Como evitar capotamento de tratores agrícolas

Sensor de inclinação, simples e de fácil instalação, pode ajudar a prevenir capotamento em tratores agrícolas.

Com o avanço da tecnologia e o crescimento da agricultura no Brasil, os agricultores têm buscado novos métodos mais práticos e seguros para melhorar o desempenho dos equipamentos agrícolas, além de valorizar o capital humano. Consequentemente, tratores têm sido adquiridos para melhor tratar seus ocupantes, oferecendo maior conforto e segurança. Atualmente, é comum ver poucos trabalhadores lidando numa mesma área onde antes necessitava-se de centenas destes. Novas tecnologias existentes nas máquinas são responsáveis por tais mudanças e pelo aumento da produção.

Porém, apesar dos tratores brasileiros virem com grandes pacotes tecnológicos, que também proporcionam maior conforto e segurança aos trabalhadores, pouca coisa existe no sentido de detectar e alertar sobre os riscos que os trabalhadores correm de capotamento da máquina, caso o terreno seja demasiadamente inclinado. Este problema, que é bastante importante, pode ser corrigido com a implantação de um simples sensor que indique ao operador o risco de tombamento, transmitindo maior confiabilidade e segurança.

Os acidentes que envolvem máquinas agrícolas são pouco divulgados e possuem poucas estatísticas, apesar de acontecerem no meio rural. São vários os fatores de risco que geram estes acidentes, como falta de conhecimento, falta de atenção, uso de máquinas que não atendem os princípios ergonômicos e fora do padrão de segurança, além de trabalho em condições insalubres, como calor/frio, sol, poeira, ruído e vibrações de máquinas e esforço físico demasiado. Outros fatores que contribuem, também, para acidentes são operações em terrenos inclinados, velocidade alta durante as operações, despreparo do operador, uso de bebidas alcoólicas, entre outros.

Mas vamos ficar focados na questão do capotamento. Apesar dos conceitos básicos sobre estabilidade de tratores datarem da década de 20, somente a partir da década de 60 houve um incremento significativo no estudo da dinâmica do trator e sua estabilidade. Normalmente o trator opera em diferentes tipos de terreno e condições de trabalho. Por isso, as publicações sobre a dinâmica do trator e estabilidade estudam o seu comportamento sob várias condições de operação.

Os capotamentos de tratores podem ser classificados em duas categorias principais: tombamento lateral e empinamento, que abordaremos a seguir.

TOMBAMENTO LATERAL

O tombamento lateral do trator também poder ser causado por um movimento brusco em terreno nivelado em alta velocidade, mas ele ocorre mais facilmente em terrenos inclinados. O tombamento lateral de um trator agrícola convencional ocorre em duas etapas. Na primeira etapa, o trator inicia o tombamento lateral em torno do eixo que passa pelo pino central do eixo dianteiro e o ponto de contato de uma das rodas traseiras com o chão. Depois, o trator roda em torno do eixo que liga os pontos de contato das duas rodas do mesmo lado com o chão. Quando a linha de ação da força vertical relativa ao peso, que atua no centro gravitacional, passa entre os pontos de contato das rodas com o chão, o trator não tomba. Ocorre o tombamento quando essa linha de ação passar fora dos pontos de contato entre as rodas e o chão. Na Figura 1 é possível visualizar esta linha de ação da força vertical atuando sobre o trator em diferentes inclinações.

Na Figura 1 (A), a linha de ação da força-peso passa entre os pontos de contato das rodas com o chão. Nessas condições o trator não tomba. Na Figura 1 (B), a linha de ação da força-peso passa no ponto de contato de uma das rodas com o chão. O trator está na iminência de tombar.  Na Figura 1 (C), a linha de ação da força-peso passa fora do ponto de contato da roda com o chão e indica que o trator está tombando.

EMPINAMENTO

Para o caso do empinamento, existe uma análise geométrica relativa aos casos de o trator empinar, não empinar, ou estar na iminência de empinar. Na Figura 2 é possível visualizar estas ações. 

