Tratores têm diversas aplicações e são projetados de modo a atender condições de uso mais ou menos restritas. Há aqueles para uso geral e os voltados a tipos mais específicos de operação. Por isso, as configurações mesmo dentro de uma mesma faixa de potência podem oscilar tremendamente. A energia mecânica disponibilizada pelos tratores é oriunda da conversão da energia química presente no combustível. O processo ocorre de forma mais ou menos controlada nos motores.

Em motores ciclo Diesel a combustão é realizada a partir da compressão da mistura de ar e combustível no interior dos cilindros, provocando a ignição e a geração de pressão que leva ao deslocamento linear do êmbolo e à disponibilização de movimento rotativo a partir do sistema biela-manivela em um de quatro movimentos do êmbolo no cilindro. A combinação de vários cilindros permite o fornecimento contínuo de energia mecânica.   

Muitas são as configurações possíveis dos motores, mas a busca dos engenheiros que os projetam é sempre pela eficiência no processo de transformação de energia, o que resultou em evolução relevante nas últimas décadas. Assim, dispositivos como as turbinas (turbo) e os trocadores de calor (intercooler) foram gradativamente incorporados. O primeiro visando elevar a quantidade de ar nos cilindros e o segundo contribuindo ao reduzir a temperatura, elevando a densidade e permitindo maiores taxas de compressão.   

Os ditos motores com aspiração forçada já estão em uso há bastante tempo, trazendo eficiência e elevando a densidade de potência. Mais recentemente os sistemas de injeção de combustível, que eram totalmente mecânicos, passaram a utilizar dispositivos eletromecânicos. Há diversas configurações possíveis, mas fundamentalmente tais sistemas permitem flexibilidade na administração do combustível e, portanto, na composição da mistura e tempo de injeção dela no cilindro para o processo de combustão. Esses avanços em motores ciclo Diesel trouxeram consigo alterações importantes em seu funcionamento e desempenho, além da possibilidade de reduzir emissões.   

É oportuno relembrar o conceito de potência: a quantidade de energia disponibilizada no tempo. Um trator com maior potência realiza o mesmo trabalho que outro de menor potência, porém em um tempo menor, ou seja, posso acoplar a ele máquinas de maiores dimensões. Potência também pode ser entendida como a combinação de velocidade e força. Deste modo, considerando que cada motor tem um limite de potência, sua obtenção é dosada entre mais força e menos velocidade ou menos força e mais velocidade.   

Os motores são projetados para oferecer determinada potência, a potência nominal, em uma rotação de operação que maximize a eficiência no uso de combustível. Nessa rotação, entretanto, o motor não é capaz de entregar muita força. A força, no movimento rotativo, é conhecida como torque. Para aumentar o torque do motor é necessário reduzir a sua rotação. Se mensurarmos o valor do torque na rotação nominal do motor e aquele na rotação em que ele (o torque) é máximo, teremos um intervalo de torque que é usualmente expresso em termos percentuais e denominado reserva de torque (RT), Figura 1.   

Durante a operação, ao enfrentarem uma exigência momentânea os motores reduzem a rotação e elevam o torque. A diferença percentual entre o torque na potência máxima e aquele máximo, que ocorre com a redução da rotação do motor, denomina-se reserva de torque.
  

A reserva de torque pode oscilar em virtude de características construtivas dos motores, como tipo de aspiração, número de cilindros, taxa de compressão, curso do êmbolo. Os valores de RT oscilam, mas são desejáveis aqueles superiores a 30% para motores com aspiração forçada. Na prática, motores com alta reserva de torque são mais versáteis, evitando, por exemplo, a necessidade da troca de marchas durante as operações nas quais pode haver momentaneamente a exigência de maior força de tração e, portanto, necessidade de maior torque. Quando RT é alta, o motor submetido à exigência irá ter sua rotação reduzida, e com isso o torque aumenta e a mistura é imediatamente enriquecida. Sendo a reserva de torque suficientemente alta é possível superar essa exigência momentânea sem a necessidade de parar para trocar marchas. Tal característica é especialmente interessante nos tratores em que o sistema de transmissão é de menor especificação, com menos marchas e pior escalonamento entre elas. Nos tratores com sistema de transmissão automático o efeito é menos perceptível.
  

A introdução dos sistemas eletrônicos de injeção permitiu administrar o regime de funcionamento do motor de modo até então impossível com sistemas totalmente mecânicos. Com isso, os motores passam a operar como se tivessem mais de uma curva característica para o torque disponibilizado em função da rotação, Figura 2. O denominado boost nada mais é que o acréscimo temporário de potência e torque pela alteração do regime de funcionamento do motor. Os tratores que dispõem desse sistema podem ter durante a operação um acréscimo temporário e intermitente de potência, que pode oscilar desde 5% a até 20% entre modelos. Trata-se de algo totalmente distinto da reserva de torque, pois ela sempre está presente e o boost só opera em algumas circunstâncias.
  

É muito importante enfatizar que tais sistemas foram concebidos sobretudo para operações que fazem uso da tomada de potência (TDP) e operações de transporte. Nessas circunstâncias o motor já se encontra em regime de rotação elevada em que, portanto, não são exigidos torques altos. O acionamento do sistema em situações em que a demanda por torque é alta poderia ocasionar danos nos sistemas de transmissão, sobreaquecimento e desgaste prematuro. Por isso são diversas as estratégias adotadas pelos fabricantes para restringir o uso do “boost” a condições específicas. Há restrições do tipo rotação mínima, velocidade mínima e torque máximo e combinação de todas elas para o acionamento, que é realizado de modo automatizado. Nos tratores o sistema é interessante particularmente nas operações mais leves que requerem relação peso-potência ao redor de 50kg/kW (37kg/kW), circunstâncias em que o importante é manter a velocidade de deslocamento ou a rotação de árvores de transmissão de movimento.
  

Para as operações em que sabidamente se exige maior relação peso-potência, como aquelas de semeadura e preparo do solo, usualmente lentas e em que a relação peso-potência oscila ao redor dos 70kg/kW (52kg/cv), não se deve contar com o boost. O que deve ser observado é a entrega de potência e torque nominais (evidente que considerando que apenas parte chegará à barra de tração em função das perdas no processo – tema para uma próxima oportunidade).
  

Por fim, nas colhedoras a configuração dos motores é distinta, mas o sistema boost também está presente e entra em operação de modo intermitente, por exemplo, durante a descarga do grão colhido, permitindo a manutenção da capacidade de processamento e velocidade de deslocamento.


Leandro Gimenez, Departamento de Engenharia de Biossistemas,
Esalq/USP

Torque e boost em tratores, o que são e para que servem? Eles são imprescindíveis em diversas situações e possibilitam um trabalho mais uniforme e tranquilo.

Tratores têm diversas aplicações e são projetados de modo a atender condições de uso mais ou menos restritas. Há aqueles para uso geral e os voltados a tipos mais específicos de operação. Por isso, as configurações mesmo dentro de uma mesma faixa de potência podem oscilar tremendamente. A energia mecânica disponibilizada pelos tratores é oriunda da conversão da energia química presente no combustível. O processo ocorre de forma mais ou menos controlada nos motores.   

Muitas são as configurações possíveis dos motores, mas a busca dos engenheiros que os projetam é sempre pela eficiência no processo de transformação de energia, o que resultou em evolução relevante nas últimas décadas. Assim, dispositivos como as turbinas (turbo) e os trocadores de calor (intercooler) foram gradativamente incorporados. O primeiro visando elevar a quantidade de ar nos cilindros e o segundo contribuindo ao reduzir a temperatura, elevando a densidade e permitindo maiores taxas de compressão. 


O que são e para que servem o torque e o boost em motores de tratores

A agricultura é um dos mais importantes pilares do crescimento
econômico de um país, pois influencia diversas outras cadeias. Colheitadeiras,
equipamentos de cultivo, semeadoras e pulverizadores, entre outros maquinários,
executam tarefas rigorosas como arar, plantar, cultivar, pulverizar etc. Com
trabalhos multifacetados tão exigentes, devem ter um funcionamento robusto e,
para isso, precisam de um forte suporte de bateria.

Ao contrário do maquinário agrícola antigo, as máquinas modernas são
equipadas com uma série de equipamentos eletrônicos, monitores, computadores e
sistemas automatizados. Essas melhorias as tornaram mais eficientes e
produtivas e mudaram o papel da bateria de dispositivo de partida básico para
componente de energia vital de todo o sistema elétrico. 

Esses variados dispositivos eletrônicos têm um consumo de sistema
elétrico baixo, mas constante, por isso, as baterias que ficam nos maquinários
podem precisar ser recarregadas periodicamente. 

