UFLA - Dissertações
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Item Remoção de fósforo de efluente utilizando biocarvão de casca de café modificada com magnésio e ferro(Universidade Federal de Lavras, 2023-04-18) Silva, Laís Miguelina Marçal da; Fia, Ronaldo; Ferreira, Guilherme Max DiasO fósforo (P), apesar de ser um nutriente essencial para o crescimento das plantas, quando em excesso em ambientes aquáticos pode acarretar a eutrofização. Assim, a sua remoção de efluentes líquidos é fundamental para prevenir a contaminação de corpos hídricos. Enquanto os processos convencionais de tratamento de efluentes, normalmente, são pouco eficientes na remoção de fósforo, os biocarvões têm se mostrado muito promissores na remoção deste poluente, especialmente quando modificado quimicamente para aumentar a performance de adsorção. Deste modo, este trabalho teve como objetivo a produção de um compósito de biocarvão a partir de casca de café, modificada com compostos de magnésio e ferro, e sua aplicação no pós-tratamento de efluentes de abatedouro de suínos para remoção de fósforo. A performance do compósito foi comparada com o biocarvão não modificado (BC) e com a mistura de compostos de Mg e Fe (M-Mg/Fe). As condições de pirólise para o preparo dos materiais foram tempo de residência de 2 horas a 480ºC, com taxa de aquecimento inicial de 22,8ºC min-1 . Para caracterização dos materiais foram realizadas análises de rendimento, pH, ponto de carga zero (PCZ), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Foram realizados estudos de adsorção de fósforo pelos materiais utilizando solução sintética, avaliando-se o efeito do pH, força iônica, bem como aspectos cinéticos e de equilíbrio de adsorção. A adsorção de fosfato em efluente de abatedouro foi avaliada pelo teste de dosagem do adsorvente e ensaios de cinética de adsorção. Pela análise morfológica, o BC apresentou superfície muito irregular e com esfoliações e poros, enquanto BC-Mg/Fe apresentou uma estrutura rugosa, com a presença de canaletas e depósitos superficiais amorfos. A M-Mg/Fe mostrou a formação de fases cúbicas e camadas sobrepostas. O teste de efeito de pH evidenciou que o BC tem baixa capacidade de adsorção de fosfato, com a maior eficiência observada de 15,7% (pH 12,0), enquanto para BC-Mg/Fe e M-Mg/Fe obtiveram-se 99,3 e 98,8% de eficiência de adsorção, respectivamente, em pH 2,0 e 7,0. A presença de íons cloreto, no teste de força iônica, não influenciou a adsorção de fosfato pelo BC-Mg/Fe e M-Mg/Fe. O modelo de Elovich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais de cinética para o BC-Mg/Fe e M-Mg/Fe, indicando que a quimissorção pode ser um importante mecanismo na remoção de fosfato por esses adsorventes. O equilíbrio de adsorção para esses materiais foi atingido, respectivamente, após 360 e 600 minutos. A isoterma de Sips foi a que melhor se ajustou aos dados experimentais de BC-Mg/Fe, com capacidade máxima de adsorção (qmáx) estimada de 216,47 mg g-1 . Para a MMg/Fe, foi a isoterma de Redlich-Peterson, com qmáx de 133,52 mg g-1 . Para os ensaios com efluente de abatedouro suíno, a dose de 4 g L-1 de BC-Mg/Fe foi suficiente para remover 97,0% de fosfato presente no efluente, enquanto foram necessárias 6 g L-1 de M-Mg/Fe para remover 96,7% do fosfato. O modelo de pseudo-segunda ordem apresentou um bom ajuste aos dados experimentais de BC-Mg/Fe no estudo com o efluente, enquanto para M-Mg/Fe foi o modelo de Elovich, corroborando que os mecanismos químicos podem ter sido importantes na adsorção de fosfato, sendo alcançado o equilíbrio de adsorção, respectivamente, em 240 e 600 minutos. Assim, a elevada capacidade adsortiva de BC-Mg/Fe e eficiência de remoção de fosfato em efluentes, evidenciaram o potencial deste material para o pós-tratamento de efluentes.Item Manual do manejo orgânico do cafeeiro(Universidade Federal de Lavras, 2023-04-06) Diniz, Lucas Muzzi Machado; Oliveira, Cleiton Lourenço deA produção orgânica de café (Coffea arabica) no Brasil tem aumentado nos últimos anos, impulsionada pela demanda do mercado por produções sustentáveis. O cultivo orgânico contribui para a saúde dos produtores e consumidores, não