualmente com comprimento de 25,0 mm sem tratamento superficial usando o
mínimo processamento tecnológico nas etapas de fabricação. A pesquisa estudou os
mecanismos de falha do material. Os compósitos foram produzidos com moldagem
manual utilizando-se vibrador de imersão para adensar. Foram confeccionados corpos
de prova da matriz pura e do compósito com fibra de sisal, com entalhes de 1,7 mm, 3,0
mm e 5,0 mm. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaio de flexão em três
pontos e correlacionadas com o aspecto fractográfico realizados. Os resultados mostraram
que a presença da fibra de sisal, inseridas na pasta de cimento aumentou a tenacidade
do compósito em relação à matriz pura diminuindo a tendência de fratura brusca.
Palavras-chave: Compósito. Sisal. Ensaio de Flexão
ANALYSIS OF MECHANISM OF FAILURE AMONG CEMENT
MATRIX COMPOSITES REINFORCED WITH FIBER SISAL
ABSTRACT
In this work, we developed a composite material using as a matrix of cement mortar
reinforced with sisal fiber and fiber content 1% by weight, manually cut with a length of
25.0 mm without surface treatment technology using minimal processing in steps
manufacturing. The research studied the mechanisms of material failure. The composites
were produced with manual molding using immersion vibrator to thicken. Were fabricated
specimens of pure matrix and composites with sisal fiber, with slots of 1.7 mm, 3.0 mm
and 5.0 mm. The mechanical properties were evaluated by testing three point bending
*
Mes tre em Engen haria Mecâni ca, In stitut o Federal de Educa ção Ci ência e Tec. do Pa rá.
[email protected]
** Mestre em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará. [email protected]
*** Professor Doutor. Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Pará.
[email protected]
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
38
and correlated with the appearance fractography performed. The results showed that
the presence of the fiber, embedded in the cement paste increased the toughness of the
composite matrix compared to pure decreasing trend of abrupt fracture.
Keywords: Composite. Sisal. Bending Test
1 INTRODUÇÃO
Nos úl timos a nos, tem ha vido esforços consi derávei s pa ra
desenvolver compósitos de cimento reforçados com fibras naturais a preços
acessíveis contribuindo para o crescimento da produção de infra-estrutura (H.
SAVASTANO JR. et al, 2009).
A habitação popular, em nosso país e em outros com igual ou pior índice de
desenvolvimento, ainda é precária, sendo o déficit de moradias resultante de
dificuldades nas condições econômicas da população, somando-se ainda a esta situação
o alto custo de alguns materiais de construção tradicionalmente comercializados. A
inserção de novas tecnologias, com a utilização de materiais locais, apresenta-se como
alternativa de redução no custeio das habitações e sua aplicabilidade mostra-se possível,
na medida em que esses novos métodos construtivos tenham a confiabilidade de
desempenho demonstrada por investigações científicas.
De uma maneira geral, pode-se considerar um compósito como sendo qualquer
material multifásico que exiba uma proporção significativa das propriedades de ambas
as fases que o constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de
propriedades (CALLISTER JR, 2002).
O homem utiliza elementos de reforço para materiais frágeis, melhorando suas
propriedades mecânicas desde os tempos remotos. O uso de fibras naturais, tais como
palha e crina de cavalo eram usadas como reforço de matrizes de argila e gesso, na
composição de materiais de construção, assim como as de asbestos em argila, há 4500
anos. Segundo Brescansin (2003) a utilização de fibras vegetais no Brasil começou na
PUC - Rio em 1979, onde foram utilizados estudos com fibra de coco reforçando
argamassa de cimento.
A relevância do tema em questão ressalta a possibilidade de se pesquisar e
caracterizar produtos de base tecnológica para a minimização de falhas catastróficas em
materiais de alta fragilidade, no caso da argamassa de cimento, em associação com
reforço de fibras naturais, as quais são biodegradáveis e de grande disponibilidade na
região Amazônica.
Os materiais compósitos reforçados com fibras naturais têm motivado
atualmente discussão de temas relacionados à preservação do meio ambiente e em
função do desenvolvimento de novos métodos e processos tecnológicos (FRAGA, et al.,
2006; WANG; SAIN; COOPER, 2006).
Fibras naturais são materiais biodegradáveis com os processos biológicos
térmicos químicos e fotoquímicos, renováveis e geram materiais recicláveis (ANDRADE,
2007).
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
39
O sisal é uma das fibras vegetais que possui maior resitência à tração e é uma das
mais indicadas para reforço de argamassas. No Brasil a espécie cultivada é a Agave
Sisalana (Figura 1), sendo que o Estado da Bahia contribui com 85% do total da produção
da fibra (SILVA, 2004). A fibra de sisal, conhecida por sua grande resistência mecânica,
está entre as mais investigadas como reforço de materiais compósitos, sendo disponível
a um custo razoável, pois a planta cresce em vários ambientes tropicais e renova-se
rapidamente.
Figura 1 – Agave sisalana (Sisal)
O cimento Portland é constituído principalmente de material calcáreo, como
rocha calcárea ou gesso, alumina e sílica, encontrados em argilas e xisto. As argilas
também contêm alumina (Al2O3, Fe2O3, MgO) e álcalis na mistura de matérias primas
tem efeito mineralizante na formação de silicatos de cálcio. Quando não estão presentes
quantidades suficientes de Al2O3 e Fe2O3 nas matérias primas principais, estes são
propositadamente incorporados à mistura por adição de materiais secundários, como a
bauxita e o minério de ferro (METHA & MONTEIRO, 1994). No Brasil a classificação do
cimento Portland, segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas-ABNT, regulada
pelo Comitê Brasileiro-18 (Cimento, Concreto e Agregados) tem critérios próprios onde
são definidos os tipos pelas siglas CPI, CPII, CPIII, CPIV E CPV. Segundo Petrucci (1976),
os agregados são materiais granulares, sem forma e volume definidos, geralmente
inertes e de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia.
Uma de suas maiores aplicações está na confecção de argamassas e concretos. São
materiais relativamente baratos e têm sido atualmente tratados como material de
enchimento inerte. A água deve ser colocada na quantidade certa, sem excessos nem
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
40
em pouca quantidade, pois prejudicará a trabalhabilidade, a cura e, consequentemente,
a resistência mecânica da pasta.
A maior parte das pesquisas nos últimos anos sobre o uso de fibras naturais
como reforço em matrizes cimentícias foi motivada pela grande quantidade de fibras
disponíveis e pelo fato de elas possuírem alta resistência mecânica (BENTUR, 1990).
Savastano Junior (2009) afirma que para as fibras curtas aleatoriamente
distribuídos na matriz, a eficiência dos elementos de transição tende a ser relativamente
baixo em comparação com aquele em compósitos com reforços contínuos e alinhados.
Savastano et al (1994), pesquisaram a importância do estudo da zona de interface da
biomassa vegetal e o cimento, onde pode ocorrer eventuais descontinuidades, dentro
de uma fase ou entre as fases, tais como poros ou fissuras, as quais interferem tanto no
comportamento mecânico quanto na durabilidade do material.
Toledo Fillho et al (2002), relatam que o uso de fibras vegetais em concreto
proporciona um emocionante desafio à indústria de construção de habitação,
particularmente em países não-industrializados, pois elas são baratas e modelo de
reforço prontamente disponível requerem apenas um baixo grau de industrialização
para o seu tratamento e, em comparação com um peso equivalente do mais comum de
fibras de reforço, a energia necessári a para a sua produção é pequena e,
consequentemente, o custo de fabricar estes compósitos também é baixa. Além disso,
a utilização de uma mistura aleatória de fibras vegetais na produção de matrizes de
cimento leva a uma técnica que requer apenas um pequeno número de pessoal treinado
para a indústria de construção. Compósitos de fibrocimento vegetal, assim, constituem
o desafio e a solução para a combinação pouco convencional de materiais de construção
com métodos de construção convencional.
No ensaio de Flexão em três Pontos os corpos de prova pré-entalhados
recebem uma carga. A carga de flexão é aplicada no centro de um corpo de prova
específico, apoiado em dois pontos. O valor da carga aplicada versus o deslocamento
do ponto central é a resposta do ensaio (GARCIA, SPIM, SANTOS, 2000). Durante
este ensaio, os resultados podem ser afetados por vários fatores, como comprimento
do vão entre os apoios, velocidade de ensaio e dimensões da seção transversal do
corpo de prova. Em cargas simples, os melhores resultados são obtidos em relação
ao módulo de ruptura com carga central (RILEM 49, 1984). A Figura 6 mostra um
esquema de carregamento estático.
Figura 2 – Esquema de carregamento estático.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
41
O valor principal que se determina é a resistência à ruptura transversal ou módulo
de ruptura, calculado pela expresão:
Mr = módulo de ruptura
P = carga
L= Distância entre os apoios
B= Base
W= altura
Para seção retangular de base B e altura W
Mr=
3PL
(1)
2BW²
Os mecanismos de falha local que podem ocorrer durante a fratura de um
compósito fibrado são: a ruptura das fibras, a deformação e o trincamento da matriz, o
descolamento das fibras, o deslizamento interfacial seguido da ruptura das fibras (pull
out) e ainda o efeito denominado ponte das fibras (fiberbridging), onde as superfícies
de uma trinca sã o interli gada s por fibras. Estes mecani smos podem atuar
simultaneamente durante o processo de fratura de um compósito. A importância de
cada mecanismo no processo de fratura dependerá do tipo de compósito estudado, do
carregamento aplicado e da orientação das fibras. Analisando o mecanismo de fratura,
verifica-se que a condição interfacial é fator importante e governa o comportamento
tensão-deformação dos compósitos. O comportamento das interfaces tem sido estudado
por meio de ensaios de deslizamento de uma única fibra (HSUEH, 1955). Estes ensaios
avaliam o processo de transferência de carga entre a fibra e a matriz.
Savastano Junior et al (2009), afirma que o comprimento de fibra é um dos
principais fatores que influenciam no processo de transferência de carga da matriz para
as fibras e interferem no efeito de transição das fibras através das fissuras (matriz
descolagem e pull-out), que ocorre em um estágio mais avançado de carregamento
observado no material à base de cimento.
A Figura 3 mostra os vários mecanismos de falha que podem ocorrer em
compósitos reforçados por fibras. A fratura raramente acontece de modo catastrófico,
mas tende a ser progressiva com falhas subcríticas dispersas através do material, o que
pode ser considerado vantajoso.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
42
Figura 3 – Mecanismos de falhas em materiais compósitos (ANDERSON, 1995).
1- Arrancamento de fibras
2 - Ponte de fibras
3 - Descolamento fibra/matriz
4- Ruptura das fibras
5-Trincamento da matriz
A fractografia é uma das principais técnicas utilizadas no processo de análise de
materiais após a falha. Consiste em identificar aspectos fractográficos e estabelecer as
relações entre a presença ou ausência desses aspectos com a sequência de eventos da
fratura podendo levar à determinação do carregamento e das condições dos esforços
no momento da falha (SOHN; HU, 1995).
O objetivo desta pesquisa é estudar os mecanismos de falha de materiais
compósitos da argamassa de cimento reforçados com fibra de sisal dispostas
aleatoriamente com três tipos de entalhe utilizando-se o menor nível possível de
processamento tecnológico nas etapas produtivas.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 MATERIAIS
2.1.1 Fibra de Sisal
Neste trabalho utilizou-se fibra de sisal (Agave sisalana), encontrada no comércio
de Belém, oriunda da Bahia. A pesquisa foi realizada com fibras de sisal secas e curtas,
com comprimentos de 25,0 mm (TOLEDO FILHO et al,1997) e teor de fibra 1% em peso
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
43
definidos com base em de Ramakrishna et AL. (2005) e 2,22% em fração volumétrica. O
procedimento para a obtenção do comprimento desejado foi através do corte manual
(com tesoura) a partir do feixe de fibras. A Figura 4 mostra a fibra cortada mostra a fibra
cortada com 25,0 mm de comprimento.
Figura 4 – Fibra de sisal com 25,0 mm.
2.1.2 Cimento
Para a obtenção da argamassa foi utilizada uma mistura de cimento, areia e
água. O cimento utilizado para o trabalho foi o CPII 32. Utilizou-se o cimento Portland CP
II- Z-32 NB 11578 composto por silicato de cálcio, aluminato de cálcio, ferro, aluminato
de cálcio, sulfatto de cálcio, filler carbonático e pozalona, adquirido no mercado da
Grande Belém (Figura 5).
Figura 5 – Cimento CPII-Z 32.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
44
2.1.3 Areia
A areia normal brasileira é um material de referência utilizado por todos os
laboratórios nacionais que realizam ensaios físicos-mecânicos de cimento Portland,
seja no controle de processo de produção dos fabricantes de cimentos Portland, seja
pelos laboratórios de materiais de construção civil em geral. A exigência do uso da areia
normal brasileira como material de referência está estabelecida na norma ABNT NBR
7215(1996) (Figura 6).
Figura 6 – Aspecto visual da Areia Normal Brasileira.
2.1.4. Água
Figura 7 – Água.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
45
2.2 METODOLOGIA EXPERIMENTAL
O trabalho consistiu em desenvolver um compósito com matriz de argamassa de
cimento reforçado com fibra de sisal de 25,0 mm de comprimento com três tipos de
entalhe, que foram introduzidos para que o comportamento do material fosse analisado
na presença do defeito, utilizando o menor nível possível de processamento tecnológico
nas etapas produtivas. O tipo de ensaio adotado foi o de flexão em três pontos.
2.2.1 Fabricação dos Moldes de Corpo de Prova
Os moldes dos corpos de prova para ensaio de flexão em três pontos foram
confeccionados em madeira, cuja base apresenta um corte, o qual serve de apoio para
o entalhe. O layout do molde foi baseado em Fujiyma (1997) e possui dimensões de
seção transversal retangular (100,0 mm x 25,0 mm) e 300,0 mm de comprimento
obedecendo à norma RILEM 49. O entalhe que se utilizou foi de acrílico correspondendo
a 50% da altura do molde, possuindo comprimento total de 100,0 mm (largura do corpo
de prova). O entalhe está representado esquematicamente na Figura 8. Os corpos de
prova foram confeccionados em ambiente predial em fase de construção com área de
250 m2.
2.2.2 Procedimento para Obtenção da Matriz de Argamassa de Cimento e do Compósito
Para os ensaios de flexão em três pontos, foram moldados dezoito corpos de
prova da matriz pura de argamassa de cimento para os três tipos de entalhe de 1,7 mm,
3,0 mm e 5,0 mm e dezoito do compósito de argamassa de cimento e fibras de sisal de
comprimento 25,00 mm para os mesmos tipos de entalhe utilizado na matriz pura. Os
materiais constituintes da mistura antes de serem moldados, foram identificados e
pesados baseados em dados da literatura. Adotou-se o critério Sarmiento e Freire (1996),
na proporção de 1:2 (cimento:areia), traço este que foi usado em todos os processos. O
fator água/cimento usado experimentalmente, foi de 0,5 quantidade de água para 1,0
quantidade de cimento em peso, no traço Sedan et al, (2007).
Os materiais constituintes da mistura antes de serem moldados, foram identificados e pesados. As fibras foram cortadas com comprimentos de 25,0 mm selecionados
a partir de pesquisas realizadas por Toledo Filho (1997) que estudou a influência do
comprimento das fibras de sisal de 15,0 mm e 25,0 mm na resistência a compressão da
argamassa.
As propriedades mecânicas dos compósitos foram caracterizadas através do
ensaio de flexão em três pontos. De posse dos valores carga e deformação, obtidos
experimentalmente, serão traçados gráficos para caracterizar e comparar o comportamento à flexão dos corpos de prova.
Aplicou-se o desmoldante e umedeceu-se os moldes. Em seguida de posse de
todos os materiais foi iniciada sua mistura, colocou-se o cimento pesado num recipiente, acrescentando água que foi misturada manualmente por 1 minuto e 30 segundos,
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
46
adicionou-se areia à pasta de cimento misturando-se por 2 minutos. A argamassa ficou
em repouso por 1 minuto e em seguida acrescentou-se a fibra que foi misturada por 4
minutos. A mistura é deixada em repouso por 1 minuto antes da conformação. A Figura
9 mostra a fibra de sisal sendo adicionada a mistura.
Figura 9 – A fibra sendo adicionada a mistura da argamassa de cimento.
Os corpos de prova permaneceram em câmara úmida por quarenta e oito horas
como se pode observar na Figura 10, em seguida desmoldados, ficando imersos em água.
Normalmente os corpos de prova são ensaiados em tempo de cura múltiplos de sete dias.
Para este trabalho o tempo de cura foi de vinte e oito dias. Neste trabalho determinou-se,
experimentalmente, as características mecânicas do compósito com entalhe pré-definido de matriz cimentícia. O tipo de ensaio realizado para caracterização do material foi de
flexão em três pontos, seguindo as recomendações da norma RILEM 49.
Figura 10 – Corpos de prova imersos na água.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
47
Os ensaios foram realizados com 36 corpos de prova em máquina de ensaio
Universal modelo DL-500 da EMIC, pertencente ao Laboratório de Eco-compósito do
Departamento de Engenharia Mecânica da UFPA, de acordo com a norma ASTM D638. O
ensaio foi realizado à temperatura ambiente com velocidade de 0,5 mm/min.
