Determinação da curva de retenção de água, o conteúdo de água

Podemos obter a curva de retenção através do processo de secagem da amostra de solo previamente saturada ou por umedecimento gradual da amostra de solo, nestes casos, os dois processos podem apresentar diferenças devido ao fenômeno de histerese que decorre da diferença do ângulo de contato que recua e

avança nos poros do solo, função do tipo de partículas minerais e orgânicas que favorecem maior ou menor expansão ou contração dos colóides do solo, bem como a não-uniformidade dos diâmetros dos capilares, entre outros (COSTA et al. 2008).

A curva de retenção de água no solo é geralmente determinada em laboratório e de preferência com amostras com estrutura preservada. Experimentalmente existem maneiras diretas para determinar a curva característica de água no solo em laboratório, as principais são: funis de placa porosa, câmara de pressão de Richards, estas utilizam uma placa porosa, cujos poros devem ser mantidos cheios de água para que a placa se torne permeável somente à água (LIBARDI, 1999).

A mesa de tensão consta de um papel poroso (mata-borrão) que se encontra saturado e é constituído de poros de dimensões tais que a tensão aplicada não é suficiente para retirar a água de seus diminutos poros. Este papel poroso se comporta como um solo artificial de porosidade bem homogênea. Este equipamento é utilizado para determinação de curvas de retenção na faixa mais úmida do solo. Quando colocada em contato com o papel poroso amostra de solo saturada encontra-se em equilíbrio com a coluna de água. Em seguida, abaixa-se a coluna de

água a uma altura desejada e quando o novo equilíbrio é atingido determina-se θ.

Estas se baseiam na aplicação de uma pressão negativa (tensão) ao solo,

provocando uma altura negativa

( )

(pressão) ao solo, resultando uma altura positiva

( )

pressões resultam em uma saída de água do solo. Quanto maior o valor da altura em módulo do instrumento, mais água sai. Para cada altura indicada no momento do

equilíbrio, existe um valor de θ no solo. Como o valor mostrado na altura é o próprio

m

Ψ , então é possível construir a curva de retenção de água.

O aparelho de Membrana ou Placa de Pressão de Richards consta, em síntese de uma câmara de pressão ligada à atmosfera por intermédio de uma placa, sobre a qual é colocada uma amostra de solo. O arranjo instrumental é tal que a parte inferior à placa encontra-se continuamente sob pressão sub-atmosférica. Nesse equipamento a água do solo é retirada por pressão. A amostra é colocada sobre a placa que já está saturada, e em seguida aplica-se uma pressão à câmara.

O método mais tradicional utilizado para obtenção da curva de retenção de água do solo é através da Câmara de Pressão de Richards. Este método possui a

desvantagem de promover a paralisação da drenagem devido à interrupção do contato entre a amostra e a placa porosa, e é um método demorado para obtenção dos pontos necessário para construção da curva de retenção de água (Costa et al., 2008).

Em virtude da pressão aplicada, a água é retirada do solo até que o equilíbrio

se estabelece, e, nestas condições, o solo terá um conteúdo de água (θ) retido a

um (Ψ_m). A leitura do manômetro fornece diretamente o (Ψ_m) da água do solo

naquela condição de equilíbrio.

Inicialmente a maior parte da água sairá dos macroporos, e aumentando-se a força de sucção, os poros menores perderão água, e mais ar entrará nos poros. Com o aumento gradativo de sucção o fenômeno se repetirá, diminuindo a quantidade de água que está no solo, esta água está mais impregnada, exigindo cada vez maior força de sucção para retirá-la (TAVARES et al., 2008; FARIA; COSTA, 1987).

O método WP4 (Dewpoint Potentia Meter) também é utilizado para obtenção dos pontos mais secos da curva característica. O aparelho realiza leituras rápidas do potencial da água, em torno de 5 min, e utiliza amostra de solo desestruturada. O potencial da água é obtido a partir do equilíbrio entre a fase gasosa e líquida da água da amostra dentro da câmara de leitura do aparelho que está hermeticamente fechada, medindo então a pressão de vapor do ar. Em Costa et al. (2008), encontramos a equação que trás a relação entre o potencial da água da amostra

(Ψ) em MPa e a umidade relativa do ar do solo.

Quando os potenciais de água da amostra e do ar na câmara entram em equilíbrio, a medida de pressão de vapor na câmara e a temperatura da amostra

possibilitam o cálculo do potencial de água da amostra. Este método possui a

desvantagem de ser afetado por mudanças bruscas de temperatura do ambiente e apresentar baixa precisão em potenciais de água próximos e abaixo de 0,1 MPa (COSTA et al., 2008). Este método é bastante utilizado para determinar o conteúdo

de água residual (

θ

O tensiômetro é um instrumento que foi desenvolvido para medir a tensão de água no solo e consiste em um tubo, geralmente de PVC, cheio de água, uma cápsula de cerâmica porosa colocada na base, rolha ou outro tipo de material para vedação da ponta superior do tudo. Quando se instala um tensiômetro, a maior

tensão de água do solo atrai as moléculas de água do aparelho, ocorrendo a passagem da água do interior do tubo para o solo, através da cápsula, formando um vácuo parcial dentro do aparelho, o qual pode ser detectado no vacuômetro metálico ou vacuômetro de mercúrio ou tensímetro.

O psicrômetro mede o potencial da água do solo mediante seu conteúdo de água relativo, em função de que a umidade relativa do ar do solo, quando saturado a 20°C, é 100% e o seu potencial é zero. Tendo em vis ta esta relação, para cada potencial matricial corresponde uma umidade relativa do ar do solo. O princípio de funcionamento é mesmo dos psicrômetros usados para medida de umidade relativa do ar atmosférico, é parecido com o WP4 (o WP4 é um psicrômetro).

O TDR (Time domain reflectometry) é um método indireto de determinação da umidade do solo, o qual baseia-se na determinação das características de propagação das ondas eletromagnéticas no solo. O sistema consiste de um transmissor/receptor de ondas, cabos e hastes metálicas de comprimento conhecido que servem para conduzir as ondas. No final da linha de transmissão o sinal é refletido. O tempo de viagem da onda depende das propriedades dielétricas do meio. Portanto, o TDR permite medir o tempo de viagem do sinal com o qual pode calcular a constante dielétrica do solo. A constante dielétrica, também chamada de permitividade relativa (ou capacidade indutiva específica), é definida como a relação da capacitância de um capacitor com a dada substância como dielétrica para a capacitância do mesmo capacitor com ar (ou um vácuo) como a dielétrica (HILLEL, 1998).

Para o ajuste não linear de curvas de retenção de água pode ser utilizado um programa computacional com modelo matemático que empregue a equação de van Genuchten. Para quantificar as diferenças entre os valores obtidos podem-se aplicar métodos estatísticos. No estudo de Tavares et al., 2008, concluiu-se que para determinação da curva de retenção de água o emprego do conjunto TDR – tensiômetros forneceu resultados que puderam ser comparados com aqueles obtidos com a Câmara de Pressão de Richards, o desempenho de todos os métodos pode ser considerado muito bom, porém a obtenção dos dados através dos equipamentos TDR – tensiômetros foi mais rápida, mostrando-se sensíveis às variações de conteúdo de água do solo e, conforme o equipamento, permitindo a coleta automática dos dados.

3 DESCRIÇÃO DE EQUIPAMENTOS E DADOS EXPERIMENTAIS UTILIZADOS