A cavitação é um fenômeno ainda pouco entendido pela ciência e pelos produtores rurais. É um fenômeno físico que ocorre principalmente no interior de sistemas hidráulicos e que consiste na formação de bolhas de vapor no meio fluido transportado. O fenômeno se assemelha à ebulição, e pode ocorrer com água em regiões de baixa pressão do sistema de recalque no decorrer de um processo de bombeamento, ou seja, na canalização de sucção é identificado por ruídos e vibrações.

Este fenômeno ocorre quando a pressão estática absoluta local cai abaixo da pressão de vapor do líquido e, desta forma, causa a formação de bolhas de vapor no corpo do líquido. Quando este líquido escoa por meio de uma bomba centrífuga ou axial, a pressão estática (pressão de sucção) no olho do rotor se reduz e consequentemente a velocidade do fluxo aumenta. Logo, é de grande risco que bolhas de cavitação se formem na entrada do rotor ou na tubulação de aspiração.
  

Assim, a formação de bolhas de vapor de água geradas por este fenômeno pode entrar em colapso quando altas pressões são atingidas, liberando, consequentemente, energia absorvida pelo rotor ou palhetas da bomba.
  

Por este processo ser contínuo e ocorrer sempre no mesmo local, pode ocasionar estragos por perda de resistência mecânica. Além de ocorrer no rotor, a cavitação pode se manifestar na entrada bomba, na linha de aspiração, na voluta e nas pás diretrizes do difusor.   

Durante a cavitação ocorre também uma diminuição na taxa de fluxo da bomba, porque as câmaras da bomba não ficam completamente cheias de líquido e a pressão do sistema se desequilibra. Ainda assim, o efeito deste fenômeno é desconhecido por diversos produtores. Muitas vezes, mesmo sistemas de bombeamento dimensionados de forma correta podem ocasionar problemas com a cavitação, como em situações quando ocorre variação no nível de água no reservatório durante o passar do tempo. Desta forma, uma vez estabelecida em uma instalação de recalque, acarreta queda do rendimento da bomba, ruídos, vibrações e erosão, o que pode levar até o colapso do equipamento, provocando desgaste excessivo do rotor da bomba, exigindo manutenção frequente e onerosa.
  

A melhor indicação de que a cavitação está ocorrendo é através do ruído, onde o colapso simultâneo das cavidades ocasiona vibrações de alta amplitude e são transmitidas para todo o sistema, provocando ruídos estridentes gerados na bomba.
  

A cavitação é muito prejudicial tanto para a bomba como para o sistema e, por essa razão, os fabricantes especificam as limitações dos seus produtos. Na Figura 1 está ilustrado como ocorre o colapso da bolha, o qual pode causar o efeito da cavitação.
  

Este processo ocorre com alta frequência e pode atingir uma ordem de 25 mil bolhas por segundo. A duração (surgimento-colapso) das bolhas ocorre em milionésimos de segundos, sendo possível verificar este fenômeno por meio da inspeção visual, em casos em que há a possibilidade de abrir a máquina ou mesmo pelo som característico quando a máquina estiver em funcionamento. Além do mais, este fenômeno não ocorre somente no rotor, mas também nas pás do difusor, na voluta, na boca de entrada de água etc.

Um sistema de bombeamento operando por um determinado tempo com a ocorrência do fenômeno de cavitação, futuramente pode apresentar sérios danos em seus componentes. Algumas consequências que podem ocorrer nos sistemas hidráulicos decorrentes deste fenômeno são: vibrações indesejáveis, diminuição do rendimento da bomba, acelerar o processo de corrosão, além de gerar flexões nos dutos. Também pode ocorrer a presença de ruídos e implosão, remoção de pedaços de rotor e tubulação junto à entrada da bomba, além de que baixas pressões podem ocasionar altos danos ao sistema hidráulico.   

Como opção, a prevenção serve como uma alternativa para evitarmos o fenômeno da cavitação, e é indispensável para toda a gama de vazões pretendidas. Em casos em que o fenômeno é identificado, são necessárias algumas tomadas de decisões, como troca do dispositivo, reparo deste quando possível e análise do sistema de bombeamento, a fim de preservar a integridade física e hidráulica na rede de água e evitar qualquer possível risco, até mesmo aqueles voltados para a saúde humana envolvidos com a intrusão de contaminantes decorrentes de eventos de baixa pressão.

A ocorrência do fenômeno da cavitação em bombas hidráulicas deve ser evitada por causar queda acentuada no rendimento da bomba hidráulica e diminuição da vida útil da máquina. Além disso, a ocorrência de um desgaste ocasionado pela cavitação pode gerar perda da eficiência dos equipamentos, paradas prolongadas da máquina e danos que podem ser irreversíveis e resultar na necessidade de substituição das peças, ocasionando futuramente altos custos de manutenção para o produtor.

É importante, também, que o técnico/produtor busque conhecimento sobre os sistemas nos quais utiliza, sempre tendo em vista o correto dimensionamento dos mesmos, evitando futuras consequências que venham a ser prejudiciais para a eficácia no desempenho dos sistemas de bombeamento.

As principais causas que favorecem a formação da cavitação ocorrem pela evaporação do líquido, nesse caso, não é causada por aquecimento, mas ocorre porque o líquido alcançou uma pressão atmosférica absoluta muito baixa. Assim, essas causas são:
  

• Dimensionamento incorreto da tubulação de sucção;
  

• Filtro ou linha de sucção obstruído;   

• Reservatórios "despressurizados";
  

• Filtro de ar obstruído ou dimensionamento incorreto;
  

• Óleo hidráulico de baixa qualidade;
  

• Procedimentos incorretos na partida a frio;
  

• Conexão de entrada da bomba muito alta em relação ao nível de óleo no reservatório.
  

Box 2 - Cuidados para prevenir a cavitação

Para prevenir o efeito da cavitação em sistemas de bombas, dependendo da situação, as seguintes precauções devem ser adotadas:
  

• Reduzir a altura de sucção e o comprimento desta tubulação, aproximando-se ao máximo a bomba da captação;   

• Reduzir as perdas de carga na sucção, com o aumento do diâmetro dos tubos e conexões;
  

• Pequeno valor da relação entre diâmetros de entrada e saída das pás;
  

• Pequeno valor da relação entre o quadrado do raio de entrada e o comprimento do filete médio para o caso de pás com dupla curvatura;
  

• Pequeno valor para a velocidade meridiana, mas pequena largura da pá se houver forte curvatura à entrada;
  

• Baixos ângulos de entrada das pás;
  

• Número suficientemente grande de pás;
  

• Nas bombas de múltiplo estágio, baixos valores para a altura de elevação a cargo de cada rotor.


Laura Dias
Ferreira, Adroaldo Dias
Robaina, Marcia Xavier
Peiter, Jhosefe Bruning, Bruna Dalcin
Pimenta, Juciano Gabriel da
Silva, Anderson Crestani
Pereira, Silvana Rodrigues
Antunes e Yesica Ramirez
Flores, Laboratório de
Engenharia de Irrigação - UFSM

Os efeitos causados pelo fenômeno chamado cavitação nos
sistemas de bombeamento podem comprometer tubulações e diversos outros
componentes dos equipamentos de irrigação de lavouras.

Como identificar e evitar o fenômeno da cavitação na irrigação

Sempre é tempo de
reinvenção, de inovar, de pensar e fazer diferente. O mundo nunca mudou tanto
como nos últimos dois anos e a agricultura tem sentido e feito parte dessas
mudanças. O futuro, porém, depende da mente humana também mudar para que
realmente se possa usufruir dos benefícios desses avanços científicos, sabendo
interpretar os dados gerados sem perder o foco e a responsabilidade na grande
oportunidade que é garantir a qualidade ambiental.

Há 20 anos, as
comunidades agronômicas e técnicas estavam começando a provar de um novo
momento na agricultura mundial, o início da agricultura de precisão. A partir
do início dos anos 2000, principalmente as máquinas agrícolas mudaram muito a
partir da inclusão de tecnologias embarcadas como Sistemas de Posicionamento
Global (GPS), sensores e atuadores.

Foi possível passar de
uma simples operação agrícola para um sistema gerencial em nível de talhão com
o monitoramento quase que em tempo real de vários atributos como
direcionamento, capacidade operacional, consumo de combustível e, a
oportunidade que mais impactou: possibilidade de distribuir corretivos e
fertilizantes em taxa variada e de monitorar a produtividade de forma
georreferenciada através de mapas temáticos.

Quando se achava que a
revolução tecnológica tinha alcançado seu auge com a agricultura de precisão
pela possibilidade de “enxergar” a lavoura de forma espacial, ao mundo se
apresenta a agricultura digital, uma forma mais inteligente de compreender,
analisar e observar fenômenos e variáveis (Figura 1). Com a inclusão de
plataformas digitais com visão apurada e muito mais assertiva, o mundo pode
avançar para uma gestão por ambiente de produção, elevando significativamente a
caracterização da variabilidade, o entendimento das causas da variabilidade e,
não menos importante, a capacidade de tomada de decisão e a responsabilidade
ambiental.

Nunca na história da
agricultura a integração dos dados foi tão importante como nesse momento. Com a
evolução tecnológica como a mecanização agrícola, a revolução verde, o advento
dos produtos químicos, a transgenia, a biotecnologia e a própria agricultura de
precisão, tem se demonstrado que tomar decisões baseadas em dados isolados não
tem ajudado a melhorar processos e garantir altas produtividades.

