Nome do Projeto
Desenvolvimento de equipamento multitarefas para Sistema de Plantio Direto de Hortaliças (SPDH)
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
10/07/2023 - 31/12/2026
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
As máquinas existentes atualmente para mecanizar as operações necessárias à implantação de cultivos hortícolas necessitam de solo previamente preparado. Sendo assim, a adoção de sistemas de plantio direto de hortaliças (SPDH), prática desejável na produção agroecológica, requer o emprego de maquinário específico, ainda inexistente no mercado. Visando suprir essa dificuldade, o presente projeto tem o objetivo de desenvolver equipamento de auxílio ao SPDH que realize acamamento físico dos adubos verdes, corte da palhada e abertura de sulco para o transplante de maneira simultânea empregando tratores de no máximo 40 kw de potência. O projeto se desenvolverá por meio de estudo de caso da necessidade de máquinas e ou aprimoramento dos equipamentos destinados ao transplante de hortaliças no SPDH com um enfoque na Região do Vale do Rio Pardo e Vale do Taquari e região metropolitana de Porto Alegre. As informações obtidas serão tratadas por meio de metodologia de projeto com abordagem sistemática, englobando as fases de projeto informacional, projeto conceitual e projeto preliminar, de forma a permitir a definição das especificações técnicas do produto, criação de concepção de projeto, o dimensionamento das partes e, finalmente a construção de um protótipo. Os testes do protótipo serão realizados em conjunto com os agricultores que compõem as comunidades abrangidas pelo projeto. Ao final da pesquisa espera-se obter um equipamento capaz de auxiliar de maneira satisfatória o transplante de hortaliças em plantio direto, nas realidades encontradas na agricultura familiar, facilitando no processo de transição agroecológica das regiões estudadas.

Objetivo Geral

Desenvolver equipamento de auxílio a Sistema de Plantio Direto de Hortaliças (SPDH) que realize acamamento físico dos adubos verdes, corte da palhada e abertura de sulco para o transplante de maneira simultânea para tratores de no máximo 40 kw de potência.

Justificativa

O SPDH tem se apresentado um caminho para a transição da agricultura convencional para a agroecológica, ele permite reduzir o uso de agrotóxicos e adubos altamente solúveis até eliminá-los das lavouras (LIMA, et al., 2017; FAYAD, et al., 2018). Nessa perspectiva, por ser um sistema novo e complexo e desenvolvido principalmente em áreas pequenas da agricultura familiar e camponesa há grandes desafios tecnológicos, entre eles máquinas e equipamentos para resolver suas limitações.
Segundo Fayad, et al. (2018), equipamentos para o SPDH, dentro da realidade da agricultura familiar, têm muitas limitações, visto que a maioria dos conhecimentos gerados pela engenharia agrícola visa atender às necessidades das lavouras nas grandes propriedades. Assim há uma necessidade de desenvolver e/ou adaptar tecnologias já disponíveis a esta realidade da agricultura familiar, evoluindo a partir dos arranjos artesanais já desenvolvidos pela agricultores. Por se tratar de um sistema produtivo inovador o desenvolvimento de máquinas e equipamentos é mais evidente pois necessita trabalhar com diferentes culturas, topografias e tamanhos de áreas cultivadas, quantidades de palha acima de 10 toneladas de matéria seca ha⁻¹ano⁻¹, tudo isso acessível a este segmento da agricultura.