Alguns fabricantes recomendam remover as baterias ou desconectar o cabo
negativo quando o maquinário ficar fora de uso por mais de 60 dias. Outras
especificam manter o grupo de baterias e recarregar a cada seis semanas. Antes
de adotar uma estratégia para estender a vida útil da bateria é importante conhecer
as principais causas que levam às falhas do componente. As mais comuns são:
sobrecarga, subcarga, falhas de conexão e falta de manutenção adequada. 

Outro ponto a ser observado é o estado dos componentes periféricos como
alternador, motor de partida e sistemas elétricos em geral. Esses itens podem
afetar diretamente a vida útil das baterias devido ao impacto direto exercido
sobre ela. 

Um alternador defeituoso pode ocasionar excesso ou falta de carga na
bateria, o que leva à sobrecarga ou à subcarga. O motor de partida com
problemas pode exigir mais do que a bateria foi projetada para atender e isso
resultará na diminuição da vida útil do produto. Cabos e conexões são as vias
de acesso à energia elétrica que entra e sai da bateria e qualquer componente
do veículo que venha apresentar problemas pode afetar diretamente o
equipamento.

A sobrecarga pode ser causada de duas formas: quando há excesso de
tensão ou excesso de corrente. Na maioria das vezes, o excesso de tensão é
ocasionado por problemas no regulador do alternador que entra em colapso e
permite que a carga seja maior do que a projetada para o veículo. Já o excesso
de corrente se dá devido ao desbalanceamento elétrico provocado por excesso de
componentes instalados (GPS, implementos, validadores, entre outros), que, em
sua maioria, não estavam previstos no projeto elétrico inicial. Como
consequência, pode ocorrer a descarga em descanso.

Isso é conhecido no campo como “corrente de fuga” e, nessa situação, há
consumo de energia da bateria mesmo com o motor a combustão desligado, ou seja,
sem receber a carga do alternador. Esse processo de carga e descarga diário faz
com que a bateria seja aquecida além do esperado, ocasionando a sobrecarga por
corrente elétrica.

A subcarga ocorre quando a bateria deixa de receber energia. Pode ser
causada por problemas no alternador como circuito aberto ou, até mesmo, falha
mecânica de correia ou no sistema do motor a combustão. Também pode ser
ocasionada por baixa utilização do veículo (períodos de entressafra). Nesse
caso, o indicado é que a bateria seja retirada do veículo e recarregada em
equipamento adequado. 

A fixação da bateria e dos cabos de energia também é ponto importante a
ser observado. Baterias com má fixação ou soltas podem ser danificadas
internamente devido à vibração do veículo, tendo, portanto, sua vida útil
reduzida ou até mesmo favorecendo a ocorrência de curto-circuito, o que
ocasionará a perda imediata do produto. Conexões soltas ou danificadas geram
dificuldade na passagem da corrente elétrica e exigem mais do produto para
realizar o mesmo trabalho, gerando aquecimento desnecessário ao componente.

Para prolongar a vida da bateria, o recomendado é fazer uma manutenção
adequada. Cuidados simples como verificar o nível de água periodicamente, fazer
a limpeza dos terminais e dos orifícios de respiro e verificar o funcionamento
elétrico podem evitar paradas desnecessárias durante a safra. 

Manter a bateria carregada, mesmo nos períodos em que o implemento
agrícola está parado, é de extrema importância. Baterias que permanecem por
muito tempo em estado de baixa carga entram em um processo conhecido como
sulfatação, que no campo é chamado de “placa dura” ou “vidrificada”. Com isso,
a bateria perde a capacidade de armazenar energia e não irá segurar carga,
demandando a substituição. Uma bateria fraca coloca pressão adicional no
sistema de carga e no motor de partida, fazendo com que ambos falhem enquanto
tentam compensar a falta de tensão ou corrente.

A ferramenta ideal para gerenciar a vida útil da bateria é o mantenedor
de bateria. Este dispositivo não deve ser confundido com o carregador lento ou
carregador de baixa tensão. Um mantenedor possui um circuito específico que
utiliza uma tecnologia de pulso de alta frequência, que, com o tempo, faz com
que parte do sulfato acumulado se dissolva. Isso ajuda a restaurar a eficácia
das placas de chumbo. Mantenedores movidos a energia solar estão sendo adotados
para uso em galpões de armazenamento ou até mesmo para armazenamento ao ar
livre quando não há energia elétrica disponível. 

Como nem todos os mantenedores de bateria podem gerar carga completa em
um grupo de bateria com carga insuficiente, recomenda-se carregar a bateria com
um carregador de baixa tensão até que a voltagem em repouso (flutuante) esteja
em ou perto de 13 volts. Os mantenedores só são capazes de manter uma bateria
totalmente carregada. Portanto, é importante pré-carregar a bateria com um
carregador de baixa tensão antes de conectar o mantenedor. 

Os mantenedores podem ser usados com um chicote de fiação de plug-in
instalado permanentemente ou conectados com clipes semelhantes a um carregador
de bateria. Se forem usados chicotes de fiação permanente, devem sempre ter um
fusível em linha e ser instalados de forma que fiquem protegidos contra danos
durante a operação da máquina. Um mantenedor pode fazer a manutenção de várias
máquinas, basta que estejam próximas umas das outras. 

Os cabos de extensão customizados (construídos com cabo em massa) podem
ser empregados para fornecer energia de manutenção de um mantenedor para
baterias de várias máquinas que estejam em um mesmo galpão. Cabos jumper
(tamanho do cabo de extensão) podem ser usados para conectar vários maquinários
em paralelo a um mantenedor, desde que a tensão dos grupos de bateria seja a
mesma. 

Cada bateria em cada equipamento individual deve ser colocada em tensão
flutuante por um carregador de baixa tensão antes que várias máquinas sejam
conectadas em paralelo a um único mantenedor para armazenamento de longo prazo.
Devido à alta amperagem disponível nos grupos de baterias, cada chicote de
fiação usado (clip-on ou permanente) deve ter um fusível em linha instalado no
fio positivo que se conecta à máquina. O chicote ou chicote de fiação do
mantenedor pode ser conectado em qualquer lugar da máquina. Pode ser mais
conveniente conectar a um positivo e um negativo externo do que diretamente à
bateria. 

Por fim, mas não menos importante, na hora de escolher a bateria, não
se deve esquecer de levar em conta a eficiência de arranque, o padrão de
segurança, a baixa manutenção e uma combinação perfeita da estrutura da grade e
da química da placa para garantir maior poder de acionamento.

Com máquinas agrícolas cada vez mais modernas e dependentes de energia, as baterias merecem atenção especial desde a escolha do modelo, passando pela instalação nas máquinas e manutenções obrigatórias.

A agricultura é um dos mais importantes pilares do crescimento econômico de um país, pois influencia diversas outras cadeias. Colheitadeiras, equipamentos de cultivo, semeadoras e pulverizadores, entre outros maquinários, executam tarefas rigorosas como arar, plantar, cultivar, pulverizar etc. Com trabalhos multifacetados tão exigentes, devem ter um funcionamento robusto e, para isso, precisam de um forte suporte de bateria.   

Ao contrário do maquinário agrícola antigo, as máquinas modernas são equipadas com uma série de equipamentos eletrônicos, monitores, computadores e sistemas automatizados. Essas melhorias as tornaram mais eficientes e produtivas e mudaram o papel da bateria de dispositivo de partida básico para componente de energia vital de todo o sistema elétrico.   

Esses variados dispositivos eletrônicos têm um consumo de sistema elétrico baixo, mas constante, por isso, as baterias que ficam nos maquinários podem precisar ser recarregadas periodicamente. 


Como realizar a manutenção correta das baterias de máquinas agrícolas

Desde a expansão da mecanização da colheita da cana-de-açúcar, por volta dos anos 2000, quando foram introduzidas várias máquinas nas lavouras, os custos de manutenção dos produtores de cana e usinas sucroenergéticas aumentaram consideravelmente. Isso ocorreu porque as colhedoras de cana demandam um alto custo de reparo e manutenção (CRM) por conta de suas características operacionais. Estas características podem variar de uma fazenda para outra, mas elas abrangem basicamente a sistematização da área plantada, o grau de abrasividade do solo, o volume de massa processada, a velocidade de colheita, a maturidade operacional e o nível da estrutura de manutenção.

As primeiras estratégias de manutenção na ocasião foram as corretivas em larga escala, que são ainda muito utilizadas por produtores e empresas na conservação dessas máquinas. A demanda e a necessidade da redução dos custos operacionais, ou seja, “fazer mais com menos”, trouxeram ao longo desses últimos anos muitas evoluções nas colhedoras e, consequentemente, nas estratégias de manutenção aplicada.
  

REPRESENTATIVIDADE DA MANUTENÇÃO DAS COLHEDORAS

Atualmente, mais de 95% da cana plantada no Brasil é colhida mecanicamente e são ao redor de cinco mil máquinas em operação durante o período de safra, com uma taxa de renovação atual de 800 colhedoras.   