Quando se pensa em
altas produtividades, e é uma necessidade global produzir mais alimentos,
parece algo matemático e de certa forma simples. Porém, é algo complexo e
biológico, aliás, depende da química, da física e da biologia. O melhor caminho
é garantir o histórico dos cultivos (Figura 2) e, baseado em dados, relacionar
com atributos visando ao entendimento das causas para haver ambientes com alto
potencial de produtividade e ambientes com limitações produtivas.

NENHUMA TECNOLOGIA CORRIGE UM ERRO DE MANEJO

O sucesso nas lavouras
só é possível quando medimos, avaliamos, dispomos de dados para tomar decisões
e integramos, através de algoritmos, esses dados para buscar a real compreensão
dos fenômenos e das causas limitantes à produtividade. A Figura 2 demonstra que
existe, sim, variação de produtividade nas lavouras e esse número pode
representar até 30% do total dos talhões com baixas produtividades. Porém,
somente com informações pode-se saber exatamente onde e qual o tamanho desses
ambientes para então realizar avaliações sobre as causas e tomar providências
técnicas e medidas agronômicas de correções.

No exemplo da Figura 2,
há uma grande variabilidade de produtividade com estabilidade de ambientes de
alto e baixo potencial. Impossível tomar uma decisão correta sem dispor de
dados. Nesse caso específico, o problema eram baixos teores de fósforo tanto na
cama superior (0m a 0,15m) como no perfil do solo (0,15m a 0,30m). Isso
demonstra que é possível impormos um nível técnico nas lavouras com altas taxas
de acerto.

Mesmo assim, apesar de
toda a inovação tecnológica em máquinas e equipamentos, a planta ainda é o
melhor sensor ao o ambiente em que está inserida e deve ser considerada, sempre
que possível, para ampliar a visão sobre a variabilidade existente na área, bem
como auxiliar no diagnóstico de razões e problemas existentes. Sob outro
aspecto, o comportamento das plantas é de fundamental importância também para
mensurar o sucesso ou insucesso dos manejos adotados.

Uma tomada de decisão
(adotar ou não uma planta de cobertura) modifica completamente o meio e gera
uma perturbação positiva ou negativa que implicará a produtividade final e a
lucratividade da lavoura. Na maioria das vezes as tecnologias da agricultura de
precisão e digital acabam por não entregarem os reais benefícios por questões
agronômicas básicas, como falta de rotação de culturas, calagem, manejo
integrado de pragas, plantas daninhas e doenças ou mesmo escolha correta de uma
cultivar/híbrido ou semeadura em época adequada, ou seja, nenhuma tecnologia
corrige um erro de manejo. 

Por mais interessante
que seja esse momento que a agricultura mundial está vivendo, não basta apenas
a preocupação com a produtividade. O próprio conceito da agricultura de
precisão (otimizar, maximizar e preservar o meio ambiente) busca garantir
sustentabilidade, principalmente otimizando os recursos utilizados na agricultura
como a grande oportunidade, através das ferramentas tecnológicas de gestão,
perseguir conceitos e adotar técnicas de manejo mais sustentáveis.

Com esse olhar, a
agricultura digital pode garantir um grande avanço científico e tecnológico
para questões complexas, polêmicas, mas necessárias para a saúde do planeta e
melhorar a vida da humanidade. Temas como sequestro, estoque, balanço de
carbono, atividade enzimática do solo, melhoria da biota e qualidade da água
deixam de ser apenas pontos de atenção ou discussões ideológicas ou mesmo
políticas. Felizmente a agricultura pode, e deve, dar passos importantes rumo à
sustentabilidade.

Através da gestão por
ambiente de produção (Figura 3) abre-se um leque de possibilidades nunca antes
visto na agricultura, principalmente no que se refere e alternativas e tomadas
de decisões para melhorar o sistema plantio direto. Embora muitas propriedades
tenham adotado boas práticas de manejo e inclusive estratégias da agricultura
de precisão, ainda existem ambientes passíveis de melhorias. Pesquisas
conduzidas pelo Laboratório de Agricultura de Precisão do Sul – LAPSul/UFSM
demonstram que embora avançamos muito sob aspectos da fertilidade do solo,
ainda muitos problemas permanecem nas lavouras, como compactação, baixa
diversidade biológica e teores de matéria orgânica (carbono) muito abaixo do
necessário para garantia de estabilidade produtiva e da vida no solo.

As questões de saúde do
solo e créditos de carbono não são apenas temas utópicos e distantes das
propriedades. Um hectare manejado no sistema plantio direto pode estocar de 0,5
até quatro toneladas de carbono e compensar a emissão de gás carbônico
produzido por quatro carros. Eis algo tão importante quanto a produtividade.
Algo fantástico – produzir alimento e ainda cuidar do planeta.

Nesse novo advento
tecnológico e em tempos de reinvenções nunca foi tão importante poder monitorar
a lavoura por meios remotos, mas com um nível de detalhamento quase impossível
apenas pelos olhos humanos. A agricultura digital expande nossa capacidade
gerencial. Amplia a relação olhos/hectares. Mesmo assim, é preciso superar o
imediatismo nas respostas, pois a base do sistema de produção é o solo e nele
há mais vida que em qualquer outro lugar dos agroecossistemas.

Mesmo com todos esses
avanços é preciso lembrar que o futuro depende da capacidade humana em saber
interpretar os dados, tomar decisões, integrar as variáveis, fazer o básico bem
feito e, principalmente, de garantir que aconteça um balanço positivo de
carbono no solo, pois a roda da vida depende do carbono. Não há dúvida de que a
quinta grande revolução na agricultura virá da agricultura digital e sua
capacidade em ampliar os estoques de carbono e garantir a saúde do solo.

Antônio Luis
Santi, Departamento de
Ciências Agronômicas e Ambientais; Luís Felipe
Rossetto Gerlach, Antonio Luiz
Martins Gutheil, Caroline Silveira
de Lima, Tailine
Halberstadt e Guilherme Rechden
Lobato, FSM

A quinta grande revolução na
agricultura virá da agricultura digital e sua capacidade em ampliar os estoques
de carbono e garantir a saúde do solo.

Agricultura digital: a quinta grande revolução na agricultura 

A técnica de dessecação das culturas tem como objetivo promover artificialmente a rápida secagem das partes verdes das plantas. A realização desta operação agrícola é indicada quando uma grande parte dos grãos apresenta-se madura (“grãos desmamados”), o que possibilita menor tempo para a secagem das plantas e maior uniformidade de maturação na área. Além disso, a dessecação irá facilitar a colheita, podendo reduzir as impurezas na massa colhida, as perdas de grãos em campo e os custos com a secagem dos grãos.

Outro benefício da aplicação dos dessecantes é a antecipação da colheita, o que favorece muito ao cultivo de milho safrinha em sucessão de soja, que é uma alternativa que vem ganhando espaço no meio agrícola na região do Cerrado brasileiro. Aliado a essa dessecação, a escolha de cultivares de soja de ciclo curto tem sido uma das principais razões do sucesso do cultivo nos últimos anos como uma estratégia de antecipação da semeadura do milho de segunda safra. Com a antecipação da colheita de soja e da semeadura do milho, minimizam-se alguns efeitos de estresse hídrico causado ao milho pelas estiagens típicas nas regiões do estado de Mato Grosso, especialmente a partir do mês de março.
  

A partir destas informações, pesquisadores da Universidade do Estado do Mato Grosso (Unemat - Campus Nova Xavantina) conduziram um experimento para avaliar a dessecação na pré-colheita de soja visando à antecipação da colheita e aos efeitos nos grãos colhidos.
  

Para as avaliações foi montado um experimento na Área Experimental da Unemat – Campus de Nova Xavantina, onde foram semeadas três cultivares de soja Intacta, a NS 6906 IPRO com o ciclo de 96 a 98 dias, a NS 7000 IPRO com o ciclo de 100 a 105 dias e a NS 7300 IPRO com o ciclo de 105 a 110 dias. Neste estudo foram montados três experimentos, um para cada cultivar, conduzidos no delineamento de blocos casualizados, com quatro blocos. Cada bloco foi composto por dez parcelas constituídas por linhas de cultivo de 5m de comprimento e 2,5m de largura.   

Para acelerar o processo de maturação da soja foi aplicado o herbicida paraquat, na dose de 2L/ha, utilizando um pulverizador costal elétrico e barra de aplicação construída em PVC, munida de cinco bicos espaçados em 0,5m, com a ponta de pulverização do tipo leque, modelo JFS 110015, marca Jacto e volume de aplicação de 80L/ha. As aplicações foram realizadas respeitando-se o intervalo de três dias entre cada aplicação, iniciadas a partir do estádio R7 de cada uma das cultivares, conforme Tabela 1.
  

Para avaliar a antecipação da colheita, foi feita a contagem dos dias da emergência até o dia de colheita de cada parcela. Para avaliar a produtividade, foram colhidas três linhas centrais e deixada uma bordadura de 0,5m em cada parcela, todas foram pesadas para se obter a produtividade de cada cultivar. O peso de mil grãos (PMG) foi obtido com a média do peso de oito repetições de 100 grãos.

A partir dos resultados obtidos, os pesquisadores verificaram que as três cultivares responderam às aplicações do dessecante realizadas a partir de R7, com a antecipação da colheita proporcional ao ciclo da cultivar. Ainda, que a aplicação do dessecante não influenciou no peso de mil grãos, tampouco na produtividade. Este resultado é muito importante para o produtor e permite aperfeiçoar o plano de produção da propriedade, favorecendo principalmente o cultivo de milho de segunda safra.   

