Nome do Projeto
DISTRIBUIÇÃO DE FERTILIZANTES NA LINHA EM FUNÇÃO DO TIPO DE DOSADOR, VELOCIDADE, NIVELAMENTO LONGITUDINAL E TRANSVERSAL
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/07/2020 - 31/08/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Trata-se do projeto com Código COCEPE: 9846. O qual necessita migrar para a nova plataforma do Cobalto (projetos unificados) para a solicitação de prorrogação. Em virtude da situação em que estamos passando com atividades remotas, algumas atividades previstas no cronograma necessitam ser adiadas, comprometendo a finalização do mesmo na data prevista (01/06/2021). Solicito prorrogação para término em 31/08/2022, conforme data cadastrada na identificação do projeto. O objetivo deste trabalho é determinar a variação da dosagem de fertilizantes na linha de deposição e, o desempenho dos dosadores em função da inclinação longitudinal e transversal e velocidade de acionamento de três modelos de dosadores de fertilizantes. Serão utilizados 3 dosadores, 3 inclinações longitudinal, 3 inclinações transversais e duas velocidades, totalizando 54 tratamentos e três repetições, ou seja, 162 parcelas. Cada parcela terá 96 coletas, totalizando 15552 coletas. A variável resposta será o coeficiente de variação (CV). Para tanto, será utilizada bancada de teste que, possibilite a utilização de dosador de fertilizante, permita variação da velocidade do eixo de acionamento do dosador, e admita diferentes inclinações de trabalho. Na parte inferior da bancada, será colocada uma esteira acionada por um motor de indução com velocidade constante. Para coleta do fertilizante dosado, será utilizada uma calha de metal, na qual serão dispostos 96 recipientes coletores de polietileno com dimensões de 0,1x0,1m, um ao lado do outro, não havendo espaço entre eles. A bancada será acionada por 30 segundos, visando equalizar o fluxo de fertilizante pelo dosador. Posteriormente a calha será colocada sobre a esteira, a qual estará com velocidade constante, possibilitando a simulação do deslocamento linear de campo. Após a passagem da calha, será mensurada a massa depositada em cada pote coletor na seqüência da passagem sob o dosador. Os valores da massa coletados por pote serão transcritos em planilha eletrônica para posteriores cálculos do coeficiente de variação de dosagem de fertilizante.

Objetivo Geral

Determinar a variação na da dosagem de fertilizantes na linha de deposição e o desempenho dos
dosadores em função da inclinação longitudinal e transversal e velocidade de acionamento de três
modelos de dosadores de fertilizantes.

