Desempenho do conjunto trator-semeadora-adubadora em Sistema Plantio Direto
Jorge Wilson Cortez1, Carlos Eduardo A. Furlani²,Rouverson Pereira da Silva², Danilo Cesar C. Grotta¹ e Alberto Carvalho Filho³1 Pós-graduando em Agronomia - Produção Vegetal. UNESP, Jaboticabal (SP). jorge.cortez@posgrad.fcav.unesp.br² Prof. Dr. Departamento de Engenharia Rural, UNESP, Jaboticabal (SP).|³ Prof. Dr. da FAZU – Faculdades Associadas de Uberaba (MG).Introdução
O crescimento da área de cultivo com o sistema plantio direto nos últimos anos, juntamente com o desenvolvimento de novas semeadoras-adubadoras foi assustadora. No entanto o desempenho destas máquinas ainda é pouco estudado, necessitando de novas pesquisas para adequação destas ao sistema plantio direto.
O Sistema Plantio Direto que preconiza o revolvimento do solo apenas na linha de semeadura, faz com que as semeadoras-adubadoras tenham como características básicas cortar a palha, dosar as sementes e adubos, depositá-los corretamente no solo e apresentar desempenho satisfatório (Figura 1) para a semeadura.
Figura 1. Sistema Plantio Direto.
A operação de semeadura-adubação é de fundamental importância para o estabelecimento de culturas anuais para produção de grãos. Nos preparos conservacionistas as condições do solo e de cobertura geralmente são menos favoráveis à deposição das sementes que as verificadas nos preparos com intensa mobilização, sendo necessário um maior cuidado nesta operação.
Dentre os parâmetros que podem influenciar a semeadura é a velocidade de deslocamento, pois irá atuar diretamente sobre a força de tração, potência, patinagem do trator e da semeadora influenciando nas exigências do trator. Um estudo detalhado para estes parâmetros ajuda na escolha da melhor velocidade operacional de trabalho sem correr o risco de aumentar os custos e diminuir a produtividade da cultura.
A ASAE (1999) afirma que a exigência de força de tração para as semeadoras-adubadoras de precisão varia de 1,8 a 3,4 kN por linha de semeadura para sulcador disco e facão respectivamente, podendo chegar a uma variação de 25% para mais ou menos.
A patinagem do trator é o resultado do movimento relativo na direção do movimento entre o elemento que oferece tração e a superfície durante o deslocamento (ASAE, 1982).
Os dados de patinagem do trator são de longo estudo, no entanto a patinagem das rodas da semeadora-adubadora tem pouco estudo e não se encontram referências sobre estas.
Parâmetros de desempenho
São vários os parâmetros que podem ser analisados no desempenho de máquinas agrícolas, mas neste caso, se enfatizará aqueles que são principais para os tratores em operação de semeadura.
A potência está relacionada com a força necessária para tracionar o conjunto trator semeadora-adubadora e a velocidade de deslocamento, que pode ser observado na equação (1). A velocidade de deslocamento normalmente é medida por um radar localizada na lateral do trator (Figura 2).
Figura 2. Radar para determinação da velocidade e célula de carga para determinação da força de tração.
(1)
em que:P - Potência (kW) e0,736 kw corresponde a 1 cv,F - Força total em (N);V - Velocidade (km.h-1).
A capacidade de campo efetiva (equação 2) relaciona-se com a quantidade de hectares trabalhados por hora pelo conjunto trator-semeadora, que é calculada em função da velocidade do trator e largura efetiva da semeadora-adubadora.
(2)
em que,CCE: capacidade de campo efetiva (ha.h-1);V: velocidade real de deslocamento (km.h-1);Lmr: largura média de trabalho do implemento (m) e10: fator de conversão para ha.h-1.
Para medir o consumo de combustível existem diversos protótipos entre as instituições de pesquisa, para o presente estudo utilizou-se um protótipo desenvolvido por LOPES et al. (2003) ligado automaticamente com o acionamento do sistema de aquisição de dados e precisão de 1mL.
O consumo de combustível foi determinado em todas as parcelas experimentais em unidade de volume (mL), por meio da diferença entre os volumes de combustível medidos antes da bomba injetora e retorno, obtendo-se assim o volume realmente utilizado pelo trator durante a operação de semeadura. Com base no volume consumido de combustível, foi determinado o consumo de combustível horário, ponderal e por área. Para o cálculo do consumo horário e ponderal em L.h-1 e kg.h-1 utilizar-se-á as equações 3 e 4 respectivamente.
