Pesquisa

Descrição das Linhas de Pesquisa do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola da UFV.

Propriedades Físicas e Qualidade dos Produtos Agrícolas

Na Linha de Pesquisa de Propriedades Físicas e Qualidade dos Produtos Agrícolas são
realizadas pesquisas que visam determinar as propriedades físicas dos diferentes produtos
agrícola e como essas propriedades são afetadas pelos processos a que os produtos são
submetidos. Essas determinações são importantes porque o comportamento dos produtos em
todas as etapas da pós-colheita é afetado pelas suas propriedades físicas. Além disso, essas
propriedades físicas são parâmetros importantes utilizados para a modelagem matemática e a
simulação dos processos que é uma das formas mais eficientes para se estudar as diferentes
operações unitárias usadas no armazenamento e processamento dos produtos agrícolas. As mais
diferentes técnicas são utilizadas nessas determinações, desde estudos de equilíbrio higroscópico,
passando por obtenção de curvas de secagem em camada delgada, testes de compressão e de
tração para determinação de propriedades mecânicas, até o uso de técnicas de visão artificial.
Dependendo da finalidade e do tipo de produto são definidas as propriedades que necessitam
serem caracterizadas para se definir as técnicas de armazenamento e processamento mais
adequadas. Um outro foco dessa linha de pesquisa é o estudo das propriedades físicas associadas
à avaliação da qualidade dos produtos agrícolas. O mercado consumidor vem exigindo cada vez
mais produtos agrícolas de melhor qualidade por isso, trabalhos que levem à disponibilização de
produto de melhor qualidade vêm cada vez mais sendo demandados. Ainda nessa linha de
pesquisa são realizados trabalhos voltados para o monitoramento e a preservação da qualidade
dos produtos agrícolas. Técnicas envolvendo o uso de princípios ativos extraídos de produtos
vegetais vêm sendo estudadas para a melhor preservação dos produtos agrícolas sem promover
contaminação do produto por defensivos químicos. Uma outra área que vem sendo muito
estudada nessa linha de pesquisa é o uso do ozônio. O ozônio é eficaz no controle de pragas e de
fungos, e para detoxificar e remover agrotóxicos produtos agrícolas. Entretanto, é preciso
desenvolver os métodos mais adequados de emprego do ozônio para cada produto agrícola.

Secagem e Armazenamento de Produtos Agrícolas

Na Linha de Pesquisa de Secagem e Armazenamento de Produtos Agrícolas são
realizadas pesquisas que visam o desenvolvimento de novas técnicas de secagem e
armazenamento de produtos agrícolas. Um dos focos dos trabalhos de pesquisa é a questão da
qualidade, uma vez que as operações de secagem e armazenagem determinam a qualidade do
produto final. Outro foco é a questão do uso de energia, as unidades de armazenamento e
processamento de produtos agrícolas demandam grande quantidade de energia. Um exemplo
disso é o processo de secagem: a secagem de determinados produtos chega a consumir mais de
50% de toda a energia usada na produção. Por isso, é importante se buscar sistemas que
apresentem melhor eficiência energética. Nessa linha também é importante estudar a capacidade
operacional dos sistemas, como no Brasil muitas regiões produzem duas safras anuais, o
processo de colheita da primeira safra tem que ser feito de forma rápida o que sobrecarrega as
unidades de armazenamento e processamento de produtos agrícolas. Assim, é necessário se
desenvolver equipamentos com elevada capacidade operacional para atender a essa demanda.
Por fim, uma demanda que o setor de pós-colheita apresenta é a de automação das operações
unitárias que são utilizadas. A partir da automação é possível ajustar as condições de
funcionamento das máquinas utilizadas e com isso garantir uma melhor qualidade para o
produto, um uso mais eficiente da energia e uma maior capacidade operacional das máquinas.
No processo de automação são utilizados uma série de sensores, que geram dados que podem ser
utilizados nos sistemas de agricultura digital, permitindo que as operações e processos possam
ser monitorados auxiliando a tomada de decisão e os processos de rastreabilidade dos produtos
agrícolas.