2.2.3 Análise da superfície de fratura
A superfície de fratura e o mecanismo de falha das amostras fabricadas foram
analisados depois de realização dos ensaios de flexão em três pontos. A morfologia da
superfície de fratura foi analisada pelo Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) que
é uma técnica bastante utilizada na análise do mecanismo de fratura em Compósito
Cimentício. As análises foram realizadas no Laboratório de Microscopia Eletrônica de
Varredura – LABMEV do Instituto de Geociências da UFPA. O equipamento utilizado foi
um MEV modelo LEO-1430. As amostras foram metalizadas com platina e o tempo de
recobrimento foi de 2,0 minutos. As condições de análises para as imagens de elétrons
secundários foram: corrente do feixe de elétrons = 90 µA, voltagem de aceleração constante = 10 kv, distância de trabalho = 15-12 mm.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
As propriedades mecânicas dos compósitos foram caracterizadas através do
ensaio de flexão de três pontos. De posse dos valores carga e deformação, alcançados
experimentalmente, foram traçados gráficos para analisar o comportamento à flexão
dos materiais obtidos na pesquisa, tanto a matriz como o compósito. Foram realizados
ensaios de flexão com seis amostras para cada tipo de entalhe, tanto da matriz pura
como do compósito.
3.1 RESULTADO COMPARATIVO DA MATRIZ PURA COM ENTALHES DE 1,7 mm, 3,0 mm E 5,0
mm DE ESPESSURA
Na análise dos diagramas carga x deslocamento para matriz pura observa-se que
a carga inicia e cresce de modo estável rompendo abruptamente para entalhe de 1,7
mm de espessura. Este comportamento é seguido para os corpos de prova com 3,0 mm
e 5,0 mm de espessura, ou seja, com o aumento da carga a curva cresce e apresenta
crescimento linear elástico até a carga máxima ocorrendo então um decaimento brusco
desempenho típico de material frágil. A superfície de fratura apresenta aspecto rugoso
com presença de vazios e porosidades que são provenientes do processo de fabricação.
A superfície de fratura para os entalhes de 1,7 mm, 3,0 mm e 5,0 mm apresentaram
aspectos análogos entre si. Na Figura 11 são apresentadas as curvas características das
séries dos entalhes 1,7 mm, 3,0 mm e 5,0 mm para matriz pura.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
48
Figura 11 – Diagrama comparativo da matriz pura e entalhesde 1,7mm, 3,0 mm e 5,0 mm.
Durante a fabricação dos corpos de prova da matriz pura ocorreu à quebra dos
mesmos, devido principalmente a retração plástica, onde se observou a maior quebra
para as amostras com maior raio de curvatura. Observou-se que na inclusão do entalhe
houve uma modificação no volume do corpo de prova e fazendo com que ele ficasse mais
propenso a quebra para um maior entalhe. Savastano (2000), diz que a matriz sem reforço
apresenta fissuração heterogênea, proveniente de retração na secagem do material.
A Figura 12 ilustra a superfície de fratura para a matriz sem reforço com entalhe de
5,0 mm apóso ensaio de flexão em três pontos. A imagem mostra o aspecto da superfície de
fratura onde também é observado o aspecto rugoso e a presença de vazios e porosidades.
Figura 12 – Matriz pura com entalhe de 5,0 mm após a fratura.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
49
Figura 13 – Micro estrutura da matriz pura com entalhe de 5,0 mm
mostrando porosidade
3.2 RESULTADO COMPARATIVO DO COMPÓSITO DE ARGAMASSA DE CIMENTO EFIBRA DE SISAL
COM 25,0 mm DE COMPRIMENTO COM ENTALHES DE 1,7 mm, 3,0 mm E 5,0 mm DE ESPESSURA
A Figura 13 apresenta a curva típica das séries dos entalhes 1,7 mm, 3,0 mm e 5,0
mm para o compósito com comprimento de fibra 25,0 mm.
A Figura 14 apresenta os resultados dos Ensaios de Flexão em três pontos dos compósitos de 25,0 mm de comprimento da fibra para os três tipos de entalhe 1,7 mm,3,0 mm e
5,0 mm onde se pode observar o ponto correspondente ao deslocamento da carga máxima
para entalhe de 1,7 mm de espessura ficou superior ao de 3,0 mm e 5,0 mm. Observou-se
que o compósito de 1,7 mm com comprimento da fibra 25,0 mm reteve a carga atingindo
uma deformação maior que os compósitos com entalhe de 3,0 mm e 5,0 mm.
Figura 14 – Diagrama comparativo do compósito com comprimento
da fibra de 25,0 mm e entalhes de 1,7mm, 3mm e 5,0 mm.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
50
Nos diagramas comparativos das Figuras 12 e 14 pode-se observar um pequeno
aumento da carga máxima acompanhando os raios de curvatura. Esta característica foi
constatada por Brescansin (2003) quando observou que para o aumento do raio de curvatura do entalhe houve um ligeiro aumento da carga máxima. Brescansin (2003) afirma que
as fibras funcionam como ponte de transferência de tensões através das fissuras que
aparecem na matriz quando solicitada ao carregamento, proporcionando ao compósito
maior capacidade de deformação. A incorporação de fibras em matrizes frágeis de cimento tem a função de aumentar a tenacidade do compósito através do processo de controle
de propagação das fissuras resultantes e do aumento de resistência à tração e flexão.
Na análise do diagrama carga versus deslocamento verificou-se que fibra quando introduzida na matriz atuou efetivamente na manutenção da carga.
Os corpos de prova do compósito com entalhe de 1,7 mm, 3,0 mm e 5,0 mm
apresentaram características do comportamento carga x deslocamento, semelhantes,
assim como, o aspecto da fratura também apresentou similaridades, então foi selecionado um tipo de entalhe para representar o mecanismo de falha.
A Figura 15 mostra a mistura da argamassa de cimento com reforço de sisal de
25,0 mm de comprimento e entalhe de 5,0 mm após o ensaio de flexão em três pontos.
A fotografia apresenta o compósito após o ensaio. As porosidades, descolamento de
fibras e fibras expostas podem ser visualizados.
Figura 15 – Compósito com 25,0 mm de comprimento da fibra e entalhe de 3,0 mm.
A Figura 16 mostra a fractografia obtida em microscopia eletrônica de varredura
do compósito de cimento e sisal com comprimento da fibra 25,0 mm e entalhe 5,0 mm.
A imagem mostra o descolamento da fibra e se pode observar com bastante clareza o
descolamento da fibra.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
51
Figura 16 – Fractografia do compósito com comprimento da fibra 25,0 mm e
entalhe 3,0 mm, onde se observa descolamento da fibra e fibra partida.
Sob o ponto de vista dos entalhes em todos os ensaios tanto para a matriz pura
como para os materiais como para os materiais compósitos, foi observado que para
trincas mais agudas, neste caso 1,7 mm de espessura, valores de carga e tensão são
inferiores, quando comparados com 3,0 mm e 5,0 mm de espessura, isto se deve ao fato
de entalhes mais agudos serem mais perigosos nos materiais, principalmente com características frágeis como é o caso da matriz de argamassa de cimento.
4 CONCLUSÂO
O método de fabricação empregado na pesquisa mostrou-se satisfatório principalmente pela facilidade na aquisição dos materiais empregados tanto da matriz pura
quanto do compósito.
A produção dos compósitos da fibra de sisal é tecnicamente executável e viável
economicamente nos lugares onde há abundância de matéria prima.
Na matriz pura ocorreu uma predominância da retração plástica, principalmente
nos corpos de prova de maior raio de curvatura.
Verificou-se um incremento na resistência mecânica com a adição das fibras de
sisal entre as séries de entalhes, porém constatou-se o aumento da tenacidade dos
compósitos para todos os entalhes diminuindo a tendência de fratura brusca.
O mecanismo de falha dominante na superfície de fratura dos compósitos com
comprimento de 25,0 mm foi praticamente o mesmo.
Traços, Belém, v. 13, n. 28, p. 37-53, dez. 2011
52
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54
Traços, Belém, v.13, n. 27, p. 47-61, dez. 2011
55
MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE ENVASE DE REFRIGERANTE EM GARRAFAS PET DE 600 ML VIA GRÁFICOS DE CONTROLE
Mário Diego Rocha Valente*
Rogério da Silva Santos**
Edson Marcos Leal Soares Ramos***
RESUMO
O objetivo deste trabalho é monitorar e avaliar o processo de envase de refrigerante em
garrafas PET de 600 ml de uma indústria localizada no município de Belém, no Estado do Pará,
que será identificada como W. Visando identificar possíveis causas de variação assinaláveis,
construiu-se os gráficos de Shewhart, da média ( X ) e da amplitude (R) em conjunto com o
gráfico de médias móveis exponencialmente ponderada (EWMA) e para avaliara capacidade do seu processo de produção calculou-se os índices Cp e Cpk utilizando limites de especificação estabelecidos pelo Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO) e pela indústria W.
Os resultados mostraram que, os gráficos X e R, não são sensíveis a pequenas mudanças no
processo de envase de refrigerantes em garrafas PET de 600 ml levando o pesquisador a
afirmar que o processo está sob controle estatístico, quando na verdade não está (erro tipo
II). Avaliando a capacidade do processo de envase utilizando os limites especificados pelo
INMETRO, o processo foi considerado capaz, porém, utilizando os limitesespecificados pela
indústria W, o processo foi considerado incapaz, sendo envasado refrigerante acima da
capacidade nominal. Avaliando o processo de envase por meio do gráfico EWMA, verificouse uma grande eficiência do mesmo em detectar mais rápido as pequenasvariações no nível
do processo do que os gráficos de Shewhart, e R.
Palavras-chave: Processo de Envase de Refrigerante. Gráficos de Shewhart. Ìndices de
Capacidade do Processo. Gráfico EWMA.
MONITORING AND EVALUATION PROCESS OF FILLING UP SOFT
DRINK IN PET BOTTLES OF 600 ML BY CONTROL CHARTS
ABSTRACT
The objective of this work is monitoring and evaluating the process of filling up soft drink
bottles PET of 600 ml from a industry located in the municipality of Belém in the state of
Pará, that will be identified as W. Trying to identify possible causes of marked variation, it
was built the Shewhart Charts, of the average () and of the amplitude (R) jointly with the
*
Estatístico, Pós-graduando em Bioestatística pela Universidade Federal do Pará e Técnico em Gestão de InfraEstrutura de Trânsito no DETRAN-PA. [email protected].
**
Estatístico, Pós-graduando em Bioestatística pela Universidade Federal do Pará. [email protected].
***
Estatístico, Professor Adjunto da Faculdade de Estatística na Universidade Federal do Pará. [email protected].
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
56
charts/graphs of moving average exponentially weighted (EWMA) and to evaluate the
capability of its production process it was calculated the indices Cp and Cpk using limits of
specialization that were set up by the National Measurement Institute (INMETRO) and
by the industry W. The results showed that, the charts and R are not sensitive to small
changes in the process of filling up soft drinks in bottles PET of 600 ml, making the researcher say that the process is under statistical control when in the truth it is not (type II
error). Evaluating the capability of filling up, using the specified limits by the INMETRO,
the process was considered capable, but using the specified limits by the industry W, the
process was considered incapable, because it was filled up soft drinks over the nominal
capability. Evaluating the process of filling up through the charts EWMA, it was verified a
great efficiency in detecting faster the small variations in the level of the process than the
Shewhart Charts, and R.
Keywords: Process of Filling up Soft Drink. Shewhart Charts. Process Capability. Index,
EWMA Charts.
1 INTRODUÇÃO
A indústria brasileira de refrigerante é a terceira maior do mundo em produção,
ficando abaixo somente dos Estados Unidos (EUA) e do México. A distribuição se dá por
cerca de um milhão de pontos de venda, como bares, estabelecimentos de auto-serviço
e lojas tradicionais. Existem mais de 700 fábricas de refrigerantes espalhadas pelo país,
que geram mais de 60 mil empregos diretos e 520 mil indiretos, para a produção de
3.500 diferentes marcas, conforme dados da Associação Brasileira das Indústrias de
Refrigerantes e de Bebidas Não Alcoólicas (ABIR, 2005). Estes dados mostram que o
setor de refrigerantes fechou o ano de 2005 com crescimento de 5,5% em relação a 2004.
Apesar do aumento das vendas, o consumo per capta no Brasil continua relativamente pequeno se comparado a países da Europa, apesar de apresentar clima mais
quente e propício para a ingestão da bebida. Enquanto, um brasileiro consome em
media 65 litros de refrigerante por ano, portugueses e espanhóis consomem 84 e 109
litros, respectivamente. O que mostra um potencial para crescimento.
Este potencial para o aumento do consumo, o crescimento do numero de itens
produzidos pelas fabricas, a concorrência e as exigências do mercado, aumentaram a
preocupação das empresas em melhorar seus processos produtivos, tanto do ponto de
vista de tecnologia com aquisição de novas maquinas, quanto do ponto de vista da
gerencia, responsável por administrar todos os setores envolvidos direta ou indiretamente na produção, como setor financeiro, administrativo, e o setor de planejamento
e controle de produção (TUBINO, 1999).
No século XIX, os esforços para eliminar as variações inerentes ao processo
eram muitas vezes bem sucedidos devido à simplicidade de seus produtos manufaturados. Atualmente, com a maior complexidade dos sistemas de fabricação e montagem,
grande atenção e despendida no controle da variação das características dos produtos
em torno do valor nominal (PAESE, 1998).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
57
Com a intensificação do uso de recursos da tecnologia da informação, com maior
disponibilidade de micro computadores e de aplicativos, conseguiu-se humanizar o
conceito estatístico do controle de processo, crescendo a tendência do uso das técnicas
do Controle Estatístico de Processo (CEP) pelos operadores da produção, transferindolhes a responsabilidade das atividades de controle da qualidade e de ajuste de processo. A informática torna a coleta de dados, analise e divulgação de informações sobre o
controle do processo mais rápido e integrado do que nunca, também quando se torna
mais importante aprender a pensar em termos estatísticos (SCHOLTES, 1998).
Assim, o CEP possibilita avaliar as etapas do processo de fabricação de refrigerante, a partir da utilização de gráficos de controle e índices de capacidade, assegurando
sua manutenção dentro de limites preestabelecidos e indicando quando adotar ações
de correção e melhoria. Permitindo ainda, a redução sistemática da variabilidade nas
características da qualidade do produto, num esforço de melhorar a qualidade intrínseca, a produtividade, a confiabilidade e o custo de produção (KOTZ; JOHNSON, 1993).
Neste contexto, este trabalho realiza um estudo estatístico objetivando monitorar e avaliar a etapa de envase de refrigerante em garrafas PET de 600 ml, sendo esta
uma das mais importantes na sua fabricação, utilizando gráficos de controle de Shewhart,
para o nível e para a dispersão do processo, em conjunto com o gráfico EWMA. Contribuindo para um diagnostico mais preciso, visando não só melhorias no processo como
possíveis reduções de custo, mas também evitando paradas desnecessárias, desgaste
excessivo das maquinas, desperdício de material etc.
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 CARACTERIZAÇÃO E LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
Os dados foram obtidos junto a uma indústria brasileira, localizada na cidade de
Belém no Estado do Pará, em 2006, produtora de refrigerante, onde neste trabalho será
identificada como W. Esta indústria produz basicamente refrigerantes do tipo cola sob a
forma líquida, sendo o processo de envase totalmente automatizado em garrafas do tipo
PET, na qual o volume especificado de cada garrafa é de 600 mililitros (ml), onde foram
coletadas 25 amostras e o tamanho de cada amostragem é de 5 garrafas, sendo a quantidade de líquido (volume) em cada garrafa a característica da qualidade de interesse.
2.2 PRODUÇÃO DE REFRIGERANTE E ETAPA DE ENVASE
De acordo com a ABIR (2005), o refrigerante pode ser definido como uma bebida
não-fermentada e não-alcoólica, obtida pela dissolução em água potável, de suco ou
extrato vegetal de sua origem, adicionada de açúcares e gaseificada.
Segundo Mesquita (2001), os refrigerantes em geral, contem algumas substancias como acidulantes e corantes, além dos sucos de frutas e ervas que vão promover
um melhor sabor e aceitação. Os efeitos colaterais destas substâncias ao homem vão
depender da sensibilidade individual em causar algum tipo de reação, como por exem-
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
58
plo, uma reação alérgica. Porem um dos componentes certamente presentes nos refrigerantes é o açúcar e, naqueles do grupo cola, um acidulante, o acido fosfórico.
De forma geral, a produção de refrigerante, e composta basicamente por quatro
estágios ou etapas: tratamento de água, preparo dos xaropes, envase e empacotamento. A Matéria-Prima, isto e, os insumos necessários para a produção são: água gaseificada, xarope de diversos sabores, vasilhames, tampas e rótulos variados.
Dentre as variedades de refrigerantes existentes no mercado, os refrigerantes
mais consumidos são os do grupo cola e guaraná, que são ricos em cafeína, também
presente em outros alimentos: chá preto, chá verde, chá mate e chocolate.
A etapa de envase de refrigerante em vasilhames de plástico ou comumente
conhecidas como garrafas Poli Tereftalato de Etileno (PET) de 600 mililitros (ml), que
consiste de um tipo de polímero de alta resistência mecânica e química, pesando cerca
de 18 vezes menos que uma garrafa de vidro é feita por linhas de produção.
Nelas os vasilhames entram através de uma esteira rolante e passam por diversos estágios. Inicialmente, os vasilhames são lavados e em seguida, passam por uma
máquina dotada de uma bomba que retira o ar antes da entrada do líquido, em seguida
os enche com uma determinada quantidade de xarope e água carbonada. Depois seguem pela esteira onde são fechados, rotulados, empacotados, e então são levados
para o estoque. Uma vez que os vasilhames são colocados na esteira, eles só podem ser
retirados dela ao final do processo, quando são então transferidos para o depósito.
Em geral, o envase é a unidade com o maior contingente de funcionários, equipamentos de maior complexidade mecânica e maior índice de manutenção, onde podem ocorrer as maiores perdas por acidentes e má operação, como regulagem inadequada de máquinas e quebra de garrafas, (CETESB, 1997).