Justificativa

Em um cenário mundial caracterizado pela crescente demanda por alimentos, bem como a preocupação com os impactos ambientais associados aos diversos processos produtivos, a utilização mais eficiente dos fertilizantes químicos torna-se indispensável. No momento atual, há necessidade da utilização de técnicas e equipamentos que minimizem o consumo destes fertilizantes na agricultura.
No entanto, é necessário buscar estratégias para que a dosagem de adubo nas lavouras, seja realizada de acordo com a necessidade das culturas, para que as mesmas se desenvolvam com os nutrientes necessários proporcionando aumento da produtividade, juntamente com a redução do risco de degradação do meio ambiente.
Umas das técnicas utilizadas para minimizar o consumo de fertilizantes na agricultura é aplicação de fertilizante com taxa variável, que consiste na variação da dosagem de fertilizantes de acordo com a necessidade específica de cada sub-área da lavoura. Entretanto, esta estratégia por si só não resolve, uma vez que, os equipamentos utilizados na dosagem de fertilizantes não apresentam homogeneidade na distribuição.
No Brasil a maior parte das semeadoras-adubadoras presentes no mercado são equipadas com dosadores do tipo helicoidal “rosca sem-fim”, que nada mais é que um helicoide com movimento de rotação em torno de um eixo de acionamento, e, conforme sua rotação, dimensões e passo, dosa quantidades variadas de adubo. Weirich Neto (2015) analisaram 64 tipos de semeadoras-adubadoras de diversas marcas e modelos em 30 diferentes propriedades e, encontraram três diferentes modelos de dosadores de fertilizante, sendo que 7,8% das semeadoras-adubadora possuíam rotor dentado horizontal e 92,2% estavam equipadas com dosador do tipo helicoidal, seja no sentido transversal (15,6%) ou longitudinal (76,6%) em relação a semeadura.
De acordo com Reynaldo e Gamero (2015), dosadores de fertilizante apresentaram erros na dosagem, quando utilizados em trabalhos com inclinações longitudinais e transversais. Ferreira et al. (2010) descrevem que a variação da inclinação longitudinal dos dosadores de fertilizante proporcionam variação significativa na dosagem, sendo que, os dosadores que apresentam mecanismo de transbordo apresentaram melhores desempenhos quando comparados aos que não apresentam este mecanismo e atuam somente por gravidade.
Fato que corrobora com Franck, et al. (2015), os quais utilizaram três dosadores helicoidais, com dispositivos de descarga por gravidade, transbordo transversal e transbordo lateral, constatando, a partir de modelos matemáticos que, o dosador com descarga por gravidade demonstrou maior sensibilidade quanto aos efeitos das inclinações longitudinais e transversais, e que, o dosador com descarga por transbordo lateral demonstrou menor sensibilidade.
Conforme Bonotto et al. (2013) a distribuição longitudinal de fertilizantes pelos mecanismos dosadores de fertilizantes é irregular, e, portanto, o desempenho das semeadoras-adubadoras pode ser afetado, negativamente, pela ação destes equipamentos, causando desuniformidade na fertilização das culturas. Sendo que, a declividade do terreno e umidade do fertilizante são fatores que influenciam na eficiência da dosagem (ROSA et al., 2017). Siqueira (2008) aponta que dosadores com roscas helicoidais com menor passo, ocasionam menor oscilação na dosagem de fertilizante quando a semeadora trabalha em inclinações. Bica e Souza (2009) frisam que a vazão desses dosadores varia com o passo de rosca helicoidal e também com a alteração da velocidade de rotação.
De acordo com Rosa et al. (2013), os dosadores de fertilizante do tipo rosca sem-fim possuem um problema chamado “pulso”, ou seja, a cada distância de deslocamento da máquina o dosador para de distribuir fertilizante de forma cíclica, fato que ocasiona falhas na linha de distribuição.
Todos os trabalhos mencionado apontam variação na dosagem em dosadores de fertilizantes, seja devido a declividade longitudinal, declividade transversal ou velocidade de rotação do helicóide. Entretanto nem um dos trabalhos aponta o comportamento de dosadores de fertilizante que utilizam duas roscas helicoidais. Atualmente, estudos vêm sendo desenvolvidos no Centro de Engenharias da Universidade Federal de Pelotas (CEng-UFPel), com o intuito de verificar o comportamento de dosadores de fertilizante que utilizam duas roscas helicoidais.
Estes estudos apontam que o dosador com dois helicóides, quando submetido à inclinação longitudinal de terreno apresenta variação de 5,53% na descida (terreno declive, -15°) e, 10,27% na subida (terreno em aclive, +15°). Enquanto dosadores com apenas um helicóide, apresentaram variação acima de 20% na dosagem, quando utilizados em terreno em declive, com inclinação de -15° e acima de 15% em terreno em aclive, com inclinação de +15° (SPAGNOLO et al., 2018).
Apesar de apresentarem menor variação na dosagem quando submetidos a diferentes declividades longitudinais, os dosadores com dois helicóides necessitam mais estudos que apresentem dados comportamentais em relação a declividade transversal, velocidade de rotação do helicóide em relação as falhas na linha de distribuição.
Devido à ausência de dados comportamentais deste tipo de dosador que surge no mercado, em primeiro momento, na execução deste projeto, desenvolveremos ações diretamente ligadas ao comportamento dos dosadores com duas roscas helicoidais, bem como, do desempenho dos principais dosadores de fertilizantes granulado presentes no mercado.
Acredita-se que os dados oriundos das análises da dosagem dos três diferentes dosadores utilizados no presente trabalho, servirão de auxílio na tomada de decisões para futuros dimensionamentos deste tipo de equipamento, bem como para reavaliação dos sistemas que já estão em operação, de modo que estes sistemas operem com elevadas uniformidades de distribuição, minimizando o desperdício de fertilizante, proporcionando maior produtividade com menor impacto ambiental.