(3)
em que,Chv: consumo horário (L.h-1), C: volume consumido (mL), t: tempo de percurso na parcela (s), e 3,6: fator de conversão.
(4)
em que,Chp: consumo ponderal (kg.h-1),Chm: consumo horário (L.h-1),DBo: densidade do combustível(g.L-1), equação de regressão (DBo = 851,04 – 0,6970.TE), onde TE é a temperatura de entrada do combustível.
Para o calculo do consumo de combustivel por área foi utilizado a equação 5, que considera o consumo de combustível horário e a capacidade de campo efetiva que é influenciada pela velocidade.
(5)
em que,Cha: consumo por área (L.ha-1),Chv: consumo horário (L.h-1),CCE: capacidade de campo efetiva (ha h-1).
O consumo específico é a medida da eficiência do trator quanto da realização do trabalho, ou seja, é o peso do combustível consumido por unidade de potência por hora de trabalho, calculado pela equação 6.
(6)
em que:CE - Consumo específico (g kWh-1);DE - Densidade do combustível(g L-1);C - Consumo horário (L h-1);P - Potência (kW).
Para avaliar a patinagem das rodas motrizes do trator foram utilizados sensores geradores de impulsos (Figura 3), localizados no centro de cada roda, os quais realizam conversão de movimentos rotativos ou deslocamentos lineares em impulsos elétricos, gerando 60 pulsos por volta dos rodados do trator. Os geradores de impulsos funcionam independentes presos por suportes fixados na estrutura do trator, um em cada rodado. A patinagem foi determinada pela relação entre o número de voltas registrado para cada rodado ao percorrer a parcela e, o comprimento real da parcela experimental, de acordo com SILVA (2000) por meio da equação 7.
Figura 3. Protótipo para medir combustível.
Figura 4. Sensores de patinagem acoplados a roda motriz do trator.
(7)
em que,Pat: patinagem das rodas motrizes (%);å Pulsos: total de pulsos registrados em cada parcela experimental;Per: perímetro do rodado do trator (m) e L: comprimento da parcela experimental (m).
Outra formula empregada para avaliar a patinagem do trator utiliza-se da rotação dos rodados trabalhando com e sem carga (8).
(8)
em que,P – Patinagem (%),NPC – Número de pulsos da roda, trator com carga na barra de tração,NPS – Número de pulsos da roda, trator sem carga na barra de tração.
A patinagem da roda da semeadora é determinada pela equação 7, pois irá apenas mudar o perímetro da roda motriz. São instalados sensores nas engrenagens de regulagem para captar os pulsos gerados (Figura 5).
Figura 5. Sensores de patinagem da semeadora-adubadora.
Pesquisas
Foi desenvolvido um trabalho com o objetivo de avaliar o desempenho da semeadora-adubadora PST Plus em plantio direto para a cultura do milho em função da velocidade de deslocamento e da pressão de inflação dos pneus da semeadora, avaliando os parâmetros do trator, a patinagem da semeadora e a distribuição de plântulas. Este foi conduzido na área experimental do Laboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola (LAMMA) do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista – UNESP.
Utilizou-se um Trator Valtra BM 100, com tração dianteira auxiliar, 73,6 kW (100 cv) de potência no motor, instrumentado (Figura 6), para operação de semeadura, com sistema de aquisição de dados para coleta de força de tração, consumo de combustível, patinagem e demais parâmetros. A semeadora-adubadora utilizada foi da marca Marchesan modelo PST – Plus com quatro linhas de semeadura (Figura 6) para a cultura do milho dotada de sensor para medição da patinagem das rodas da semeadora. Estes sensores são acoplados ao lado da caixa de engrenagens para adubo.
Figura 6. Conjunto trator-semeadora-adubadora
Na Figura 7 observa-se o resultado da força de tração por linha para a pressão de inflação dos pneus e a velocidade. A pressão de inflação menor acarretou aumento de força pelo efeito da resistência ao rolamento, quanto menor a pressão maior o contato com o solo tendendo ao aumento de força como foi observado. A maior velocidade provoca um aumento de força para o trator. Sendo assim a escolha da marcha adequada de trabalho pode resultar em menor exigência de força sem comprometer a capacidade operacional.
