Nome do Projeto
Ensaios em laboratório de dosadores pneumáticos operando em condução forçada para análises de efeito de velocidade
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
13/10/2020 - 31/08/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Estimativas da ONU dizem que a população mundial deverá bater 11 bilhões de pessoas em meados do ano de 2100. Sendo a Agricultura o setor encarregado de garantir a segurança alimentar do planeta, a responsabilidade de se atualizar tecnologicamente para aumentar a produtividade de alimentos recaí sob a mesma. Nesse contexto, fatores como a precisão de semeadura se torna ainda mais importante para garantir uma boa produtividade, logo esse trabalho tem por objetivo analisar a influência dos dosadores pneumáticos no processo através de ensaios em laboratório com diferentes marcas e modelos de equipamentos. Com isso, ter-se-á dados para comparar os dosadores, com e sem mecanismos de condução forçada, podendo então se observar que tipo de melhorias os dispositivos de condução forçada trazem ao processo de semeadura de precisão. Os testes serão realizados em laboratório, utilizando uma bancada desenvolvida especialmente para testes de dosadores e um sensor de coletas de dados também projetado especificamente para a atividade, comparando-os em termos de velocidades e padrões de espaçamentos estabelecidos em normas. Os resultados esperados são um estudo detalhado sobre que velocidades máximas os dosadores testados podem operar dentro dos padrões de qualidade da norma, bem como identificr quais características mecânicas permitem operações mais velozes.

Objetivo Geral

Analisar a influência do dosador pneumático no processo de semeadura através do ensaio em laboratório de diferentes marcas e modelos de dosadores pneumáticos.

Justificativa

Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), a população do planeta deve atingir 9,7 bilhões de pessoas no ano de 2050, tendendo a bater 11 bilhões por volta do ano de 2100 (United Nations, 2019).
Para BASSOI et al. (2019) sendo a Agricultura responsável pelo abastecimento alimentício da população mundial, cabe a mesma aumentar a produtividade, extraindo o máximo de valor de cada etapa produtiva e assim proporcionando segurança alimentar. Para isso os autores defendem que o processo de produção agrícola deverá integrar conhecimentos agronômicos, grandes bases de dados agrícolas (Big Data), tecnologias inovadoras de sensores, satélites, veículos aéreos não tripulados, máquinas e robôs autônomos, softwares e computação em nuvem.
LUNA, KLEIN (2019) mostram a maneira como o Brasil se tornou o maior exportador líquido de alimentos do mundo e o terceiro maior produtor e exportador agrícola. Segundo os autores esse é um dos desenvolvimentos mais importantes da história moderna.
Tendo por base o estudo de FEIX; LEUSIN JÚNIOR (2019), o Rio Grande do Sul é o maior produtor nacional de máquinas e implementos agrícolas, beneficiando-se da expansão do mercado brasileiro nas últimas décadas. As empresas gaúchas consolidaram suas vantagens competitivas no mercado nacional, fazendo com que atualmente gigantes multinacionais dividam espaço com empresas locais de variados portes.
O estudo feito pelo IBGE no ano de 2014 mostra que a indústria de máquinas e equipamentos tem contribuição de aproximadamente 12% no valor de transformação da indústria gaúcha, isto é, transformação de matéria prima em produto final. Dentro deste percentual, os produtos destinados a fabricação de bens para agropecuária como máquinas agrícolas representam mais que a metade, destacando tratores agrícolas, colhedoras e semeadoras.
Os conceitos de agricultura familiar passaram a ser amplamente discutidos na academia brasileira em meados da década de 90. Em muitos casos era associada à agricultura de subsistência, de baixa renda ou agricultura camponesa. No entanto, o que caracteriza esse setor ,de fato, é a atividade agropecuária compartilhada entre os membros de uma família como principal fonte de renda da mesma (LIMA; SILVA; IWATA, 2019).
Em um contexto mundial a agricultura familiar corresponde a 90% das propriedades rurais, produzindo 80% dos alimentos que abastecem o planeta terra, segundo (FAO, 2014).
No Brasil, a agricultura familiar corresponde a 3.897.408 dos estabelecimentos rurais, ocupando uma área de 80.891.084 hectares. A agricultura familiar gaúcha corresponde a 293.280 estabelecimentos de um total de 364.193 (CENSO-AGRO, 2017).
A qualidade do processo de semeadura influencia diretamente no contexto econômico dos cultivares agrícolas, nele qualquer descuido pode gerar perdas na produtividade (NAVID et al., 2011). Em seu estudo, BOTTEGA et al. (2014) traz a qualidade do processo de semeadura como um fator entre outros capaz de melhorar a produtividade de uma lavoura.
A semeadura de precisão busca por espaçamentos equidistantes entre sementes, podendo ser arranjadas de forma retangular, quadriculada ou triangular, porém os dois últimos formatos não são muito utilizados por precisarem de distância entre linhas muito reduzidas, abaixo das recomendações atuais (HEEGE, 1993). O componente mecânico responsável por realizar essa atividade é conhecido como dosador de precisão e estão presentes nas principais máquinas semeadoras comerciais. Esses mecanismos são geralmente classificados em dois grupos, são eles: Puramente mecânicos e mecânicos pneumáticos (OGLIARI, 1990).
Os dosadores mecânicos pneumáticos são normalmente encontrados na forma
de discos perfurados e no momento em que as sementes entram em contato com esses orifícios são atraídas para dentro deles em virtude do diferencial de pressão entre as partes internas e externas do disco. Com o giro do disco a semente é transportada até um condutor de saída onde o efeito pneumático é cessado e a semente fica livre para ser depositada no solo (OGLIARI, 1990).
Um dos mecanismos principais da semeadora é o componente de deposição. Este conjunto de elementos que conduz ou transporta e deposita as sementes nos sulcos de semeadura (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996). Esse mecanismo é dotado de um tubo condutor onde, em seu interior, as sementes caem sob ação gravitacional. Há também a possibilidade de que a deposição de sementes seja forçada através de um mecanismo trasportador no interior do tubo, conduzindo o grão da saída do dosador até as proximidades do fundo do sulco, nesse caso, utilizando outros meios que não a força da gravidade (MACHADO et al., 2005).
No que diz respeito à deposição forçada de sementes, esse tipo de mecanismo é encontrado nas semeadoras de fluxo contínuo do mercado internacional, porém há a tendência de que esse mecanismo seja empregado nas semeadoras de precisão, pois segundo KEPNER; BAINER; BARGER (1982) o emprego desses mecanismos poderá mitigar os erros de deposição das sementes no solo.