Contudo, os pesquisadores também alertam que diferentes cultivares podem responder de forma diferente às aplicações de dessecantes ou mesmo pode ocorrer sinergismo entre o produto e as condições climáticas e ambientais. Isto não ocorreu entre as cultivares avaliadas neste trabalho, uma vez que as cultivares avaliadas completaram seu ciclo de acordo com suas características genéticas e tiveram sua maturação acelerada pelas aplicações do dessecante (Tabela 2).   

Neste trabalho a cultivar NS IPRO 7300 apresentou a maior antecipação para a colheita quando recebeu a aplicação do dessecante logo que atingiu o estádio R7, sendo este tratamento colhido, em média, 20 dias antes que a testemunha. Este resultado é excelente e de extrema importância, principalmente para o produtor que utiliza sua área de produção de soja para cultivar milho de segunda safra ou para implantação de pastagem em um sistema de integração entre lavoura e pecuária, pois além de uniformizar a maturação e favorecer a colheita mecanizada da soja, permite antecipar a implantação da cultura de sucessão.

Os pesquisadores também apontam que a dessecação pode deixar a área limpa para a cultura de sucessão, dado que o período de exposição do solo à luz solar será menor, reduzindo a geminação e a emergência de plantas daninhas na área. Além disso, a dessecação da soja pode minimizar a deterioração da qualidade de grãos em campos e ser uma ferramenta valiosa para o planejamento da utilização das máquinas para a colheita, pois permite a colheita escalonada para cada cultivar.   

Na Tabela 3 verifica-se que o peso de mil grãos não foi influenciado pela época de aplicação do dessecante na pré-colheita da soja. Este resultado comprova que antecipar a colheita da soja com a dessecação a partir do estádio R7 não afeta o enchimento dos grãos e, em consequência disto, não afetará a produtividade da cultura.   

Para os pesquisadores, a literatura já consolidou que o peso de mil grãos (PMG) tem destacada influência e relação direta à produtividade de soja e ressaltam que os resultados obtidos no estudo mostram o quanto esta técnica é promissora, especialmente na região do Cerrado. Alguns resultados similares a este foram encontrados em pesquisas anteriores e apontaram que até mesmo a aplicação de dessecantes no estádio R6, ainda antes da maturação fisiológica, não reduziu a produtividade. Neste estudo, ficou comprovado que a aplicação de herbicida em pré-colheita a partir do estádio R7 não afeta a produtividade da cultura (Tabela 4).

Com relação à aplicação de herbicida em pré-colheita no estádio R6, os pesquisadores alertam que os cuidados devem ser redobrados, indicando inclusive metodologias científicas para a tomada de decisão, uma vez que neste estádio a cultura ainda apresenta um dossel vegetativo considerável, pode existir a necessidade de uma dose maior do produto, maior volume de calda e maior densidade de gotas na aplicação para uma dessecação eficiente e uniforme. Além disso, a cultivar, as condições do clima e o ambiente podem influenciar, bem com a identificação errônea do estádio pode comprometer a produtividade da cultura.
  Por fim, os pesquisadores concluem que a aplicação de herbicida em pré-colheita resultou na antecipação da colheita mecanizada da soja para as três cultivares testadas, com destaque para a cultivar NS 7300 IPRO, de maior ciclo, para a qual o processo foi antecipado em até 20 dias quando comparada à sua testemunha e que a dessecação da soja no estádio R7 não alterou o peso de mil grãos e a produtividade de grãos.

Vandoir Holtz, Lorraynne Thaynara
Silva dos Santos, Mateus Prolo
Massola, Universidade do
Estado de Mato Grosso, Unemat – Campus
Nova Xavantina

Aplicação de herbicida na pré-colheita da soja em
diferentes estádios reprodutivos exige cuidados para evitar perdas, mas é uma
excelente estratégia que uniformiza o estande e pode antecipar a colheita em
até 20 dias.

Benefícios da aplicação de herbicidas na pré-colheita da soja

Tratores agrícolas de
pneus são equipamentos móveis bastante complexos, que envolvem elevados níveis
de projeto de engenharia e são capazes de operar a velocidades muito mais
elevadas que outros equipamentos móveis “off-road”. Contudo, eles devem demonstrar,
também, desempenho confiável a baixas velocidades como nas aplicações de
preparo de solo e colheita.

Tratores agrícolas de
pneus devem operar em um vasto espectro de temperaturas, variando de climas
extremamente frios a condições de calor intenso. Devem operar, também, em
ambientes extremamente hostis nos quais lama, poeira, gelo e água são ameaças
permanentes. Adicionalmente, os tratores agrícolas de pneus têm que trabalhar
com elevada confiabilidade, visto que falhas inesperadas podem ter grandes consequências
financeiras, sendo a indisponibilidade muito mais custosa que o reparo em si.
Não é de impressionar, então, que tratores agrícolas de pneus e os implementos
agregados sejam submetidos às condições muito severas no universo dos projetos
mecânicos de equipamentos móveis.

Estas considerações
aplicam-se, também, aos fluidos lubrificantes para uso nos sistemas conjugados
(caixa de mudanças, reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e freio em
banho de óleo), produtos que movimentam importantíssimos sistemas operacionais
do equipamento e que constituem-se, em última instância, em peça-chave de uma
produção contínua e confiável.

Os óleos lubrificantes
empregados em sistemas conjugados (caixa de mudanças, reduções finais,
diferencial, sistema hidráulico e freio em banho de óleo) de tratores agrícolas
de pneus são expostos, de maneira ímpar, a todo tipo de desafio no que diz
respeito à formulação. O fluido lubrificante tem que operar de forma adequada
desde a partida em climas extremamente frios e deve manter, também, o seu
desempenho em condições de temperaturas extremamente elevadas.

O ingresso de material
particulado sólido abrasivo, como poeira, e umidade quando da substituição de
implementos agrícolas no campo é uma constante e o atrito interno fluido deve
ser levado em conta. A consistência das propriedades físico-químicas sob todos
os tipos de condições de operação é muito importante, de maneira que os freios
em banho de óleo (úmidos) não sofram agarramento que possam colocar em perigo o
operador do equipamento, as mudanças de marcha se efetuem de forma suave e os
implementos agrícolas acoplados operem com a precisão esperada.

Com o intento de prover
adequado desempenho operacional em amplo leque de condições de trabalho, o
fluido lubrificante para uso em sistemas conjugados de tratores agrícolas de
pneus (caixa de mudanças, reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e
freio em banho de óleo) deve ter pacote de aditivos apropriado, sendo um dos
aditivos mais importantes nesta aplicação o Melhorador de Índice de Viscosidade
(MIV). Os MIVs são moléculas de pequenas dimensões a baixas temperaturas, mas
que se expandem à medida que a temperatura aumenta. À proporção que a
temperatura do fluido lubrificante diminui, novamente, as moléculas do MIV retornam
ao seu tamanho original, permitindo que o óleo lubrificante escoe com o fluxo
adequado.

A influência dos MIVs
nos fluidos lubrificantes de sistemas conjugados de tratores agrícolas de pneus
(caixa de mudanças, reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e freio em
banho de óleo) permite que se trabalhe de forma satisfatória em duas condições
de operação: manter a viscosidade cinemática adequada para proteger as
superfícies metálicas dos elementos mecânicos em movimento quando em
temperaturas de operação elevadas e fluir facilmente a temperaturas menores de
forma a garantir lubrificação eficiente e fácil circulação do óleo
lubrificante, imediatamente, após a partida a frio do trator agrícola de pneus.

Fluidos lubrificantes
que contêm em sua formulação MIVs são, comumente, denominados “multigrau”. Eles
são bastante diferentes dos produtos chamados “monograu”, que, em tempos
passados, eram amplamente utilizados em sistemas conjugados de tratores
agrícolas de pneus (caixa de mudanças, reduções finais, diferencial, sistema
hidráulico e freio em banho de óleo). Ao utilizar os fluidos lubrificantes
“monograu”, os usuários tinham a incômoda tarefa de drenar e utilizar óleo
lubrificante mais viscoso que pudesse suportar as elevadas temperaturas do
verão e efetuar o processo inverso, usar óleos lubrificantes de menor
viscosidade cinemática, ao iniciar-se o período de inverno e as baixas
temperaturas.

Atualmente, exceto em
casos especiais, o uso de fluidos lubrificantes “multigrau” é preferido em
sistemas conjugados (caixa de mudanças, reduções finais, diferencial, sistema
hidráulico e freios em banho de óleo) de tratores agrícolas de pneus.

Um típico Utto
(Universal Tractor Transmission Oil) desempenha papel multifuncional atuando
como óleo lubrificante para as engrenagens e fluido para sistema hidráulico,
suportando severas condições de operação nos típicos sistemas de freio em banho
de óleo (úmido) dos modernos tratores agrícolas de pneus, provendo inibição da
corrosão às superfícies metálicas dos componentes mecânicos, ter certa
tolerância à água e ser agente de geração e transmissão de enormes pressões
hidráulicas (> 350bar) para operar os equipamentos auxiliares. O Utto deve
possuir, também, elevado coeficiente de atrito dinâmico para manter estável a
transferência de potência e a operação consistente do pacote de embreagem,
tarefa vital para o funcionamento suave da última geração de transmissões
powershift, especialmente sob altas condições de torque.