Na Figura 2 (A) é possível ver que a linha de ação da força-peso aplicada no CG, passa entre os pontos de contato das rodas com o chão. Nesta situação, o trator não empina. Na Figura 2 (B), a linha de ação da força-peso passa no ponto de contato da roda com o chão, indicando que o trator está na iminência de empinar. E na Figura 2 (C), a linha de ação da força-peso passa fora dos pontos de contato das rodas com o chão, mostrando que o trator está empinando. O Isso ocorre desde que não seja considerado o momento de giro (sentido horário) das rodas traseiras, o qual dificulta o giro delas, mas que por ser pequeno, pode ser desprezado. Segundo Promersberger, existem alguns meios disponíveis para aumentar a estabilidade longitudinal dos tratores e melhorar a sua dirigibilidade, como lastramento frontal do trator e aumento, quando possível, da distância entre os eixos, especialmente no caso em que esse aumento ocasionar uma cota mais baixa do centro gravitacional do conjunto (trator e implemento).

Com as considerações citadas, pesquisadores da Unesp realizaram ensaio com o objetivo de verificar o funcionamento de um aparelho inclinômetro, desenvolvido pelo pesquisador André Luiz Andreoli, através do levantamento de condições operacionais em campo e dados, que indique o perigo e a eminência de tombamento da máquina agrícola (tratores), a fim de transmitir maior segurança para o trabalhador.

O ensaio do inclinômetro foi realizado no Laboratório de Máquinas Agrícolas e de Pesquisa com Bambu, pertencente ao Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia Unesp – Bauru, em conjunto com o Departamento de Engenharia Elétrica também da Faculdade de Engenharia Unesp – Bauru e com a parceria da FCA - Unesp – Botucatu.

Para a realização dos ensaios, foi construída uma rampa específica para o trabalho com inclinômetro. O protótipo teve como finalidade mensurar a inclinação dos tratores, enquanto as luzes indicam o risco de tombamento que o trator corre. Além disso, foi acoplada no trator uma sirene que serviu de aviso sonoro para reforçar o aviso de perigo ao operador ou quando o mesmo não estiver com plena atenção ao painel.

PROTÓTIPO

O sensor anticapotamento elucida e orienta o operador de duas formas diferentes da leitura de dados da situação em que a máquina se encontra. O sensor funciona de forma simples, indicando à medida que o trator inclina uma alteração na cor das luzes existentes no painel. Para o trator estabilizado, o sensor é caracterizado pela luz branca e fixada ao meio. À medida que a máquina é inclinada, as luzes vão acendendo e ficando com a coloração amarela, que indica um ângulo de inclinação controlado. Quando as luzes laranjas acendem é uma indicação de que a situação em que o trator está é demasiadamente inclinado e as luzes vermelhas indicam uma real situação de perigo de capotamento do trator.

Como essas luzes estão alocadas próximo ao painel do trator e o operador da máquina mantém os olhos na maior parte do tempo fixos no campo, também foi instalado um sensor sonoro no trator, para que em uma situação de perigo este comece a soar, alertando o operador do risco.

Durante o ensaio de campo foram utilizados um trator marca Ford, modelo 6610 4x2, com lastro total, acoplado na sua parte frontal com uma pá carregadora marca Baldan, trator marca Massey Fergusson 290 PAVT, lastrado, e um trator marca Agrale 1200 4x2 lastrado. O inclinômetro cuidadosamente nivelado e fixado sobre os painéis dos tratores, e o sensor sonoro também foi instalado na parte traseira.

O sensor anticapotamento, além de ser um aparelho de baixo custo, possui capacidade de analisar e dar uma resposta segura ao operador de diversos tipos de máquinas agrícolas, já que cada trator possui um ângulo limite de tombamento. Ele é capaz, também, de anular as vibrações sofridas pelo trator decorrente do ambiente em que opera, não influenciando, assim, na leitura feita pelo inclinômetro.

O inclinômetro é um equipamento de grande utilidade para os operadores de máquinas agrícolas, capacitado para indicar o perigo e a iminência do tombamento de tratores através de sinais luminosos colocados à frente do operador e do sinal sonoro que ajuda na percepção do perigo enfrentado, possibilitando a correção da trajetória a tempo de evitar acidentes.

Victor M. Schutzer, André Luiz Andreoli, João Eduardo G. dos Santos, José Angelo Cagnon, Unesp; Fabrício Leite, UEM

Artigo publicado na edição 152 da Cultivar Máquinas.