Utilização correta de máquinas promove economia de combustível e benefícios ao meio ambiente

A grande vantagem das máquinas a diesel deve-se, principalmente, à eficiência do diesel como combustível em relação à gasolina, ou mesmo com relação a outros combustíveis simples ou misturados, como o metanol, onde apresenta uma economia relativa entre 25% e 45%. No entanto, novas preocupações a respeito do meio ambiente criticam o uso do diesel como combustível e seu potencial de poluição atmosférica.

Os tratores são normalmente selecionados de acordo com as necessidades de potência dos implementos usados em mobilização primária, como arados de aivecas, discos e subsoladores, o que conduz frequentemente ao superdimensionamento do trator em relação aos implementos usados em mobilização secundária, como a grade de discos e os cultivadores. Para que um equipamento seja utilizado racionalmente, é necessário conhecer o sistema de manejo de solo que ele vai atender, as características desejáveis que o solo deverá apresentar, a energia consumida e, também, a sua capacidade efetiva de trabalho (ha/h).

Assim como a seleção do trator é importante, a verificação do melhor implemento para tal atividade se faz também fundamental. Estudos do consumo de combustível e da capacidade de campo de diferentes sistemas de preparo periódico do solo mostram que o arado é o equipamento de maior consumo. Dessa forma, foi realizado um experimento que visa avaliar o volume de solo mobilizado, o consumo específico e a emissão de gases do diesel convencional, em função da rotação do motor em um trator.

O EXPERIMENTO

Para realizar as avaliações foi usado um arado de aiveca trabalhando a 16cm de profundidade, na qual produz uma demanda praticamente constante de potência do trator, sendo então possível fazer as avaliações propostas. Nessa profundidade, o arado não exerceria sua resistência máxima, no entanto, para fins experimentais, essa profundidade foi escolhida para que não houvesse muita oscilação na demanda de potência. O solo utilizado apresentava textura arenosa.

Foram utilizadas quatro rotações do motor: 1.800rpm, 2.000rpm, 2.200rpm e 2.400rpm, com 12 repetições, avaliando o consumo de combustível, o volume de solo mobilizado e a emissão de gases (CO₂, CO e NOx).

Foram utilizadas parcelas experimentais de 40 metros de comprimento, nas quais o trator dispunha de cinco metros para estabilização antes de entrar na parcela e após a sua saída, compreendendo um total de 50 metros.

Para a realização dos ensaios foi utilizado um trator agrícola novo da marca New Holland, modelo TT4030, com 450 horas de uso, com motor ciclo diesel, marca New Holland, com aspiração natural quatro tempos, sistema de injeção com bomba rotativa, refrigerado a água, com quatro cilindros, cilindrada total de 3.908cm³, com potencia nominal de 75cv (55,1kW).

O volume de solo mobilizado é a característica fundamental em implementos tipo arado, e a verificação da quantidade de solo revolvido pode ser obtida pela Equação 1 (Box 1). O consumo do combustível foi avaliado durante o deslocamento do trator/implemento em cada parcela, sendo a leitura realizada por meio de um fluxômetro com leitura direta. O consumo horário em volume de combustível foi determinado com base no volume de combustível consumido no percurso dentro de cada unidade experimental, conforme Equação 2 (Box 2). Para a aferição da emissão de gases foi utilizado um monitor ambiental de combustão e de emissão da marca Kane, modelo 940 portátil, acoplado ao escapamento do trator.

RESULTADOS

O volume de solo mobilizado, em metros cúbicos por hora, em função da rotação (rpm) está apresentado na Figura 1. A análise do gráfico revela que o aumento da rotação provoca o decréscimo do volume de solo mobilizado até certo ponto (2.200rpm). O aumento da velocidade do trator, provocado pelo incremento de rotação, reduz a efetividade de revolvimento do arado de aiveca. As aivecas requerem baixa velocidade de operação para que o próprio solo promova o seu revolvimento. Uma vez em altas velocidades, as aivecas apenas cortam o solo, impossibilitando-o que esse se dobre sobre si mesmo. Isso mostra a importância de se conhecer o implemento a ser utilizado e a forma correta de utilização.