Vimos que os MIVs
(Melhorador de Índice de Viscosidade) são estruturas solúveis no óleo
lubrificante, cujas moléculas diminuem de volume à medida que a temperatura
diminui e aumentam em volume à medida que a temperatura aumenta.
Desafortunadamente, porém, as complexas estruturas moleculares dos MIVs podem
ser danificadas pelo equipamento que deve proteger. Cisalhamento, processo em
que as moléculas dos MIVs são literalmente "fatiadas" pela ação dos
dentes das engrenagens, é algo que os MIVs devem suportar para realizar de
forma adequada a sua função nos sistemas conjugados (caixa de mudanças,
reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e freio em banho de óleo) de
tratores agrícolas de pneus.

A estabilidade ao
cisalhamento é inversamente proporcional ao peso molecular do polímero do MIV.
Regra geral, polímeros de elevado peso molecular proporcionam maior viscosidade
cinemática com menor estabilidade ao cisalhamento, enquanto que polímeros de
baixo peso molecular proveem menores viscosidades cinemáticas e maior
estabilidade ao cisalhamento. Níveis adequados de estabilidade ao cisalhamento
para cumprir as exigências técnicas a que se destina o Utto são primordiais na
questão custo e desempenho.

Fluidos lubrificantes
para uso em sistemas conjugados de tratores agrícolas de pneus (caixa de mudanças,
reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e freios em banho de óleo)
devem ter níveis de desempenho adequados, mas devem apresentar, também, custos
competitivos. Óleos lubrificantes "multigrau" devem ter Índices de
Viscosidade (IV – relação numérica entre a variação da viscosidade cinemática
com a temperatura) relativamente elevados, devem escoar suavemente a baixas
temperaturas e manter viscosidades cinemáticas adequadas em temperaturas
normais de serviço. Estas propriedades são particularmente importantes em
Uttos, visto que mudanças na viscosidade cinemática podem levar a variações no
desempenho do sistema hidráulico e do sistema de freio em banho de óleo
(úmido).

O MIV (Melhorador do
Índice de Viscosidade) possibilita que o desempenho do fluido lubrificante, em
questão de viscosidade cinemática, seja relativamente similar em amplas faixas
de temperatura. Em locais em que os tratores agrícolas de pneus estejam
operando em climas muito frios é essencial que o Utto tenha boas propriedades às
baixas temperaturas dos meses de inverno. O uso de MIVs inadequados ou de óleos
básicos com viscosidade cinemática muito baixa levará à bombeabilidade
deficiente do Utto e poderá causar severos danos ao sistemas conjugados (caixa
de mudanças, reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e freios em banho
de óleo) dos sistemas agrícolas de pneus.

O ingresso de umidade e
material particulado sólido abrasivo é um problema sério em sistemas conjugados
de tratores agrícolas de pneus (caixa de mudanças, reduções finais,
diferencial, sistema hidráulico e freios em banho de óleo), visto que
mangueiras são regularmente desconectadas e reconectadas à medida que
diferentes tipos de implementos agrícolas são usados. A estratégia para
conviver com estas situações de contaminação é homogeneizar a água no Utto
antes que ocorra a sua decantação, sendo recomendável que o Utto tolere, até,
1% de água e que haja um sistema de filtração do fluido lubrificante adequado e
com manutenção regular.

Um dos aspectos mais
importantes a ser considerado na formulação do Utto é satisfazer as exigências
técnicas de forma a evitar-se o fenômeno genericamente conhecido por
"chatter", que consiste em ruídos agudos, trepidações e perda de
desempenho do sistema de freios em banho de óleo (úmido), provocado pela falta
de atrito entre as placas de fricção e estacionárias.

Uma formulação de alta
qualidade para Uttos é essencial. Uttos com formulações inadequadas podem não
ter a capacidade de combinar a estabilidade ao cisalhamento com o desempenho em
baixas temperaturas, propriedades que têm estreita relação tanto com o óleo
básico empregado como com o MIV (Melhorador do Índice de Viscosidade)
utilizado.

Pode ser redundante,
mas é importante frisar que o uso de Uttos com níveis de desempenho inadequados,
selecionados tomando por base apenas o custo, pode provocar elevadas taxas de
desgaste aos sistemas conjugados dos tratores agrícolas de pneus (caixa de
mudanças, reduções finais, diferencial, sistema hidráulico e freios em banho de
óleo (úmidos)) com perdas que excederão, em grande escala, a economia obtida em
curto prazo. A indisponibilidade do trator é de extrema gravidade em épocas
vitais, como, por exemplo, na de plantio da soja ou no plantio e colheita da
cana-de-açúcar, em que eles são utilizados de maneira contínua e intensa.

Vários cuidados devem ser tomados ao utilizar óleos
lubrificantes tipo Universal Tractor Transmission Oil (Utto) em sistemas
conjugados de tratores agrícolas, a fim de evitar danos aos sistemas e
componentes que compartilham o mesmo fluido.

Cuidados necessários com lubrificantes utilizados em sistemas conjugados

Com um projeto diferenciado, a semeadora Maestro Evolution 36.50, da Horsch, surpreende pela precisão dos seus sistemas de dosagem e pela tecnologia utilizada em cada elemento das linhas de deposição de sementes.

Nesta edição da Revista Cultivar Máquinas apresentamos um teste de campo com a semeadora da marca Horsch, modelo Maestro Evolution 36.50, realizado em Barreiras, na Bahia. Este modelo é uma evolução da Maestro SW, antes comercializada no Brasil. A qualidade da tecnologia alemã, além do conceito mundial, pôde ser plenamente observada nesta máquina.

Esta série de máquinas da Horsch é oferecida com versões de 24, 30, 36, 39 e 40 linhas e espaçamentos de 45cm a 60cm. Contudo, o espaçamento de 60cm só é oferecido no modelo de 30 linhas, o espaçamento de 45cm é oferecido para as versões de 24, 36, 39 e 40 linhas e o espaçamento de 50cm é oferecido nos modelos de 24 e 36 linhas. Chamada de Split Row, a versão de 39 linhas é indicada para o cultivo de algodão de 90cm de espaçamento. Nos demais casos o cliente pode escolher o espaçamento desejado.

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Confira o Test Drive da Semeadora Maestro Evolution, da Horsch

Os benefícios da amostragem georreferenciada de solo alinhada com a
agricultura de precisão (AP) são vantajosos, e essa prática está sendo
utilizada em larga escala no Brasil. Muito provavelmente é a técnica de AP mais
utilizada no Brasil na atualidade, ordenando a aplicação de insumos em doses
variadas, principalmente o calcário. A técnica de mapeamento da fertilidade do
solo se baseia no princípio de que há variabilidade espacial de todos os
atributos do solo. Portanto, há manchas de solos com maior teor de argila,
maior teor de matéria orgânica e, portanto, maior capacidade de troca catiônica
(CTC). Há manchas de solo com maior teor de potássio, de fósforo, e por ai vai.
Assim como há áreas do talhão com maiores teores desses atributos, há também as
regiões com menores teores, onde muito provavelmente uma maior dosagem de
fertilizantes e corretivos deveria ser ao menos considerada.

O mapeamento da fertilidade do solo insere-se no ciclo da AP em sua
primeira etapa, na coleta de dados e informações do campo. O próximo passo
deste ciclo é a interpretação destes dados, gerando-se os mapas com as
recomendações e culminando na etapa da interferência, ou seja, na aplicação
localizada do fertilizante ou corretivo, com a dosagem adequada. Pelas
informações amostrais de solo, é gerado o mapa de fertilidade de um determinado
nutriente. Esse mapa irá representar a área através da interpolação dos dados
amostrais, apontando os locais que apresentam variabilidades parecidas ou
distintas. Desse modo, os solos possuem variabilidade espacial; mas como mapear
essa variabilidade? Há algumas técnicas na AP para se direcionar os pontos para
a coleta de amostras de solo, mas a técnica mais comum e mais utilizada é a
amostragem em grade regular: um grid, como se chama na prática.

Os mapeamentos em grade regular são realizados com distâncias amostrais
definidas. Esta grade amostral apresenta pontos nas intersecções de uma malha
regular construída com o auxílio de alguma ferramenta de geolocalização, como
um tablet e GNSS (Global Navigation Satellite System). Nestes pontos
planejados, subamostras do solo são coletadas e homogeneizadas, representando o
atributo mapeado naquele ponto geográfico. Porém, não existe uma distância
amostral padrão para um determinado atributo para todos os talhões, todos os
tipos de solos e todos os relevos. E ainda, a distância amostral adotada afeta
o detalhamento da variabilidade espacial do atributo no mapeamento.

A definição da distância entre os pontos amostrais da grade interfere
diretamente na elaboração dos mapas, pois ela atua na dependência espacial do
atributo mapeado e gera estimativas boas ou ruins (a depender do acerto no
“tamanho” da grade) para os locais não amostrados. Simplificando, a análise
química do solo vai determinar o teor do nutriente naquele ponto amostrado, e
um programa de computador vai “estimar” o valor deste nutriente para todo o
campo ou talhão, baseado em um processo matemático chamado “interpolação” do
mapa. De tal modo, esta distância não pode ser muito longa ao ponto de superestimar
valores e não deve ser muito densa ao ponto de tornar-se o mapeamento inviável
economicamente na prática. O número de pontos amostrais por área é um dos
maiores desafios para o técnico estimar corretamente a variabilidade dos
atributos do solo.