Metodologia

Os ensaios serão realizados no Centro de Engenharias (CEng) na Universidade Federal de Pelotas (UFPel) será utilizada uma bancada de ensaios de dosadores de fertilizante. A banca será equipada com regulagens de inclinação em sentido longitudinal e transversal. Na parte inferior dessa, será colocada uma esteira acionada por um motor de indução com velocidade constante de 1,2 m.s-1. Os dosadores da bancada serão acionados por um motor elétrico de 0,73 kW combinado a um sistema de moto redução controlados por um controlador lógico programável (CLP) da marca WEG®. A velocidade do eixo de transmissão permanecerá constante e será mensurada com auxílio de um tacômetro.
Será quantificado o diâmetro médio dos grânulos de acordo com a ABNT (2003), para tanto, serão utilizadas amostras de 100 gramas de fertilizante para obter o fracionamento do fertilizante, será utilizado um agitador automático, com movimentos de vai e vem, de forma a proporcionar o completo deslocamento do material. Serão utilizadas peneiras com malhas de 4 mm (ABNT n° 5), 2 mm (ABNT n° 10) e 0,5 mm (ABNT n° 35), e fundo das peneiras, acopladas. O período de agitação das amostras será de 10 minutos. Após o processo de agitação o material retido em cada peneira será pesado e os valores convertidos em porcentagens, para as devidas comparações entre as peneiras.
Para a determinação da densidade do fertilizante será utilizada proveta graduada de 500 ml e com escala de 10 ml. A densidade do fertilizante será obtida por meio da pesagem de 250 ml de fertilizante, sendo o valor obtido pela média de quatro repetições.
Será quantificada a umidade do fertilizante por meio da análise de 3 amostras. As mesmas serão colocadas em recipientes de vidro, com diâmetros de 6 cm e 1 cm de altura cada. Estas amostras serão trituradas até se tornarem pó, pesadas e em seguida colocadas em estufa a 50°C por um período de 24 h, conforme recomendações de (Alcarde et al., 1998).
Para se obter o ângulo de repouso do material será utilizado um cubo de vidro com 40x40x20cm, acoplando-se um funil em uma das extremidades superior para a adição de fertilizante com velocidade constante proporcionando o acumulo de material para definir o ângulo de repouso.
Para coleta do fertilizante dosado será utilizada uma calha de metal com as dimensões de 0,1x 9,6x0,1m, na qual serão dispostos 96 recipientes coletores de polietileno com dimensões de 0,1x0,1m, um ao lado do outro, não havendo espaço entre eles. O teste será realizado da seguinte forma:
i. a calha com potes coletores será disposta sobre a esteira;
ii. a bancada será acionada por 30 segundos, visando equalizar o fluxo de fertilizante pelo dosador;
iii. com o fluxo de fertilizante estabilizado, a calha será colocada sobre a esteira, a qual estará com velocidade constante, possibilitando a simulação do deslocamento linear de campo;
iv. após a passagem da calha, será mensurada a massa depositada em cada pote coletor na seqüência da passagem sob o dosador;
v. os valores da massa coletados por pote serão transcritos em planilha eletrônica para posteriores cálculos do coeficiente de variação de dosagem de fertilizante.
O experimento contará com 4 fatores de tratamento: dosadores, inclinações longitudinal, inclinações transversais e velocidades. O fator dosador contará com 3 níveis de tratamentos, dosador D1, D2 e D3.
O dosador (D1) composto com um helicóide com passo 25,4mm (1”) e transbordo lateral, que consiste em uma barreira à passagem do fertilizante, que se encontra ao final do helicóide, posicionada paralelamente ao eixo do mesmo. O dosador (D2) com um helicóide com passo 25,4mm (1”) e transbordo transversal, caso em que a barreira se encontra posicionada ao fim do helicóide, perpendicularmente ao eixo do mesmo. E o dosador (D3) com dois helicóides com passo 25,4mm (1”) com duas saídas para descarga por gravidade, na posição inferior de maneira oposta uma da outra, ou seja, nenhuma barreira impede a descarga do fertilizante o qual é liberado ao fim de cada helicóide.
O fator inclinações longitudinal contará com 3 níveis de tratamentos +20°, 0° e -20°. O fator inclinações transversal também contará com 3 níveis de tratamentos, +15°, 0 e -15° E o fator velocidade com 2 níveis de tratamentos, 70 rpm e 35 rpm.
A combinação de três dosadores, três inclinações transversais, três inclinações longitudinal e duas velocidades, totaliza 54 tratamentos e três repetições, ou seja, 162 parcelas. Cada parcela terá 96 potes, individualizando serão 15552 coletas.
Será utilizado um delineamento inteiramente casualizado onde, para cada parcela será atribuída um nível de tratamento obtido através da interação dos níveis de cada um dos fatores. A variável resposta será o coeficiente de variação (CV).
Os resultados serão analisados fixando, cada um dos níveis do fator inclinação longitudinal e gerando assim 6 funções, sendo, no eixo das ordenadas, a variável resposta coeficiente de variação (%) e no eixo das abscissas, o intervalo correspondente ao domínio da função de -15° a +15° referidos às inclinações transversais. Os valores obtidos através da interação dos fatores dosador, inclinação e velocidade, totalizando 18 funções.
Também serão fixados cada um dos níveis do fato inclinação transversal e geradas 6 funções, sendo, no eixo das ordenadas, a variável coeficiente de variação (%) e no eixo das abscissas, o intervalo correspondente ao domínio da função de -20° a +20° referidos às inclinações longitudinais. Os valores obtidos através da interação dos fatores dosador, inclinação longitudinais e velocidade, totalizando 18 funções.
Todos os equipamentos e materiais necessários para a realização do experimento já foram adquiridos e/ou estão sendo confeccionados no CEng-UFPel.