contamina o meio ambiente e tem o potencial de gerar renda para os agricultores familiares. A assistência técnica e extensão rural são fatores que contribuem para a adoção de novas práticas de produção sustentável, sendo que a EMATER-MG é um dos principais atores neste setor em Minas Gerais, que é maior produtor de café no Brasil. As publicações técnicas da EMATER-MG abordam diversos temas e contribuem para a disseminação de técnicas de referência para produtores e extensionistas, estando disponíveis de forma física e online. A proposta deste trabalho foi elaborar uma publicação técnica sobre o manejo orgânico do café arábica, aplicável para produtores e técnicos, com informações práticas de qualidade sobre este tema, impulsionando a produção orgânica e agroecológica com foco principalmente na agricultura familiar. Para isso foi realizada uma pesquisa bibliográfica qualitativa com buscas em bases de dados, normativos e publicações técnicas. Estas informações foram selecionadas, sintetizadas e utilizadas para elaboração de uma proposta de manual a exemplo da Série Manual do Café (publicada pela EMATER-MG), no qual foram tratados os temas: implantação do sistema de produção orgânica do café, legislação, certificação, construção da fertilidade do solo, sementes e mudas, manejo de insetos e microrganismos, manejo de plantas espontâneas, diversificação.Item Efeitos da utilização de biorreatores de diferentes escalas na fermentação de café.(Universidade Federal de Lavras, 2023-02-03) Maia Júnior, Carlos Roberto Luiz; Schwan, Rosane FreitasA utilização de biorreatores na fermentação de café se torna parte fundamental para o controle do processo, possibilitando aumento da qualidade do produto final e do volume, Diante da crescente demanda por cafés de qualidade, o desenvolvimento de biorreatores de grande escala desperta o interesse do setor produtivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade dos cafés fermentados sob anaeróbiose induzida (SIAF) em biorreatores de 50L, 1400 L e 7000L utilizando a cepa Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 como cultura iniciadora. A população de S. cerevisiae foi mensuradadurante a fermentação e secagem através da técnica de qPCR. O perfil de compostos voláteis e não voláteis foi avaliado no processo fermentativo e secagem por de GC-MS (Gas chromatography coupled to mass spectrometry) HPLC (High-performance liquid chromatography), respectivamente.Aqualidadesensorial foi avaliada pelo método SCA(Specialty Coffee Association). Os cafés fermentados da variedade Acaiá foram selecionados da região sul do estado de Minas Gerais em altitudes de 900 m. A maior população microbiana foi encontrada no biorreator de 7000 L (6.47 Log cell.g-1 ), seguido pelo biorreator de 1400 L (6.06Log cell.g-1 ) e 50L (5.83Log cell.g-1 ). Os aldeídos foram encontrados em maiores concentrações nos biorreatores de 50 L (5.08 mg/g) e 1400 L (4.43 mg/g), responsáveis por notas sensoriais frutadas e chocolate. No biorreator de 7000 L se destacaram os éteres, remetendo a notasflorais e doces. Ácido lático foi detectado em maior abundância (11.59 g/kg), contribuindo com a acidez da bebida. A trigonelina foi o composto bioativo encontrado em maior concentração nos três biorreatores avaliados e é responsável pelo amargor. O resultado da avaliação sensorial indica que o processo fermentativoquando bem conduzido, gera compostos de interesse para classificação da bebida, influenciando nas notas sensoriais e consequentemente na pontuação atribuída pelos provadores.Todos tratamentos apresentaram notas acima de 80 pontos, classificando os cafés como especiais de acordo com a SCA. O escalonamento de biorreatores na fermentação de café utilizando cultura iniciadora se torna promissor, e pode aumentar a qualidade da bebida, desde que se monitore todas as etapas do processo.Item Percepção de risco em operações com agrotóxicos na cafeicultura em uma comunidade do sul de Minas.