Metodologia

O tema proposto é bastante amplo, assim para se ter um diagnóstico e fazer a tomada de decisão de qual caminho a seguir será realizado um estudo de caso da necessidade de máquinas e ou aprimoramento dos equipamentos destinados ao transplante de hortaliças no SPDH com um enfoque na Região do Vale do Rio Pardo e Vale do Taquari, no centro do estado do Rio Grande do Sul.
O diagnostico e a tomada de decisão o qual caminho a seguir será feita a partir de entrevista semiestruturadas aplicadas em agricultores chaves, lideranças que trabalham com agroecologia e produção orgânica e pequenas empresas que trabalham no desenvolvimento de maquinas e equipamentos para esse setor.
Para a definição do número de entrevistas, será adotada o recorte amostral proposto por Little (citado por Fontes et al., 2003) que estabelece tamanhos mínimos de amostras segundo o tamanho original da população e o rigor estatístico desejado no estudo.
A metodologia a ser utilizada no desenvolvimento do projeto do equipamento será fundamentada na metodologia de projeto que já vem sendo utilizada e compreendida por vários pesquisadores e apresenta resultados satisfatórios no desenvolvimento de máquinas e equipamentos agrícolas e, é dividida em quatro fases de projeto: informacional, conceitual, preliminar e detalhado (REIS, 2003, TEIXEIRA, 2008, MEDEIROS, 2012, OLDONI 2012, STEFANELLO 2013).
Na sua implementação metodológica será criada uma equipe de projeto multidisciplinar para auxiliar na tomada de decisões que surgirem durante o desenvolvimento das atividades do projeto. Essa equipe será formada por mim, docentes, funcionários, colaboradores e discentes do Núcleo de Inovação em Máquinas e Equipamentos Agrícolas – NIMEq, da Universidade Federal de Pelotas – UFPEL.
Fases do projeto:
Projeto informacional
O projeto informacional subdivide-se em seis etapas compostas por oito tarefas que devem ser executadas de forma sequencial com auxílio ferramentas. Na etapa 1 se pesquisar-se-á informações sobre o tema de projeto (informações técnicas, estabelecer o ciclo de vida do produto), isso será obtido de pesquisa bibliográfica e análise de sistemas similares. Na sequência será estabelecido o ciclo de vida do produto e serão consideradas as seguintes fases: projeto, fabricação, montagem, operação, regulagem e manutenção. Nesta etapa busca-se identificar as pessoas, empresas ou instituições envolvidas nas diversas etapas da vida do produto, desde a criação, projeto, fabricação, comercialização, uso, manutenção e descarte. Identificando-se os clientes envolvidos de cada etapa do ciclo de vida, passa-se a buscar suas necessidades em relação ao projeto do produto. A partir disso serão estabelecidos os requisitos dos clientes, com base nas necessidades dos clientes, formar-se-á frases curtas compostas pelos verbos ser, estar ou ter seguidas de um ou mais substantivos, ou por um verbo qualquer mais um substantivo, indicando este, que o requisito é possivelmente uma função que o produto deve desempenhar. Na quarta etapa os requisitos do projeto são definidos atribuindo-se grandezas físicas ou econômicas, aos requisitos de clientes, para que seja possível mensurá-los. Propõe-se neste projeto os seguintes atributos básicos: funcionamento, ergonomia, economia, normatização e segurança. Os atributos específicos: geometria, massa, potência, fluxo, padronização. Alguns requisitos de projeto, que não se enquadram em nenhum dos atributos, serão classificados como geral.
Com os requisitos de projetos definidos, estes serão hierarquizados, aplicando-se a matriz da casa da qualidade (QFD - Quality Function Deployment - Desdobramento da Função Qualidade), que é responsável pelo relacionamento dos requisitos dos clientes ponderados com a aplicação do diagrama de Mudge e os requisitos de projeto. Por sua vez, o diagrama de Mudge é uma matriz de relacionamento que visa ponderar a importância de um requisito de cliente em relação aos demais, tornando-os mensuráveis, para servir de multiplicador quando relacionados com os requisitos de projeto, também inseridos no QFD. Com o preenchimento da matriz da casa de qualidade, gera-se uma lista hierarquizada dos requisitos de projeto. Os quais servem de base para estabelecerem-se as especificações do projeto, obtidas pela atribuição de metas para os requisitos de projeto hierarquizados finalizando assim o projeto informacional e dando início ao projeto conceitual.
Projeto conceitual
O projeto conceitual é subdividido em seis etapas compostas por nove tarefas que devem ser executadas de forma linear sequencial com auxílio de diferentes ferramentas metodológicas.
A primeira etapa do projeto conceitual deve ser feita a verificação do propósito do problema, analisam-se as especificações do projeto, buscando-se minimizar as preferências pessoais, omitir os requisitos sem relação direta com a função, converter as informações quantitativas em qualitativas, eliminar as subjetividades e reformular o problema generalizando-o. Na sequência será estabelecida a estrutura funcional, nesta formula-se o problema, ainda de forma abstrata, será estabelecido as funções: global, alternativas e desdobramentos no formato de diagrama de blocos, evidenciando suas entradas e saídas de energia, material e sinal, priorizando o fluxo de massa como referência de ordenação e sequência das funções elementares da máquina. Em posse dessas informações será necessário selecionar as estruturas funcionais, para isso será utilizada a Matriz de Decisão, com base nos requisitos técnicos e de custo mais relevante oriundos dos requisitos de clientes (Diagrama de Mudge). A estrutura funcional selecionada orienta a busca por princípios de solução adequados para a resolução do problema.
Na Matriz de Decisão, os itens referentes às necessidades de clientes serão rearranjados em critérios técnicos e especificações de custo, seguidos de seus pesos relativos. Os itens sem detalhamento suficiente para avaliação nesta fase serão desconsiderados. Os itens que possuam semelhanças em relação aos critérios de especificações de custo terão seus pesos somados. O somatório das pontuações em relação aos atendimentos aos requisitos de clientes deverá ainda ser multiplicado pelos valores de referência provindos do diagrama de Mudge (ferramenta utilizada na fase 1). A estrutura funcional que obtiver maior pontuação ao final da matriz de avaliação é a selecionada para execução da última etapa do projeto conceitual.
A terceira etapa diz respeito à pesquisa por princípios de solução, onde o abstrato se torna concreto. Para cada uma das subfunções da estrutura funcional escolhida na tarefa anterior é atribuído um princípio de solução oriundo de pesquisa de sistemas similares, aplicação do método de Brainstorming, produzindo-se desenhos que formam uma matriz morfológica, que nada mais é do que uma matriz contendo diferentes princípios de solução para uma mesma sub-função. Posteriormente estes são combinados para formar as concepções alternativas. Para a seleção da concepção que melhor atende as especificações do projeto será adotados duas técnicas. Julgamento da viabilidade que faz uso da experiência da equipe, determinado se a combinação é ou não viável. Matriz de Avaliação, baseando-se em critérios elaborados a partir das necessidades dos clientes, as combinações serão comparadas entre si, sendo uma delas escolhida pela equipe como referência. Os pesos utilizados para os requisitos de clientes serão suas classes obtidas no Diagrama de Mudge e os escores utilizados para a avaliação do atendimento dos requisitos em relação à referência serão: a) +2, muito melhor; b) +1, melhor; c) 0, da mesma forma; d) -1, de modo pior; e) -2, de modo muito pior. Para o cálculo dos pesos totais, serão multiplicados cada escore pelo peso do requisito analisado, e posteriormente somados os resultados de cada concepção. A melhor concepção de equipamento será aquela que obtiver a maior pontuação e, portanto, escolhida para a continuidade do projeto, através da sua evolução e aprimoramento, buscando-se ainda acrescentar à concepção selecionada os princípios de solução considerados promissores das concepções descartas, finalizando assim a fase de projeto conceitual.
Projeto preliminar
Nessa etapa o conceito selecionado é desenvolvido, atribuindo-se formas e materiais à solução, dimensionando-se seus componentes e avaliando-se se a solução está de acordo com os requisitos de projeto. Ao fim desta etapa, obtém-se o leiaute definitivo da solução. Cabe ainda nesta fase, realizar os testes necessários de subsistemas pertencentes à máquina.