A vida útil econômica dessas colhedoras é ao redor de 5,5 a seis anos com RMC (entrega total de cana) na média de 150 mil toneladas/safra/máquinas.
  

Nessa ótica podemos citar que durante a vida, cada equipamento processa entre 800.000 e 1.000.000 toneladas cana na unidade industrial da colhedora. Com isso, a demanda de manutenção é alta devido aos fatores críticos de desgastes.   

Em termos de CRM, uma colhedora representa de 20% a 30% dos custos de manutenção do produtor e da empresa e seu CRM acumulado na vida total da colhedora chega a 130% do valor de aquisição, conforme mostrado no Gráfico 1. Daí surge a necessidade da melhor escolha e estratégia de manutenção a ser aplicada nessas máquinas.   

Algumas práticas devem ser aplicadas para garantir que as colhedoras desempenhem o máximo de eficiência.

Executada diuturnamente pelos operadores da máquina, a manutenção de rotina ou operacional consiste em rotas de inspeção rápidas, sensitivas e de conservação. Este tipo manutenção possui um check list específico, com abordagens como veremos a seguir.
  

a) Limpeza constante de palha e sujeiras acumuladas no elevador, trem de rolos, material rodante, motor diesel e set de refrigeração (Cooling Package);
  

b) Lavagem diária das partes que acumulam sujeiras para minimizar atrito e facilitar as inspeções, mostrado na Figura 3.
  

c) Inspeção das ferramentas de corte, como facas da corte de base, facas do DCL (disco de corte lateral), facão picador e facas do despontador;
  

d) Verificação de níveis de fluidos lubrificantes e de arrefecimento;

Também executada diuturnamente, mas pelo lubrificador, a manutenção primária executa operações como: lubrificação a graxa em todos os pinos/pontos da máquina; completar níveis de fluidos lubrificantes e de refrigeração; troca de fluidos lubrificantes e de refrigeração; inspeção e troca de elementos filtrantes de ar, lubrificante, combustível e hidráulico.   

A manutenção primária bem executada corrente e com aderência é a base fundamental de um menor custo de manutenção. Não adianta falar de outras tecnologias de conservação se não lavar e lubrificar corretamente os equipamentos.
  

Normalmente as manutenções TBM (Manutenção Baseada em Tempo) são executadas dentro de cada plano previsto a ser executado com 250 a 1.500 horas, dependendo das estratégias de manutenção de cada produtor. Elas são muito importantes para minimizar os impactos da manutenção corretiva, tais como indisponibilidade e custos.   

Não existe um plano preventivo para todas as condições de operação. O produtor deve ir moldando o seu plano de acordo com as premissas vigentes em sua operação. As atividades estruturadas nesses planos de manutenção preventiva vão desde as inspeções visuais, sensitivo e instrumental na rota de absorver todos os dados e informações vindas das curvas PF (falhas potenciais).   

Embora esse tipo de intervenção venha reduzindo gradativamente nas colhedoras de cana, ainda é a maior parcela de dispêndio. Atualmente, 67,7% das manutenções nas máquinas são corretivas e sendo 27,7% preventivas e 4,6% preditivas, conforme pesquisa realizada pela D2G Consultoria nas unidades sucroenergéticas na safra passada 2020 (Gráfico 2).
  

A manutenção corretiva nas colhedoras pode ser dividida entre os itens de desgaste (em função do volume de cana cortada) e as falhas, panes e quebras de todos componentes e peças, causados por fadigas e má conservação do equipamento.
  

Durante o período de safra, elas trabalham durante todo o dia e a noite e requerem estruturas que facilitem a rápida intervenção em caso de parada das máquinas, aqui no caso, estamos falando de um caminhão oficina devidamente equipado com estoque de peças e materiais de alto giro que são demandados nessas manutenções.   

Para se ter uma boa disponibilidade mecânica das máquinas é fundamental ter um bom planejamento de materiais e a área de suprimentos é fator de sucesso nesse processo.
  

A evolução da manutenção preditiva nas colhedoras vem evoluindo nesses últimos cinco anos. Neste tipo de manutenção, os componentes são monitorados através de ferramentas específicas de diagnóstico, permitindo o acompanhamento do desgaste ao longo de sua vida útil e somente substituídos quando estiverem próximos da falha, tirando o máximo daquele componente e intervindo de forma programada. Essa manutenção também é denominada CBM (Manutenção Baseada em Condições). Existem várias técnicas aplicadas a essas máquinas, tais como análise de óleos lubrificantes, contagem de partículas no óleo hidráulico, medições nos componentes do material rodante, interpretações de imagens termográficas em vários componentes e análise de vibrações (em colhedoras ainda pouco utilizada e com baixo índice de comprovação de resultados).   

As manutenções das colhedoras de cana, em sua maioria, ainda são realizadas nos conceitos de safra e entressafra. Ou seja, após o período de colheita da cana, elas são submetidas a uma reforma parcial ou geral. Esta prática vem diminuindo intensamente junto às empresas produtoras de cana por causa do seu alto custo de CRM, concentração de recursos e baixa eficácia.   

Nessa linha, a manutenção SRS tem sido a melhor estratégia para eliminar a reforma de entressafra, permitindo uma linearização das manutenções ao longo do ano e diluindo os recursos ao longo do período, quer seja mão de obra, financeiro, contábil e materiais de manutenção – MRO. Este conjunto de medidas contribui para reduzir a indisponibilidade da máquina e do custo de reparo da máquina.
  

Em uma manutenção SRS das colhedoras, as bases do escopo dos serviços a serem executados são: Rede Pert/CPM com Planejamento das Atividades; TMO – Tempo Médio de Duração de cada Atividade; Check-List prévio de Inspeção da Máquina; Histórico de falhas e trocas de componentes. As bases fundamentais da manutenção SRS são planejamento, disciplina nos processos e execução das atividades.   

A Engenharia de Confiabilidade, desenvolvida e aplicada pioneiramente na manutenção de equipamentos aeronáuticos e utilizada há algum tempo na manutenção dos principais ativos industriais, já é uma realidade na manutenção automotiva agrícola, principalmente na manutenção das colhedoras de cana, um dos ativos mais importantes para o setor automotivo como já citado anteriormente. Esta área de estudo se baseia em conhecimentos e tratativas de dados com o auxílio de ferramentas estatísticas, através de regressões lineares e modelagem dos mesmos em distribuições, com o objetivo de se calcular o momento ótimo de troca de um determinado componente, assumindo assim uma confiabilidade desejada para o mesmo.
  

Para se ter um bom estudo de confiabilidade, é de suma importância que se tenha uma boa base dados, com dados históricos confiáveis e por um período significativo. Garantido isso, e aplicando as corretas técnicas do estudo de confiabilidade, podemos chegar a uma previsão de vida útil dos principais componentes da colhedora, antecipando assim a sua substituição no melhor momento possível, através de uma intervenção programada do equipamento. O estudo de confiabilidade, além de garantir o melhor ponto de troca de um determinado componente e proporcionar uma substituição programada do mesmo, serve como base cálculo de estoque, previsibilidade de compra de peças e maior assertividade orçamentária.   

Por meio dos dados de falha coletados de determinados componentes das colhedoras de cana, e a partir de funções matemáticas específicas para as Análises de Dados de Vida (LDA), podemos traçar as curvas de Confiabilidade R(t) e Probabilidade de falhas F(t), permitindo assim uma previsão da durabilidade daquele componente, conforme pode ser visto no Gráfico 4 (A e B).
  

Os indicadores (KPI) que devem ser monitorados nas colhedoras de cana são o aspecto da manutenção, conforme veremos a seguir:
  

Indisponibilidade Mecânica - Expressa em percentual o tempo que as colhedoras não estavam disponíveis para operação, por quaisquer tipos de manutenção.   

MTBF – O Tempo Médio entre Falhas é o indicador que expressa a confiabilidade no equipamento. Ele mostra, em horas, o tempo médio entre uma falha e outra, que deve ser parametrizado somente nas intervenções corretivas por falhas e quebras.   

MTTR – O Tempo Médio para Reparos expressa o grau de manutenção da estrutura, ou seja, quanto tempo em horas é gasto em média para reparar o equipamento e devolvê-lo à operação. Também sua parametrização deve ser feita considerando somente as manutenções corretivas.   

Taxa de falha - Indicador que mostra a Taxa de Falha das colhedoras em determinadas condições.   

CRM – O Custo de Reparo de Manutenção é a somatória de todos os custos aplicados na manutenção das colhedoras, incluindo: peças, materiais, serviços de terceiros, lubrificantes e mão de obra interna apontada nos serviços aplicados nas colhedoras. O CRM pode ser por máquina ou por tonelada cortada.

No início de 2021 a D2G realizou uma pesquisa com uma série de indicadores da manutenção e operação das colhedoras durante a safra passada (2020) em mais de 40 usinas na região Centro-Sul. Os principais dados obtidos e indicadores que merecem destaque estão no quadro ao lado.   