Ambiência, Engenharia e Arquitetura de Sistemas Agrícolas e Agroindustriais na Produção Animal e Vegetal

Na Linha de Pesquisa de Ambiência, Engenharia e Arquitetura de Sistemas Agrícolas e Agroindustriais na Produção Animal e Vegetal. Nessa linha vêm sendo conduzidos projetos de pesquisa sobre ambiência em edificações rurais, incluindo o estudo do ambiente térmico, as características das instalações e sanidade animal e local, além do estudo dos procedimentos
construtivos necessários para que os espaços habitados apresentem as condições térmicas exigidas para o máximo desempenho produtivo. Um exemplo desse tipo de trabalho é o estudo de sistemas de produção Compost Barn que visam garantir um ambiente de melhor qualidade para os animais resultando em ganhos de produtividade. A análise de ciclo de vida vem sendo utilizada, por exemplo, para se verificar a sustentabilidade da cadeia de produção de ovos. Na área de zootecnia digital, trabalhos vêm sendo realizados visando desenvolver um sistema de Blockchain para rastrear a cadeia de produção de leite.

Pesquisadores:

• Ilda de Fátima Ferreira Tinôco, D.Sc., Professora – UFV (Brasil)
• Richard Stephen Gates, PhD., Pesquisador – Iowa State University (EUA)
• Fernanda Campos de Sousa, D.Sc., Professora – UFV (Brasil)

Racionalização do Uso de Energia em Processos Agrícolas e Fontes Renováveis de Energia

Na Linha de Pesquisa de Racionalização do Uso de Energia em Processos Agrícolas e Fontes Renováveis de Energia merecem destaque as pesquisas que estão sendo desenvolvidas visando à produção de biocombustíveis a partir de microalgas. Os projetos de pesquisas que são desenvolvidos nessa linha têm recebido o apoio da Petrobrás. Tem-se se buscado o desenvolvimento de sistemas de produção de microalgas que resultem em maior produtividade de matéria-prima para a produção de biocombustíveis. Para se desenvolver esses sistemas, técnicas de modelagem com base em CFD têm sido utilizadas para se garantir uma melhor condição para a produção das microalgas. Também, trabalhos têm sido realizados visando o desenvolvimento de métodos de extração de óleo e produção de biocombustível, como o biodiesel. Os resultados dessas pesquisas têm resultado em patentes depositadas junto ao INPI.
Uma outra forma de biocombustível que sendo estudado nessa linha de pesquisa é a produção de biogás, seja a partir de resíduos e águas residuárias seja a partir de culturas implantadas especificamente para produção do biogás. Um outro foco das pesquisas realizadas nessa linha
tem sido a produção de energia solar a partir de células fotovoltaicas. Novos sistemas de geração de energia vêm sendo investigados. O foco é se conseguir sistemas que apresentem boa eficiência e que tenham custo acessível.

Engenharia de Aplicação de Defensivos Agrícolas

Na Linha de Pesquisa de Engenharia de Aplicação de Defensivos Agrícolas são estudados os sistemas utilizados para aplicação de produtos visando o controle de pragas e doenças das culturas. A aplicação de defensivos é uma importante operação da Mecanização Agrícola. Embora muito questionada devido aos impactos ambientais que provoca, a aplicação de defensivos agrícolas tem tido um papel importante na produção agrícola brasileira. Nessa linha são desenvolvidos projetos visando a aplicação racional de defensivos agrícolas, incluindo desenvolvimento técnicas de aplicação, dimensionamento de componentes e análise dos sistemas de aplicação visando reduzir a contaminação ambiental. Sistemas de aplicação à taxa variada e sistemas de aplicação com base na utilização de veículos aéreos não-tripulados têm sido estudados.

Agricultura de Precisão

Na Linha de Pesquisa de Agricultura de Precisão são desenvolvidos sistemas para o manejo e/ou monitoramento das culturas considerando a  variabilidade espacial e temporal dos sistemas de produção agrícola. Envolve o desenvolvimento de sensores, de máquinas para aplicação à taxa variada e de sistemas de apoio à decisão. Sensores para o monitoramento de diferentes atributos do solo têm sido desenvolvidos. Sensores para o monitoramento do desenvolvimento das culturas com base em propriedades espectrais também têm sido desenvolvidos. Técnicas de sensoriamento remoto e sensores proximais são desenvolvidas para
caracterizar as variabilidades espaciais e temporais das culturas. Como exemplos podem ser citados os trabalhos desenvolvidos na área de uso de veículos aéreos não-tripulados para imageamento de áreas cultivadas. Sensores de posicionamento com base em GNSS (Sistemas Globais de Navegação por Satélites) são aplicados para a navegação/orientação de máquinas no campo e para o georreferenciamento de dados coletados. Sistemas para análise da variabilidade espacial e/ou para a delimitação de zonas de manejo foram criados em projetos conduzidos dentro dessa linha de pesquisa.