Na Figura 1 a seguir, está o fluxograma com a descrição detalhada do processo
produtivo de refrigerante em garrafas PET de 600 ml na indústria W no Município de
Belém em 2006, conforme informações colhidas na pesquisa realizada com os gestores
do setor produtivo.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
59
Figura 1 – Fluxograma do processo genérico de fabricação de refrigerante
em garrafas PET de 600 ml da Industria W na cidade de Belém em 2006.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
60
2.3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Avaliar processos é uma forma eficiente de verificar o cumprimento de padrões
de qualidade e de identificar problemas. Dentre os melhores métodos empregados
para a avaliação está o Controle Estatístico da Qualidade (CEQ) que utiliza técnicas estatísticas como, por exemplo, o Controle Estatístico de Processos (CEP).
De acordo com Batista (1996), o controle estatístico de processos e uma metodologia que aplica a estatística a uma determinada variável para investigar se o processo
de produtos ou serviços e estável, ou seja, se ele apresenta características de qualidade
consistentes e previsíveis. E formado por um conjunto de ferramentas praticas de resolução de problemas, para obter a estabilidade e melhoria na capacidade de processos
através da redução da variabilidade.
De todas as ferramentas, o gráfico de controle, é sem duvida a mais sofisticada
técnica para estimar os parâmetros de um processo (processo de envase de refrigerante) e a partir desta informação determinar sua capacidade. A meta do controle estatístico de processo é a eliminação da variabilidade e o gráfico de controle é uma ferramenta
eficiente para reduzir tanto quanto possível essa variabilidade.
2.3.1 Gráfico de Controle da Média ()
O Principal e mais comum dos gráficos de controle para estudar, monitorar e
controlar o nível do processo na distribuição básica de uma característica de qualidade é
o gráfico da média, (RAMOS, 2003).
O gráfico de controle de Shewhart para média é uma das mais importantes ferramentas do controle estatístico de qualidade. Podendo ser utilizado inicialmente para
determinar a capacidade de um processo de produção em produzir consistentemente
entre os limites de especificação pré-estabelecidos. Também é utilizado para indicar
quando o processo está fora de controle estatístico, isto é, quando as causas assinaláveis de flutuações irregulares entraram no processo.
Portanto, a linha central e os limites de controle 3-sigmas do gráfico da média,
quando o desvio padrão amostral é usado para estimar sigma são dados por
S
LSC  X  3
cn n
(1)
LC  X
S
LIC  X  3
cn n
onde, LSC é o limite superior de controle, LC o limite central e LIC o limite inferior de controle.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
61
3.2 GRÁFICO DE CONTROLE DA AMPLITUDE (R)
Certamente, o mais comum dos gráficos de controle para medir a dispersão
básica de uma característica de qualidade é o gráfico da amplitude ou gráfico R. Sua
popularidade é devida, principalmente, pela facilidade com que as amplitudes são calculadas. Logo, quando métodos estatísticos são implementados em problemas industriais, seguramente um estimador bastante utilizado para sigma é a amplitude amostral
R (RAMOS, 2003).
LSC  R  3d 3
R
d2
(2)
LC  R
LIC  R  3d 3
R
d2
onde, LSC é o limite superior de controle, LC o limite central e LIC o limite inferior de controle.
3.3 GRÁFICO DE CONTROLE EWMA
Proposto por Roberts (1959), o Exponentially Weighted Moving Average (EWMA)
é uma estatística usada para vários fins: é largamente usada em métodos de estimação
e previsão de séries temporais, e é utilizada em gráficos de controle estatístico de
processos. A EWMA consiste na média ponderada exponencialmente das observações:
os pesos decaem de acordo com a idade das observações, em progressão geométrica,
cujo fator é determinado pela constante de amortecimento ë.
O gráfico de controle da Média Móvel Ponderada Exponencialmente (EWMA) é
uma alternativa aos gráficos convencionais, devido ser mais sensível em detectar pequenas mudanças na média do processo e é insensível a hipótese de normalidade (MONTEGOMERY, 2004). O limite superior de controle (LSC), a linha média (LM) e o limite
inferior (LIC) do gráfico EWMA são dados por:
LSC   0  k x

2
(3)
LC   0
LIC  0  k x

2
Os parâmetros de um gráfico de controle EWMA são, portanto, a constante
de amortecimento lambda e o coeficiente de abertura dos limites de controle K.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
62
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da Tabela 1, verificou-se que, o processo de envase de refrigerante feito
em garrafas PET de 600 ml da indústria W, esta sendo feito com média igual a 600,01 ml,
tendo uma variação (desvio-padrão) de 1,90 ml, ou seja, 68% das amostras (garrafas)
estão com volume compreendido entre 598,11 e 601,91 ml. Sendo que, o volume mínimo e máximo observado foi de 596,47 e 604,90 ml, respectivamente, e constatou-se
que, 25% do volume de refrigerante envasado ficaram abaixo de 598,60 ml e 25% ficou
acima de 601,20 ml, indicando um possível desperdício do produto.
Tabela 1 – Estatísticas básicas para o volume de refrigerante em garrafas PET
de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Variável
N Média D.P. Mínimo Máximo Q1
Q3
Volume Refrigerante
25 600,01 1,90 596,47 604,90 598,60 601,2
Fonte: resultad os da pes quisa
Quando se pretende efetuar uma analise preliminar de dados, recorre-se não
só ao calculo das medidas apresentadas na Tabela 1, mas também a construção de gráficos que contribuem significativamente para o fornecimento de informações acerca da
população de onde os dados foram retirados. Nesta fase se faz necessário o uso de uma
ferramenta estatística que permita conhecer esta população de forma mais objetiva e
rápida, neste caso o histograma.
Figura 2 – Histograma para o volume de refrigerante em garrafas PET de 600 ml
da Industria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resultados da pesquisa
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
63
Para verificar a suposição de que dados são normalmente distribuídos ou se
aproximam significativamente de uma distribuição normal recorreu-se ao teste de aderência, não-paramétrico de Kolmogorov-Smirnov, onde o teste mensura a distância
máxima entre os resultados da distribuição real para o volume de refrigerante e os
resultados associados à distribuição hipoteticamente verdadeira, neste caso a Normal
(SIEGEL, 1975; CAMPOS, 1983).
O valor do teste de kolmogorov-Smirnov para o volume de refrigerante em garrafas PET de 600 ml foi de 0,036, encontrando-se dentro da área de aceitação da hipótese nula, sendo confirmado pelo nível descritivo (p = 0,15). Portanto, para a distribuição
do volume de refrigerante, não se pode rejeitar a hipótese de normalidade da distribuição ao nível de significância de 5%, confirmando assim, os indícios de normalidade
apresentados na Figura 3.
Figura 3 – Teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov para o volume de refrigerante em garrafas PET de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resultados da pesquisa
Para verificação e confirmação da hipótese de correlação dos dados (COSTA
et al., 2004) sugere a aplicação da Função de Autocorrelacão (FAC) aos resíduos da série
do volume de refrigerante em garrafas PET 600 ml. Conforme Morettin e Toloi (2004) a
Função de Autocorrelacão (FAC) mede a correlação entre os resíduos em tempos diferentes, ou seja, se os erros são correlacionados, testando-se então se a série apresenta
resíduos homocedásticos, assim determinando quais são as observações que contribuem para a formação do padrão da serie temporal.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
64
O correlograma como é chamado o gráfico dos resultados da aplicação da FAC da
série em estudo (Figura 4), mostra valores entre o limite inferior e superior, indicando que
os dados não são autocorrelacionados. Portanto, considera-se apropriado a aplicação dos
gráficos de controle de Shewhart para o monitoramento do nível e dispersão do processo.
Figura 4 – Correlograma da FAC do volume de refrigerante em garrafas PET
de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resultados da pesquisa
Durante a construção dos gráficos de controle, o gráfico para dispersão (amplitude) é construído em primeiro lugar, uma vez que ele fornece uma estimativa da variabilidade do processo, a qual é usada para construção do gráfico para o nível (média).
Aplicando o gráfico de controle da amplitude para monitorar a dispersão do processo de envase de refrigerante em garrafas PET de 600 ml, verificou-se que, de acordo
com a Figura 5, todos os pontos traçados no gráfico estão entre os limites inferior e superior de controle, indicando que a variabilidade do processo esta sob controle estatístico.
Figura 5 – Gráfico de controle da amplitude para o volume de refrigerante em
garrafas PET de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resultados da pesquisa
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
65
Assim, passou-se a analisar o comportamento dos dados traçados em torno da
linha central do gráfico. Com isso, verificou-se que o processo apresenta um padrão
normal de comportamento aleatório, sem subidas e descidas em intervalos regulares
de tempo, não apresentando mudança no nível de desempenho do processo, também
não apresentando falta ou excesso de variabilidade, ou seja, os dados não se posicionam muito próximos a linha central e não assumindo um comportamento inverso, com
piques extremos, indicando que o processo esta sob controle estatístico.
Aplicando o gráfico de controle da média para monitorar o nível do processo de
envase de refrigerante em garrafas PET de 600 ml, verificou-se que, a partir da Figura 6,
todos os pontos traçados no gráfico estão entre os limites inferior e superior de controle, confirmando-se que o processo esta sob controle estatístico.
Figura 6 – Gráfico de Controle da Média para o volume de refrigerante em garrafas
PET de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resultados da pesquisa
A partir do momento que se deixa de ter pontos fora dos limites de controle, a
atenção passa para o estudo do comportamento dos dados “traçados” em torno da linha
central do gráfico. Com isso, observou-se que o processo apresenta um padrão típico de
comportamento aleatório, sem periodicidades ou ciclos, não aparentando tendências
de pontos para cima ou para baixo, não tendo sequência de sete pontos consecutivos,
ou quaisquer oscilações que caracterizam o processo com algum problema.
Além das formas gráficas de expressão (Figura 5 e 6) mostradas anteriormente
para o monitoramento e avaliação do processo, agora será feita esta mesma avaliação,
mas de uma forma quantitativa, por meio do cálculo dos chamados Índices de Capacidade (IC), que virão consolidar a avaliação gráfica.
O Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO), órgão responsável por estabelecer os limites de especificação para pesos e medidas de todos os produtos industrializaTraços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
66
dos no país, por meio da portaria número 74 no ano de 1995, fixou os limites de especificação para o volume de produtos com 500 a 1000 g ou ml em 15 g ou ml para mais e para
menos. No caso de refrigerantes em garrafas PET de 600 ml o limite inferior de especificação (LIE) ficou em 585 ml e o limite superior de especificação (LSE) em 615 ml, conforme a Tabela 2. É válido ressaltar que não é obrigatório as empresas utilizarem os mesmos limites, claro, sempre utilizando limites menores que os estabelecidos pelo INMETRO. No caso da indústria de refrigerante W em estudo, o limite de especificação utilizado é de 4 ml para mais e para menos sendo o LIE de 596 ml e o LSE de 604 ml, conforme
a Tabela 3. Para avaliar a capacidade do processo utilizou-se tanto os limites de especificação do INMETRO, quanto da indústria W.
A partir dos limites de especificação adotados, calculou-se o Índice Potencial do
Processo (Cp) = 2,54, indicando que o processo é altamente capaz e tendo uma proporção muito pequena de envase do volume fora das especificações, de acordo com o
critério de classificação proposta por Werkema (1995).
Tabela 2 – Especificação do INMETRO e Índices de Capacidade para o volume de
refrigerantes em garrafas PET de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Limites de Especificação
LSE = 615 ml
VN = 600 ml
LIE = 585ml
Ìncides de
Capacidade
Cp = 2,54
Cpk = 2,54
Fonte: Resu ltados da pesq uisa
Porém, o Cp mede somente a capacidade em termos da dispersão do processo e
não leva em consideração o nível do processo. Assim, calculou-se o Índice de Desempenho do Processo (Cpk), que serve para suprir essa lacuna deixada pelo Cp, tendo como
resultado o Cp = Cpk, indicando que o processo está centrado no valor nominal, e o
mesmo é excelente, de acordo com o critério de classificação adotado por Vieira (1999).
Assim, a partir da Figura 7, verificou-se claramente a relação entre a dispersão
permitida (LSE e LIE) e a dispersão natural do processo (volume), confirmando-se
graficamente os resultados obtidos pelos índices de capacidade, indicando que o
processo de envase de refrigerante está sendo feito dentro das normas pré-estabelecidas pelo INMETRO.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
67
Figura 7 – Gráfico de Capacidade do Processo com base na Especificação do
INMETRO para o Volume de Refrigerante em Garrafas PET de 600 ml da
Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resu ltados da pesq uisa
A partir da Tabela 3, verificou-se que, o índice potencial do processo Cp = 0,68,
indicando que o processo é altamente incapaz e tendo uma proporção muito grande de
envase do volume de refrigerante fora das especificações, com base no critério de
classificação proposta por Werkema (1995).
Tabela 3 – Especificação da Empresa e Índices de Capacidade para o volume de refrigerantes em garrafas PET de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Limites de Especificação
LSE = 604 ml
VN = 600 ml
LIE = 596ml
Ìncides de
Capacidade
Cp = 0,68
Cpk = 0,68
Fonte: Resu ltados da pesq uisa
Posteriormente, observou-se que, o índice de desempenho do processo Cpk = 0,68,
é igual ao Cp, indicando que o processo não está muito disperso com relação ao valor nominal, e o mesmo é incapaz, conforme o critério de classificação adaptado por Vieira (1999).
Assim, a partir da Figura 8, verificou-se que, o processo de envase do volume de
refrigerante em garrafas PET de 600 ml, está sendo produzindo acima da capacidade
nominal, ou seja, volumes além do limite superior de especificação, confirmando-se
graficamente os resultados obtidos anteriormente pelos índices de capacidade, indicando que o processo de envase de refrigerante está sendo feito fora das normas préestabelecidas pela empresa W.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
68
Figura 8 – Gráfico de Capacidade do Processo com base na Especificação
da Empresa para o Volume de Refrigerante em Garrafas PET de 600 ml
da Indústria W na cidade de Belém em 2006
Fonte: Resultados da pesquisa
Após aplicar os gráficos de controle convencionais de Shewhart verificou-se
que, o processo está sob controle estatístico, porém por se tratar de um processo automatizado onde a variação no nível se dá de forma gradativa e sutil, optou-se por construir um gráfico sensível a essas pequenas variações, sendo o gráfico de controle EWMA
um dos mais recomendados para tal estudo (MONTEGOMERY, 2004).
Analisando a Figura 9 conclui-se que, os dados estão dentro dos limites de controle, porém os mesmos não se encontram sob controle estatístico, apresentando uma
sequência anormal de sete pontos consecutivos incidindo abaixo e acima da linha central, acarretando consequentemente em um deslocamento no nível do processo, indicando que este está fora do controle estatístico.
Figura 9 – Gráfico de Controle EWMA para o Volume de Refrigerante em
Garrafas PET de 600 ml da Indústria W na cidade de Belém em 2006.
Fonte: Resultados da pesquisa
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
69
Após ter detectado que há problema no nível do processo, procurou-se uma
possível justificativa para o mesmo, e verificou-se que, durante o processo totalmente
automatizado de envase do refrigerante, ocasionalmente, certas impurezas do líquido
entopem parcialmente a tubulação por onde este flui, forçando a máquina e variando a
velocidade do jato, alterando a média e aumentando a variabilidade do processo. Para
eliminar a causa especial é necessário limpar a tubulação, acarretando a parada do
processo durante aproximadamente 50 minutos, implicando em perda de tempo, homens/hora e matéria-prima. Assim, limpezas desnecessárias devem ser evitadas.
4 CONCLUSÕES
Este trabalho teve como objetivo fazer o monitoramento e avaliação do processo de envase de refrigerante, em garrafas PET de 600 ml, numa indústria brasileira de
bebida, identificada como W, a partir da construção e da comparação dos gráficos de
controle de Shewhart (gráfico e R) e EWMA. Pôde-se ver que, os gráficos de controle da
média e amplitude, não detectaram a ocorrência de pontos fora do controle e não
conseguiram captar pequenas mudanças no processo. Assim, calcularam-se os índices
de capacidade e, verificou-se que, o processo de envase de refrigerante é capaz, quando adotados como base as especificações do INMETRO, porém, quando utilizado os
limites de especificação da empresa, o processo é considerado incapaz, envasando o
volume de refrigerante fora dos limites de especificação.
Observa-se ainda, que o gráfico EWMA detectou problemas no processo de envase de refrigerante. Por se tratar de um processo automatizado onde a variação no
nível se dá de forma gradativa e sutil, os gráficos de shewhart não foram capazes de
detectar essas pequenas variações, enquanto que o gráfico EWMA se mostrou eficiente
para detectar mais rapidamente a mudança no nível desse processo.
Finalmente, pode-se dizer que o gráfico de controle de médias móveis exponencialmente ponderadas (EWMA) é mais eficiente quando aplicado no monitoramento e avaliação do processo de envase de refrigerante em garrafas PET de 600 ml da
indústria W que os gráficos e R de Shewhart.
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Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 55-70, dez. 2011
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A NEW PROPOSAL OF DATA MULE NETWORK FOCUSED
ON AMAZON RIVERINE POPULATION
Mauro Margalho Coutinho*
Thierry Moreira**
Erick Silva***
ABSTRACT
This paper presents a new proposal to provide electronic health care for riverine communities through Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs), using boats as data mules. The focus
of this project is based in specific scenarios without telecommunications infrastructure,
like Marajó Archipelago, located in north of Brazil, at Amazon Forest. This place is characterized by having high levels of digital divide and the main mean of transportation are
boats. There are approximately 2,500 islands scattered over more than 42,000 kilometers
square with 12 cities and hundreds of small communities. Also there are no doctors in
most villages, only nurses or healthcare assistants. The rivers of Amazonia have a complex
topology and are surrounded by dense vegetation which makes the challenge of providing healthcare services to the villages even more complex. Also the climate at the region
is very unstable with frequent rain and high temperatures.