Nesta pesquisa foi possível também observar que, normalmente, a mão de obra interna, dependendo do grau de terceirização da manutenção, representa em média 35% do CRM total da manutenção da colhedora de cana.
  

BOX 1 - RAIOS X DA MANUTENÇÃO DE COLHEDORAS DE CANA

Indicadores de manutenção observados em pesquisa em mais de 40 usinas na região Centro-Sul:
  

A manutenção das colhedoras de cana-de-açúcar vem evoluindo ano após ano, atingindo níveis de eficiência cada vez mais elevados e confiáveis.

Desde a expansão da mecanização da colheita da cana-de-açúcar, por volta dos anos 2000, quando foram introduzidas várias máquinas nas lavouras, os custos de manutenção dos produtores de cana e usinas sucroenergéticas aumentaram consideravelmente. Isso ocorreu porque as colhedoras de cana demandam um alto custo de reparo e manutenção (CRM) por conta de suas características operacionais. Estas características podem variar de uma fazenda para outra, mas elas abrangem basicamente a sistematização da área plantada, o grau de abrasividade do solo, o volume de massa processada, a velocidade de colheita, a maturidade operacional e o nível da estrutura de manutenção.
  

As primeiras estratégias de manutenção na ocasião foram as corretivas em larga escala, que são ainda muito utilizadas por produtores e empresas na conservação dessas máquinas. A demanda e a necessidade da redução dos custos operacionais, ou seja, “fazer mais com menos”, trouxeram ao longo desses últimos anos muitas evoluções nas colhedoras e, consequentemente, nas estratégias de manutenção aplicada.


Evolução da manutenção de colhedoras de cana-de-açúcar

Com uma versão projetada para trabalhos em atividades e culturas que exigem dimensões reduzidas, o trator R50 da LS Tractor traz diversos diferenciais para a faixa de tratores de 50cv.

No passado um pouco mais distante, os fabricantes de tratores ofereciam um modelo ao mercado com duas únicas opções de pneus: R1 (coxilha) ou R2 (arrozeiro). Posteriormente, os fabricantes passaram a oferecer um modelo básico e o cliente ia agregando os componentes opcionais, fazendo a sua versão on demand. O preço final do trator só se concretizava quando o cliente definia todas as suas escolhas. No Test Drive desta edição, falaremos sobre um modelo da LS Tractor, com modificações que o tornam especial para um uso específico, constituindo uma versão adaptada.

O trator R50, já conhecido e consagrado no mercado brasileiro de pequenos tratores, ganhou uma versão especial, decorrente da demanda de clientes, principalmente da viticultura, porém com aplicação para as demais culturas frutíferas que sofrem das mesmas restrições, principalmente relacionada ao espaço reduzido. Esta versão foi projetada para que proporcionasse o trabalho sob uma cobertura vegetal, posicionada à altura de aproximadamente 1,60m a 1,70m de espaço vertical livre. Estas atividades, distribuídas por todo o País, mas com predominância na região Sul, são bastante significativas no cultivo de fruticultura temperada e careciam de um trator que permitisse a mecanização nas diversas fases das culturas e, principalmente, na condução da videira no sistema em latada, onde os postes, cabos tirantes, suportes e arames estão posicionados desta forma. No entanto, outros cultivos como pêssego, ameixa, caqui e maçã, e inclusive os trabalhos no interior de aviários, passaram a ser possíveis com este modelo redimensionado.

Continue a leitura acessando <a href="https://www.grupocultivar.com.br/artigos/test-drive-exclusivo-com-o-trator-r50-da-ls-tractor">aqui</a>.

Com uma versão projetada para trabalhos em atividades e culturas que exigem dimensões reduzidas, o trator R50 da LS Tractor traz diversos diferenciais para a faixa de tratores de 50cv.

Confira o Test Drive exclusivo com o trator R50 da LS Tractor para trabalhos em espaços reduzidos

Cada vez que a sociedade
se vê diante de uma nova crise hídrica crescem as discussões em relação aos
motivos que conduzem a esta realidade. No momento de crise, entretanto, não há
o espaço necessário para o planejamento, imprescindível na busca de soluções
mais duradouras para a prevenção de novos conflitos. Infelizmente, quando a
crise passa se retoma a vida normal, até que o quadro novamente ocorra. Desta
forma, as soluções são advindas de alternativas emergenciais, e não de um
planejamento consistente. A seguir procuramos abordar alguns aspectos que podem
reduzir a ocorrência de novas crises hídricas, e de alternativas para
mitigá-las.

Além de suprir o
abastecimento humano e do fundamental papel na conservação do meio ambiente, a
água possui diversos outros importantes usos, como: dessedentação animal,
abastecimento industrial, irrigação, geração de energia, navegação, diluição de
efluentes, lazer, entre outros relevantes usos, sendo ela cada vez mais
disputada pelos múltiplos usuários em virtude do crescimento demográfico e do
aumento do consumo per capita.

A escassez advém de
situações em que a disponibilidade é insuficiente para atender às demandas e
manter as condições ambientais, sendo o planejamento e a gestão as formas para
equacionar essas questões.

Para a adequada gestão é
necessário conhecer as disponibilidades (natural e potencial) para condicionar
as demandas a ela. O problema, portanto, não consiste no uso da água, mas na
utilização incompatível com as disponibilidades. Um adequado planejamento do
uso dos recursos hídricos, baseado no conhecimento da real disponibilidade de
água, é essencial para a mitigação de conflitos.

A disponibilidade natural
é caracterizada pelas vazões mínimas, enquanto a vazão média quantifica a
disponibilidade potencial. A disponibilidade não é constante ao longo do tempo,
ocorrendo variações tanto no transcorrer do ano como entre os anos. Por este
motivo, a quantificação da disponibilidade hídrica deve ser associada a uma
frequência de ocorrência, que está relacionada à variação dos eventos
hidrológicos. A ocorrência tanto de enchentes quanto de estiagens está,
portanto, associada a certo nível de probabilidade. 

Estudos relativos ao
impacto decorrente das mudanças climáticas associadas aos gases causadores do
efeito estufa indicam que os eventos extremos tendem a se tornar mais
frequentes com o tempo, o que exige ainda mais atenção ao planejamento e gestão
de recursos hídricos. Mas, o problema não se limita a esta questão, pois a
escassez está associada tanto à disponibilidade como à demanda. Assim, não se
pode atribuir o aumento da frequência da ocorrência de quadros de insuficiência
de abastecimento de água apenas aos fatores associados ao clima, pois é
inegável que as demandas têm sofrido mudanças muito acentuadas nos últimos
anos.

Com o crescimento da
demanda começam a surgir conflitos entre os usuários, e a água passa a ser
escassa. O aumento na demanda é, aliás, um aspecto que precisa ser melhor
considerado no contexto do planejamento e gestão de recursos hídricos, pois
afeta todos os segmentos usuários de recursos hídricos, fazendo com que
situações que apresentavam um quadro de equilíbrio passem a respresentar uma
situação de risco quanto à garantia de abastecimento. O aumento da demanda de
água pela irrigação também se insere neste contexto. 

A solução para este
problema atende pelo nome de planejamento, que é a forma de procurar
estabelecer um balanço adequado entre a oferta e as demandas. A consideração da
variabilidade sazonal das vazões mínimas constitui uma alternativa para o uso
mais racional da água. O uso das vazões mínimas anuais representa uma restrição
única para todo ano, enquanto o emprego de vazões mensais tem vantagens
expressivas, sobretudo para a irrigação, permitindo aumento do uso dos recursos
hídricos em condições a fio d’água.

Muito se fala de que o
uso da água está respaldado no fato desta constituir um recurso renovável. A
água é sim um recurso renovável, mas a renovação é um processo lento e gradual,
determinado pelo ciclo hidrológico. O uso da água em uma taxa superior à de
renovação implica produção de uma condição de déficit.

Outro fato importante a
considerar é que a água subterrânea não é um recurso ilimitado, e ela é a fonte
de suprimento para abastecer a hidrografia. É esta água que assegura a
continuidade do escoamento nos períodos de estiagem. A retirada da água
subterrânea (a menos que o aquífero seja confinado) implica uma redução da
quantidade de água que chegará à hidrografia.

Assim como o uso da água
subterrânea, a regularização das vazões pela construção de reservatórios pode
representar um aumento expressivo na disponibilidade de água e, consequentemente,
na atenuação de conflitos. Este tipo de prática, entretanto, não deve ser usado
de forma generalizada e requer estudos específicos. É fundamental que se tenha
em mente que a regularização de vazões apenas muda a disponibilidade de água ao
longo do tempo, mas ela não é uma fonte de produção de mais água. A construção
de reservatórios permite aproximar a disponibilidade natural, representada
pelas vazões mínimas, da disponibilidade potencial, associada à vazão media. 