Indicadores, Metas e Resultados

a. Determinar a variação na dosagem de fertilizante depositado na linha e o desempenho dos dosadores em função da velocidade de acionamento, inclinação longitudinal e transversal.

b. Gerar informações à respeito do comportamento operacional dos dosadores de fertilizante, que servirão de auxílio para a elaboração do projeto informacional e conceitual para o dimensionamento e confecção de um sistema mecanizado que proporcione maior uniformidade na dosagem de fertilizantes em semeadoras-adubadoras.

c. Contribuição de forma direta, do ponto de vista prático, aos produtores na tomada de decisão em relação à aquisição e utilização dos dosadores de fertilizante tornando o sistema produtivo mais eficiente.

d. Colaborar para o desenvolvimento do estudo em questão, contribuindo aos pesquisadores, professores e estudantes de graduação e de pós-graduação que desenvolvem (ou que pensem em desenvolver) pesquisas nesta linha.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
CHEINER STURBELLE SCHIAVON
CHRISTIAN PEREIRA BORGES
DAVID PERES DA ROSA
DIEGO KRUMREICH SCHMECHEL
EMERSON LIMA RIBEIRO
EVANDRO HUBNER BUBOLZ
MARIVAN DA SILVA PINHO4
ROGER TOSCAN SPAGNOLO6
WESLEY REINOSO

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