Keywords: VANETs. Ad-Hoc. Data Mule. CoDPON. Digital Divide.
UMA NOVA PROPOSTA DE REDES DE MULA DE DADOS
FOCADA NA POPULAÇÃO RIBEIRINHA DA AMAZÔNIA
RESUMO
Este artigo apresenta uma nova proposta para prover serviços eletrônicos de saúde para
comunidades ribeirinhas através de uma rede Ad-Hoc veicular (VANET), usando barcos
como mulas de dados. Este projeto foca em um cenário específico, onde não há infraestrutura de telecomunicações, como o arquipélago do Marajó, localizado no norte do
Brasil, na floresta amazônica. Esta localidade é caracterizada por ter altos níveis de
exclusão digital e o principal meio de transporte serem barcos. Existem aproximadamente 2.500 ilhas espalhadas por mais de 42.000 quilômetros quadrados, com 12 cidades e centenas de pequenas comunidades. A maioria das vilas não possuem médicos,
apenas enfermeiras ou técnicos de saúde. Os rios da Amazônia possuem topologia
*
**
***
Professor Doutor e Pesquisador da UNAMA. [email protected]
Mestrando em Ciência da Computação na UNICAMP. [email protected]
Graduado em Ciência da Computação pela UNAMA. [email protected]
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
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complexa e estão cercados por densa vegetação, isto torna os serviços de saúde desafios ainda mais complexos. Além disso, o clima da região é muito instável, com chuvas
frequentes e altas temperaturas.
Palavras-chave: VANETs. Ad-Hoc. Data Mule. CoDPON. Exclusão Digital.
1 INTRODUCTION
Unfortunately in many countries there are still lots of communities not connected to the Internet due to the lack of telecommunications infrastructure. This scenario
is still very prevalent in the Amazon region, mainly in the riverine communities.
Solutions based on satellite communications are extremely expensive and, if adopted, it would constitute a social incoherence, as the monthly value of a satellite link in
these regions would maintain a small school in these communities. Due to the low population density, Telecommunication Companies (TelCos) are not interested in investing in
these areas. Actually, every solution for this problem should have a low cost.
One way to solve the problem is to use boats as data mules (NAIDU, CHINTADA;
SEN AND RAGHAVAN, 2008; JIANG; CHEN; CHANG; JAN AND CHIANG, 2008). Boats are
the main means of transportation in these areas. Through a data collection system and
a collaborative network it is possible to enable applications that do not have strict
requirements of delay and can admit disconnections.
This is the basic principle of operation of Delay Tolerant Networks DTN (CERF;
BURLEIGH; HOOKE; TORGERSON; DURST; SCOTT; FALL AND WEISS, 2007). However, DTN
networks require a change in the TCP/IP stack with the addition of a new layer called
bundle. This would entail an additional cost that would make the proposal financially
unviable in this scenario.
In this paper, we propose and test the performance of an alternative type of
DTN called CoDPON (Continuous Displacement Plan Oriented Network) where no changes in the TCP/IP stack is required, allowing the cost of project implementation to be
reduced significantly. Some previously conclusions based on a simulation technique
were presented in (MARGALHO, 2009). However, the focus of this paper is based on the
evaluation of the prototype constructed on the Laboratory for Research on Alternative
Technologies Related to the Amazon (PETALA), from University of Amazonia in partnership with the University of Arizona.
2 RELATED WORK
The design and deployment of data mule networks in developing nations has
been a research subject for some years because of its advantages (in financial terms) for
many countries.
As connectivity and power infrastructure required to support such continuous
access may be too costly to justify deployment in many developing regions, many applications could be designed around asynchronous communication and intermittent con-
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
73
nectivity, as this form of infrastructure can be created at a significantly reduced cost.
Some applications that can benefit for such approach could be (E. BREWER et al, 2005)
electronic form filling, commodity price updates, weather forecasts, offline search engine queries, and traditional applications such as e-mail and voicemail.
They also cite the use of intermittent communications for medical applications.
They say that although it may be difficult for that kind of transmission to have an impact
on “certain health issues like malnutrition, it can directly impact some areas including
disease control, telemedicine, improving doctors’ efficiency, offering low-cost diagnostics, improving data collection, and providing patient management tools.” DTN-based Telemedicine solutions that support other data, such as data backups of Electronic
Medical Records, may also provide benefits to rural healthcare systems and should be
worth investigating (SCHOLL; LAMBRINOS, and LINDGREN, 2009).
Smartphones can be a useful device for data intermittent transmissions as they
are light and not as expensive as a computer (they can be used inside an area without
infrastructure, because most models can transmit over WiFi networks). Parikh and Lazowska (2006) developed a system for DTN using mobile devices, supporting minimal
navigation, direct linkage to paper practices and offline multi-media interaction. Users
navigate within and between applications by capturing barcodes using the mobile
phone’s built-in camera, or by entering numeric strings. The application provides an API
for accessing the mobile phone’s user interface, networking and multimedia input and
output capabilities. Applications are downloaded on demand from an online source,
either via the web or a multimedia message (MMS). One problem with this system is
the use of a non-trivial interface that requires some practice or manual to work with the
barcodes and string codes. In some developing countries, that interaction could be very
difficult for the users.
Lan and Wu (LAN; WU, 2008) proposed the use of public transportation system
as a data mule network. They assume that all buses, bus stops and traffic lights are
equipped with a wireless device. Each bus is equipped with a wireless device which
allows it to communicate with buses within its radio range and form a self-organized
ad-hoc network cluster and a small number of mobile gateways are deployed on a few
selected buses. They evaluated their system using simulations and they used realistic
mobility patterns of city buses from a metropolitan city. They concluded that a Dedicated Short Range Communications (STANDARD, FCC, 2003) with a range of 1 km is a reasonable candidate for their scenarios of 400sq km and being serviced by 4813 buses in 57
routes. By optimally choosing the candidate buses as the gateways, at least 80% of the
buses can be covered with the deployment of 20% of the overall buses to serve as
mobile gateway.
Sundararaj and Vellaiyan (2010) also studied the use of scheduled bus service to
towns as data mules. They infer a bus is a superior data mule in technical terms as it has
a decent power source from its alternator and battery. Their simulation study was composed of buses collecting data from lakes, with lakes adjoining the road chosen as they
will be within the 30 meter radio range of the IEEE 802.11 wi-fi which forms the radio
link between the sensor nodes and data mules. One of the lakes was a special candidate
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
74
that is located interior and away from the road. Special data mules were 4 collared cows
from a cattle herd that regularly graze the fallow lands between the road and lake. For
this system, sensor nodes sample a water parameter every 3 hours.
Scholl et al (2009) proposed to build store-and-forward VoIP networks based on
DTN. The idea is to package all messages from an entire session into a single bundle;
this can be sent over the DTN using application specific bundling gateways on both
sides of the DTN. Transmitting VoIP data onto the DTN network thus requires the creation of a VoIP/DTN tunnel that can bundle packets, transmit them to the DTN network,
and unbundle these packets at their destination. A VoIP communication would be very
useful for remote areas communication, where there is no telephone system or other
option for communication. VoIP also could allow remote medical interviews or doctornurse communication.
3 CODPON NETWORKS
CoDPON networks are based on air traffic control system. In those systems,
flight plans are documents prepared before the departures and usually include basic
information such as points of departure and arrival, estimated time and route, alternate airports in case of bad weather, etc.
CoDPON networks has the same principle, but applied to boats. The “flight”
plan in a CoDPON network is called displacement plan (DP) and the control towers are
called Peer Base Station (PBS).
The model is similar to logistics traffic of the boats in Amazon. It assumes that
each boat has its own displacement plan with route, sources departure, destination
arrival, stopovers and estimated time to journey and anchoring.
Each remote community has, at least, one Peer Base Station that is a fixed point,
previously mapped, where boats make scheduled stops. Peer Base Stations are located
on the sea shore, frequently in harbors.
3.1 NODES
In a CoDPON network there are basically three types of nodes: boats, Peers Base
Stations and Hot Spots.
Boats act as mules, carrying the data spread along the path. The boats used on a
CoDPON network are mostly maintained by municipalities. They operate with pre-defined routes, days and times of departures and arrivals. Moreover, these boats are used
daily by locals as the main transportation vehicle since the river is the best link between
these communities. Each boat has its displacement plan stored locally. All boats have a
basic personal computer housed in an airtight box and use solid state disk to ensure
more robust and persistent storage. This is necessary because the climate in the region
is quite unstable. The computers, located inside the boat, carries a kit called KDE (Kit
Data Exchange) containing a wireless network card (standard IEEE 802.11) connected to
an omnidirectional antenna fixed on boat roof (Figure 1)
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
75
Figure 1 – KDE (Kit Data Exchange)
Peer Base Stations are fixed points, previously mapped, where nodes make
scheduled stops. Peer base stations are located on the river shore. When a boat anchors
in a peer base station, displacement plans are compared. Applications´ data are loaded
or unloaded accordingly to following destinations or stopovers. In a CoDPON network
there is one peer base station called MATRIX. All others nodes host a table with hydrographic distance to the MATRIX peer base station. GPS is not used for proximity calculation because linear distances are not always equivalent to the hydrographic distances.
The third type of node is called Hot Spot. This special node exists only on areas
that have connection with the Internet. It is a gateway between CoDPON networks and
the Internet. If a boat crosses with a CoDPON Hotspot, a copy of all data on board is
forwarded. CoDPON Hotspots can be found in special ships such as those maintained by
the military who always keep Internet connection.
3.2 DACT
Applications´ data are divided into logical units called DACT (Data Application in
Transit). Each DACT represents a minimum unit of data transfer between nodes and has a
self-meaning that, therefore, can be separated from others without losing consistency.
This is important since the boats are always moving and not all DACTs may be
passed in the same time (Figure 2). A tracking system based on satellite information
could is used to manage the location of all boats, providing information to routing
algorithms like velocity and position of the boats (ZHIJUN and SHOUXU, 2010).
The use of an autonomous system of data transfer is important once it minimizes inconsistencies caused by manual intervention. However, physical devices units as
flash drives could be used as a backup alternative.
The prototype system is able to send video (interview, body/face images, etc)
and audio recording (for example, recording difficult-to-hear heart beat, lung, and body
sounds using an electronic stethoscope) to Belém (capital of the State of Pará), where a
doctor working for the SUS (Unified HealthCare System) can analyze the images, send
prescription and also reserve a bed in a local hospital, sending back instructions for
patients’ hospitalization and treatment (QADRI, ALTAF, FLEURY, GHANBARI, and SAMMAK, 2009).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
76
Figure 2 – Regional boats carrying information to Peer Base Stations
As the system is flexible, the equipment can be easily transferred from one
region to another when real-time technologies are available in the region. This allows
the system to be reassigned and reused elsewhere.
The social impact of this project has a large scale once it will benefit hundreds of
thousands of native people. This type of network could be used also to provide support
to peripheral applications like reserving beds in hospitals and emails exchanges. Moreover, it is possible to use multicast configuration for training nurses of specific regions to epidemic emergencies (i.e. dengue hemorrhagic fever, yellow fever etc) (DONG,
HU, TONG and RAN, 2009).
3.3 DISPLACEMENT PLAN
A displacement plan is applied to all boats. It contains basic information about
the entire route of the boat, including starting point, destination, stopovers and estimated time to journey and anchoring. Journey time is the time required for a boat along
its entire route. Anchor time usually is the time to passengers’ embarkation or disembarkation.
Each boat has his own displacement plan which has a table containing the hydrographic distances between peer base stations and peer base station MATRIX. It will be
consulted whenever boats cross with other boats to verify the feasibility of transferring
data between them. The table 1 shows an example of a displacement plan.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
77
Table 1 – Displacement Plan
Source
PBS_A
Destination
PBS_D
Departure
Arrival
Anchor
Journey
from
in
time
time
PBS_A
PBS_B
20 min
2 hours
PBS_B
PBS_C
35 min
1 hours
PBS_C
PBS_D
20 min
1 hours
3.4 COMMUNICATION PROTOCOL
The communication is based on Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs). Each node
is configured according to specific parameters. All the communication protocol is written in C++ for Linux systems, using sockets and multithreading.
It consists of a program, running both server and client sides. General configurations, DACTs stored, displacement plans and language bundles are stored, read and
written in files. It was used a three way handshake protocol to establish data exchange
as show in Figure 3.
Figure 3 – CoDPON Communication Protocol
First the server node sends its fixed IP address on broadcast, second the client
node sends its displacement plan to the server and finally, the server forwards data to
the client, using a destiny in common with the displacement plan.
In fact, all the boats run both server and client programs, once any boat registered in the system could act as a mule.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
78
4 EVALUATION OF THE PROTOTYPE
The first item to be analyzed, after the construction of the prototype, was the
best size for the DACT data container, which is transported within the TCP protocol.
Once the size can vary up to 1500 bytes, performance tests were made considering
sending of 1000 DACTs with sizes of 142, 500, 1000 and 1500 bytes respectively. The
result can be presented in the graph of figures 4 and 5.
Figure 4 – Performance Evaluation of DACT´s Size.
Figure 5 – Performance Evaluation of DACT with 1500 Bytes.
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79
Based on these results we chose to use DACTs size of 1500 bytes once it represents the best benefit.
A second test using DACTs with 1500 bytes was performed to measure the transmission time. In this second experiment, presented in the graph of figures 6, were sent
5,000, 10,000 and 15,000 DACTs between CoDPON nodes. The results indicate the feasibility of transfer. The 15,000 DATCs were sent on an average of 0.8 seconds.
Figure 6 – Performance Evaluation of DACTs´s Transfer.
In a third test, presented in the graph of figures 7, it was considered that each
DACT carries a multimedia file of 884 Kbytes (data from the electronic stethoscope for
example). In this experiment were transmitted respectively 100, 500 and 1000 files. The
average time to transfer 100 multimedia DACTs was 1.96 seconds.
Figure 7– Performance Evaluation of Multimedia File Transfer in a CoDPON Network.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 71-81, dez. 2011
80
5 CONCLUSIONS
The tests objectified to equalize the size of the DACT and the protocol itself to
have the best cost-benefit ratio, to optimize the number of DACTs boats can pass while
crossing and how much information a single one can carry (the more information, less
DACTs must be passed and bigger their size, making them harder to pass).
Data mules are proving to be an inexpensive way to establish network communication in areas that are poor (and are hard to reach with conventional network infrastructure). The solution is not dependent on telecom providers and has a large number
of potential uses.
The work described in this paper has general purposes: email, multimedia, plain data and other things can be transmitted. However it just describes a way of sending
the data. Front-end applications still need to be made. There are dozens of applications
that would suit the needs of the archipelago of Marajó (or other localities); some are
already in development.
The deployment of the system is very cheap. All the tests were made using
home equipment, a simple Linux as operating system (with or without graphical interface) with no additional software installed. No special hardware or any different protocol implementation is required.
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83
A CULTURA DO DENDÊ PERSPECTIVAS E LIMITAÇÕES PARA A
PRODUÇÃO DE BIODIESEL EM ÁREAS DEGRADADAS DA AMAZÔNIA
Márcia Chicre Quemel*
Kiânya Granhen Imbiriba**
Valéria Chicre Quemel Andrade***
RESUMO
O cultivo do dendê para a produção de biodiesel conquista um novo espaço na atualidade ante a necessidade de utilização das fontes alternativas de energia e redução
dos efeitos da degradação ambiental. No âmbito desta temática, objetiva-se avaliar
o plantio do dendê para produção de biodiesel como alternativa para a recuperação
de áreas degradadas. Especificamente, caracterizar os aspectos da produção de biodiesel na região Amazônica, especialmente no Estado do Pará; identificar os aspectos
sociais, econômicos, sociais e ambientais da dendeicultura; elucidar as barreiras e
limitações socioambientais da cultura do dendê. O trabalho aborda a legislação pertinente à política de biocombustíveis no Brasil, os aspectos gerais da cultura do dendê,
suas perspectivas sociais, aspectos econômicos e benefícios ambientais, bem como
barreiras e limitações socioambientais. A metodologia envolveu pesquisa bibliográfica no acervo teórico sobre o tema e na rede mundial de computadores Internet. Os
resultados obtidos indicam que há potencial para a recuperação de áreas degradadas
com o dendê na Amazônia, porém ainda existem limitações de ordem social, estrutural e ambiental que precisam ser superadas.
Palavras-chaves: Biocombustíveis. Dendê. Degradação. Desmatamento.
ACULTURE OF PALM PROSPECTS AND LIMITATIONS FOR THE
PRODUCTION OF BIODIESEL INDEGRADED AREAS OF THE AMAZON
ABSTRACT
The cultivation ofpalm oilforbiodiesel productionreaches a newspacetodayby the necessityof usingalternative energy sourcesand reduction ofenvironmental degradation.Under
thistheme,the objective is toevaluate theplantingof palm oilfor biodiesel productionas
an alternative toreclamation. Specifically, to characterize the aspectsof biodieselproductionin the Amazon region, especially in Pará State, identifying the social,economic,social
*
Graduada em Administração, Professora-Pesquisadora da Universidade da Amazônia-UNAMA, mestre Gestão
de Recursos Humanos pela UNAMA-UFRS. Doutoranda da UFRA.
* Graduada em Administração, Especialização em Gestão da Produção em Empreendimentos Agroindustriais.
Mestre Gestão em Ciências Ambientais pela Universidade Federal do Pará.
* Graduada em Engenharia Civil e Licenciatura Plena em Matemática, Especialista em Matemática no segundo
grau pela Universidade Estadual do Pará e Educação Matemática pela Universidade Federal do Pará – UFPA.