E A IRRIGAÇÃO, COMO FICA NESTE CONTEXTO?

A ONU projeta que em
2050 a população mundial será de cerca de 9,3 bilhões de pessoas, e, embora o
crescimento estimado da população seja de 33%, a demanda por alimentos poderá
dobrar, tendo em vista o crescimento da renda dos países em desenvolvimento.

A irrigação é
imprescindível para garantir o suprimento alimentar. A comparação da
agricultura irrigada no Brasil com o cenário internacional mostra o enorme
potencial de expansão da atividade no país. Em 2011, a Secretaria Nacional de
Irrigação, do Ministério da Integração Nacional, caracterizou que no cenário
mundial 44% da produção de alimentos provêm de apenas 18% da área irrigada, os
demais 56% da produção são oriundos de áreas sem irrigação, que ocupam 82% da
área colhida. No Brasil apenas 5% da área colhida era irrigada em 2011,
correspondendo a 16% do total da produção de alimentos.

Assim sendo, a
utilização da irrigação é inevitável. Portanto, o que se deve discutir não é o
uso da irrigação, mas as formas para otimizá-la, pois ela, além de constituir o
principal segmento usuário de água em termos quantitativos, possui
características bem diferenciadas em relação a outros segmentos usuários, como,
por exemplo, o alto volume de água requerido para a produção agrícola, a baixa
taxa de retorno de água associada à maioria dos métodos de irrigação, a grande
variação sazonal da quantidade de água requerida pela irrigação e a maior
demanda pelo uso de água justamente nos períodos de estiagem mais prolongada.
Estas características fazem com que a consideração do uso da água pela
agricultura necessite um tratamento que leve em conta estas particularidades.

A irrigação, quando bem
utilizada, constitui a prática tecnológica que mais agrega produtividade com
menor impacto. A boa utilização da irrigação não consiste, entretanto, apenas
na análise da eficiência potencial associada ao sistema de irrigação propriamente
dito, mas ao adequado manejo do sistema em condições operacionais e ao uso em
condições em que a disponibilidade hídrica é suficiente para atender à demanda.
É preciso, portanto, associar às já consagradas questões do quando e quanto
irrigar o questionamento de onde irrigar. 

Não respeitar o
princípio de compatibilização das demandas às disponibilidades é fomentar
conflitos e agravar problemas ao ambiente. A desconsideração da efetiva
disponibilidade de água é uma questão que não interessa a ninguém. Não
interessa ao meio ambiente, que pode ser prejudicado por retiradas maiores que
aquelas permissíveis, não interessa ao irrigante, que terá alto risco de
desabastecimento nos períodos de maior demanda de água pelas culturas, não
interessa à sociedade e não interessa aos órgãos gestores, que terão o aumento
do quadro de conflitos pelo uso da água.

COMO MELHORAR O USO DA ÁGUA PELA IRRIGAÇÃO?

Embora muito se fale a
respeito do correto manejo da água pela agricultura irrigada, existe ainda uma
grande dicotomia do que é ensinado no meio acadêmico, e discutido no meio
científico, com o que realmente é praticado. Automação não é sinônimo de
eficiência. Muitos sistemas providos de alto nível de automação operam com
eficiências de aplicação muito baixas.

Além dos benefícios que
o correto manejo da água pela irrigação traz para a garantia de suprimento de
água, o aumento da eficiência traz também benefícios em relação à redução do
custo da energia na agricultura irrigada e na cobrança pelo uso da água na
irrigação em bacias onde já existem mecanismos de cobrança estabelecidos.

Em locais em que a água
é o fator restritivo à produção agrícola, o uso da irrigação com déficit
constitui medida que também pode trazer grandes benefícios à atenuação de
conflitos.

IRRIGAR É PRECISO, PRESERVAR TAMBÉM É PRECISO

Muito orgulho causa a
todos os brasileiros as conquistas advindas da nossa agropecuária, que, baseada
em um clima favorável e em tecnologias apropriadas e que permitem aproveitar
estas condições, possibilita a obtenção de altas produtividades e de mais de
duas safras por ano. A irrigação possui um papel essencial neste contexto, à
medida que permite prover a disponibilidade de água necessária para suprir os
períodos em que a precipitação natural não é suficiente para atender às
demandas de água requeridas pelas culturas. Diante do quadro crescente pela
demanda de alimentos, fibras e biocombustíveis é inegável que este atributo
constitui um fator importante para assegurar o aumento das atividades afetas ao
agronegócio no Brasil. Há, contudo, que se buscar o uso adequado da água, a fim
de assegurar os benefícios do uso da irrigação sem o comprometimento da
disponibilidade para outros segmentos usuários e para o meio ambiente. 

Em momentos de crises hídricas, muitos produtores decidem investir em sistemas de irrigação para suprir a falta de água das chuvas. No entanto, este momento não é o mais recomendado para implementar este tipo de investimento, já que não há muito tempo para realizar um projeto adequado.

Cada vez que a sociedade se vê diante de uma nova crise hídrica crescem as discussões em relação aos motivos que conduzem a esta realidade. No momento de crise, entretanto, não há o espaço necessário para o planejamento, imprescindível na busca de soluções mais duradouras para a prevenção de novos conflitos. Infelizmente, quando a crise passa se retoma a vida normal, até que o quadro novamente ocorra. Desta forma, as soluções são advindas de alternativas emergenciais, e não de um planejamento consistente. A seguir procuramos abordar alguns aspectos que podem reduzir a ocorrência de novas crises hídricas, e de alternativas para mitigá-las.
  

Além de suprir o abastecimento humano e do fundamental papel na conservação do meio ambiente, a água possui diversos outros importantes usos, como: dessedentação animal, abastecimento industrial, irrigação, geração de energia, navegação, diluição de efluentes, lazer, entre outros relevantes usos, sendo ela cada vez mais disputada pelos múltiplos usuários em virtude do crescimento demográfico e do aumento do consumo per capita.


Como planejar corretamente o uso de recursos hídricos para irrigação

Hoje muito se pensa em cabines climatizadas, com assentos confortáveis, boa iluminação interna, com ampla visão, um belo design, mas, muitas vezes, não atentamos às características básicas, que são a proteção e a segurança do usuário.

Algo primordial no projeto de uma máquina agrícola é a segurança do operador, essa relação máquina-operador é conhecida como ergonomia, que além da segurança, busca maior eficiência e o mínimo de fadiga no trabalho a ser desenvolvido.   

As Estruturas de Proteção Contra Capotamento - EPCC, mais conhecidas pelo seu termo em inglês como Roll Over Protective Struture ou simplesmente Rops, como o próprio nome diz, são sistemas desenvolvidos para proteger o operador em caso de capotagem. Existem também outras opções, que são menos conhecidas (box).

Com a concepção do projeto, o fabricante submeterá as cabines ou proteções contra capotamento aos órgãos de certificação, que passarão por vários testes buscando encontrar as inconformidades na estrutura, garantindo a robustez e a capacidade de proteger o operador. Só após aprovações em todos os requisitos que o produto receberá a certificação.
  

É comum encontrarmos a oferta no mercado de estruturas comercializadas como Rops, porém essas não possuem a certificação necessária, o que pode ser um grande problema, pois não passou pelos requisitos que garantem a sua segurança.   

Devido à exposição a inúmeros riscos e o grande histórico de acidentes, nos mais diversos ambientes de trabalho, seja numa área florestal, com risco de queda de galhos e árvores, ou em locais declivosos com grande risco de capotamento da máquina, na abertura de novas áreas e estradas e, até mesmo, em atividades mais simples do dia a dia no campo, surgiu a necessidade de criação de uma espécie de armadura que protegesse a máquina e principalmente o operador.
  

Porém, essas estruturas antes feitas por adequações em oficinas locais ou nas próprias propriedades, formando uma espécie de “gaiola” ao trator ou ao posto de operação, muitas das vezes não garantiam a proteção. Ao contrário do que se esperava, essas modificações aumentavam os riscos de acidentes devido ao bloqueio da visibilidade do entorno, obstrução aos comandos do trator ou, às vezes, servindo de um anteparo ao operador qual ao colidir poderia provocar fraturas ou, até mesmo, servindo de “prisão” em quedas em rios e lagos, não permitindo a fuga ou a retirada do acidentado.
  

Diante de inúmeros registros de acidentes e da falta de controle de qualidade das estruturas, surgiram Normas (ISO, SAE, Asae etc.) para sua certificação, bem como organizações para realização desses testes e comprovação da eficiência dessas estruturas.

Para o projeto de uma estrutura de proteção muitos requisitos são levados em consideração, como a resistência dos metais, as formas de soldagem, os pontos de fixação no trator, as angulações das barras metálicas, entre muitos outros. Após a seleção de materiais e conformação da estrutura em um projeto digital em 3D, iniciam-se inúmeras simulações, buscado compreender a estrutura e, se possível, prever e solucionar possíveis problemas e torná-la mais robusta aos impactos, criando um ambiente de proteção no interior da cabine, isso sem afetar o acesso ao interior da cabine, aos comandos e à visibilidade do operador.
  