Indicadores, Metas e Resultados

Ao final da pesquisa espera-se obter um equipamento capaz de auxiliar de maneira satisfatória o transplante de hortaliças em plantio direto, nas realidades encontradas na agricultura familiar, facilitando no processo de transição agroecológica das regiões estudadas. Os indicadores da obtenção dos objetivos propostos estão relacionados à publicação dos resultados da pesquisa de campo, de forma que ela venha colaborar com a adoção do SPDH por outras comunidades de agricultores, a construção de um protótipo funcional que realize simultaneamente o acondicionamento e o corte da vegetação de cobertura e a abertura de um sulco no solo, a aprovação do equipamento pelos agricultores das regiões abrangidas pela pesquisa e divulgação dos resultados dos testes por meio de artigos científicos e boletim técnico.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANGELO VIEIRA DOS REIS2
CARLOS RICARDO TREIN1
EDUARDA DA SILVA FERREIRA
FABRICIO ARDAIS MEDEIROS1
MAURO FERNANDO FERREIRA1
Marlon Soares Sigales
Miqueli Sturbelle Schiavon
NIXON DA ROSA WESTENDORFF2
TATIANA DA SILVA DUARTE

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
PROAP/CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 3.200,00Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339018 - Auxílio Financeiro a EstudantesR$ 3.200,00

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