O nível de detalhamento necessário no mapeamento resultante é o
principal guia na determinação da distância amostral. Ocorre que muitos artigos
acadêmicos indicam uma distância amostral muito pequena para a construção desta
grade, como uma grade de 50m x 50m. Os autores desses artigos muitas vezes se
baseiam em uma linha de estudo chamada Geoestatística, e utilizam uma
ferramenta chamada semivariograma para a determinação teórica dessa grade
amostral. Mas é daí que vem o impedimento prático para o uso em larga escala.
Em um talhão de 100ha são necessárias 400 amostras de solo ou 400 vezes o custo
de uma análise, e, claro, contabilizando somente o custo da análise no
laboratório. E ainda tem outro empecilho para a adoção dessa recomendação na
prática: o distribuidor (carreta ou autopropelido) não possui capacidade
técnica de mudar totalmente a dosagem em um espaço tão curto de 50m, segundo a
velocidade que normalmente se aplica para isso - de 12km/h nos tracionados a
até 30km/h nos autopropelidos. Assim, por que não na prática então deveria ser
feita uma grade, a qual seria tão densa, que depois no momento do uso do mapa
não seria possível aproveitar ao todo o detalhamento da variabilidade espacial?
Veja um exemplo: se o tempo de resposta do equipamento (refere-se ao tempo
necessário para a total e completa mudança da dose aplicada pelo equipamento)
for de dez segundos (sendo bem otimista), e operando na velocidade de 20km/h, o
equipamento vai percorrer 55 metros até que a nova dose seja aplicada. Assim,
qual o sentido em usar uma grade no mapa de recomendação que seja menor do que
100 metros de lado? Há uma ressalva nesse ponto do texto: ele está direcionado
para a aplicação prática, e não acadêmica do método de mapeamento da
fertilidade do solo.

Neste contexto, a distância amostral para o mapeamento da fertilidade
do solo não deveria ser menor do que a distância relativa ao tempo de resposta
do equipamento aplicador ou do distribuidor de calcário, decorrente da mudança
de dose do sistema VRT (aplicação em doses variáveis).

A diminuição do esforço amostral pela minimização do número de amostra
é altamente desejável, uma vez que diminui os custos envolvidos no mapeamento
(custo da análise e tempo de coleta pelo técnico). É comum, na prática, a
aplicação de uma grade amostral com células variando de 2ha a 5ha, com
distâncias menores em situações de maior declividade, principalmente naquelas
situações em que há maior variação do teor de argila em relação ao sentido da
declividade. No outro extremo, em situações de homogeneidade elevada do talhão,
como chapadões, apresentando declividade inferior a 2%, ou menos. São áreas que
apresentam geralmente um mesmo tipo de solo em sua totalidade, sem problemas
localizados, como em solos manchados. Neste caso, poderia ser adotada uma grade
de 5ha, principalmente nas condições em que o agricultor dispõe de menos
recursos para essa tarefa.

Foi apresentado, anteriormente, que a diminuição da grade amostral
(pontos amostrais mais próximos) aumenta o detalhamento do atributo mapeado,
relativo à fertilidade do solo. Assim, em contraponto, o aumento da grade
diminui o detalhamento do mapa resultante. Portanto, a descrição da
variabilidade espacial do atributo mapeado pode ser comprometida se a distância
na curta escala não permitir a modelagem dessa variabilidade. Ou seja, se não
apresentarmos ao software que vai interpolar (principalmente pelo método da
krigagem), dados dos atributos mapeados em distância amostral inferior à
dimensão da grade, o programa não tem como “prever” ou inferir com maior
qualidade os valores calculados deste atributo para distâncias menores que as
da grade amostral.

Assim, a partir do número amostral determinado pela grade quadrática
regular, recomenda-se aumentar em 10% o número de amostras ou pontos com
distâncias amostrais inferiores à grade e em pontos aleatorizados. Na teoria,
essa técnica aumenta o número de pares de valores na curta escala do
semivariograma experimental modelado pela geoestatística e auxilia no ajuste de
um melhor modelo teórico, trazendo mais detalhamento ao mapa interpolado. 

A Figura 1 apresenta o resultado dessa recomendação na prática,
ilustrando a variabilidade do mapeamento do teor de argila. Esse talhão é da
região do Sul do estado de Goiás, e possui 340ha. Foi estabelecida uma grade
regular com distâncias amostrais de 179 metros, ou seja, uma amostra a cada 4ha
(pouca declividade, sem manchas de solo). Observa-se na Figura 1A que os pontos
próximos à bordadura foram “trazidos” para o interior do talhão, dentro de uma
faixa mínima de 30 metros da borda (evitar problemas possíveis da bordadura e
carreadores). Os pontos em azul foram adicionados, aumentando-se de 83 para 92
pontos amostrais. Portanto, assim, pouca influência sobre o custo total do
trabalho, mas incrivelmente elevando o detalhamento da variabilidade espacial
do teor de argila mapeado (Figura 1C).

Estudando uma abordagem mais acadêmica e teórica para a recomendação
apresentada sobre o aumento em 10% do número de pontos amostrais na grade
regular, a Tabela 1 apresenta a análise geoestatística para ambas as grades dos
mapas da Figura 1 (grade regular normal e grade adicionando-se 10% dos pontos).


Os resultados demonstram que o aumento desses pontos diminuiu os erros
de mapeamento relativos à curta escala (diminuição do valor Co), assim como
trouxe o valor do alcance para mais próximo da realidade do talhão, de acordo
com as máximas distâncias sobre os pontos da grade mapeada. Mas o ponto
definitivo para se afirmar que o aumento do número de pontos amostrais traz
vantagem, além do já ilustrado na Figura 1C, é a diminuição dos erros de
interpolação, segundo a análise da validação cruzada, apresentado pela menor
diferença entre a raiz quadrada média e o erro médio padrão. Portanto, a
aplicação da técnica é vantajosa do ponto de vista teórico e com pouco impacto
sobre a elevação dos custos amostrais, melhorando a eficiência e contribuindo
para o aumento no lucro dos produtores.

Fábio H. R. Baio, Danilo C. Neves, Danieli Alixame, Paulo E. Teodoro, Cassiano G. Roque
e Job T. Oliveira, UFMS

É possível melhorar a
representatividade dos mapas provenientes de grades amostrais em agricultura de
precisão (AP), como os mapas de fertilidade do solo? Sim, seguindo algumas
recomendações é possível obter mapas mais assertivos e com menor custo.

Como as grades amostrais podem ser ainda mais assertivas na agricultura de precisão

O sucesso da lavoura
algodoeira está ligado a um conjunto de operações e processos, os quais devem
estar funcionando de acordo com as necessidades de cada atividade dependente. A
colheita mecanizada realizada por colhedoras automotrizes é extremamente
vantajosa em relação à colheita manual, principalmente pelo fato de os custos
operacionais serem reduzidos e da operacionalização proporcionar o cultivo em
grande escala (Embrapa, 2006).

Atualmente no mercado
existem dois modelos de colhedoras automotrizes para realizar a colheita de
algodão: as Picker e as Stripper. As colhedoras do tipo Picker têm como
principal elemento os fusos em rotação, que extraem de forma seletiva o algodão
em caroço dos capulhos abertos da planta do algodão, sem puxar as casquilhas.
As colhedoras Stripper são dotadas de sistemas de roldanas que retiram capulhos
inteiros e os invólucros de uma forma mais limpa e com uma qualidade superior
da pluma. 

Diferentemente das
colhedoras de cesto tradicionais, a CP690 e a 7760 com kit automatizado
oferecem seu próprio sistema de formação de módulos integrado, eliminando a
necessidade de motoristas de carretas de caçambas, operadores de formador de
módulos e todo o equipamento de suporte tradicionalmente necessário durante a
colheita de algodão. 

O sistema mecanizado é
composto por máquinas de motores a Diesel, que possuem como diferenciais sua
robustez e a grande capacidade de conversão de força e eficiência de trabalho,
que, por sua vez, é realizada por componentes do sistema hidráulico que compõe
até 25% desses equipamentos. Um sistema hidráulico é, basicamente, um conjunto
de componentes interligados, cuja função é transmitir força de forma controlada
através de um líquido confinado sob pressão: o chamado fluido hidráulico. Esse
conjunto pode ser formado por bombas (geradores de fluxo hidráulico), motores e
cilindros (atuadores de efeito mecânico) e válvulas (controles), conectados, na
maioria das vezes, por meio de mangueiras flexíveis ou tubos rígidos que devem
ser dimensionados e combinados de maneira apropriada, para obter a força e a
velocidade dosada na medida certa, de forma a obter o resultado pretendido. 

Entretanto, esse sistema
sofre uma perda de eficiência ocasionada por diversos fatores como cavitação,
que ocorre devido ao baixo volume de óleo e entrada de ar. Desgastes das placas
e desgastes das vedações, causados principalmente pela presença de limalhas,
oriundas da constituição dos próprios componentes do equipamento. Para
maximizar a vida útil do sistema são utilizados alguns componentes de prevenção
como filtros hidráulicos hidrostáticos.

Os filtros hidráulicos
ganham uma importância enorme, e podem ser usados em situações distintas: no
controle de contaminação, que é aquele filtro instalado na linha de pressão,
retorno, recirculação contínua ou proteção localizada, cuja função é manter o
nível de limpeza do sistema hidráulico e/ou de lubrificação em patamares
recomendados conforme a sensibilidade do sistema; no tratamento e serviços de
limpeza, situação na qual são utilizadas unidades portáteis de filtração; e
para fazer a remoção dos contaminantes sólidos durante uma intervenção no
sistema hidráulico e/ou de lubrificação. 