(Universidade Federal de Lavras, 2023-11-21) Evangelista, Alexandre de Souza; Fia, Ronaldo; Paula, Luana Elis de Ramos eNo cenário agrícola brasileiro, a cafeicultura se apresenta como atividade de grande relevância, desempenhando papel fundamental na economia, com 4ª posição em faturamento dentre as culturas agrícolas. Minas Gerais é líder na produção nacional de café, atribuindo esse destaque à importante participação dos pequenos produtores inseridos na cafeicultura familiar. Todavia, a busca por melhores rendimentos na produtividade das culturas, frequentemente leva à práticas agrícolas intensivas que impõem riscos consideráveis tanto à saúde humana quanto ao meio ambiente. Desta forma, objetivou-se analisar a segurança do trabalho em relação ao uso e aos riscos da manipulação de agrotóxicos na cafeicultura familiar em uma comunidade rural, no município de Perdões-MG. A pesquisa recebeu aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da Universidade Federal de Lavras, sob o PARECER n° 5.859.410, em janeiro de 2023. A obtenção dos dados ocorreu por meio da aplicação de questionário semiestruturado a uma amostra de 86 cafeicultores delimitados com base em cálculo de tamanho amostral considerando a margem de erro de 5%, um nível de confiança de 95%, e um desvio padrão de 50%. As análises dos dados quantitativos ocorreram por meio da distribuição de frequência e estimativa de prevalência média. Os dados qualitativos advindos das questões discursivas e observação não participante foram analisados e discutidos em grandes grupos por meio da análise de conteúdo. Propôs também, aplicação de um método experimental para determinação do índice (ί) de risco de exposição aos agrotóxicos, que se baseiam nas características prevalentes para cada fator ou variável associada. Os resultados indicaram que a totalidade dos entrevistados utilizam agrotóxicos nas suas atividades. Observou-se a predominância da exposição direta aos agrotóxicos pelos homens em relação às mulheres, contudo boa parte delas estão expostas de forma indireta no momento da higienização das roupas contaminadas. Notou-se menor proporção de pessoas entre 18 e 26 anos, sugerindo migração dos jovens para áreas urbanas. Além disso, o estudo identificou a presença de indivíduos com 60 anos ou mais envolvidos nas atividades da cafeicultura, incluindo o uso intensivo de agrotóxicos. As variáveis associadas à idade, baixa escolaridade, renda, acesso à informação e a reclassificação toxicológica de 2019 estão fortemente associadas aos maiores índices de intoxicação. As mesmas variáveis demográficas também exercem influência no descarte indevido das embalagens, sendo que a queima e o reaproveitamento dos frascos para usos diversos exercem prevalência sobre os demais destinos, ficando muito aquém do cumprimento das legislações inerentes a logística reversa. Por fim, o índice (i) final de risco de exposição aos agrotóxicos pelos cafeicultores familiares da comunidade rural de Perdões-MG, indicou a classe mais grave, ou seja, risco “muito alto” de exposição, sendo que isto denota para a necessidade de ações conjuntas de instituições públicas e privadas no que diz respeito a treinamentos, programa.Item Desenvolvimento de sistemas inteligentes para a predição de pragas e doenças no cafeeiro(Universidade Federal de Lavras, 2021-04-09) Andrade, Thiago; Ferreira, Danton Diego; Silva, Rogério AntônioAs pragas e doenças no cafeeiro, ocasionadas por bicho-mineiro-do-cafeeiro, broca-do-café, ferrugem-do-cafeeiro e cercosporiose, chegam a atingir até 50% de uma lavoura cafeeira, podendo causar grandes prejuízos aos cafeicultores. Sendo assim, os sistemas inteligentes são de suma importância para predizer esses danos ao cafeeiro e também auxiliar os cafeicultores na tomada de decisão. Este trabalho propõe o uso de redes neurais artificiais do tipo Multilayer Perceptron (MLP) e árvores de decisão para o desenvolvimento de sistemas inteligentes para prever a taxa de ocorrência de pragas e incidência de doenças no cafeeiro. Utilizou-se um método de regressão linear no intuito de compará-lo com os modelos de sistemas inteligentes por meio de métricas estatísticas. Foram utilizados dados meteorológicos, tais como: temperaturas mínima e máxima, precipitação pluviométrica, umidade relativa do ar, incidência de raios solares e a quantidade de dias sem chuva na região como variáveis de entrada