Metodologia

O presente trabalho será realizado nas dependências do Núcleo de Inovações em Máquinas e Equipamentos Agrícolas - NIMEq do Departamento de Engenharia Rural UFPel, porém alguns testes serão realizados no Laboratório de Processor Mecânicos localizado no Centro de Engenharias (Ceng) da UFPel. As características construtivas de cada dosador e mecanismo de deposição de sementes testados serão especificadas detalhadamente para que se tenha mais informações para debater os resultados.
Para atingir os objetivos citados, irão ser realizados testes com dosadores pneumáticos utilizando a bancada desenvolvida por WALKER; REIS; STEFANELLO (2018). As velocidades de deslocamento a serem ensaiadas serão 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10km h-1, conferidas através de um foto tacômetro medido no eixo do dosador. Para atuar como fonte de pressão pneumática será utilizado um aspirador de pó, esse proverá a sucção de sementes necessária no interior do dosador pneumático.
Será utilizado um grupo de 250 sementes de Milho e Soja, tendo assim um total de 250 amostras de intervalo de tempo em cada experimento. Os testes serão realizados em quadruplicata para cada dosador testado, com cada dispositivo de condução de sementes em cada uma das velocidades para ambas as culturas.
Para retirada de informações será utilizado um sistema automático de coleta de dados desenvolvido por ANDRADE et al. (2019). Este é baseado em um sistema microprocessado que comunica de forma contínua as leituras feitas por um sensor óptico instrumentado para adequação de sinal e disposto em geometria testada, com o PC via monitor serial através do protocolo RS-232. Ao final de cada experimento, o sistema disponibiliza um arquivo .csv que contém as informações de espaçamento temporal entre as sementes.
Os dosadores testados serão comparados levando em consideração os padrões definidos por COELHO (1996) que determina o espaçamento aceitável entre sementes, onde Xi é o valor obtido da amostra e Xref é o valor de referência calculado em função da densidade de semeadura. Múltiplos: Xi < 0,5 . Xref. Aceitáveis: 0,5 . Xref < Xi < 1,5. Falhas: Xi > 1,5 . Xref.
Para avaliar o coeficiente de variação também será utilizado outro padrão dado por COELHO (1996) que apresenta os mínimos valores aceitáveis e os máximos valores admissíveis do coeficiente de variação.
Será realizada uma análise estatística de frequência para determinar o percentual de cada tipo de espaçamentos (falhos, aceitáveis e múltiplos). Após isso será feita uma análise de variância para comparar as médias dos tratamentos. Se o parâmetro F for significativo, será aplicado um teste de Tukey para ver onde ocorreram as diferenças.

Indicadores, Metas e Resultados

O resultado esperado é obter um estudo detalhado sobre as velocidades que os dosadores pneumáticos testados podem operar com diferentes mecanismos de deposição de sementes. Com as informações obtidas através da análise construtiva do mecanismo, poderá ser inferido quais as características que permitem operações mais velozes.
Também espera-se esclarecer as vantagens e as desvantagens que a condução de sementes forçada ou não trazem ao processo de semeadura.

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
FAPERGS / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado Rio Grande do SulR$ 9.000,00Coordenador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 1.200,00UGR

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339030 - Material de ConsumoR$ 1.000,00
339018 - Auxílio Financeiro a EstudantesR$ 1.200,00
449052 - Equipamentos e Material PermanenteR$ 8.000,00

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