Modelagem, Simulação e Projeto de Máquinas Agrícolas

Na Linha de Pesquisa de Modelagem, Simulação e Projeto de Máquinas Agrícolas são utilizadas modernas técnicas computacionais visando o projeto e a análise das máquinas utilizadas no meio agrícola. Para aumentar a capacidade operacional, tornando assim possível a redução de custo e de uso de mão-de-obra, as máquinas agrícolas estão se tornado cada vez mais complexas. Só para citar um exemplo, nas décadas de 1970 e de 1980, a velocidade das semeadoras girava em torno de 6 km/h, enquanto hoje já se fala em semeadoras trabalhando em velocidade de 28 km/h. As máquinas de aplicação de defensivos autopropelidas também trabalham hoje em velocidades nunca imaginadas. Tudo isso, só tem sido possível  graças a um trabalho intenso de modelagem do comportamento dinâmico das máquinas e ao desenvolvimento dos sistemas de piloto automático que controlam o deslocamento das máquinas. A robotização das operações mecanizadas está trazendo uma nova demanda em projeto de máquinas, que é o desenvolvimento de máquinas de elevada eficiência e que  empregam sistemas sofisticados para o seu controle.

Máquinas Agrícolas

A Linha de Pesquisa de Máquinas Agrícolas busca desenvolver sistemas mecanizados de
maior eficiência para a exploração das culturas. São realizados estudos relacionados com a
avaliação do desempenho dos conjuntos mecanizados. Um outro aspecto estudado nessa linha de
pesquisa diz respeito ao estudo dos fatores humanos e de segurança relacionados à operação das
máquinas e implementos agrícolas.

Conservação do Solo e da Água

Na Linha de Pesquisa de Conservação do Solo e da Água busca-se modelar os
processos físicos associados à erosão hídrica; desenvolver e/ou atualizar metodologias capazes
de identificar, locar e dimensionar técnicas mais adequados para a conservação do solo e da
água; e caracterizar a variabilidade espacial de atributos físico-hídricos do solo e a variabilidade
espaço-temporal do uso e cobertura do solo. Os resultados das pesquisas desenvolvidas nessa
linha são úteis para: a) identificar e minimizar a ocorrência do processo erosivo em nível de
bacia hidrográfica; b) auxiliar na identificação e no dimensionamento de técnicas mais
adequadas para a conservação do solo e da água em nível de bacia hidrográfica; c) obter
informações de solo, as quais são fundamentais para ampliar a aplicação de modelos
hidrológicos e hidrossedimentológicos em bacias hidrográficas com escassez de dados; d) avaliar
o impacto das diferentes formas de uso, manejo e ocupação do solo relativo à ocorrência da
erosão hídrica e às caraterísticas quali-quantitativa das águas superficiais; e e) auxiliar a gestão
de recursos hídricos e o planejamento de uso e manejo conservacionista do solo e da água em
nível de bacia hidrográfica. Para o desenvolvimento das pesquisas dessa linha são utilizadas
técnicas avançadas de sensoriamento remoto, processamento de imagens, sistemas de
informações geográficas, inteligência artificial (Machine Learning, k-Nearest Neighbors,
Random Forest, redes neurais e Regressão Linear Múltipla) e análise multicritérios. A associação
dessas técnicas possibilita incluir as variabilidades espacial e temporal das caraterísticas e dos
processos que regem a erosão hídrica do solo nas análises e decisões quanto ao uso e manejo
conservacionista do solo em nível de bacia hidrográfica.