dos modelos. O valor dos dados referentes às pragas e doenças foram coletados no Campo Experimental da EPAMIG de São Sebastião do Paraíso, no sul de Minas Gerais. Foram empregadas as métricas estatísticas Root Mean Square Error (RMSE) e o Coeficiente de Determinação (R 2 ) para verificar o quão os modelos propostos estão predizendo as manifestações de pragas e doenças adequadamente. As redes neurais MLP apresentaram os melhores resultados para os modelos de doenças e pragas com um RMSE na faixa de 0,0220 a 0,1569 e um R 2 que variou entre 0,7552 a 0,9803. Os valores para os modelos de árvores de decisão ficou em um intervalo para RMSE e R 2 entre 0,0477 a 0,2900 e 0,2059 a 0,8752, respectivamente. Os resultados dos modelos aplicando regressão linear múltipla variou entre 0,0633 a 0,3154 e 0,1045 a 0,4822 para as métricas RMSE e R 2 , respectivamente. Uma das vantagens de se utilizarem redes neurais artificiais do tipo MLP é a alta capacidade de aprender e generalizar após o treinamento do algoritmo, isto ficou evidente neste trabalho. Por fim, desenvolveu-se um aplicativo para smartphones embarcado com um modelo de sistema inteligente com o objetivo de predizer e informar o cafeicultor em tomadas de decisões no que refere-se a doenças e pragas.Item Assembleias de parasitoides em cafezais diversificados(Universidade Federal de Lavras, 2023-01-31) Lima, Aline Unes Negromonte; Silveira, Luis Cláudio PaternoO Brasil é o maior produtor de café do mundo e suas lavouras são conduzidas tanto em sistemas de monocultivo quanto diversificados. A heterogeneidade ambiental utilizada pelo Controle Biológico Conservativo pode colaborar para a atração, manutenção e aumento das populações de parasitoides em agroecossitemas cafeeiros e promover o controle natural de pragas. O objetivo deste estudo foi analisar como as assembleias de parasitoides estão distribuidas em agroecossistemas cafeeiros na região do Campo das Vertentes (MG), e as formas pelas quais estas podem ser influenciadas pelo nível de diversificação ambiental, em relação a sua abundância, riqueza e diversidade. Selecionamos quatro cafeeiros com diferentes níveis de diversificação, caracterizados da seguinte maneira: ambiente com alto nível de diversificação vegetal (consorcio com árvores nativas e muvuca), médio (consorciado com linhas de Cedro Australiano espaçadas a 15m e espontâneas), baixo (consórcio com Cedro Australiano no espaçamento de 160m) e nenhum nível de diversificação (monocultivo com árvores esparsas no entorno). Utilizaram-se 10 armadilhas amarelas do tipo pan-trap em cada tratamento, instaladas a 50 cm do solo, que permaneceram no campo por 48 horas. Através de escalonamento multidimensional não-métrico (NMDS) e ANOSIM, foi possível constatar que as assembleias de parasitoides foram dissimilares em todos os níveis de diversificação vegetal analisados. A partir do uso de modelos lineares generalizados (GLM), observou-se que o nível de diversificação interna da lavoura afetou as assembleias de parasitoides sendo menos ricas, abundantes e diversas em sistemas altamente complexos do que em monocultivo. Pela análise de dissimilaridade (SIMPER), identificou-se quais parasitoides foram dissimilares entre os agroecossistemas avaliados. Portanto, os níveis de diversificação modificam as assembleias de parasitoides, mas sua abundância, riqueza e diversidade parecem estar relacionadas com a maior presença de hospedeiros nos ambientes de monocultivo.Item Modelos não lineares na comparação de fertilizantes de liberação controlada aplicados ao cafeeiro(Universidade Federal de Lavras, 2022-10-05) Salvador, Rafaela de Carvalho; Fernandes, Tales JesusO café é uma cultura muito importante para o Brasil, gera desenvolvimento econômico e social ao país. O sucesso do cultivo do grão está relacionado ao aumento da produtividade, que pode ser influenciada por diversos fatores, dentre eles merece destaque o manejo adequado da fertilidade do solo. Vários nutrientes são necessários na adubação, um indispensável é o nitrogênio (𝑁���) e atualmente o fertilizante mais usado para suprir esta demanda é a ureia, pois possui alta concentração do nutriente e baixo custo por