Este recurso adicional é
recomendado sempre que é feito este tipo de manutenção, uma vez que estas intervenções
são fontes de ingresso de contaminação no sistema. No abastecimento, ocorre
geralmente uma única passagem do fluido hidráulico pelo filtro. Segundo
especialistas, mais de 75% das falhas são resultado direto da contaminação do
óleo. O sistema contamina o fluido hidráulico constantemente, por várias
formas, sendo elas: abastecimento de fluido já contaminado pela poeira e
umidade em suspensão no ambiente, aeração por componentes mal dimensionados,
desgaste natural dos componentes e a própria operação do sistema. Os maiores
vilões da contaminação são os particulados e a água, que possuem um forte
efeito abrasivo, por isso é tão importante ter um sistema de filtragem
balanceado que remova mais contaminantes do que a gerada pelo sistema.

A janela para colheita
de algodão em específico no estado de Mato Grosso, na região do Parecis, vem
sendo cada vez menor devido a fatores climáticos e ao próprio ciclo da cultura.
Além dos fatores climáticos, as falhas mecânicas nas máquinas interferem
diretamente no tempo de colheita, isto devido à máquina ser complexa e com
componentes sensíveis que nem sempre se encontram disponíveis para reposição
nas redes de concessionários que dão suporte ao produtor.

Uma máquina quebrada
traz vários problemas ao produtor, e um deles é o elevado custo de manutenção
originado por falhas mecânicas, falhas operacionais e desgaste natural de
componentes devido ao tempo de uso. Visando minimizar as paradas por manutenção
corretiva, principalmente no sistema hidráulico, um dos mais complexos e
sensíveis da colhedora, foi desenvolvido um estudo para avaliar a eficiência do
filtro hidráulico DF-280 instalado na linha de pressão da bomba principal da
máquina, com o intuito de eliminar ao máximo a quantidade de material
particulado que pode afetar blocos, válvulas e motores hidráulicos,
responsáveis pela eficiência da máquina devido à parada para reparos no
equipamento.

A pesquisa foi realizada
em uma fazenda, localizada na cidade de Campo Novo do Parecis (MT) utilizando
dois modelos de colhedora de algodão da John Deere: 7760, com 3.317 horas de
uso, e CP 690, com 616 horas de uso. As colhedoras de algodão da John Deere
modelos 7760 e CP 690 são equipadas com bombas que possuem a vazão da bomba de
0,0037m³/s (Deere, 2019). 

Um filtro da marca Hydac
DF-280 instalado nas colhedoras de forma a ficar fixo no equipamento durante
toda a operação da máquina possui fator de filtragem de 10µ, com fator Beta
1000, elemento filtrante com tecnologia Optimicron, que possibilita filtragens
em alta pressão em sistemas que tenham vazão de fluido inferior a 0,006m³/s,
segundo o fabricante.

Para mensurar o total de
particulados contido no fluido hidráulico da máquina foi realizada análise
laboratorial do mesmo. Antes de realizar a instalação do DF-280, a máquina foi
colocada em funcionamento com todos os componentes hidráulicos atuando, isso
fez com que o fluido circulasse por toda a máquina. Na sequência, foi feita a
coleta de uma amostra do fluido seguindo as recomendações técnicas de coleta de
fluidos estipuladas pela ALS Tribology Brasil, o maior laboratório de análise
de óleo do mundo, com mais de 350 unidades, atuando em 70 países e seis
continentes.

Após a coleta do óleo
hidráulico foi instalado o filtro DF-280 na saída da bomba principal da
colhedora e novamente a máquina foi colocada em funcionamento durante 30
minutos e na sequência realizada uma nova coleta, mas dessa vez o fluido estava
sendo filtrado pelo DF-280 antes de circular para os demais componentes como:
motores hidráulicos, válvulas, blocos e cilindros hidráulicos que atuam durante
o funcionamento da máquina. Todas as amostras foram encaminhadas para o
laboratório da ALS em Belo Horizonte (MG), para passarem por análises que
identificam e quantificam as partículas existentes no fluido.

Dos parâmetros
analisados na coleta, foi considerada para estabelecer a eficiência do filtro
DF-280 a contagem de partículas com base na norma ISO 4406. A norma ISO 4406 é
conhecida internacionalmente por estabelecer parâmetros técnicos que expressam
o nível de contaminação de óleos e fluidos, bem como especifica o nível de
limpeza de óleo exigido para componentes de sistemas hidráulicos, lubrificantes
e de combustão. Ela consiste em um guia de representação, com o intuito de
simplificar o relatório de contagem de partículas, convertendo a quantidade
encontrada por mililitro da amostra analisada em um código que mensura esse
valor. Trabalha com três referências de tamanho de partícula: 4µm, 6µm e 14µm.
A definição desses parâmetros se dá porque falhas catastróficas em sistemas
hidráulicos ocorrem por causa de partículas grandes no óleo (14µm ou mais).
Enquanto falhas graduais e lentas, como o desgaste, se sucedem pela presença de
partículas menores (de 4µm a 6µm). O código de níveis de contaminação consiste
em três números de escala (1º/2º/3º), que diferenciam a dimensão e a propagação
das partículas (Pocfiltros, 2019).

As amostras coletadas
apresentaram os resultados que constam na Tabela 2 para os modelos 7760 (1 e 2)
e CP 690 (3 e 4), respectivamente. A amostra 1800394973 (1) coletada antes da
instalação do filtro DF-280 apresentou o resultado ISO 23/19/12, indicando
contaminação por particulados com valores elevados, comparado ao padrão
recomendado pela ISO 21/19/16. Essa contaminação pode gerar falhas nos
componentes hidráulicos devido ao atrito entre as partes dos componentes. A
amostra 1800394986 (2) realizada após a instalação do DF-280 mostrou que o
resultado ISO reduziu para 22/19/11 e também a quantidade de particulados
evidenciada no resultado. A amostra 1800394982 (3) teve um resultado ISO
22/19/15, antes da instalação do filtro DF-280, considerado fora do padrão
recomendado pela ISO 21/19/16. A amostra 1800394936 (4) coletada após a
instalação do DF-280 obteve o resultado ISO 21/17/12, indicando a eficiência do
filtro DF-280.

O filtro DF-280
fabricado pela empresa Hydac mostrou-se eficiente na redução de particulados no
sistema hidráulico do equipamento com base no padrão ISO representado no
resultado da análise, o que pode contribuir com uma possível redução no custo
de manutenção corretiva e um aumento na performance do equipamento, por que o
fluido está com uma quantidade reduzida de partículas. Outro ponto que deve ser
ressaltado é que o filtro é instalado de forma permanente na máquina e enquanto
a máquina estiver em funcionamento o fluido estará sendo filtrado, garantindo
uma melhor qualidade do óleo e a maior durabilidade dos componentes
hidráulicos.

Thallysson Xavier
Rodrigues de Castro, UFMT; Carlos Alberto
Viliotti e Elivânia Maria
Sousa Nascimento, UFC; Leonardo de
Almeida Monteiro, UFC/Lima

Colhedoras de algodão possuem diversos sistemas
hidráulicos que compartilham fluidos. Por isso, a utilização de filtros para
manter o óleo livre de impurezas é altamente recomendada, resultando em menor
número de paradas por quebras e maior vida útil dos sistemas.

Uso de filtros para óleos lubrificantes em colhedoras

Atualmente está
ocorrendo grandes variações do preço do óleo diesel, e este componente é
representativo no custo dos sistemas mecanizados agrícolas, com uma
participação que oscila entre 15% e 45% do custo operacional, dependendo da
operação. Mas quais fatores influenciam no preço e no consumo de combustível? É
o que pretendemos esclarecer, além de compartilhar técnicas para o
monitoramento do consumo.

ANÁLISE DO PREÇO DO COMBUSTÍVEL (R$/L)

Primeiramente será
estudado o preço do óleo diesel (R$/L), indicador que recentemente está
passando por variações de preço conforme é demonstrado na Figura 1.

A Figura 1 mostra que o
preço do diesel teve forte queda a partir de fevereiro de 2020, época que se
iniciou a pandemia de Covid-19 devido à redução de demanda, porém ao longo de
2020, os preços voltaram ao patamar do início daquele ano. Quando se inicia o
ano de 2021, observa-se um novo aumento de preço. Este comportamento pode ser
explicado pela Figura 2.

O diesel é derivado do
petróleo e o Brasil produz em média 80% do que é utilizado, resultando em média
20% de importação deste combustível. Apesar da produção nacional, o petróleo é
uma commodity (assim como a soja, o milho e o café), com preços determinados
pela oferta e demanda internacional e afetados no mercado interno pelo preço do
dólar.

Observa-se na Figura 2
que durante o ano de 2019, o preço médio do barril de petróleo foi de US$ 64,24
e o dólar comercial teve preço médio de R$ 3,94. Quando teve início a pandemia
de Covid-19 entre fevereiro e março de 2020, observa-se uma inversão de preços
entre o petróleo e o dólar, com uma forte queda do preço do petróleo (devido à
redução de demanda pela restrição da mobilidade urbana) e uma forte alta do
dólar devido às instabilidades econômicas e políticas surgidas devido à
pandemia. Com isso o preço médio do petróleo em 2020 teve uma redução na média
em 35,07% em relação ao ano de 2019 e o dólar obteve um aumento em 30,97% na
média do ano de 2020 em relação ao ano anterior. Neste primeiro semestre de
2021 (até a metade de março) observa-se o crescente aumento do preço do
petróleo (já notado a partir de novembro de 2020), voltando aos patamares de
2019 e o dólar com oscilações crescentes de valores acima de R$ 5,00. Com a
pandemia ainda em curso é necessário ficar atento nestes indicadores para o
controle dos custos.