Figura 7. Gráficos de força de tração por linha para pressão e velocidade.
Na Figura 8 observa-se o resultado de potência exigida pelo trator por linha de semeadura para pressão de inflação dos pneus da semeadora e velocidade onde a potência foi similar aos resultados de força visto que a potência é a força vezes a velocidade de trabalho. A potência na velocidade de 6 km.h-1 foi diferente, indicando que o aumento da velocidade provoca aumento significativo de potência exigida pelo trator.
Figura 8. Potência por linha para pressão e velocidade.
Na Figura 9, observa-se os gráficos para o consumo de combustível e não se observa diferença entre as pressões de inflação dos pneus da semeadora utilizadas na pesquisa. O aumento da velocidade de semeadura causou maior consumo de combustível (L.h-1 e kg.h-1) para a maior velocidade devido a maior potência exigida pelo trator. O consumo em L.ha-1 é maior na menor velocidade visto que se prepara menos área por unidade de tempo.
Figura 9. Consumo de combustível para pressão e velocidade.
A capacidade de campo efetiva para velocidade é apresentada na Figura 10, visto que a maior velocidade proporciona maior rendimento no trabalho, mas ocorre o aumento de consumo como visto anteriormente. A capacidade de campo efetiva não foi influenciada pela pressão de inflação do pneu da roda motriz da semeadora-adubadora.
Figura 10. Capacidade de campo efetiva para velocidade.
A patinagem do trator não sofreu efeito para a velocidade e a pressão dos pneus da semeadora-adubadora.
Na Figura 11 é apresentada a patinagem da semeadora-adubadora em função da pressão de inflação de seus pneus. O resultado é interessante visto que com a diminuição da pressão ocorre maior contato com o solo e deveria ocorrer menor patinagem, mas como a patinagem da semeadora é considerada negativa quando aumentou-se a pressão a resistência ao rolamento foi menor e a roda girou mais vezes dentro da parcela, enquanto que na menor pressão a roda foi arrastada provocando a maior patinagem nos resultados.
Figura 11. Patinagem da semeadora em porcentagem.
Os resultados da análise de distribuição de plântulas apresentados na Tabela 1 indicam que não há problemas de distribuição para falhos e aceitáveis apenas os duplos apresentaram diferença em relação as pressões e velocidades. Devido a menor pressão e a maior patinagem da roda da semeadora-adubadora, as sementes caíram mais próximas uma das outras. A maior velocidade acarretou um aumento de falhos, pois o mecanismo dosador é exigido mais, fazendo com que se tenha mais duplos.
Tabela 1. Estande inicial de plantas e distribuição de plântulas (%).
Os resultados são muito importantes para a tomada de decisão do produtor na hora da semeadura, pois velocidades acima do recomendado podem prejudicar a distribuição de plântulas e aumentar o consumo de combustível e potência exigida pelo trator. A pressão de inflação dos pneus da semeadora-adubadora influenciou diretamente a patinagem das rodas e a distribuição de duplos, pois a menor inflação aumentou a patinagem.
Assim recomenda-se que verifique a pressão dos pneus das semeadoras antes de iniciar a semeadura, pois se verificou que a pressão de 75 libras/polegadas² que é 5 lbs/pol² acima do recomendado apresentou os melhores resultados devido a facilidade de romper obstáculos que dificultam o deslocamento dos pneus.
Referências
ASAE. Agricultural machinery management. In ____ ASAE standards 1999 standards engineering practices data. Transaction of the ASAE, Sant Joseph, 1999. p.359-366.
ASAE. Uniform terminology for tractions of agricultural tractor, self-propelled implements, and other and transport devices. Transaction of the ASAE, Sant joseph, 1982.
LOPES, A.; FURLANI, C.E.A., SILVA, R.P. Desenvolvimento de um protótipo para medição do consumo de combustível em tratores. Revista Brasileira de Agroinformática, Lavras, v.5, n.1, p.24-31, 2003.
SILVA, J.G.; KLUTHCOUSKI, J.; SILVEIRA, P.M. Desempenho de uma semeadora-adubadora no estabelecimento e na produtividade da cultura do milho sob plantio direto. Sci. agric., Piracicaba, v.57, n.1 jan./mar. 2000.
Revista Plantio Direto, edição 94, julho/agosto de 2006. Aldeia Norte Editora, Passo Fundo, RS.