Ressaltamos que, durante os estudos para elaboração dos projetos das estruturas, considera-se que o operador sempre estará atado ao assento com o uso do cinto de segurança, desta forma, a não utilização do cinto de segurança poderá levar a impactos e ferimentos do operador ao interior da cabine.   

Desta forma, ao adquirir novas máquinas, o produtor deve buscar, dentro das possibilidades, modelos que já possuam as estruturas de proteção. E, caso queira realizar adequação dos tratores adicionando uma estrutura de proteção, é indicado procurar por modelos certificados.

Daniel Mariano
Leite, Univasf; Flávio Coutinho
Longui, UFBA 

Como os tratores agrícolas são usados cada vez mais em diferentes atividades nas propriedades rurais, um componente importante são as estruturas de proteção contra capotamento, também conhecidas como Rops ou EPCC.

Hoje muito se pensa em cabines climatizadas, com assentos confortáveis, boa iluminação interna, com ampla visão, um belo design, mas, muitas vezes, não atentamos às características básicas, que são a proteção e a segurança do usuário.   

Com a concepção do projeto, o fabricante submeterá as cabines ou proteções contra capotamento aos órgãos de certificação, que passarão por vários testes buscando encontrar as inconformidades na estrutura, garantindo a robustez e a capacidade de proteger o operador. Só após aprovações em todos os requisitos que o produto receberá a certificação.


Importância de estruturas de proteção contra capotamento de tratores agrícolas

Apesar de a agricultura
apresentar papel de destaque na economia brasileira, os agricultores estão em
busca constante para tornarem sua atividade cada vez mais rentável e com
menores impactos ao meio ambiente e à sociedade como um todo.

O uso da computação
pode contribuir enormemente como facilitadora nesses cenários, por permitir
antecipar situações de campo através de simulações em ambiente virtual. Essas
simulações podem ser realizadas com base nas informações reais das áreas de
cultivo e das máquinas e equipamentos à disposição no estabelecimento rural. 

É de conhecimento geral
que durante a execução de operações agrícolas mecanizadas muitos fatores
influenciam na eficiência operacional, destacando-se o número de manobras para
desvios de obstáculos dentro dos talhões, as manobras para realização de nova
“passada” (continuação do trabalho) na área de cultivo e o não aproveitamento
total da largura de trabalho do equipamento. 

Para simular uma
situação, foi realizada uma análise do cenário considerando que a semeadura
será realizada com duas plantadeiras, sendo uma com 24 linhas com espaçamento
de 50cm entre linhas, totalizando 12 metros de largura de trabalho (plantadeira
A), e uma plantadeira com 36 linhas de 50cm, totalizando 18 metros de largura
de trabalho (plantadeira B). A pulverização será realizada com um pulverizador
com 36 metros de largura de trabalho e a colheita com uma colhedora com 12
metros de largura de trabalho.

Considerando que existe
apenas uma largura de trabalho para o pulverizador e uma para a colheitadeira,
e que essa largura da colhedora é múltipla da faixa de trabalho do
pulverizador, então podemos admitir que esses equipamentos podem compartilhar
os mesmos rastros. Agora o desafio é adequar as plantadeiras de forma que essas
trabalhem o máximo possível sobre os mesmos rastros que serão utilizados pelos
demais equipamentos (pulverização e colheita). Certamente uma alternativa
bastante prática seria efetuar a semeadura com a plantadeira de 12m apenas,
porém isso reduziria a eficiência operacional de semeadura. Dessa forma,
utilizando-se da análise combinatória foram simulados arranjos de sequência de
passadas das duas plantadeiras em sequências de cinco elementos em um talhão
retangular com largura de 750m. 

Sendo esse um cenário
que se enquadra no arranjo com repetições, o número de cenários possíveis pode
ser obtido pela fórmula ao lado.

A partir desta fórmula
pode-se determinar que é possível obter 32 cenários únicos para agrupamento das
duas plantadeiras em cinco elementos. Na Figura 1 são mostrados alguns exemplos
de arranjos possíveis. 

Foram contabilizados o
número do total de passadas (NTP) e o número de passadas visíveis (NPV) no
campo, considerando passadas visíveis aquelas que formaram em que pelo menos um
equipamento passou sobre o solo.

Os resultados dos 32
arranjos (Figura 2) mostram que os diferentes cenários proporcionam maior ou
menor potencial de pisoteio do solo. Conforme observado, verifica-se que o
número total de passadas é tão maior quanto maior a frequência da plantadeira
A, isso se explica devido à largura de trabalho desse equipamento ser de 12
metros, ou seja, menor que a plantadeira B, que possui 18m de largura de
trabalho. Portanto, considerando apenas o número total de passadas, o cenário
que apresenta uma menor redução do pisoteio no campo é o arranjo BBBBB, com um
total de 129 passadas, que é composto apenas pela plantadeira B (18m). Já o
pior cenário é representado pelo arranjo AAAAA, com um total de 151 passadas,
que representa 17% a mais de passadas comparado ao melhor cenário.

Os resultados do número
de rastros únicos encontram-se na Figura 3. Conforme pode ser observado, o
maior número de rastros únicos no campo é proporcionado pelo arranjo BAAAB,
sendo um total de 108, já a menor quantidade de rastros visíveis é
proporcionada pelo arranjo AAAAA, totalizando 61 rastros.

A explicação para a
plantadeira A proporcionar o menor número de rastros únicos deve-se ao fato de
a plantadeira A ser múltipla dos demais equipamentos, pois mesmo apresentando
menor largura de trabalho, eles tendem a compartilhar os mesmos rastros na
grande maioria das passadas, ao contrário do que ocorre com a plantadeira B,
que apesar da largura de trabalho ser múltipla da largura de trabalho do
pulverizador (36m), elas não compartilham os mesmos rastros sem antes fazer
ajustes para que combinem os rastros nas passadas seguintes, além disso, essa
plantadeira não é múltipla da colhedora que possui 12 metros. 

Analisando apenas as
Figuras 1 e 2, pode-se constatar que estratégias de redução de pisoteio do solo
poderiam ser baseadas em utilizar equipamentos com largura de trabalho maior,
porém, ao adicionar a Figura 3 na análise, verifica-se que não basta apenas
aumentar a largura de trabalho, pois as larguras de trabalho dos equipamentos
utilizados precisam de alguma forma serem múltiplas entre si. 

Quando se usam
equipamentos com largura de trabalho diferente na mesma operação, a sequência
de passadas pode interferir no número de rastros únicos. Tomando-se por exemplo
o cenário BAAAB, comparado ao cenário AAABB, a única diferença entre esses dois
cenários no campo será a sequência de entrada das máquinas, visto que ambos
apresentam a mesma proporção de trabalhos, no entanto, o primeiro proporciona
um aumento em torno de 38% no número de rastros únicos. 

Resumidamente, ao
trabalhar com tráfego controlado, com equipamentos com largura de trabalho
diferentes, a ordem de entrada dos equipamentos no campo pode ser tão
importante quanto a largura de trabalho.

Outro componente
operacional importante é a otimização do desempenho do controle de seção dos
equipamentos. A otimização do desempenho do sistema de controle de seções
principalmente reduz o desperdício de insumos nas lavouras e melhora a
utilização dos espaços, o que oferece melhores condições de desenvolvimento
para as plantas. 

Para avaliar a área
sobreposta foi desenvolvido um script em linguagem de programação python que,
com base no limite externo do talhão, cria pistas paralelas para cada possível
ângulo de trabalho e avalia, de acordo com as configurações do desligamento de
seção e largura de trabalho do implemento, a área sobreposta para cada passada
do equipamento no talhão. Trabalhando com números inteiros são possíveis 180
cenários de rumo de trabalho, onde o primeiro cenário é o ângulo 0° rumo ao
Norte e o último cenário é correspondente ao ângulo 179° a partir do Norte no
sentido horário, conforme a Figura 4. Após simular cada passada, é realizada a
somatória de todas as áreas sobrepostas, anotando-se o ângulo, o total de área
sobreposta (indicada em vermelho na figura abaixo) e o número de passadas no
talhão.

Para a simulação
apresentada nesse trabalho foi utilizado um limite de um talhão (Figura 5), com
área de 205,3ha, escolhido a partir de imagens do Google Earth. A escolha do
talhão foi realizada devido ao formato do mesmo ser de difícil análise visual,
pois não apresenta simetria, além disso, uma simples análise visual indica que
qualquer pista reta criada a partir de uma das bordas resultará em provável
sobreposição nas demais bordas do talhão. Para as simulações foi considerado
que o equipamento é um espalhador de adubo a lanço com largura de trabalho de
30m e com apenas uma seção. 