Mestranda em Desenvolvimento e Meio Ambiente Urbano da Universidade da Amazônia-UNAMA
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and environmental impactsof oil palm; elucidate thesocial and environmentalbarriers
and limitationsof the culture ofoil palm.The paper addresses therelevant legislation onbiofuels policyin Brazil, the general aspectsof the culture ofpalm oil,theirsocialoutlook, economic aspects and environmental benefits, as well as social and environmentalbarriers
and limitations. The methodology involvedin the collectiontheoreticalliteratureon the
subjectand theWorld Wide WebInternet.The resultsindicate that there ispotential for recoveryof degraded areaswith oil palmin the Amazon, but there are still limitationsin the
social,structural and environmental situationthat must be overcome.
Keywords: Biofuels. Palmoil. Degradation. Deforestation.
1 INTRODUÇÃO
Os impactos ambientais se expandiram em diversas partes do espaço terrestre,
restando poucas regiões do planeta onde ainda seja possível encontrar reservas significativas de recursos naturais e florestais, a exemplo da Amazônia (SÁNCHEZ, 2008). Porém, mesmo nessas regiões, o ambiente natural apresenta sérios riscos de degradação,
requerendo ações eficazes para evitar a ampliação dos problemas ambientais em conformidade com o processo de regularização ambiental, regido pela legislação ambiental, em especial a Resolução do CONAMA nº 237 de 19 de dezembro de 1997, que dispõe
sobre licenciamento ambiental; competência da União, Estados e Municípios; listagem
de atividades sujeitas ao licenciamento; Estudos Ambientais, Estudo de Impacto Ambiental e Relatório de Impacto Ambiental.
Um dos maiores motivadores desse processo de degradação é o uso de combustíveis fósseis, haja vista os problemas ambientais causados principalmente pelo consumo do petróleo e seus derivados, entre eles a poluição atmosférica, o aquecimento
global causado pelos gases do efeito estufa (GEE): dióxido de carbono (CO2), metano
(CH4), Perfluorcabornetos (PTC‘s) e o vapor d’ água (GIMENEZ, 2009). Aliado a esses, a
redução das áreas florestais e os consequentes impactos ambientais: erosão do solo,
assoreamento dos rios, aumento da temperatura, escassez das chuvas; constituem razões para se buscar alternativas pautadas na sustentabilidade socioambiental.
Os projetos de biodiesel, baseados na agricultura permanente e/ou familiar são
uma alternativa que conjuga sustentabilidade ambiental, econômica e social. Ao viabilizarem a mistura de óleos vegetais ao diesel, diminuem o consumo deste último, possibilitam a geração de novos postos de trabalho na agricultura, e aumentam a captação
de gases poluentes da atmosfera.
O Brasil, ao reunir condições climáticas e do solo favoráveis, além de certa experiência no uso de biomassa na produção de energia, lançou o Programa Nacional de
Produção e o Uso de Biodiesel (PNPB) para introduzir os biocombustíveis derivados de
óleos e gorduras na matriz energética.
Essa iniciativa do Brasil, além de reduzir a dependência do país em relação ao
fornecimento de petróleo do Oriente Médio, constitui um papel estratégico e pioneiro
diante da necessidade global de encontrar alternativas ambientais para reduzir os pro-
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85
blemas ambientais causados pelo consumo de combustíveis fósseis, enquadrando-se
na proposta do desenvolvimento sustentável.
A intenção de investigar o plantio do dendê para a produção de biodiesel, parte
do princípio que este contribui para o reflorestamento e aproveitamento de solos degradados, bem como para a prevenção de processos erosivos; além de gerar emprego e
renda para as comunidades localizadas na região Amazônica.
A problemática parte do entendimento de que o desenvolvimento da sociedade moderna se caracteriza pela necessidade cada vez maior do consumo de energia
(COELHO; SILVA, 2005). Mas, o fornecimento desta tem se baseado principalmente na
exploração do petróleo e na construção de grandes hidrelétricas, provocando impactos
socioambientais, a exemplo da elevada emissão de gás carbônico na atmosfera, contribuindo para o efeito estufa e o aquecimento global, comprometendo a sustentabilidade dos ecossistemas.
Atualmente, projetos para o aproveitamento de fontes alternativas de energia
figuram como meio de reduzir os impactos ambientais, reduzir os riscos de impacto e
degradação ambiental, aperfeiçoar o uso dos recursos naturais e ampliar a participação
das pequenas comunidades no processo de desenvolvimento sustentável (CRUZ, 2010).
O plantio de dendê, além de viabilizar a produção de biocombustível, proporciona uma cobertura florestal que ajuda a criar húmus e evitar a evolução da erosão no
solo, contribui para fixar o homem no campo, favorece a absorção dos gases do efeito
estufa. Diante desses fatos, é questionado se o plantio de dendê para produção de
biocombustível é viável do ponto de vista econômico, social e ambiental, face à necessidade de viabilizar projetos capazes de contribuir para reduzir a degradação e os impactos ambientais.
Este artigo parte de uma abordagem teórica, com vistas à identificação e levantamento das informações prévias existentes referentes ao assunto e sua avaliação em
termos das respostas obtidas com o emprego da produção de Biodiesel na recuperação
de áreas degradadas. Os principais enfoques são referentes à legislação pertinente, aos
aspectos sociais, econômicos e ambientais relativos à produção de biodiesel e o seu
uso potencial, e as limitações socioambientais da cultura do dendê na Amazônia, em
especial no Estado do Pará.
2 MATERIAL E MÉTODO
A pesquisa é um processo complexo que não possui uma única definição, várias
são as concepções que os estudiosos têm elaborado para expressar o significado da
mesma, uma vez que ela existe em diferentes modalidades. Para Silveira et al. (2004),
a pesquisa científica constitui uma atividade de investigação de caráter rigoroso que
adota um método científico, buscando a solução de problemas, produzindo um conhecimento novo ou complementar ao estudo de um determinado tema ou assunto.
Quanto aos fins foi desenvolvida uma pesquisa explicativa, a qual, na concepção de Vergara (2006), tem como principal objetivo tornar algo inteligível, claro, transparente, justificando os motivos de determinado fato ou situação. Visa, portanto, es-
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
86
clarecer quais fatores contribuem de alguma forma, para a ocorrência de determinado
fenômeno.
Quanto aos meios procedeu-se a uma pesquisa bibliográfica. Essa modalidade,
segundo Martins (2002), procura explicar e discutir o tema ou o problema com base em
referências teóricas publicadas em livros, revistas, periódicos entre outras obras literárias. A pesquisa bibliográfica é estudo sistematizado desenvolvido com base em material publicado em livros, revistas, jornais, redes eletrônicas, isto é, material acessível ao
público em geral.
3 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 PRINCIPAIS ASPECTOS SOBRE A CULTURA DO DENDÊ
O dendê (Elaeis guineensis) é uma palmeira de origem africana, chegou ao Brasil
no séc. XVI, no litoral da Bahia trazido pelos escravos que foram levados para região.
Neste Estado, as sementes encontraram no Recôncavo Baiano condições adequadas de
solo e clima para o seu desenvolvimento (ANTUNES, 2006).
O dendezeiro é uma palmeira que atinge até 15 metros de altura, cultura permanente de vida útil de 25 anos. A produção de cachos tem início de 3,5 anos após o
plantio. Requer uma cultura em solos profundos, não compactos, médias mínimas de
temperatura superiores a 24Cº, precipitações acima de 2000 mm/ano, distribuídos durante todos os meses (BARCELOS, 2005).
Dubois, Viana e Anderson (2006) afirmam que, o governo federal criou a Programa
Brasileiro de Biocombustíveis - Rede Nacional de Biodiesel, sob a coordenação do Ministério da Ciência e Tecnologia, onde se insere o Programa Probioamazon - dendê, objetivando, através de grupos técnicos, multinstitucionais e multidisciplinares, definir especificação técnica, garantir a qualidade do biocombustível e seus aspectos legais, assegurar
viabilidade e competitividade técnica e socioambiental (análise do ciclo de vida, avaliação de créditos de carbono e de energia limpa, capacitação e treinamento) e econômica
(estudos de mercado, preços, tributos, incentivos e desoneração de impostos).
Para a Amazônia, foi priorizada a cultura do dendezeiro como fonte geradora de
matéria-prima para o desenvolvimento do Programa Biodiesel, em razão dos inúmeros
aspectos benéficos que a dendeicultura promove. A implantação do Probioamazon
permitirá potencializar a produção de biomassa energética e, ao mesmo tempo, implantar um amplo programa de geração de emprego e renda para melhorar a qualidade
de vida da população que vive nesta região (VIGLIANO, 2003).
Essa iniciativa é relevante para a região Amazônica, que possui aproximadamente 70 milhões de hectares com aptidão para o cultivo de dendê. Contudo, o cultivo
em escala comercial é desenvolvido apenas nos estados do Amazonas, Amapá e Pará.
Este último é o maior produtor nacional, participa com 70% da área cultivada e 85% da
produção de óleo de palma (D’ ÁVILA; SANTOS, 2006).
As indústrias devem ser instaladas próximas ao local de cultivo, pois o processamento do dendê precisa ser realizado num prazo de 24h, caso contrário tende a aumen-
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87
tar a acidez do óleo e torná-lo corrosivo. As indústrias de médio e grande porte assumem um potencial voltado ao mercado externo e interno e as de pequeno porte, geralmente visam atender à população local.
De acordo com Monteiro et al (2007), distinguem-se dois grandes pólos de desenvolvimento da dendeicultura no Estado do Pará: o primeiro abrange os Municípios
de Tailândia, Moju e Acará, situados ao sul de Belém; o segundo, compreende os Municípios de Benevides, Santa Izabel do Pará, Santo Antônio do Tauá, Castanhal, IgarapéAçú, localizados a nordeste da capital paraense.
O aproveitamento dos produtos provenientes da plantação do dendezeiro é
praticamente total. De seu fruto é retirado o óleo de palma; a polpa, óleo de palmiste;
a amêndoa é usada na elaboração de produtos alimentícios, cosméticos lubrificantes de
máquinas, biocombustíveis, entre outras utilidades. As fibras das folhas e os cachos
vazios são utilizados como tampas de lareiras, o troco da palmeira na confecção de
móveis, a torta de palmiste resultante da extração do óleo é aproveitada como adubo
orgânico e ração para animais. A fibra seca e a casca do fruto são usadas como combustível na caldeira. As cascas também podem ser aproveitadas como matéria para carvão
ativado (SANTOS, 2006).
3.2 LEGISLAÇÃO APLICADA À PRODUÇÃO DE BIODIESEL
No final do Século XX, o governo federal retomou a discussão acerca do uso do
biodiesel, e diversos estudos começaram a ser elaborados por comissões interministeriais em parceria com universidades e centros de pesquisa. Em 2002, a etanólise de
óleos vegetais foi escolhida como a rota principal para iniciar um programa de substituição ao uso de diesel de petróleo, o PROBIODIESEL, apresentado pelo Ministério da
Ciência e Tecnologia (MCT) e regulado pelo decreto n° 702 de 30 de outubro de 2002. De
acordo com Vigliano (2003), de início o programa sugeriu uma substituição do diesel
consumido no Brasil por B5 (5% biodiesel e 95% diesel) até 2005 e num período de 15
anos a substituição por B20 (20% biodiesel e 80% diesel) usando ésteres de ácido graxos. Por causa da grande produção de etanol no Brasil, a etanólise foi a rota de produção
escolhida apesar de suas limitações tecnológicas em relação à metanólise.
Em 2003, o governo brasileiro criou um Grupo de Trabalho Interministerial encarregado de apresentar estudos de viabilidade do uso de óleos e seus derivados como
combustíveis e indicar as ações necessárias para sua implantação. No relatório final de
04 de dezembro de 2003 esta comissão considerou que o biodiesel deveria ser incluído
imediatamente na matriz energética (SANTIAGO, 2008):
No dia 4 de dezembro de 2004 foi lançado o Programa Nacional de Produção e Uso
de Biodiesel (PNPB), com objetivo de garantir a produção do biocombustível sob a tônica
da inclusão social e do desenvolvimento regional. A principal ação legal foi à introdução
de biocombustíveis derivados de óleos e gorduras na matriz energética, pela Lei n° 11.097
de 13 de Janeiro de 2005. Segundo essa lei, ficou previsto até o ano de 2008 o uso opcional
de B2 (2% de biodiesel e 98% de diesel de petróleo). Entre 2008 e 2013 o uso de B5 será
opcional e passará a ser obrigatório após esse período (SALLES, 2009).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
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Em seu artigo 4°, a Lei n° 11.097 definiu o Biodiesel como “biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por
compressão ou, conforme regulamento para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”.
Na Resolução ANP nº 15 de 17 de julho de 2006 foram estabelecidas as especificações para o uso da mistura B2, bem como as regras para comercialização em todo
território nacional e as obrigações dos agentes econômicos em relação à qualidade do
produto. Nesta resolução, oito parâmetros foram estabelecidos para controlar a qualidade da mistura diesel/biodiesel (B2)
O consumo atual de diesel no Brasil é de 40 bilhões de litros. As projeções da
Petrobras, segundo Oliva Filho (2007), indicam que a demanda estimada de biodiesel
saltará de 240 mil m3/ano em 2006 para 2.771 mil m3/ano em 2015 (Figura 1).
Figura 1 – Demanda estimada de biodiesel – 2006 a 2015.
Fonte: Oliva Filho (2007).
Por dispor de biodiversidade e condições de solo e clima diversificado, o Brasil
possui diferentes fontes de óleos vegetais como: soja, mamona, algodão, dendê, entre
outros. Neste sentido, o governo brasileiro planeja utilizar o PNPB, também, para desenvolver a agricultura familiar em locais de carência econômica e social (SMITH, 2008).
As regras tributárias do biodiesel referentes às contribuições federais (PIS/PASEP e COFINS) foram estabelecidas pela Lei nº 11.116, de 18 de maio de 2005, e os
Decretos nº 5.297, de 6 de dezembro de 2004, e nº 5.457, de 6 de junho de 2005. Para
garantir o desenvolvimento regional e socioeconômico, foram criados dispositivos para
reduções de até 100% desses impostos. Foram estabelecidos três níveis distintos de
desoneração tributária: (i) 100% de redução no caso de mamona ou dendê produzida
nas regiões Norte, Nordeste e no Semi-Árido pela agricultura familiar; (ii) 67,9% de
redução para qualquer matéria-prima que seja produzida pela agricultura familiar, in-
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
89
dependentemente da região; e (iii) 30,5% de redução para mamona ou dendê produzida nas regiões Norte, Nordeste e no Semi-Árido pelo agro negócio (GIMENEZ, 2009).
De acordo com PNPB, os industriais que adquirirem matéria-prima em arranjos
produtivos onde há agricultura familiar, recebem um o Selo Combustível Social, o qual
garante ao empresário além das isenções fiscais, acesso a melhores condições de financiamento junto ao BNDES e outras instituições financeiras (ZAIRA, 2010).
3.3 PERSPECTIVAS SOCIAIS NA PRODUÇÃO DO DENDÊ E PRODUTIVIDADE
O dendezeiro começa a produzir comercialmente aos 3 anos após o plantio e sua
produção é distribuída ao longo do ano, por mais de 25 anos consecutivos. Socialmente,
por ser uma cultura perene, com utilização intensiva de mão-de-obra, sem entressafras, permite a interiorização e fixação do homem ao campo e viabiliza a sua integração
a um sistema econômico de alta rentabilidade. Em média, cada 10 hectares de dendezal
representam trabalho digno e rentável para uma família, por 25 anos (GATNER, 2008).
Por essas características, a dendeicultura apresenta excelente desempenho
como atividade âncora em programas de interiorização e fixação do homem ao campo,
em projetos de reforma agrária, colonização, cooperativas e outros modelos de desenvolvimento rural, com comprovados benefícios econômico, sociais e ecológicos. Apresenta, ainda, possibilidades de ser utilizada e com impactos econômicos, ecológicos e
sociais positivos, para reaproveitamento e valorização de áreas degradadas na Amazônia, como ressaltam Monteiro et al (2007, p.56-57):
Além de contribuir para a fixação do homem do campo, constitui uma
alternativa viável e rentável para a recuperação de áreas alteradas,
além de ser uma cultura versátil, sendo dela aproveitado os óleos da
semente (óleo de palma) e do mesocarpo (óleo de palmiste), os cachos, os resíduos do processo de extração de óleo (glicerina), entre
outros usos. (...) cerca de 70% a 80% das áreas do Estado do Pará estão
aptas para o cultivo de combustíveis alternativos e bioeletrecidade.
Um estudo foi realizado no Laboratório de Máquinas Térmicas da UFRJ, utilizando óleo de dendê como combustível em um motor a diesel convencional, subsidiou
informações para a implementação de um projeto na comunidade de Vila Soledade, no
município de Moju-PA, por meio do qual se instalou um grupo-gerador diesel de 115
KVA, equipado com sistema de alimentação do motor, para permitir que o mesmo funcione com óleo diesel no início e no final da operação com óleo de dendê, ao longo da
operação (COELHO; SILVA, 2005).
Após cerca de 4500 horas de funcionamento, constatou-se que óleos vegetais
podem ser uma opção viável para geração de energia em comunidades isoladas, já
que o custo de produção do óleo de dendê situa-se em menos da metade do preço do
óleo diesel de petróleo. Observou-se, ainda, que os níveis de emissões estão dentro
dos parâmetros atualmente encontrados para motores a diesel, com a vantagem de
ser de biomassa, sem emissão de enxofre e sem incremento para o efeito estufa
(COELHO; SILVA, 2005).
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No estado do Amazonas, a indústria de dendê, juntamente com associações de
pequenos produtores, possui grande relevância em termos sociais, pois demonstra a
perspectiva de viabilizar ocupação e o desenvolvimento socioeconômico para sete milhões de famílias diretamente envolvidas com a cultura, sendo que quarenta mil comunidades podem se beneficiar com a produção e utilização do dendê (BORGES, 2008).