A composição do preço do
óleo diesel está descrita na Figura 3. Nota-se se na Figura 3(a) que 56,6% do
preço do diesel é referente aos custos e às margens da produtora do combustível
(no caso, a Petrobras). O terceiro maior componente é o custo com biodiesel,
que sofreu crescentes aumentos devido ao aumento de preço das oleaginosas. Os
impostos estaduais e federais representam 13,9% no preço, sendo a maior parte
representada por impostos estaduais (ICMS, com 13,5%). Em termos comparativos com
a gasolina, há proporcionalmente menos impostos inseridos no diesel do que na
gasolina, que possui 44% de impostos estaduais e federais. Como o preço do
diesel influencia diretamente no sistema produtivo e no transporte de cargas e
pessoas, este combustível possui menos impostos. A Figura 3(b) indica a
variação do preço médio do diesel para os estados. Esta variação de preços se
deve pelas diferenças das alíquotas do ICMS entre os estados, que podem oscilar
entre 12% e 25%, e pelas diferenças entre os custos de distribuição,
principalmente do frete de transporte do diesel.

Além do preço do diesel,
é necessário monitorar o consumo horário de combustível (em L/h). Este consumo
pode ser monitorado por um sistema de telemetria (Figura 4). Esse sistema é uma
rede de transmissão de dados onde diferentes dispositivos de um equipamento
podem se comunicar de maneira instantânea. Isso é possível devido às máquinas
utilizarem sistema de comunicação CAN (Controller Area Network, Rede de Área de
Controle). Este sistema pode vir de série em algumas marcas e modelos de
máquinas ou instalados posteriormente.

Para a comunicação em
tempo real, a área onde está a máquina necessita de cobertura de sinal (celular
ou FM). Caso a área não possua esta cobertura, o módulo de telemetria armazena
os dados (em média mil horas de trabalho) e os transmite para a nuvem assim que
a máquina estiver em uma área de cobertura (celular ou wi-fi).

Para ilustrar a análise
do consumo de combustível, será utilizado como exemplo um trator do fabricante
John Deere modelo 7200J, com 200cv de potência no motor e dotado de um sistema
de telemetria da marca JDLink do fabricante John Deere para a transmissão dos
dados operacionais. Este trator é utilizado em diversas operações na cultura do
amendoim e entre os dias 22 e 25/3/2021 o trator estava realizando a operação
de arranquio. Por meio deste sistema verificou-se a taxa média de consumo de
diesel (L/h) (Figura 5).

A operação de arranquio
de amendoim obteve no período analisado um consumo médio de 12,88L/h, com o
maior valor em 23/3, indicando para este dia um consumo de 14,23L/h (Figura 5).
O consumo horário de óleo diesel é influenciado pelas condições de trabalho e
pelo tipo de operação. Em análises anteriores, observou-se que este mesmo
trator, para as operações de gradagem de nivelamento e de subsolagem, obteve um
consumo horário médio de 29,72L/h e 32,25L/h, respectivamente. A análise
contínua deste indicador para cada área e operação nos permite determinar um
valor de consumo horário de combustível de referência para as condições de
trabalho da fazenda.

Para verificar as
condições de trabalho do arranquio de amendoim, foram extraídos do sistema de
telemetria a rotação média do motor (RPM) e o fator de carga do motor (%)
(Figura 6).

O fator de carga do
motor, expresso em porcentagem, mostra a intensidade do uso do motor do trator
na operação de arranquio de amendoim (Figura 6b) e nota-se que no dia 23/3 se
observou o maior fator de carga (52,33%) e rotação do motor (1.449,49rpm)
(Figura 6a). Neste dia foi que se obteve o maior consumo horário de combustível
do período analisado. Nota-se que estes indicadores são relevantes para o
monitoramento do consumo horário de combustível. Em alguns modelos de sistemas
de telemetria é possível inserir alarmes para indicar quando a operação está
sendo realizada acima da rotação do motor e do fator de carga recomendado para
a atividade. Destaca-se então a importância de se definir qual a rotação de
motor e a intensidade de carga do motor ideal para cada operação.

O custo horário de
combustível é resultado da multiplicação dos dois indicadores analisados até o
momento: preço do combustível e consumo horário. Considerando que o custo médio
do óleo diesel no estado de São Paulo é de R$ 4,14/L e que o consumo horário
médio é de 12,88L/h (Figura 5b), o custo horário do combustível é de R$ 53,32/h
para a operação de arranquio do amendoim em estudo. 

Após a análise do custo
horário de diesel (em R$/h), deve-se realizar também a análise do custo por
unidade de área trabalhada (em R$/ha) e, para tal, deve-se considerar a
capacidade da operação, definida pela quantidade de área realizada por unidade
de hora trabalhada (ha/h). 

Este cálculo é
necessário, pois a máquina pode apresentar padrões de consumo distintos
dependendo da operação a ser executada pelo trator. 

Para definir a
capacidade operacional é necessário obter a porcentagem do tempo da máquina em
situação de trabalho, a velocidade de deslocamento e a faixa de trabalho desta
operação. O percentual de tempo trabalhado e a velocidade podem ser obtidos
pelo sistema de telemetria. A Figura 7 mostra estes indicadores para a operação
em estudo.

Observa-se na Figura 7a
que para o período analisado a máquina estava com 92% do sem-tempo em situação
de trabalho (arranquio de amendoim) e que sua velocidade média de trabalho foi
de 4,86km/h. Por meio destes indicadores e considerando que o arrancador de
amendoim possui uma faixa de trabalho de 5,4m, é determinado que a capacidade
operacional do arranquio de amendoim desta fazenda é de 2,41ha/h. Com isso,
realizando a divisão do custo horário de combustível da operação (R$ 53,32/h)
com a capacidade de trabalho (2,41ha/h) resulta-se em um custo operacional com
óleo diesel de R$ 22,13/ha. A Figura 8 mostra a síntese deste processo de
cálculo.

Este estudo mostrou que
alguns parâmetros devem ser levados em consideração para o monitoramento do
consumo e do custo com combustível das máquinas agrícolas, conforme abordamos
abaixo:

Preço do diesel:
acompanhamento do preço do diesel e dos fatores que levam à sua formação (preço
do petróleo e do dólar). Além disso, é importante realizar uma boa negociação
no valor de aquisição do combustível com a distribuidora, não esquecendo também
da importância da qualidade do combustível adquirido e das condições de
armazenamento;

Consumo horário:
monitorar o consumo horário de combustível (L/h) e de fatores que o influenciam
como o fator de carga e a rotação do motor, ajustando estes indicadores de
acordo com o que cada operação necessita. O uso de tecnologias como a
telemetria auxilia nesta etapa;

Custo por hectare:
analisar o custo de combustível em R$/ha de acordo com cada operação que o
trator irá executar. Importante a adequação trator-implemento para evitar o sub
ou superdimensionamento; 

Capacidade operacional:
analisar os tempos das máquinas, pois quanto mais a máquina estiver em tempo
ocioso, menor será a capacidade operacional, consequentemente maior o custo de
diesel por área; 

Monitoramento contínuo:
é extremamente necessário para a identificação de pontos de melhoria, para não
comprometer a rentabilidade da atividade agrícola. Realizar a análise temporal
(ao longo do tempo) da mesma operação, mesma área em condições similares para
se obter valores de consumo de referência para cada situação.

Além de tudo isso, as
manutenções, as regulagens e o treinamento do operador devem estar em dia para
garantir que as máquinas tenham as melhores condições de funcionamento.

José Vitor Salvi, Lucas Malagutti
Souza e Daniela A.
Pinguelo, Fatec “Shunji
Nishimura” Pompeia, SP

Monitorar o custo de combustível
das minhas máquinas agrícolas é fundamental, pois com base nos valores obtidos
em cada operação é possível organizar investimentos futuros para diferentes
situações.

Consumo de combustível em diferentes situações

Ao longo dos anos, os avanços tecnológicos e a modernização da indústria de máquinas agrícolas proporcionaram o desenvolvimento de diversos modelos de tratores, com diferentes faixas de potência e especificações técnicas. As novas tecnologias resultaram em tratores mais leves e, consequentemente, versáteis, motores mais eficientes e menores (downsizing), além de sistemas de transmissão mais modernos, alterando significativamente suas características dimensionais. As atividades desempenhadas nas propriedades rurais e o esforço de tração requerido pelas máquinas e implementos agrícolas também mudaram, exigindo a adequação dos tratores quanto à operação a ser realizada.

Considerando o trabalho em campo, um dos itens mais importantes na seleção do trator agrícola tem sido a capacidade em desenvolver força para tracionar os mais diversos implementos agrícolas. O esforço em tração é a força que o trator desenvolve ao tracionar uma carga, sendo o resultado da força tangencial do torque produzido no motor e transmitido até as rodas motrizes. Este esforço é dependente da interação entre o rodado e o solo, e diretamente influenciado por um conjunto de fatores, que vão desde as características do solo, como teor de argila, umidade, compactação, cobertura vegetal e tipo de sistema de cultivo adotado, até as características inerentes ao trator, como o tipo de rodado e pneu, patinamento, distância entre eixos, relação massa/potência e transferência dinâmica de massa.
  