Os resultados para a
sobreposição encontram-se na Figura 6, conforme mostrado, verifica-se que a
área sobreposta varia entre 1,94% e 3,45% da área total do talhão,
proporcionada respectivamente pelos ângulos 64º e 151º a partir do Norte. 

Verificam-se as
diferenças entre o melhor e o pior cenário (64° e 151°, respectivamente) e
observa-se que para as configurações de desligamento seção simulada, era
impossível evitar qualquer tipo de sobreposição, no entanto, a explicação para
a diferença entre os dois cenários é basicamente que o cenário de 151°
apresenta a maior quantidade de passadas que formam ângulos bastante fechados
em relação à borda do talhão, quando o ideal seria priorizar o sentido de
trabalho que minimizaria a quantidade de passadas em ângulo muito fechado, como
pode ser observado na passada de 64°, onde o tamanho de cada área sobreposta é
menor nas passadas que formam um ângulo de 90° em relação à borda do talhão.

Ao planejar as
atividades agrícolas é de conhecimento dos responsáveis pelas operações de
campo que escolher sentidos de trabalho que minimizem ângulos muito fechados
ajuda na redução da sobreposição e consequentemente na economia de insumos, no
entanto, não é fácil determinar isso principalmente a campo, onde não se tem
uma visão geral da área. Ainda de acordo com a Figura 5, é possível observar
que mesmo no ângulo 151° há uma grande quantidade de passadas em que em um dos
lados do talhão a sobreposição seria próxima de zero, levando a possíveis
equívocos, visto que nas demais bordas do talhão a sobreposição é aumentada
significativamente. Essa constatação também pode ser observada no ângulo de
64°, onde a estratégia parece preocupada com o tamanho médio das áreas
sobrepostas, e não em reduzir totalmente a sobreposição em apenas um lado do
talhão, como observado na Borda b. 

A partir das análises
acima pode-se constatar que ferramentas computacionais podem ser úteis para a
otimização do sentido de trabalho no campo, tendo em vista que é possível
avaliar todos os possíveis cenários em todas as possíveis passadas, gerando um
panorama geral com precisão e rapidez. 

ARn,k é o número possível de cenários;
  

n = número de elementos do evento (número de plantadeiras diferentes);
  

k = quantidade elementos no agrupamento (elementos = 5)


Roni Stern Boeno, Agro Baggio
Máquinas Agrícolas Ltda.; Jefferson Sandi, Centro
Universitário La Salle Lucas do Rio Verde; Jacson Hoffelder, Agro Baggio Máquinas Agrícolas Ltda.

Ferramentas computacionais ajudam na otimização de atividades agrícolas
mecanizadas e de amostragem de solo, reduzindo sobreposições e garantindo os
melhores trajetos para economizar combustível e diminuir a compactação do solo.

Apesar de a agricultura
apresentar papel de destaque na economia brasileira, os agricultores estão em
busca constante para tornarem sua atividade cada vez mais rentável e com
menores impactos ao meio ambiente e à sociedade como um todo. 

Ferramentas computacionais que ajudam na otimização de atividades agrícolas mecanizadas e de amostragem de solo

O sistema de combustível é o mais sofisticado, mais caro e mais crítico de todos os sistemas dos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T. O desempenho destes motores, a economia de combustível e a sua durabilidade dependem, fundamentalmente, do sistema de combustível.

Utilizar combustível de alta qualidade, como óleo Diesel Rodoviário B S500/B S10, OC A1, Óleo Diesel Marítimo DMA/DMB, OCM 120/180/380), com o nível geral de limpeza adequado e filtros de combustível de elevada eficiência, permitirá que os componentes do sistema de combustível operem adequadamente até que o motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T alcance o final de sua vida de serviço.
  

Falhas em sistemas de combustível, na maioria das vezes, se devem a desgaste acelerado por abrasão ou travamento de unidades de injeção e podem ter como efeito colateral danos aos componentes do trem de válvulas. Podemos mencionar sobre esta situação o encurtamento da vida útil dos injetores devido ao excesso de material particulado sólido abrasivo presente no combustível (Óleo Diesel Rodoviário B S500/B S10, OC A1, Óleo Diesel Marítimo DMA/DMB, OCM 120/180/380). Outro efeito é que o material particulado sólido abrasivo de dimensões microscópicas causa danos às superfícies metálicas das unidades de injeção, resulta em vazamentos nas áreas de alta pressão do sistema de combustível e perda de potência nos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T.
  

Material particulado sólido abrasivo está presente na maioria dos combustíveis utilizados em motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T. Ocorre, porém, que em algumas situações a quantidade de material particulado sólido abrasivo é muito elevada e extremamente crítica.
  

A intenção deste texto é fornecer informações sobre como operam os sistemas de combustível, os danos causados pela contaminação do combustível por água, material particulado sólido abrasivo e o que se pode fazer para evitar tais danos.
  

A bomba de transferência de combustível acionada pela árvore de manivelas dispensa combustível para as unidades de injeção através do sistema secundário de filtração do combustível. Esta bomba é equipada com válvula de segurança, de forma que o fluxo de combustível sofra variações conforme a rotação de serviço (rpm) e dados técnicos de projeto. As unidades de injeção, acionadas por meios mecânicos ou hidráulicos, combinam as funções de bombeamento, medição e injeção em uma única peça.
  

As unidades de injeção são localizadas próximas ao centro da câmara de combustão no cabeçote de cada cilindro, entre os braços oscilantes dos balancins. Linhas externas de distribuição conduzem o combustível dispensado pela bomba de transferência para as unidades de injeção eliminando, desta forma, a necessidade de linhas de elevada pressão.

O combustível circula continuamente através das unidades de injeção e o excedente, não utilizado no processo de combustão, servirá para refrigerar as unidades de injeção e retornará ao tanque de combustível por meio da válvula reguladora de pressão. Este excesso de combustível auxilia, ainda, na purga de ar do sistema de combustível. A pressão na linha de combustível que alimenta as unidades de injeção é controlada por meio de válvula reguladora de pressão. A válvula reguladora de pressão deve ser ajustada conforme orientação do OEM, de forma a prover pressão de combustível adequada na linha de combustível que alimenta as unidades de injeção.
  

A bomba manual para escorva de combustível é recomendada se a versão elétrica não estiver disponível. A bomba manual para escorva de combustível auxilia na purga ("sangria") do ar existente nas linhas de combustível antes que o motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T entre em operação e após atividades de manutenção como, por exemplo, mudanças de elementos filtrantes e substituição de unidades de injeção. Costuma-se utilizar, também, filtros primários de combustível do tipo duplex antes da bomba de combustível acionada pelo motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T, instalados em ponto remoto na linha de sucção da bomba de transferência de combustível. A seguir veremos os principais tipos de sistemas de injeção de combustível em motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T.
  

O sistema de injeção de combustível Heui (Hidraulically actuated eletronically controlled unit injectors) utiliza bomba hidráulica e óleo lubrificante do motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T para gerar pressão de injeção de combustível, e um Módulo de Controle Eletrônico (ECM – Electronic Control Module) para controlar a pressão e o volume de combustível injetados nos cilindros. A operação do sistema de injeção de combustível Heui é completamente diferente de qualquer outro tipo de sistema de injeção de combustível atuado mecanicamente.
  

O sistema de injeção de combustível Heui é completamente livre de ajustes, visto que alterações no regime de operação de forma a se alterar o desempenho somente são possíveis por se instalar novo software no Módulo de Controle Eletrônico.
  

O sistema de injeção de combustível Meui (Mechanically actuated electronically controlled unit injectors) também utiliza a árvore de comando de válvulas, tuchos, varetas e balancins para gerar pressão de injeção. Um Módulo de Controle Eletrônico (ECM) é empregado para controlar o volume de combustível a ser injetado na câmara de combustão do motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T.
  

Uma válvula solenoide existente em cada unidade de injeção receberá pulsos de tensão para tornar-se energizada e efetuará a injeção de combustível enquanto estiver energizada. O ECM ajusta o volume de combustível injetado na câmara de combustão por variar os pulsos de tensão enviados a cada unidade de injeção. Controlando-se o início e a duração dos pulsos de tensão pode-se ajustar o início da injeção de combustível na câmara de combustão e o volume de combustível a ser injetado.

No sistema de injeção de combustível Common Rail, diferentemente do sistema de injeção de combustível Meui (Mechanically Actuated Electronically Controled Unit Injectors), a pressão de injeção para as unidades injetoras é gerada externamente por meio de bomba de alta pressão acionada pelo motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T. A bomba de alta pressão pressuriza o tubo acumulador de combustível em alta pressão (Common Rail), localizado na lateral do motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T, que alimenta as unidades de injeção com combustível a elevada pressão. As unidades eletrônicas de injeção em cada cilindro controlam o início e a duração da injeção de combustível. Da mesma forma que outros sistemas de injeção de combustível, o sistema de injeção Common Rail tem a capacidade de efetuar múltiplas injeções (pré-injeção, injeção principal e injeção secundária) durante o tempo motor da combustão.
  