Vale assinalar que uma plantação de 100 hectares de dendê, incluindo todo o
processo de plantio, manutenção e pessoal técnico-administrativo, emprega em média
aproximadamente 14.656 de pessoas (BARCELOS, 2005).
A comparação entre o dendê e outras oleaginosas revela que, enquanto a mamona apresenta uma produtividade média de 0,470 (tonelada/óleo/hectare/ano), o
dendê tem um índice maior, cerca de 5 (Tabela 1). Por outro lado, requer uma área
pequena em comparação à mamona, soja, amendoim e babaçu para produzir 1000 toneladas por ano. Enquanto a soja exige 4.792 hectares para produzir 1000 toneladas de
óleo, o dendê precisa apenas de 200 hectares. O babaçu emprega somente 2 famílias
por hectare, já o dendê 5 famílias, perdendo apenas para a soja (20 famílias) e o Amendoim (16 famílias) (MONTEIRO et al, 2007).
Tabela 1 – Dados comparativos entre o dendê e outras oleaginosas.
Oleaginosas
Mamona
Soja
Amendoim
Babaçu
Dendê
Produtividade
Ton/óleo/ha/ano
0,470
0,210
0,450
0,120
5
Nº de hectares para produzir
1000 ton/ano
2.128
4.762
2.222
8.333
200
Ocupação de terra
(ha/família)
2
20
16
5
5
Fonte: Monteiro et al (2007).
Todavia, como pondera Homma (2005), deve-se atentar para o fato de que a
agricultura amazônica apresenta uma grande heterogeneidade tecnológica, com produtores utilizando transplante de embriões, mecanização e alta produtividade, enquanto
outros se dedicam à agricultura de derruba e queima. Nesse contexto, vislumbra-se a
necessidade de se aumentar a produtividade, tanto da terra como da mão-de-obra, de
modo a reduzir a utilização dos recursos naturais com a contínua incorporação de novas
áreas derrubadas e queimadas.
O problema está nos sistemas adotados pelos produtores e na falta de tecnologia apropriada. Se o desmatamento for inevitável por razões de obras infra-estruturais,
estas deverão ser efetuadas mediante compensação ecológica, a exemplo dos projetos
que incorporam os agricultores familiares à dendeicultura (GARCIA COLLARES, 2010).
Um exemplo vem do Grupo Agropalma, a maior empresa produtora de óleo de
palma, a qual domina 75% do mercado e já realizou a aquisição de diversas empresas do
setor, desde a sua fundação em 1982. Em parceria com a Prefeitura do Município de
Moju, governo do Estado do Pará e Banco da Amazônia (Basa), desenvolveu o Projeto
Piloto de Agricultura Familiar do Dendê. Trata-se de uma ação de responsabilidade
social que contempla 150 famílias residentes em Moju, município com 60 mil habitantes, situado a 80 quilômetros de Belém (COELHO; SILVA, 2005).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
91
As famílias inicialmente recebem apoio em infraestrutura como casas, alojamentos, assistência médica, escolas, abastecimento de água, energia elétrica e malha
viária. Alguns depoimentos de participantes do projeto mostram que eles abandonaram a prática de extrair madeira. As terras, 12 hectares para cada família, foram doadas
pelo Instituto de Terras do Pará (Iterpa). Coube à Agropalma fornecer as mudas e ensinar as técnicas adequadas ao cultivo da palma. A empresa também se comprometeu em
comprar toda a produção dos pequenos agricultores (PERES; FREITAS, 2005).
É importante ressaltar que, Ministério do Desenvolvimento Agrário (MDA) por
meio do Decreto nº 5.297/2004 estabelece tratamento diferenciado (isenção de tributos
federais) para as empresas produtoras de biodiesel que realizarem compra de matériaprima proveniente da agricultura familiar no percentual mínimo de 10% da produção
total e atendam aos critérios estabelecidos do decreto (MONTEIRO et al, 2007).
3.3 ASPECTOS ECONÔMICOS DA CULTURA DO DENDÊ E PRODUTIVIDADE
A área cultivada com dendê, no Brasil, é de aproximadamente 48 mil hectares o
que representa apenas 12% da área total cultivada do continente americano e 0,96% do
total mundial. A maior parcela das áreas de cultivo estão situadas na Região Amazônica,
cerca de 39 mil hectares. Nesse contexto, o Estado do Pará desponta como o maior
produtor nacional, com 760.000 tonelada/ano, respondendo por 69,46% da área cultivada e cerca de 85% da produção nacional de óleo de palma (D’ ÁVILA; SANTOS, 2006). É
considerada a cultura que mais produz óleo por unidade de área plantada dentre todas
as demais oleaginosas mapeadas no Brasil.
A produção de dendê no Pará tem uma participação considerável na arrecadação de receitas para o Estado. Cerca de 50% da média do PIB agropecuário do Pará
advém do vale dos rios Acará e Moju, área de concentração das empresas processadoras
de dendê, entre elas o grupo Agropalma.
A produção nacional de óleo de palma, ainda, é muito baixa, cerca de 78 mil toneladas, o que representa aproximadamente 0,46% da produção mundial. No período de
1985 a1995, a taxa de crescimento observada foi da ordem de 10,1% ao ano (ZAIRA, 2010).
O consumo aparente de óleo de palma, no Brasil nosúltimos 5 anos esteve em torno
de 92 mil toneladas/ano e vem crescendo acentuadamente ao longo dos últimosanos a uma
taxa média de 14,89% ao ano, crescimento superior ao da produção. Este panorama retrata
que a produção interna está deixando de atender uma crescente demanda dos diversos
segmentos agroindustriais vinculados à cadeia produtiva do dendê. É importante destacar
que o óleo de palma representa, atualmente, apenas 1,23% do total do consumo nacional
de matérias graxas, ao passo que o óleo de soja representa 73,3% do total (SALLES, 2009).
Em termos mundiais as perspectivas de consumo são favoráveis; de 1988 á 2009
o consumo de óleo de palma saltou de 17 para 45 milhões de toneladas, ou seja, um
crescimento de 164%, todavia, a quantidade representa pouco mais de 1/3 do total de
óleos consumidos no mundo (BECKER, 2011).
Os valores estimados para o retorno financeiro, segundo a Taxa Interna de Retorno no sistema de produção de 4 hectares (produção de óleo) 10 hectares (produção
de cacho), 10 hectares (produção de óleo) e 20 hectares (produção de óleo) são estimaTraços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
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das em 20%, 8%, 17% e 23% respectivamente. O custo de produção no Brasil é relativamente baixo, 250 dólares/t, e o lucro líquido médio (anos 1-25) para o plantio em uma
área de 824 hectares está na faixa de R$ 216.063,21 (ANTUNES, 2006).
A viabilidade econômica do plantio e extração do dendezeiro é identificada
quando se compara sua produtividade com a de outras culturas, situada entre 3500 a
6000 kg/ha, contra 400 a 600kg/ha do óleo de soja. Além disso, a dendeicultura requer
pequena mecanização e reduzido emprego de defensivos agrícolas (OLIVEIRA, 2008).
Quanto aos investimentos, é necessário de 4 a 7 mil dólares/hectare de plantio
para a cobertura da aquisição de sementes, preparar a área até a primeira produção
comercial do óleo, incluindo a montagem da usina de extração de óleo, infraestrutura
social do projeto, tecnologia e gerenciamento agrícola (SANTOS, 2006).
Por outro lado, determinados estudos apontam o óleo de dendê como uma das
soluções tecnicamente satisfatórias para substituir o óleo diesel, chegando a constatação que 1 litro de óleo vegetal pode substituir 1 litro de óleo diesel, cuja produção
necessita de 2,2 litros de petróleo bruto (COELHO, 2008).
3.4 BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DO DENDÊ
A Amazônia tem cerca de 100 milhões de hectares de terras em degradação, por
causa do desmatamento (D’ ÁVILA; SANTOS, 2006). São terrenos de solo raso, utilizados
para culturas permanentes. Há possibilidades de se fazer um reflorestamento com cultura de palmáceas, tendo o cuidado de manter a floresta equilibrada ecologicamente.
Analisando as condições climáticas dos estados brasileiros e comparando-se
com as exigências da cultura do dendezeiro, verifica-se que oito estados apresentam
condições favoráveis à exploração dessa palmácea, conforme ser verificado na Tabela 2.
A proteção do solo promovida pela massa compacta de folhas de plantas individuais, garantida pela quantidade de folhas em cada planta, seu arranjo na copa e a
estrutura das folhas é favorecida pelo sistema de plantio com plantas distantes entre si
de 9 metros em triângulo equilátero. Além disso, o processo agrícola utiliza como planta
de cobertura do solo uma leguminosa, sendo a mais comum a Pueraría phaseoloides,
que permanece durante todo o período de crescimento dos dendezeiros, aumentando
a proteção contra a erosão do solo (ANTUNES, 2006).
Tabela 2 – Estimativa da área climática adaptada ao plantio de dedenzeiros no Brasil.
Estado
Acre
Amapá
Amazonas
Bahia
Pará
Rondônia
Roraima
Tocantins
Total
Fonte: Dubois; Viana e Anderson (2006, p.56).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
Hectares (milhões)
2,5
0,5
54,0
0,9
5,0
2,0
4,0
1,0
69.9
93
O dendezeiro possui alta capacidade fotossintética, pois a produção de matéria
seca total dessa palmeira é da ordem de 50 toneladas métricas por hectare anualmente
(parte aérea = 30 t e raízes = 20 t) (BARCELOS, 2005)
A produção de matéria seca da parte aérea do dendezeiro, com exceção de
plantações de eucalipto fertilizado, é superior àquela das florestas tropicais e temperadas a deposição das folhas, dos restos florais e radiculares (que frequentemente estão
sendo renovados) dos dendezeiros, somado àqueles de folhas, ramos e raízes da lguminosa de cobertura do solo promovem uma benéfica elevação nos teores de matéria
orgânica do solo (D’ ÁVILA; SANTOS, 2006).
A matéria orgânica proveniente do dendezeiro ao se decompor libera para o
solo os nutrientes que estavam armazenados nesses tecidos vegetais decompostos,
realizando o que se denomina de “reciclagem de nutrientes”. Daí uma de suas contribuições ambientais para a renovação de solos degradados e empobrecidos (FAVERO, 2007).
O cultivo do dendê na Amazônia, além de não prejudicar a biodiversidade vegetal, seu plantio em áreas degradadas (incluídas nas áreas de potencial para o plantio)
ajuda a recuperar a vegetação do local desmatado e reduz a pressão para o desmatamento de uma nova área para a fixação desta cultura (BARCELOS, 2005). Dentre seus
benefícios, destacam-se:
a) Sequestro de carbono:
É previsto que cerca de 1,0 hectare de plantio de dendê, aos quinze anos, ter a
capacidade de sequestrar 35,87 toneladas de carbono. Além de permitir a co-gestão de
energia, em função do potencial energético dos resíduos extraídos do óleo (FAVERO, 2007).
A cultura do dendê é elegível no âmbito do Mecanismo Limpo, previsto no protocolo de Kyoto, para o recebimento de investimentos provenientes dos créditos do
carbono. O dendezeiro como planta perene arbórea apresenta grande potencial para
absorver gás carbônico, perdendo somente para o eucalipto.
Os ensaios realizados com óleo de dendê, segundo as normas da Agência Nacional de Petróleo (ANP), mostram que o biocombustível tem um índice de poluição
muito abaixo, quando comparados aos apresentados pelo diesel de petróleo. O biocombustível pode reduzir em 78% as emissões de gás carbônico comparado ao diesel de
petróleo. Reduz 90% das emissões de fumaça e elimina as emissões de dióxido de
enxofre. Além disso, o reflorestamento contribui para absorver parte do dióxido de
carbono existente na atmosfera e diminui o custo do transporte das empresas, porque
elas passam a utilizar o biodiesel produzido em suas próprias unidades ou mediante
participação em consórcios empresariais do ramo energético (PERES; FREITAS, 2005).
b) Associação a outras culturas:
O plantio do dendê também é vantajoso em termos socioambientais quando é
associado ao cultivo de leguminosas. Estas constituem fonte de nitrogênio ao solo,
aumentam a fertilidade da plantação, e ainda servem como recurso alimentar à comunidade que trabalha no cultivo e extração dos frutos da palmeira (FREITAS, 2008).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
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c) Controle do desmatamento:
Schultz (2003) afirma que as áreas desmatadas na Amazônia são constituídas, na
sua maioria, por processos de degradação, principalmente a erosão, apresentando pouca ou nenhuma atividade produtiva.
Para se conseguir minimizar o desmatamento há necessidade de políticas concretas, que não se limitem à restrição da incorporação de novas fronteiras e ao financiamento da utilização das áreas já desmatadas. Enquanto o custo de derrubada de novas
áreas está em aproximadamente R$200,00 a R$300,00 por hectare, a utilização das áreas
já desmatadas exige a efetivação de processos como aradagem, gradagem, correção de
solos e reposição dos nutrientes, ampliando os custos para R$700,00 a R$750,00 por
hectare. A diferença de R$500,00 por hectare indica que seriam necessários investimentos da ordem de R$500 milhões para reduzir desmatamentos e queimadas de um
milhão de hectares anuais na Amazônia (ANTUNES, 2006).
Em consonância com essa visão, Becker (2011) explica que as experiências de
plantio em áreas degradadas ainda são tímidas. No extremo oriente, a preferência dos
produtores é estabelecer plantações de palma em áreas de floresta nativa, provocando
desmatamento. A opção oferece ganhos rápidos com a exploração da madeira retirada,
reduzindo o impacto dos custos nos primeiros anos de crescimento da cultura.
Logo, verifica-se que a necessidade de recuperar áreas que não deveriam ter
sido desmatadas deve constituir-se como uma importante alternativa política para a
Amazônia. Margens de rios, morros acidentados e pedregosos, áreas importantes para
a flora e fauna, sítios arqueológicos, entre outros, foram implacavelmente destruídos,
sobretudo nas últimas quatro décadas.
d) Benefícios socioambientais:
As áreas localizadas nas zonas rurais e de outras localidades na Amazônia, geralmente apresentam clima favorável ao cultivo do dendê e podem ser reflorestadas a
partir dele, convertendo-se, assim, em sistemas perenes, produtivos e altamente valorizados. Tais sistemas tendem a absorver grande parte da mão-de-obra rural presente
nessas áreas, hoje empenhada em agricultura itinerante, de extração ilegal de madeira,
atividades de baixa produtividade, baixos benefícios sociais e considerável poder de
destruição da floresta amazônica (D’ ÁVILA; SANTOS, 2006).
Segundo Coelho (2008), estima-se que vivam na Amazônia cerca de 500.000 pequenos agricultores, cultivando roçados anuais de aproximadamente dois hectares por
família. Geralmente, utilizam o método tradicional de corte e queima da cobertura
vegetal, como forma de renovar a vegetação original e, simultaneamente, liberar os
nutrientes contidos na biomassa. Após dois anos consecutivos de exploração, o roçado
perde, aproximadamente, 92% de sua capacidade produtiva, tornando imperioso seu
remanejamento para outro local; a área abandonada volta a ser utilizada em um período
de 2 a 8 anos, obviamente com uma fertilidade abaixo da existente no ciclo anterior.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
95
Porém, as vantagens apresentadas enfrentam como principais obstáculos:
• O fato de esta ser uma cultura pouco conhecida regionalmente, lentidão no processo de zoneamento econômico-ecológico, carência de infraestrutura básica na maior
parte da região, reduzido número de pesquisas acerca do assunto (GATNER, 2011); e
• O Brasil ainda importa cerca de quase a metade do montante do óleo de dendê
consumido no país para alimentação, produção de cosméticos, produtos farmacêuticos, entre outros usos, sendo que nacionalmente a participação é de apenas 0,53%
na produção mundial (PERES; FREITAS, 2005).
Com os incentivos regionais e governamentais às pesquisas e inovações tecnológicas para a prática do plantio do dendezeiro no estado do Amazonas, assim como no
Pará, é possível diminuir a quantidade de óleo importado e gradualmente atingir uma
autosuficiência na produção do mesmo, bem como aumentar a escala de produção
voltada ao mercado externo (SANTOS, 2006).
Na tentativa de minimizar os perniciosos da devastação ambiental, o Código
Florestal, instituído pela Lei N° 4.771 de 15 de setembro de 1965, estabelece uma série
de medidas para proteger as florestas, seu modo de exploração, isenções e incentiva a
prática do reflorestamento, por meio de deduções fiscais e concessões de juros e prazos de carência favorecidos, instituídos pelo Conselho Monetário Nacional de acordo
com normas específicas (SANTIAGO, 2008).
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 EXPERIÊNCIAS E PERSPECTIVAS
Em 29 de abril de 2010, o Conselho Monetário Nacional (CMN) aprovou a inclusão do dendê nas linhas de crédito para o Programa de Estímulo à Produção Agropecuária Sustentável (Produsa) e o Programa de Plantio Comercial e Recuperação de Florestas (Proflora). É uma medida que incentiva a contratação de operações de crédito de
investimento destinado à cultura do dendê, especialmente quando cultivado em áreas
degradadas (ZAIRA, 2010).
Atualmente existe o Programa de Produção Sustentável do Dendê na Amazônia, destinado à expansão do cultivo do dendê (óleo de palma) nas áreas degradadas da
Amazônia com a participação da agricultura familiar e na perspectiva de produção de
biodiesel. A experiência é uma continuidade do Programa Nacional de Produção e Uso
do Biodiesel (PNPB) criado em 2004 (Lei n°11.097/05) visando ajudar a melhorar a renda
dos agricultores familiares (DROUVOT; DROUVOT, 2011).