As interações estabelecidas entre esses fatores incorrem em perdas que podem atingir níveis comprometedores e afetar a eficiência operacional da atividade. Por isso, faz-se necessário conhecer as três “potências”, a potência produzida pelo motor, a que realmente chega nos rodados e a potência que chega efetivamente no implemento. Logo, a adequação do trator ao trabalho visa maximizar a eficiência operacional, por meio da observação de alguns fatores que influenciam na força de tração, a fim de aumentar a capacidade de trabalho, reduzir o consumo de combustível e as perdas de transmissão de potência.
  

A massa ou o peso de um trator agrícola tem papel importante na sua capacidade de tração. Neste sentido, a relação entre a carga vertical que incide sobre os rodados e a força horizontal máxima que se pretende transmitir na barra de tração é definida como coeficiente dinâmico de tração, ou seja, em outras palavras significa o quanto da massa do trator ele consegue “transformar/converter” em força de tração.
  

Esta capacidade de transformar peso em força de tração varia em função das propriedades do solo como textura, umidade e cobertura vegetal, dos tipos e configurações de pneus, e da distribuição de massa sobre os rodados. Estima-se que, entre 50% e 60% da massa de um trator agrícola possa ser convertida em força de tração, considerando as condições da superfície de trabalho.

O desempenho de um trator agrícola é influenciado negativamente pelo patinamento das rodas motrizes, pois diminui a força na barra de tração e aumenta o consumo horário e específico de combustível. De forma prática, o aumento do patinamento reduz a velocidade de trabalho do trator, pela diminuição da distância percorrida no tempo, refletindo na redução do rendimento global da transformação da potência produzida pelo motor em potência de tração. Potência e força de tração não são sinônimos, potência de tração é a força de tração multiplicada pela velocidade de trabalho.
  

A literatura clássica destaca que, para se obter a máxima eficiência em tração, o patinamento médio das rodas motrizes do trator deve ser de aproximadamente 9% para solos sem nenhum tipo de mobilização, 12% para solos que apresentem algum grau de mobilização e de 15% a 16% para solos tipicamente arenosos.
  

Diretamente relacionado à massa do trator, o patinamento pode ser corrigido ou adequado por meio da lastragem, considerando o tipo de solo e as condições de manejo, bem como a constituição e as configurações dos pneus e rodados. Cabe ressaltar que a operação de lastragem consiste na adequação da massa do trator, por meio da adição ou remoção de lastro metálico e/ou líquido, de acordo com critérios específicos como, por exemplo, a potência do motor. Além disso, patinamentos abaixo dos anteriormente mencionados, decorrentes do excesso de lastro, devem ser evitados, uma vez que resultam no aumento da resistência ao rolamento das rodas motrizes, demandando maior potência do motor e refletindo diretamente no aumento do consumo de combustível.
  

De maneira prática, o patinamento das rodas motrizes pode ser determinado de modo simples. Realiza-se uma marca no pneu traseiro do trator e, com a tração dianteira auxiliar acionada, percorre-se uma distância, em linha reta, compreendida por dez voltas da roda motriz, com o implemento suspenso, determinando-se a distância percorrida sem carga (d0). Em seguida, em trabalho com o implemento acionado, em condição de trabalho, percorrem-se as mesmas dez voltas da roda motriz, procedendo-se a medição da distância percorrida, que é considerada a distância com carga (d1). Para o cálculo, substituem-se os valores medidos na equação abaixo obtendo-se o patinamento percentual. Lembre-se que esta medição deve ser feita em campo, em condição de trabalho (Equação 1).
  

Independentemente da operação a ser realizada, os tratores agrícolas apresentam uma velocidade crítica, a qual é definida pela literatura como a velocidade mínima de trabalho para que o trator possa utilizar a máxima potência produzida pelo motor em relação à sua massa. Para a determinação da velocidade crítica, consideram-se a potência do motor, o rendimento da transmissão e o coeficiente dinâmico de tração, o qual está relacionado às condições de solo e superfície de trabalho (Márquez, 2012) (Equação 2).
  

Com uma pequena transformação desta equação, pode-se calcular a massa total que o trator deverá ter, para utilizar 75% da potência do motor, em uma determinada velocidade de trabalho. Este limite de 75% é a potência líquida do motor e serve como reserva para eventuais sobrecargas (Equação 3).
  

Cabe ressaltar que operações realizadas com velocidades inferiores à velocidade crítica exigirão lastro adicional, do mesmo modo que velocidades superiores demandarão a retirada de lastro. Além disso, é importante destacar que a massa total do trator não deve ultrapassar o limite máximo definido pelo fabricante, visto que pode ocasionar o desgaste prematuro dos elementos mecânicos e a perda de garantia da máquina.

Ao analisarmos os modelos de tratores ofertados no mercado brasileiro, atualmente, do ponto de vista da relação massa/potência, esta deverá variar de acordo com a força de tração requerida pelos implementos e o tipo de solo. Desta forma, um mesmo trator, mantendo-se constante a potência disponível no motor, irá necessitar de mais ou menos massa à medida que aumenta ou diminui a velocidade de trabalho. Por outro lado, tratores com diferentes motorizações poderão exigir diferentes massas para realizar o mesmo trabalho. Assim, tratores utilizados em trabalhos com elevada exigência de tração requerem maiores relações massa/potência e, por sua vez, menores velocidades de trabalho.
  

Pesquisas apontam que tratores agrícolas pertencentes à Classe II de potência (68cv a 204cv) apresentam melhor relação massa/potência, consequentemente, maior versatilidade durante a realização da maioria das operações agrícolas. Observa-se o decréscimo desta relação com o aumento da potência dos motores, tornando os tratores de maior potência mais dependentes de lastragem.
  

Para operações agrícolas consideradas “leves”, como, por exemplo, pulverização, transportes internos e roçada, relações de massa/potência compreendidas entre 30kg/kW e 35kg/kW (22kg/cv e 26kg/cv) são mais adequadas, todavia para as operações consideradas “pesadas”, isto é, em geral, operações onde os órgãos ativos das máquinas ou implementos têm contato com o solo, esta relação deve ser maior, compreendendo relações de 65kg/kW a 70kg/kW (48kg/cv e 52kg/cv), respeitando o limite máximo de massa em relação à potência do motor.
  

Ressalta-se que a distribuição estática de massa entre os rodados é fundamental, principalmente em relação à estabilidade longitudinal do trator. O desequilíbrio da massa entre os rodados acarreta, em tratores com tração nas quatro rodas, o Power Hop, popularmente conhecido como “galope”, diminuindo a vida útil do sistema de transmissão, bem como a qualidade das operações, além de aumentar a fadiga do operador. Este fenômeno geralmente ocorre quando o trator está tracionando implementos ou máquinas agrícolas conectadas à barra de tração, em solos firmes e operações com médio a elevado esforço de tração.
  

Em tratores com tração dianteira auxiliar recomenda-se que, na condição estática, se mantenha a distribuição de massa em torno de 55% a 60% sobre o eixo traseiro. Tal recomendação proporcionará, durante a operação agrícola, a distribuição dinâmica de 60% a 65% sobre o eixo traseiro, melhorando a eficiência em tração. Contudo, em operações pesadas, como preparo de solo e semeadura sobre taipas na cultura do arroz irrigado, sugere-se a redução da massa incidente sobre o eixo dianteiro, devido ao esforço excessivo decorrente das particularidades inerentes ao cultivo desta cultura. Na condição estática, recomenda-se 40% e 60% da massa do trator sobre os eixos dianteiro e traseiro, respectivamente, fazendo com que, na condição dinâmica, esta distribuição fique em torno de 30% e 70% para cada um dos eixos.

Diante disso, a adequação do trator ao trabalho, frente à diversidade de operações agrícolas a serem realizadas, torna-se uma tarefa imprescindível, pois tratores de diferentes potências e massa poderão exigir diferentes lastragens para realizar o mesmo trabalho, sempre em busca da máxima eficiência em tração.
  

Portanto, não basta somente adicionar ou retirar lastro do trator, é preciso observar atentamente os critérios de potência do motor, a velocidade de trabalho e o patinamento das rodas motrizes, bem como a correta distribuição de massa sobre os rodados, sempre respeitando os limites preestabelecidos pelos fabricantes. 

Equação 1 - Como calcular o patinamento das rodas do trator

P - Patinamento das rodas motrizes (%);
  

d0 - Distância percorrida sem carga (m);
  

d1 - Distância percorrida com carga (m).

Equação 2 - Como determinar a velocidade crítica

nt - Rendimento da transmissão (varia de 0,87 a 0,93);
  

Ca - Coeficiente dinâmico de tração (varia de 0,5 a 0,6).
  

O valor 1,0 do denominador é usado para tratores com tração integral ou dianteira auxiliar (TDA). Para tratores com tração simples se utiliza o valor de 0,85 (85% da massa aderente na condição dinâmica).

Equação 3 - Como calcular a massa total

V = Velocidade recomendada para a operação


A adequação do trator ao trabalho
para diferentes operações agrícolas é fundamental e requer atenção às diversas
configurações específicas para cada atividade.

Adequação do trator para trabalhar em diferentes atividades agrícolas

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