Pesquisadores:

• Demetrius David Da Silva, D.Sc, Professor – UFV (Brasil)
• Lineu Neiva Rodrigues, D.Sc., Pesquisador – Embrapa Cerrados (Brasil)
• Michel Castro Moreira, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• Fernando Falco Pruski, D.Sc, Professor – UFV (Brasil)
• Ricardo Santos Silva Amorim, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)

Manejo de Água/Planta na Agricultura Irrigada

Na Linha de Pesquisa de Manejo de Água/Planta na Agricultura Irrigada busca-se
desenvolver pesquisas que visem aumentar a eficiência do uso da água e demais insumos pelas
culturas irrigadas. As pesquisas desenvolvidas estão fundamentadas na premissa de que é
possível utilizar os recursos hídricos na agricultura com racionalidade de tal forma a minimizar o
desperdício. Para isso, os trabalhos conduzidos envolvem os diferentes métodos e sistemas de
irrigação e suas eficiências, análises das diferentes formas de manejo de culturas irrigadas, o
estudo das relações água-solo-planta-atmosfera e a otimização dos recursos hídricos perante a
crise hídrica. Dependendo do problema a ser resolvido, sensores e sistemas de monitoramento
são desenvolvidos e técnicas de modelagem com base em inteligência artificial são utilizadas.

Pesquisadores:

• Carlos Augusto Brasileiro de Alencar, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• Catariny Cabral Aleman, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• Everardo Chartuni Mantovani, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• Fernando França da Cunha, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• Rubens Alves de Oliveira, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)

Planejamento e Manejo Integrado dos Recursos Hídricos

Na Linha de Pesquisa de Planejamento e Manejo Integrado dos Recursos Hídricos
busca-se desenvolver metodologias, tecnologias e obter subsídios para o planejamento e manejo
integrados dos recursos hídricos no âmbito de bacias hidrográficas. Com essas informações,
pretende-se: a) otimizar o dimensionamento e manejo de projetos hidroagrícolas, reduzindo o seu
custo de implantação e manutenção; b) minimizar os prejuízos decorrentes da exploração
agropecuária sobre os recursos naturais, principalmente no que diz respeito à utilização dos solos
agrícolas conforme a sua aptidão; c) otimizar o aproveitamento da água, não só para a
agricultura, mas também para diversas outras atividades em que esse recurso é fundamental; e d)
desenvolver sistemas integrados para o planejamento e a gestão integrada dos recursos hídricos
em acordo com as diretrizes estabelecidas na Política Nacional de Recursos Hídricos. Busca-se,
também, além de desenvolver metodologias e tecnologias aplicáveis à gestão de recurso hídricos
e conservação de recursos naturais, a sua fácil disponibilização aos profissionais que atuam na
área. Os trabalhos de pesquisa nessa Linha envolvem o uso técnicas de sensoriamento remoto e
sistemas de informação geográfica para fins de análises hidrológicas em bacias hidrográficas nos
diferentes biomas brasileiros. Além disso, técnicas de inteligência artificial são utilizadas para
fins de modelagem hidrológica com o objetivo de suprir a carência de informações
pluviométricas e fluviométricas nas distintas bacias hidrográficas brasileiras, visando a
regionalização de vazões máximas para fins de mapeamento de áreas inundáveis e
dimensionamento de obras hidráulicas, mínimas de referência para fins de outorga de uso de
água e médias de longa duração para fins de estudos de regularização de vazões em bacias
hidrográficas.

Pesquisadores:

• Demetrius David Da Silva, D.Sc, Professor – UFV (Brasil)
• Lineu Neiva Rodrigues, D.Sc., Pesquisador – Embrapa Cerrados (Brasil)
• Michel Castro Moreira, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• Fernando Falco Pruski, D.Sc, Professor – UFV (Brasil)
• Ricardo Santos Silva Amorim, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)

Qualidade Ambiental, Tratamento de Resíduos e Recuperação de Recursos

Na Linha de Pesquisa de Qualidade Ambiental, Tratamento de Resíduos e Recuperação
de Recursos são desenvolvidos trabalhos com o objetivo de estudar o manejo, o tratamento e o
dimensionamento de estruturas e equipamentos adequados à captação, produção e distribuição de
resíduos orgânicos. Para isso são utilizadas diferentes técnicas para análise de resíduos e técnicas
computacionais para a modelagem do sistema.

Pesquisadores:

• Alisson Carraro Borges, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)
• André Pereira Rosa, D.Sc., Professor – UFV (Brasil)