A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) lançou na 2ª Reunião da Câmara Setorial da Cadeia Produtiva do Óleo de Palma, o híbrido de dendê
BRS Manicoré, desenvolvido a partir do cruzamento entre o dendezeiro de origem
africana (Elaeisguineensis) e o originário da região Amazônica, o caiaué (Elaeisolifeira). Segundo Almeida (2010), essa espécie foi testada durante 20 anos e constitui a
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
96
única que não apresentou os sintomas da doença do amarelamento fatal em áreas de
ocorrência dessa anomalia.
A Embrapa publicou em abril de 2009, um estudo de território para fazer o Zoneamento Agroecológico da palma, no qual foram indicadas apenas áreas já ocupadas
pelo homem. A iniciativa representou um marco técnico que serve de base para políticas de crédito e assistência técnica. Definiu-se a restrição do plantio de palma às áreas
desmatadas e estabeleceu-se a vedação de licenciamento ambiental para indústrias
que utilizem como insumo a palma cultivada em áreas não indicadas pelo zoneamento
agroecológico.
Essa situação confirma a visão de D’ávila e Santos (2006), quando afirmam a relevância de estabelecer no âmbito institucional e técnico restrições para atividades econômicas descomprometidas com a causa ambiental, sendo necessário criar barreiras de crédito e mercado aos “vilões” do desmatamento e adaptá-los aos novos cenários.
A experiência da Embrapa abrange a capacitação de 160 técnicos da extensão
rural em conjunto com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento e o Ministério do Desenvolvimento Agrário. Eles possuem a importante missão de orientar os
produtores nos aspectos da produção agrícola e no acesso a financiamentos. As perspectivas já indicam um aumento da produtividade na ordem de 20%, crescimento da
competitividade, inclusão social dos pequenos agricultores, incremento da produção
de alimentos e biocombustíveis, e recuperação de áreas degradadas, bem como ordenamento territorial (GARCIA COLLARES, 2010).
Essas informações confirmam a visão de Barcelos (2005), ao assinalar que o incremento da participação do óleo de dendê no quadro do programa brasileiro de biodiesel abre possibilidades e novas perspectivas para a agricultura familiar, recuperação
de áreas degradadas e promoção do desenvolvimento regional, além de contribuir para
a diversificação da matéria-prima.
Uma das expectativas relevantes no sentido de empregar o plantio de dendê
em áreas desmatadas está sendo realizada pela Vale, associada à Biopalma da Amazônia com uma participação de 41% mediante consórcio. A Vale investirá 500 milhões de
dólares, dos quais 350 milhões de dólares serão da mineradora, para adquirir cerca de
130.000 hectares no nordeste do Pará até 2014, dos quais 60 mil serão reservados para
plantio e 70 mil para preservação ambiental. Até 2013, deverão ser plantadas 9,3 milhões de mudas de palma (VEIGA FILHO, 2010).
O objetivo é abastecer 216 locomotivas da companhia que fazem o transporte
de minério de ferro até São Luiz (890 km); os caminhões e outros equipamentos que a
empresa usa em suas operações na região Norte com o chamado biodiesel B20 (diesel
com adição de 20% de biodiesel). A Vale é a maior consumidora de óleo diesel no Brasil
e pretende reduzir ao máximo as emissões. Optou pela palma por ser uma oleaginosa
com alta produtividade, natural de regiões de clima equatorial, como o Pará, onde está
a grande parte de suas operações, o que facilita a logística de distribuição do biodiesel.
Com este projeto, a Vale espera economizar até US$ 150 milhões por ano e deixar de
emitir 12 milhões de toneladas de dióxido de carbono, o equivalente a emissão de 200
mil carros durante a duração do projeto (HERZOG, 2010).
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez.Traços,
2011 Belém, v. 12, n. 25, p. 131-148, jun. 2010
97
Essas iniciativas da Vale confirmam as explicações de Peres e Freitas (2005) acerca da possibilidade do biocombustível reduzir em 78% as emissões de gás carbônico,
quando comparado ao diesel de petróleo, minimizar em 90% as emissões de fumaça e
eliminar as emissões de dióxido de enxofre. O investimento da empresa no reflorestamento também encontra relação com visão dos referidos autores sobre o fato do plantio contribuir para absorver parte do dióxido de carbono existente na atmosfera. Por
outro lado, o uso do biodiesel nos caminhões e equipamentos da empresa é uma linha
de ação recomendada pelos mesmos autores, por reduzir o custo do transporte das
empresas, quando estas passam a utilizar o biodiesel produzido em suas próprias unidades ou mediante participação em consórcios empresariais do ramo energético. Ao
mesmo tempo justifica a explicação de Coelho (2008) sobre o fato do óleo de dendê ser
indicado por estudos como umas das soluções tecnicamente satisfatórias para substituir o óleo diesel, chegando a constatação que 1 litro de óleo vegetal pode substituir 1
litro de óleo diesel, cuja produção seriam necessários 2,2 litros de petróleo bruto.
A Petrobras planeja investir 2,4 bilhões de dólares na produção de biodiesel e
etanol até 2013. A participação do Pará neste programa será de 300.000 de toneladas de
óleo de palma. No estado do Pará, a empresa pretende investir R$ 330 milhões, sendo
R$ 237 milhões na área agrícola e R$ 93 milhões na industrial, em empreendimentos
(NEIVA, 2010).
4.2 LIMITAÇÕES E BARREIRAS
A mudança prevista no Código Civil é vista de maneira controversa entre ambientalistas e produtores agrícolas. Entretanto, algumas prescrições do Código Florestal ainda colocam limitações para a expansão do dendê em áreas de floresta. Por
exemplo, o art. 1º do referido código determina que as florestas e outras formas de
vegetação existentes no Brasil são bens de interesse comum a todos os habitantes do
país. Nessa particularidade, o direito de propriedade não é absoluto, prevalece o
respeito aos bens ambientais.
O art. 1, parágrafo 2º, inciso II, prevê a Reserva Legal, área no interior da propriedade ou posse rural, necessária ao uso sustentável dos recursos naturais, à conservação e reabilitação da natureza, conservação da biodiversidade e abrigo para plantas e
animais nativos.
Todavia, se for aprovada a proposta apresentada pelo Senador Flexa Ribeiro
(PSDB-PA) mediante o Projeto de Lei nº 6.424/2005, que sugere alterar o art. 19 da Lei nº
4.771 de 15 de setembro de 1965 (Código Nacional Florestal), que é priorizar projetos
para reposição florestal que contemplem o uso de espécies nativas ou outras exóticas
(inclusive o dendê), destinadas à exploração econômica, é bem provável que grande
parte das áreas degradadas não seja utilizada na cultura do dendê, mas na plantação de
eucalipto e outras espécies empregadas na produção de carvão para siderurgia e papel
celulose, já que estes têm demanda mais imediata (BIONDI, MONTEIRO e GlASS, 2008).
Outra limitação está no fato do Brasil não disponibilizar de sementes suficientes para aumentar vertiginosamente a dendeicultura, como também não há estrutura
para o processamento do dendê.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
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Segundo Biondi, Monteiro e Glass (2008) existe uma barreira de caráter ambiental
representada pela não continuidade das áreas degradadas. Essa condição representa um
risco, porque a implantação de grandes projetos de plantio pode levar ao desmatamento
de longas faixas intermediárias de floresta. Por outro lado, a dendeicultura massiva em
bioma megadiverso como a Amazônia tem impactos imensuráveis. Também são imprevisíveis os efeitos sobre as comunidades tradicionais e na agricultura família.
As informações anteriores demonstram que a dendeicultura ainda possui limitações e barreiras para ser considerada uma atividade sustentável na Amazônia, inclusive no Pará, onde se tem a maior área plantada de dendê no Brasil.
5 CONCLUSÃO
O cultivo de dendê para a produção de biodiesel é uma fonte alternativa de
energia no cenário atual de preocupação com o meio ambiente, quando se verifica a
necessidade de reduzir o consumo dos combustíveis fósseis e ampliar a substituição
dos mesmos, em razão do alto potencial poluidor a eles atribuído.
A dendeicultura representa uma opção agrícola favorável ao desenvolvimento
sustentável da região amazônica e aproveitamento de áreas degradadas, desde que os
prejuízos ambientais causados pela necessidade de adubar o solo para aumentar a produtividade da palmeira sejam minimizados e a parceria das empresas com os agricultores familiares atenda à necessidade de ganhos econômicos e sociais expressivos para as
comunidades.
Há necessidade de mudanças nos padrões de relacionamento entre empreendedores e produtores locais. Uma alternativa é oSAFs, pois eles permitem consorciar o
dendê com outras culturas, tradicionalmente plantadas na região, favorecem o respeito ao conhecimento dos pequenos agricultores e novas experiências, pois nesse tipo de
sistema os colonos interagem com a extensão rural, percebem que estão integrados à
produção de uma nova fonte de energia, compreendem a importância de preservar o
meio ambiente; enfim, ocorrem mudanças.
A implantação do plantio em áreas degradadas ainda é uma tímida iniciativa,
mas algumas empresas já estão se empenhando nesse sentido, como a Vale e a Petrobrás, buscando aproveitar as vantagens econômicas, sociais e ambientais oferecidas
pela produção de biodiesel a base do dendê. Entretanto, as limitações socioambientais
como o risco de poluição dos solos e recursos hídricos, decorrentes da adubação para
aumentar a produtividade da palmeira; a descontinuidade das áreas degradadas; a dependência tecnológica e submissão dos colonos em relação às empresas produtoras de
biodiesel; a falta de sementes necessárias para ampliar a produção são barreiras que
precisam ser superadas. Além destas, é fundamental discutir com a sociedade a proposta de mudança no Código Florestal para evitar o incentivo ao desmatamento.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 83-101, dez. 2011
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Traços, Belém, v.13, n. 27, p. 97-112, dez. 2011
103
CALCULADORA PARA O ENSINO DE POTÊNCIAÇÃO
Fábio José Alves da Costa*
Pedro Franco de Sá**
Antônio José de Barros Neto***
RESUMO
O presente trabalho apresenta os resultados de uma pesquisa que teve como objetivo
construir uma máquina de calcular virtual com representação da potenciação na forma
bn como normalmente é representada desde o inicio da educação fundamental, o que
não ocorre com a maioria das maquinas de calcular disponíveis hoje no mercado. O
resultado obtido com a pesquisa foi uma máquina de calcular virtual em linguagem
JAVA que permite a representação da potenciação na usual e que pode ser utilizada com
mediadora do processo de ensino-aprendizagem da referida operação.
Palavras-chave: Educação. Educação Matemática. Novas Tecnologias no Ensino de Matemática. Ensino de Potenciação.
CALCULATOR TO SUPPORT THE LEARNING OF EXPONENTIATION
ABSTRACT
This paper presents the results of a research that aimed to develop a virtual calculator
machine to compute exponentiation in the form of the base b and the exponent n, usually represented as bn since the beginning of primary education, which does not occur
with most calculators available today in the market. The success of the research was a
virtual calculator machine developed in JAVA language that allows the representation of
exponentiation operation in the usual way and can be used to mediate the process of
teaching and learning of this operation.
Keywords: Education. Mathematics Education. Teaching Mathematics with Technology.
Teaching of Exponentiation.
* Professor Doutor Pesquisador da Unama e UEPA. [email protected].
** Professor Doutor Pesquisador da Unama e UEPA. [email protected].
***Professor Mestre Pesquisador da UEPA.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
104
1 INTRODUÇÃO
O presente trabalho é inspirado nos vários anos de experiência no ensino de
matemática nos Ensinos Fundamental e Médio em escolas da Rede Pública do Pará,
onde observamos com muita frequência alunos com dificuldades em resolver de problemas em função de não dominarem as operações básicas de potenciação e radiciação.
Em regra geral estes assuntos sempre são ensinados na seguinte sequencia definição,
exemplos, propriedades, e exercícios, sem ser dado um significado ao que esta se aprendendo, restringindo o processo a memorização de regras.
Na busca de uma metodologia que torne a aprendizagem mais interessante e o
ensino mais eficiente, nos deparamos com vários pesquisadores estudando um grande
número de erros cometidos por alunos de matemática do Ensino Fundamental e Médio.
Entre os trabalhos de destaques, temos Feltes (2007), que investigou 239 alunos do
Ensino Fundamental e 193 do Ensino Médio, concluindo:
Em relação às opiniões dos professores sobre os erros cometidos pelos alunos, viu-se que ainda é freqüente a idéia de que a aprendizagem se faz por
fixação, repetição e realização de exercícios padronizados. Mesmo procurando tentar encontrar explicações para as causas dos erros, somente um dos
entrevistados sugeriu ser necessário levar os alunos a compreender os conceitos. (FELTE, 2007, p. 73).
Outra relevante pesquisa, nesta linha, é feita por Paias (2009) que estudou alunos da 8ª série do Ensino Fundamental e 1ª série do Ensino Médio de uma escola pública
Rede Estadual de Ensino de São Paulo, cujos resultados indicaram que, grande parte dos
alunos, não domina a concepção de potenciação, decorrendo disso muitos entendem a
operação potenciação como multiplicação. E que são vários os fatos agravam o erro em
relação a esse tópico, sendo os mais relevantes os casos de potência que envolve números inteiros negativos e expoentes fracionários, e o uso de zero e o um, sobretudo
no expoente, devido a maioria dos alunos não observar a convenção de modo correto.
Para alguns pesquisadores, da Educação Matemática, com Valverde (2008) a falta de habilidade com números é consequência da maneira mecânica e sem significado
que os números são ensinados e da ausência de um trabalho efetivo com cálculo mental
e estimativas em todos os níveis escolares, o que se contrapõem com a convicção de
muitos professores que ainda pensam que a aprendizagem se faz por fixação, repetição
e realização de exercícios padronizados. (FELTES, 2007, p. 73)
Sensibilizado com o problema apresentado por Feltes (2007) afirma que o atual
sistema de ensino deve ser repensado, pois os processos utilizados já não atendem
mais às condições de aprendizagem do homem moderno, carentes de independência
na busca de informações e na construção do conhecimento. Com tantas mudanças de
caráter socioculturais e tecnológicas já não é mais aceitável pensar na escola com ensino no modelo tradicional, sem correr o risco de estar desatualizado e oferecendo um
ensino que já entrega receitas prontas que não funcionam.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
105
2 USO DE NOVAS TECNOLOGIAS NO ENSINO DE MATEMÁTICA
Ramos (1996), afirma que com a incorporação da tecnologia ao processo educativo, tem-se concretamente a oportunidade de se implementar um novo paradigma
pedagógico, devidos as ferramentas tecnológicas terem potencial para produzir novas
e ricas situações de aprendizagem, com isto, o aluno se concentrar mais nos métodos,
nas estratégias, nas descobertas, no relacionamento lógico das ideias matemáticas e na
generalização do problema, deixando a sobrecarga, causada pelos longos cálculos numéricos para máquinas.
E a utilização de software na educação, permitindo que os alunos desenvolvam
aspectos específicos na aprendizagem, isto faz com que o aluno exercite as suas capacidades cognitivas em termos construtivos, e segunda a Pirâmide da Aprendizagem os alunos
passam a assimilar e reter 75%, em média, dos conceitos experimentados no software.
3 USO DE CALCULADORA NO ENSINO DE MATEMÁTICA
E entre as tecnologias emergentes no ensino de matemática, a calculadora tem
se destacado devido seu sucesso em pesquisas que envolvem aprendizagem de operações com números naturais, inteiros e racionais. Sua portabilidade e seu baixo custo
favoreceram sua implementação como um dos primeiros instrumentos tecnológicos no
auxilio do ensino de matemática.
A pesar de várias pesquisas, como: Penglase & Arnold (1996), Sá (1999), Nunes,
(1999), Ciscar e Garcia (2000), Tall (2001), Maestri (2004), Girotto (2005), Pinheiro e Campiol (2005), Sá et al. (2006), Feltes (2007) e Carvalho et al. (2008), apontarem a eficiência
do uso da calculadora e os Parâmetros Curriculares Nacionais a recomendarem:
Estudos e experiências evidenciam que a calculadora é um instrumento que
pode contribuir para a melhoria do ensino da Matemática. A justificativa para
essa visão é o fato de que ela pode ser usada como um instrumento motivador na realização de tarefas exploratórias e de investigação. (BRASIL, 1997).
Ainda e comum se depararmos com preconceitos, com relação ao uso desse artefato tecnológico, sob o manto da crença de que essa ferramenta de cálculo inibe o raciocínio e abala o ensino dos algoritmos. Desconsiderado os resultados de pesquisas que
afirmam que em processos de aprendizagem da matemática, os alunos quando libertos
da parte enfadonha e “braçal” do cálculo ativam outras habilidades, permanecendo atentos às relações entre os elementos envolvidos na resolução de problemas aritméticos. E
ao contrário do que muitos pensam as atividades com calculadora no ensino de matemática, podem contribuir significativamente para o desenvolvimento da capacidade cognitiva dos alunos e suas estratégias em resolver problemas aritméticos. (FANIZZI, 2004)
Penglase & Arnold (1996), após extensa revisão de literatura sobre o uso de
calculadoras no ensino de matemática, encontrou muitos estudos que levam as conclusões inconsistentes sobre a efetividade da aprendizagem com auxilio de calculadoras.
Em concordância com Penglase & Arnold (1996); Tall (2001, p 212) comenta:
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
106
O uso de calculadoras e computadores em Matemática nem sempre tem
sido tão bem sucedida quanto poderia ser. Na Inglaterra, o uso de calculadoras com crianças tem sido desencorajado na esperança de que sua ausência
permitiria que estas construam relações aritméticas mentais. Talvez esta
atitude tenha mais a ver com o mal uso da calculadora (para efetuar cálculos
sem ter que pensar) do que com qualquer falha inerente ao próprio aparelho.