Os principais componentes de um sistema de injeção Common Rail são o Módulo de Controle Eletrônico (ECM), a bomba de alta pressão, as linhas de alta pressão, o Rail e as unidades de injeção. Os componentes na região de baixa pressão são similares aos existentes nos sistemas individuais de injeção Heui e Meui. Mas o combustível no sistema de injeção Common Rail não circula continuamente como ocorre com os outros dois sistemas individuais de injeção. Ao invés disso, pequenos volumes de combustível são dispensados durante o processo de injeção.
  

Em função da pressão extremamente elevada existente no Rail, o combustível se encontra a temperaturas mais elevadas quando comparadas aos sistemas individuais de injeção Heui e Meui, sendo necessário que a temperatura de entrada do combustível no Rail se mantenha dentro dos parâmetros estabelecidos pelo OEM do motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T. Em alguns casos torna-se necessário, até mesmo, o uso de trocador de calor para manter a temperatura de entrada do combustível no Rail dentro de limites aceitáveis.
  

Se a temperatura de entrada de combustível no Rail não for mantida dentro de parâmetros aceitáveis ocorrerá que a viscosidade cinemática ficará tão baixa a ponto de não prover filme lubrificante com resistência suficientemente adequada para lubrificar os componentes do sistema de injeção, particularmente as unidades de injeção que, adicionalmente, são muito suscetíveis ao desgaste abrasivo ou corrosivo causado por contaminantes, como água e material particulado sólido abrasivo. Por isso mesmo é importante a filtração adequada do combustível que será utilizado nos sistemas de injeção Common Rail.
  

O desempenho dos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T é muito influenciado pelo projeto do sistema de injeção de combustível. De fato, os mais notáveis avanços obtidos em motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T foram resultado direto dos grandes avanços técnicos alcançados pelos sistemas de injeção de combustível. Ao passo que a função principal do sistema de injeção de combustível é dispensar combustível aos cilindros dos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T, a forma como o combustível é dispensado faz muita diferença no desempenho, nas emissões poluentes e nas características do ruído de operação.
  

Diferentemente dos sistemas de injeção de combustível e ignição por centelha presentes em motores de combustão interna Ciclo Otto 4T, os sistemas de injeção de combustível nos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T dispensam combustível nos cilindros a pressões extremamente elevadas.
  

Esta particularidade demanda que os projetos e materiais dos componentes do sistema de injeção sejam selecionados de forma a resistir a maiores estresses térmicos de maneira que satisfaça os alvos de vida de serviço e desempenho dos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T. Extrema precisão de fabricação, tolerâncias dinâmicas muito apertadas são exigidas para se obter a máxima eficiência dos modernos sistemas de injeção em motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T, o que demanda o uso de controles de fabricação mais complexos, materiais mais caros e custos de fabricação mais elevados. Estas demandas respondem por até 30% do custo do motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T.
  

Nos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T, o combustível é injetado nos cilindros ao final do tempo motor da compressão. Durante o período conhecido como "retardo da ignição", o spray de combustível é nebulizado em diminutas gotículas que se vaporizam e se misturam com o ar.
  

À medida que o pistão continua a mover-se em direção ao Ponto Morto Superior (PMS), a temperatura da mistura ar-combustível atinge o ponto de ignição do combustível, o que provoca a ignição instantânea de parte do volume pré-misturado de ar e combustível. O combustível que não participou da combustão na pré-mistura ar-combustível será consumido na fase da combustão a taxa controlada, também conhecida como difusão da combustão.
  

A interface entre o sistema de injeção de combustível e o processo de combustão se dá na forma de combustível nebulizado. Pode-se dizer que a extrema sofisticação do controle do sistema de injeção de combustível se deve, principalmente, à necessidade de se realizar uma nebulização adequada do combustível na câmara de combustão.

A nebulização do combustível é realizada com o auxílio de diferencial de pressão através dos orifícios da unidade de injeção. O combustível é finamente dividido em gotículas de diferentes concentrações e dimensões no spray formado. O processo de combustão no sistema de ignição por compressão depende, em grande parte, da adequada nebulização do combustível no início da ignição, mesmo antes que o spray de combustível tenha se formado completamente.
  

O comportamento do spray é de fundamental importância para a adequada homogeneização da mistura ar-combustível e do início da ignição.
  

Adicionalmente, podemos mencionar que o comportamento do spray de combustível na câmara de combustão após o término da injeção é extremamente crítico na questão da formação de emissões poluentes.

Box - Componentes de um sistema de combustível

Um sistema de combustível utilizado em motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T é composto basicamente por:
  

- Bomba de transferência de combustível acionada pela árvore de manivelas do próprio motor de combustão interna Ciclo Diesel 4T.
  

- Sistema primário de filtração de combustível (exemplo 10 mícron).
  

- Sistema secundário de filtração do combustível (exemplo 2 mícron - 4 mícron).
  

- Unidades de injeção de combustível.
  

- Válvula reguladora da pressão do combustível.
  

- Bomba manual para escorva de combustível (purga ou "sangria" de ar presente no sistema de combustível).


O perfeito funcionamento de um sistema de injeção de combustíveis é determinante para garantir o desempenho esperado de um motor a Diesel.

O sistema de combustível é o mais sofisticado, mais caro e mais crítico de todos os sistemas dos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T. O desempenho destes motores, a economia de combustível e a sua durabilidade dependem, fundamentalmente, do sistema de combustível.
  

Falhas em sistemas de combustível, na maioria das vezes, se devem a desgaste acelerado por abrasão ou travamento de unidades de injeção e podem ter como efeito colateral danos aos componentes do trem de válvulas. Podemos mencionar sobre esta situação o encurtamento da vida útil dos injetores devido ao excesso de material particulado sólido abrasivo presente no combustível (Óleo Diesel Rodoviário B S500/B S10, OC A1, Óleo Diesel Marítimo DMA/DMB, OCM 120/180/380). Outro efeito é que o material particulado sólido abrasivo de dimensões microscópicas causa danos às superfícies metálicas das unidades de injeção, resulta em vazamentos nas áreas de alta pressão do sistema de combustível e perda de potência nos motores de combustão interna Ciclo Diesel 4T.


Como funcionam os sistemas de injeção de combustível em motores a Diesel

Quando se fala em
trator de quatro rodas compacto ou subcompacto, percebe-se que existe uma
grande faixa de sobreposição entre os tamanhos, dificultando obter uma
definição formal uniforme. Nesse caso, ao contrário de outras classificações, a
potência no motor não é tão importante, pois o que realmente diferencia essas
classes de tratores das demais é a possibilidade de realizar atividades em
espaços reduzidos, onde haja limitações de largura (exigência de bitola
estreita) ou altura. Para os chamados subcompactos os ambientes de trabalho são
ainda mais limitantes, embora não haja uma separação clara de tamanho entre
eles e os compactos. Assim, pode-se definir como compacto um trator versátil
para todos os tamanhos de propriedade, executando atividades, no campo ou em
ambiente fechado, que requeiram dimensões reduzidas (largura, altura e
comprimento) e elevada manobrabilidade.

Tratores estreitos ou
fruteiros também são sinônimos, muitas vezes empregados em operação de limpeza
de pomar de figueiras com roçadora articulada automática desenvolvida no Núcleo
de Inovação em Máquinas e Implementos Agrícolas (Nimeq). Quanto à potência, o
mercado nacional oferece modelos, autodenominados pelos respectivos fabricantes
como compactos e subcompactos, entre 11kW e 75kW (15cv e 102cv).

Na década de 1960 a
indústria nacional de tratores dava os seus primeiros passos. Naquela época a
potência dos motores era comparativamente menor, de modo que alguns modelos,
por seu tamanho reduzido, poderiam ser tratados hoje como compactos. É o caso
do Ford 8-BR, o primeiro trator nacional. No entanto, foi naquela época que
surgiu um modelo chamado estreito da então fabricante Valmet, projetado
especificamente para trabalhar em cafezais, tendo início assim a categoria dos
tratores compactos.

De uma maneira geral, a
tecnologia dos tratores compactos seguia a mesma empregada nos tratores maiores
em itens como: motor, caixa de câmbio, tipo de tomada de potência e seu
acionamento, além da disponibilidade de acessórios. Porém, no início da década
de 2000, a desvalorização do dólar fomentou a importação de tratores compactos
de origem chinesa, principalmente já montados ou CKD (Completely Knock-Down),
isto é, para serem montados e acabados aqui. 

Como funcionam os sistemas de injeção de combustível em motores a Diesel

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