unidade. No entanto, este fertilizante apresenta altas taxas de perdas de 𝑁���, principalmente por volatilização de amônia (𝑁���𝐻���3). Visando diminuir essas perdas surgiram algumas inovações tecnológicas, dentre elas o fertilizante de liberação controlada. O padrão de liberação dos nutrientes, na tecnologia de liberação controlada, apresenta um comportamento de um sigmoide, o que se assemelha a curva de absorção de 𝑁��� do café e sigmoides são bem ajustados por modelos de regressão não linear. O objetivo desta pesquisa é selecionar o modelo de regressão não linear mais adequado para descrever as perdas de nitrogênio por volatilização de amônia (𝑁���𝐻���3) em fertilizantes de liberação controlada aplicados ao cafeeiro e comparar os diferentes fertilizantes com base nos parâmetros do modelo selecionado. Os dados estudados são os fertilizantes de liberação controlada ureia + enxofre + polímero, ureia + resina plástica, ureia formaldeído, ureia + polímero insolúvel em água, aplicados ao cafeeiro. Os modelos Logístico, Gompertz, Brody e von Bertalanffy foram ajustados pelo método de mínimos quadrados utilizando o algoritmo de Gauss-Newton, considerando as estruturas de resíduos independentes ou autorregressivos. A qualidade do ajuste foi avaliada com base nos valores do coeficiente de determinação ajustado, desvio médio absoluto e critério de informação de Akaike. Todos os modelos apresentaram bons ajustes, porém com base nos avaliadores de qualidade utilizados o modelo von Bertalanffy mostrou-se na maioria dos casos como o melhor para descrever a perda acumulada média de nitrogênio por volatilização de amônia em fertilizantes de liberação controlada usados no café. Foram realizados os ajustes individuais do modelo von Bertalanffy para cada repetição e usada a análise de variância nas estimativas dos parâmetros e os resultados foram analisados aplicando-se o teste F e o teste de Tukey. Os resultados indicaram que o teste F foi significativo em todos os parâmetros, o teste Tukey mostrou que o fertilizante ureia formaldeído atinge assíntota mais rapidamente e apresenta a menor perda acumulada de 𝑁��� no cafeeiro, e os fertilizantes ureia + enxofre + polímeros e ureia + polímero insolúvel possuem o ponto de inflexão mais tardio, dentre os estudados.Item Anatomia comparada de duas variedades de cafeeiro em Minas Gerais(Universidade Federal de Lavras, 2023-01-17) Sartori, Luana de Jesus; Mori, Fábio AkiraO conhecimento da anatomia foliar de cafeeiros de diferentes locais é importante para compreender os mecanismos de adaptação das variedades às condições ambientais. Visto que a folha apresenta grande plasticidade, esta atua como um indicador das condições edafoclimáticas, conferindo mais respostas do que a raiz e o caule. Entender a anatomia pode auxiliar produtores a realizar o plantio de determinadas variedades em locais mais apropriados, além de contribuir na criação de cultivares mais tolerantes a estresses ambientais. O experimento foi conduzido nas Unidades Experimentais da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG) nas cidades de Patrocínio e Monte Carmelo. Cada local possui lavouras de café com as variedades “Catiguá MG3” e “Sarchimor”, implantadas em 2017, porém, em Monte Carmelo ocorre irrigação por gotejamento enquanto Patrocínio é conduzido em sequeiro. O presente trabalho teve como objetivo verificar a plasticidade estrutural foliar entre uma mesma variedade de café cultivada em diferentes locais, e entre as duas variedades ocorrentes num mesmo local. Para tanto, coletou-se folhas completamente expandidas do terceiro nó para a avaliação da anatomia foliar no Laboratório de Anatomia Vegetal (DBI) da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Por meio deste, verificou-se que as variedades dos dois locais apresentaram características que conferem tolerância a altas temperaturas. Em Monte Carmelo os indivíduos apresentaram maior espessamento da cutícula, já em Patrocínio, maior espessamento do parênquima paliçádico. Em Monte Carmelo também foi observado maior diâmetro de vaso e do poro estomático, indicando uma maior transpiração e translocação de água e sais minerais, sendo a irrigação uma possível resposta.Item Caracterização dinâmica da planta do cafeeiro visando a colheita mecanizada por vibrações mecânicas(Universidade Federal de Lavras, 2023-07-28) Pereira, Mariana Ribeiro; Santos, Fábio Lúcio; Navarro, Hector Andres Tinoco; Villibor, Geice PaulaA colheita mecanizada do café tem sido realizada de forma eficiente por meio do princípio de vibrações mecânicas, sendo afetada por fatores relacionados à máquina e à planta, tornando-se necessário o conhecimento de suas propriedades modais. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido com o intuito de caracterizar o comportamento dinâmico das plantas de café visando a determinação de suas propriedades modais em condições de campo, considerando cargas pendentes de frutos em diferentes estádios de maturação. Para isso, foi realizado a instrumentação de quinze plantas escolhidas ao acaso, para a coleta dos dados de campo avaliando-se diferentes cenários. A partir de ensaios de análise modal experimental, foi possível observar que houve maior incidência de picos de frequências naturais concentrando-se entre 20 e 40 Hz. Os valores das razões de amortecimento dos ramos plagiotrópicos das plantas de café com frutos predominantemente maduros, relativas aos terços superiores, médios e inferiores, foram 0,145, 0,134 e 0,127, respectivamente. Por meio da indução de vibrações mecânicas, foi possível determinar os valores de transmissibilidade de vibração das plantas do café, em que a frequência de 20 Hz apresentou maior transmissibilidade de vibração em relação as demais frequências induzidas. Por fim, a partir de ensaios de varredura de frequências foi possível avaliar o comportamento dinâmico das plantas de café, os quais mostraram que houve uma maior incidência de picos de frequências naturais concentrando-se acima de 40 Hz. A partir deste estudo, observou-se que a colheita seletiva dos frutos de café mediante aplicação exclusiva de vibração torna-se inviável, já que não houveram diferenças significativas para as cargas pendentes de frutos em diferentes estádios de maturação e também devido a sobreposição de valores de frequências observados nas faixas de frequência estudadas.Item Modelagem e validação de um cafeeiro por elementos finitos utilizando escaneamento 3D e análise modal experimental(Universidade Federal de Lavras, 2023-10-06) Silva, Davidson Silveira e; Magalhães, Ricardo Rodrigues; Santos, Fabio LúcioO café é um dos produtos mais importantes na economia brasileira, sendo o país o maior exportador do grão do mundo. Estudos voltados para simulações nas etapas de colheita mecanizada tem sido de grande interesse, tanto na academia quanto na agroindústria. Neste sentido, este trabalho tem como principal objetivo obter um modelo computacional dos ramos, empregando técnicas de escaneamento e validação experimental através de análise modal. Para isso, ramos de um cafeeiro Catuaí Vermelho foram escaneados e simulados computacionalmente para obtenção de um modelo computacional que represente o comportamento estático e dinâmico dos ramos. Previamente foi realizada a avaliação de quanto o modelo escaneado foi representativo aos dados obtidos experimentalmente. A massa específica e o módulo de elasticidade dos ramos selecionados foram obtidas em laboratório e utilizadas também como parâmetros para as simulações. Para a obtenção dos resultados de análises estática e modal, os modelos geométricos dos ramos foram simulados via Método dos Elementos Finitos (MEF). A validação do procedimento adotado deu-se por meio de experimentos, os quais certificaram que os três primeiros modos de vibração dos ramos ensaiados foram similares, observando-se desvios variando entre 2 e 20%. A análise estatística adotada indicou tendência de comportamento similar entre os ramos simulados e os resultados experimentais. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que é possível prever o comportamento dinâmico e estático de ramos de um cafeeiro a partir do escaneamento tridimensional e simulações numéricas via MEF. Isto pode ser considerado um avanço tecnológico, uma vez que normalmente são obtidos modelos simplificados por coordenadas geométricas.