Figura 1 - Volume de solo mobilizado (m³/h) em função da rotação (rpm)

Na Figura 2 é mostrado o consumo, em litros por hora, em função da rotação (rpm). Com o aumento da rotação, ocorre aumento de injeção de combustível para dentro da câmara de combustão, ou seja, maior consumo de combustível. A principal abordagem encontra-se no regime de trabalho do trator para a operação executada no experimento. Como a resistência de tração foi fixada, mantendo a profundidade de corte constante, o trator operou fora de seu regime de trabalho ideal.

Há uma diminuição média de 10% a 15% no consumo de combustível pelo trator na operação de mobilização do solo se a seleção do regime do motor estiver entre 70% e 80% do regime nominal. Como a profundidade do arado não demandava potência total do motor, esse trabalhou fora de seu regime ideal, aumentando proporcionalmente o consumo de combustível com o incremento da rotação. Isso deixa evidente que a verificação do melhor regime de operação do trator conduz a uma maior economia de combustível, além de reduzir o tempo de trabalho.

Figura 2 - Consumo (L/h) em função da rotação (rpm)

As Figuras 3, 4 e 5 apresentam as taxas de emissões dos gases poluentes em função da rotação do motor. A Figura 3 apresenta as emissões em partes por milhão de monóxido de carbono (CO), Figura 4 mostra a taxa de emissão em porcentagem de dióxido de carbono (CO₂) e a Figura 5 a taxa de emissão em partes por milhão de óxidos de nitrogênio (NOx).

O monóxido de carbono (CO) é o particulado emitido, a parte responsável por enegrecer a fumaça. O dióxido de carbono (CO₂) constitui o principal gás de efeito estufa no planeta. E os óxidos de nitrogênio (NOx) representam um dos principais agentes acidificantes de chuvas, em que mais tarde esses ácidos descem ao solo.

As crescentes retas nas figuras mostram relação direta entre a emissão desses gases com o aumento da rotação. Apenas o NOx sofre uma queda após 2.200rpm, essa queda se deve às reações químicas ocorridas nessas condições. Reações químicas essas que promovem o aumento de outras substâncias poluentes, portanto, essa queda não representa um real benefício.

O estado do trator surge como um agravante, uma vez que o trator obtém horas de uso, a sua manutenção deve-se tornar mais criteriosa. A inspeção dos elementos do motor, como filtros, bicos injetores e tanque de combustível, vem para que ocorra a boa queima do combustível e esse seja utilizado com sua melhor eficiência. A má manutenção dos componentes do motor pode desencadear uma série de problemas como afrouxamento de peças, ineficiência de vedação, presença de umidade em locais indevidos, contaminação de combustível e envelhecimento precoce dos componentes do trator.

Figura 3 - Emissão de CO (ppm) em função da rotação (rpm)

Figura 4 - Emissão de CO₂ (ppm) em função da rotação (rpm)

Figura 5 - Emissão de NOx (ppm) em função da rotação (rpm)

Mais uma vez, pode-se ver a importância do uso do trator-implemento dentro da sua recomendação de utilização para a atividade e manutenção preventiva e periódica dos elementos do trator. O produtor deve atentar para a correta e melhor utilização de seu maquinário e insumos, onde a solução para redução de custos reside dentro de sua própria propriedade.

Além de minimizar o consumo de combustível e maximizar a vida útil de seu maquinário, a correta e racional utilização do trator e seus implementos promove menores taxas de emissões de substâncias indesejáveis à atmosfera. A preocupação com o meio ambiente surge como um diferencial na sociedade e aqueles que fazem sua parte serão vistos a bons olhos no futuro.

Este artigo foi publicado na edição 139 da revista Cultivar Máquinas. Clique aqui para ler a edição.