Bem usado – para encorajar reflexão sobre idéias matemáticas – a calculadora pode ser muito benéfica.
Tall (2001) sugere que os efeitos do uso de tecnologia no ensino de matemática
não parecem ser determinados por qualquer atributo intrínseco aos recursos computacionais empregados, mas sim pela forma como estes são usados. Este fato é constatado nos
novos estudos no campo da Didática da Matemática que têm revelado que o ensino das
operações de adição, subtração, multiplicação e divisão envolvendo frações que é realizado a partir de definições seguidas de exemplos e exercícios não tem sido eficaz apesar
de ser o modo mais frequente e tradicional do ensino desse assunto. Os trabalhos Sá
(1999), Ciscar e Garcia (2000) e Sá et al. (2006b) mostram que o ensino dos conceitos
matemáticos é mais eficiente quando permite que os educando aprendam os mesmos
por meio de atividades que envolvam a exploração, observação, elaboração de conjecturas, teste de hipóteses e a redescoberta de algoritmos operatórios. Os trabalhos de Noronha e Sá (2002), Sá e Jucá (2005), Sá et al. (2006a) e Sá e Jucá (2006) têm demonstrado que
para o ensino de algoritmos operatórios com os números relativos e com os números
decimais a máquina de calcular simples pode ser usada como recurso didático de grande
valia no processo de ensino aprendizagem de conceitos matemáticos.
Mesmo com a disposição para usar a calculadora como ferramenta no auxilio de
ensino, nos deparamos com limitações dos modelos existentes no mercado, a exemplo
temos o modelo da Cassio fx-82ES (Figura 1), que apresente no visor linguagem semelhante a que usamos no caderno, o que facilita seu uso, porém seu funcionamento,
restringem seu uso em atividades em as series iniciais.
Figura 1 – Calculadoras da Cassio, modelo fx-82ES, que ilustração as operações
semelhante a escrita do caderno.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
107
A sofisticação dos novos modelos de calculadoras presentes no mercado, no
que tange a apresentação das operações, torna seu uso eficiente no ensino médio e
superior, porém quando objetivamos o ensino fundamental, onde são necessários algumas especificidades, em função das atividades a serem desenvolvida para aliserçamento dos conceitos, se faz necessário a contrução de software educativos, que são
programas projetados segunda metodologia que o contextualiza para o processo de
ensino e aprendizagem. Para um software ser considerado educativo deve ter as seguintes caracteristicas:
(1) Atributos que evidenciam a conveniência e a viabilidade em situações educacionais;
(2) Sua compatibilidade com o Programa Curricular Nacional;
(3) Metodologia de ensino com caracteristicas adequadas a uma proposta de educação mais construtivista.
O software educativo deve ser:
(1) facil de usar;
(2) de apresentação simples;
(3) de fácil entendimento para o usuário final.
Atualmente os recursos da informática permitem que sejam criadas calcular
virtuais com operações e representações dentro das necessidades e objetivos do educador. Isto é, permitem operações onde podem ser trabalhadas definições e propriedades específicas de cada tópico, viabilizando ambiente de aprendizagem diferenciado
onde o aluno redescobrir definição e propriedades a parti de atividades desenha segundo a engenharia didática elevando a aprendizagem a um nível mais significativo.
Preocupado com a existência de ferramentas virtuais adequadas para o ensino
de matemática, o Grupo de Pesquisa em Cognição e Educação Matemática, vem propondo o uso de uma máquina de calcular virtual, em Java, por permitir seu uso em
multiplataforma, para o ensino das operações de adição, subtração, multiplicação e
divisão envolvendo frações, potência, radiciação, numero decimais visando, desta forma, contribuir para a melhoria no ensino da Matemática de um modo geral. Permitindo,
em um futuro breve, a elaboração de protótipos reais de máquinas de calcular com
objetivos plenamente didáticos além dos recursos de cálculos já consagrados.
Neste trabalho apresentamos uma calculadora especializada para o ensino
de potenciação (Figura 2), que está elaborada com base nas ideias do ensino de Matemática por atividades, que possibilitem o aluno redescobrir conceitos e propriedades
relacionados à operação de potenciação, que podem elevar os níveis de aprendizagem
significativa, devido o aluno aprender a partir de experiências.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
108
Figura 2 – Tela inicial da calculadora desenvolvida para o ensino de operações com
potência, onde é apresentada uma operação com multiplicação
de duas potências com mesma base.
Esta calculadora permite desenvolver atividades relacionas as potências de números reais (Figura 3), onde o assunto pode ser trabalhado por meio de atividades que envolvam base inteira e expoente inteiro positivo e negativo, pode ser trabalhado os casos de
base natural e expoente decimal positivo e negativo, podem ser também trabalhado, base
inteira e expoente fracionário além dos casos de base fracionária e expoente real.
Figura 3 – Exemplos de potência de numero reais com a calculadora.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
109
Como em geral, os alunos possuem dificuldades de aplicar corretamente as
regras das operações com potência é conveniente trabalhar individualmente cada operação, e posteriormente desenvolver atividades problemas que englobem todas as
operações. Alicerçado nesta linha metodológica, trabalharemos primeiramente a multiplicação de frações (Figura 4), tratando inicialmente os casos de mesma base
( x a .x b  x a b ), seguido dos casos de mesmo expoente (), para posteriormente ser trabalhadas operações com base e expoente distintos.
Em seguida podem ser desenvolvidas atividades com a operação divisão (Figura
5) onde se trata primeiramente os casos de mesma base ( x a  x b  x a b ), seguido dos
casos de mesmo expoente ( x a  y a  ( x  y )a ), para posteriormente ser trabalhadas
operações com base e expoente distintos.
Figura 4 – Exemplos de multiplicação de potências: (a) de mesmo base;
(b) de mesma expoente; (c) de base e expoentes distintos.
(a )
(b)
(c)
Figura 5 – Exemplos de divisão de potências: (a) de mesma base; (b) de mesmo
expoente; (c) de base e expoentes distintos.
(a)
(b)
(c)
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
110
Para que o aluno tenha o preciso entendimento de quando usar e quando não
usar as regra, devemos trabalhar também a soma e a diferença (Figura 6) de potências.
Figura 6 – Exemplos de divisão de potências: (a) de mesma base; (b) de mesmo
expoente; (c) de base e expoentes distintos.
(a)
(b)
Sugestões de atividades
Com base nas ideias de Sá (1999) e Sá (2009) apresentaremos agora algumas
atividades que podem ser desenvolvidas com o auxilio da máquina de potenciação.
ATIVIDADE 01
Titulo: Potenciação
Objetivo: introduzir o conceito de potenciação
Material: papel, lápis ou caneta e máquina de calcular de potenciação.
Procedimento
Com o auxilio da calculadora efetue as operações abaixo e registre os resultados obtidos
1)
32 =
2)
42 =
3)
23 =
4)
52 =
5)
13 =
6)
33 =
7)
04 =
8)
102=
9)
24 =
10)
72 =
11)
62=
12)
82 =
13)
103=
14)
05 =
15)
15 =
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
111
Com base nos resultados obtidos descubra como a máquina operou para obter os resultados em
cada operação!
A operação que a máquina realizou é denominada de potenciação!
Na potenciação 2 3 = 8, o número 2 é denominado de base, o número 3 é denominado de
expoente e o número 8 é denominado de potencia.
Como deve proceder para calcular o valor de uma potenciação?
Com a atividade 01 o professor pode introduzir a operação potenciação e sua
representação de uma maneira que difere da maneira mais comum que é caracterizada
pela sequencia apresentação do conceito, seguida de exemplos e exercícios que os
estudos sobre aprendizagem em matemática na Educação Básica vêm mostrando não
ser a mais adequada.
ATIVIDADE 02
TÍTULO: A base 1
OBJETIVO: Descobrir uma relação entre as potenciações de base 1.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta e máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Calcule as poten ciações ab aixo:
1) 12 =
6) 110 =
3
2) 1 =
7) 112 =
4
3) 1 =
8) 115 =
4) 15 =
9) 140 =
5) 16 =
10) 130 =
OBSERVAÇÃO:
CONCLUSÃO:
Com a atividade 02 o professor pode levar o aluno a perceber que toda potenciação de base tem como resultado a unidade sem que o docente tenha apresentar este
resultado.
ATIVIDADE 03
TÍTULO: Potenciações de base zero
OBJETIVO: Descobrir uma relação entre as potenciações de base 0.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta e máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Calcule as poten ciações ab aixo:
1) 02 =
6) 07 =
2) 03 =
7) 010 =
3) 04 =
8) 015 =
5
4) 0 =
9) 020 =
6
5) 0 =
10) 030 =
OBSERVAÇÃO:
CONCLUSÃO:
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
112
Com a atividade 03 o docente pode obter do aluno a conclusão de quando o
expoente é diferente de zero qualquer potenciação de base zero resulta em zero, sem
que novamente o professor tenha que apresentar esse resultado de maneira clássica.
ATIVIDADE 04
TÍTULO: Potenciações de expoente 1
OBJETIVO: Descobrir uma relação entre as potenciações de expoente 1.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta e máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Calcule as potenciações abaixo:
1) 01 =
6) 61 =
3
2) 1 =
7) 71 =
1
3) 2 =
8) 81 =
4) 31 =
9) 101 =
5) 41 =
10) 10001 =
OBSERVAÇÃO:
CONCLUSÃO:
Com a atividade 04 o docente pode obter do aluno a conclusão de qualquer
potenciação de base um resulta na unidade, sem que novamente o professor tenha que
apresentar esse resultado de maneira clássica.
ATIVIDADE 05
TÍTULO: Potencia de base 10
OBJETIVO: Descobrir uma maneira prática de
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta e máquina
PROCEDIMENTO:
Calcule as poten ciações ab aixo:
1) 102 =
2) 103 =
3) 104 =
4) 105 =
5) 106 =
calcular potenciações de base 10.
de calcular de potenciação.
6) 107 =
7) 108 =
8) 109 =
9) 1010 =
10) 1015 =
Descubra uma maneira mais rápida de calcular as potenciações!
CONCLUSÃO:
Com a atividade 05 o docente pode obter do aluno uma conclusão de como
calcular qualquer potenciação de base 10 sem precisar realizar os produtos.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
113
ATIVIDADE 06
Titulo: Produto de Potencias
OBJETIVO: Descobrir uma maneira de calcular o produto de potencias.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta e máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO
Escreva os produtos de potencias como uma única potencia:
1) 23 . 24 =
6) 73 . 72 =
5
5
2) 3 . 3 =
7) 83 . 83 =
3) 56 . 54 =
8) 32 . 37 =
4) 44 . 45 =
9) 97 . 93 =
5) 67 . 66 =
10)104.105 =
Descubra uma maneira mais rápida de obter os resultados.
CONCLUSÃO:
Com a atividade 06 o professor pode levar o aluno a perceber por si que o produto de potencias de mesma base é equivalente a uma potenciação com a mesma base e
expoente igual à soma dos expoentes.
ATIVIDADE 07
Titulo: Divisão de Potências
OBJETIVO: Descobrir uma maneira de calcular divisão de potências de mesma base.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta e máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Escreva as divisões na forma de uma única potência:
1) 25 =
6) 105 =
2
3
2
10
2) 36 =
7) 78 =
34
75
3) 57 =
8) 97 =
4
5
5
9
4) 69 =
9) 26 =
63
24
5) 810 =
10) 48 =
7
4
8
4
Descubra uma maneira mais rápida de obter os resultados.
CONCLUSÃO:
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
114
Com a atividade 07 o professor pode levar o aluno a perceber a propriedade
operatória das divisões de potencias de mesma base.
ATIVIDADE 08
Titulo: Potência de Potência
OBJETIVO: Descobrir uma maneira de calcular potência de potência.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta, máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Escreva as potências na forma de uma única potência:
1) (22)2 =
6) (610)4 =
2) (33)3 =
7) (312)2 =
3) (54)4 =
8) (815)4 =
5 2
4) (3 ) =
9) (320)2 =
6 5
5) (7 ) =
10) (230)6 =
Descubra uma maneira mais rápida de obter os resultados.
CONCLUSÃO:
Com a atividade 08 o professor pode levar o aluno a perceber a propriedade
operatória das potencias de potencia.
ATIVIDADE 09
Titulo: O Quadrado da soma
OBJETIVO: Descobrir uma relação entre os quadrados de adições.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta, máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Valores
a2 + b2
(a+b)2
a= 2eb =3
a =3 e b =4
a =4 e b =5
a =5 e b =1
a = 4 e b =2
a = 3 e b =1
a = 2 e b =1
a = 6 e b =2
a = 7 e b =1
a = 5 e b =3
Observação
Conclusão
Com a atividade 09 o professor pode levar o aluno a perceber uma propriedade
muito importante da potenciação que diz respeito à desigualdade entre o quadrado da
soma e a soma dos quadrados, que quando não percebida tem conseqüências no aprendizado dos famosos produtos notáveis em particular do quadrado da soma.
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
115
ATIVIDADE 10
Titulo: O Quadrado da diferença
OBJETIVO: Descobrir uma relação entre os quadrados de adições.
MATERIAL: Papel, Lápis ou caneta, máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO:
Valores
a= 3eb =2
a =4 e b =3
a =5 e b =4
a =4 e b =2
a = 3 e b =1
a = 2 e b =1
a = 6 e b =2
a = 7 e b =1
a = 8 e b =3
a = 5 e b =3
Observação
Conclusão
a2 - b2
(a-b)2
Com a atividade 10 o professor pode levar o aluno a perceber uma propriedade
muito importante da potenciação que diz respeito à desigualdade entre o quadrado da
diferença e a diferença dos quadrados, que quando não percebida tem conseqüências
desfavoráveis no processo de aprendizado dos famosos produtos notáveis em particular do quadrado da diferença.
ATIVIDADE 11
Titulo: Expoente zero
OBJETIVO: Descobrir uma relação entre as potenciações de expoente zero.
MATERIAL: Lápis ou caneta, máquina de calcular de potenciação.
PROCEDIMENTO: Preencha o quadro abaixo
Potenciações
00
10
20
30
40
50
60
70
100
5000
Res ultad o
Observação
Conclusão
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
116
Com a atividade 11 o aluno poderá ser levado a perceber que todo numero
elevado à zero resulta em 1. O que sempre é um fato espantoso para os discentes.
ATIVIDADE 12
Titulo: Expoente par
OBJETIVO: descobrir uma relação entre as potenciações de expoente par.
MATERIAL: calculadora, roteiro da atividade , papel e lápis ou caneta.
PROCEDIMENTO: calcule as potenciações abaixo
1)
(+2)2=
2)
(-2)2=
3)
(-3)2=
4)
(+3)2=
5)
(-5)4=
6)
(+5)4=
7)
(-1)6=
8)
(+1)6=
9)
(-4)8=
10) (+4)8=
Observação
Conclusão
Com a atividade 12 o aluno poderá ser levado a perceber que todo numero
elevado a um expoente par resulta em um numero positivo. Que sempre é um fato
espantoso para os discentes.
ATIVIDADE 13
TITULO: Expoente ímpar
OBJETIVO: descobrir uma relação entre as potenciações de expoente ímpar.
MATERIAL: calculadora, roteiro da atividade, papel e lápis ou caneta.
PROCEDIMENTO: calcule as potenciações abaixo
1) (+2)3=
2) (-2)3=
3) (-3)5=
4) (+3)5=
5) (-5)3=
6) (+5)3=
7) (-1)7=
8) (+1)7=
9) (-4)3=
10) (+4)3=
Observação
Conclusão
Traços, Belém, v.13, n. 28, p. 103-119, dez. 2011
117
Com a atividade 13 o aluno poderá ser levado a perceber que todo numero
elevado a um expoente ímpar resulta em um numero cujo sinal é o mesmo da base.
ATIVIDADE 14
TITULO: Expoente negativo
OBJETIVO: descobrir uma relação entre as potenciações de expoente negativo.
MATERIAL: roteiro da atividade, papel e lápis ou caneta.
Procedimento: preencha o quadro abaixo
Potenciação
2-3
3-6
4-3
5-2
6-3
7-3
8-4
9-6
10-1
11-4
Resultado na forma de fração
Observação
Conclusão
Com a atividade 14 o aluno poderá ser levado a perceber que todo numero
elevado a um expoente inteiro negativo resulta em uma fração com numerador 1 e
denominador a base elevada a expoente com sinal positivo.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O processo de ensino e aprendizagem da operação potenciação ainda é motivo
de reocupação dos docentes e sofrimento aos discentes, principalmente no eu diz respeito as suas propriedades operatórias. A máquina apresentada pode se tornar um
recurso didático valioso para auxiliar o referido processo de aprendizagem que inicia
ainda no ensino fundamental.
Devido poder ser utilizada com ferramenta de apoio para o desenvolvimento de
atividades que permitam os alunos praticaram ações de grande importância para o desenvolvimento das habilidades de registrar, observar, conjecturar, propor enunciados,
analisar resultados, verificar e refutar hipóteses. Que são muito importantes para o
desenvolvimento do espírito cientifico tanto quanto para o desenvolvimento da autonomia que é considerado como o grande e objetivo da Educação.
Em termos de viabilidade de utilização a portabilidade, da linguagem em que a
máquina foi desenvolvida, possibilita que esta possa ser utilizada tanto nos laboratórios existentes nas escolas públicas, que geralmente possuem sistema Linux, quanto nos
computadores pessoais domésticos, que geralmente possuem o sistema Windows.
A viabilidade e eficiência do ensino de potenciação com base nessa calculadora
serão em breve avaliadas por meio de pesquisas em uma Escola de Ensino Fundamental
do sistema público de ensino do Pará.
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