Apostila Maquinas Agricolas

Apostila Maquinas Agricolas

(Parte 1 de 3)

unespCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE BAURU
FACULDADE DE ENGENHARIA
Departamento de Engenharia Mecânica
unespCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE BAURU
FACULDADE DE ENGENHARIA
Departamento de Engenharia Mecânica
ProfDr.. Abílio Garcia dos Santos Filho
ProfDr.. João Eduardo Guarneti Garcia dos Santos

Colaboração::

Jeferson Roberto de Freitas Ricardo Busab Abou Mourad

1. Introdução1
1.1. Conceituação e Normalização das Máquinas Agrícolas1
1.2. Classificação das Máquinas Agrícolas1
2. Tratores Agrícolas4
2.1. Funções Básicas4
2.2. Constituição6
2.3. Classificação Geral8
2.3.1. Tipo de Rodado8
2.3.2. Tipo de Chassi10
3. Ensaios de Tratores12
3.1. Objetivos12
3.2. Ensaio na Tomada de Potência (TDP)12
3.3. Ensaio na Barra de Tração (BT)18
3.4. Determinação do Centro de Gravidade dos Tratores Agrícolas30
3.5. Regra do Fator 0,8639
4. Preparo Inicial do Solo42
4.1. Fatores Levados em Consideração42
4.2. Tipos de Equipamentos Responsáveis pelo Desbravamento42
4.3. Tipos de Equipamentos Responsáveis pela Destoca45

4.3. Levantamento Densométrico e Determinação do Desempenho Operacional.46

5. Preparo Periódico do Solo51
5.1. Arados51
5.1.1. Arados de Aivecas51
5.1.2. Arados de Discos53
5.1.3. Fatores que Influem na Penetração dos Discos no Solo5
5.2. Grades56
5.3. Subsoladores59
5.3.1. Métodos de Avaliação da Camada Compactada61
6. Máquinas para Semeadura70
6.1. Classificação das Semeadoras70
6.2. Fatores que Afetam a Semeadura73
6.3. Constituição das Semeadoras73
6.4. Cálculo Utilizado para Semadura74
7. Máquinas para Colheita78
7.1. Classificação das Colhedoras78
7.2. Colhedoras de Cereais78
8. Pulverizadores81
8.1. Tipos de Pulverizadores81
8.2. Formas de Aplicação do Produto82
8.3. Dimensionamento dos Pulverizadores82
Bibliografia83

I Anexos .................................................................................................................................84

Máquinas Agrícolas1 1. Introdução

1.1. Conceituação e Normalização das Máquinas Agrícolas

Abaixo segue algumas terminologias segundo a ABNT - NB-6.

Operação Agrícola: Toda atividade direta e permanentemente relacionada com a execução do trabalho de produção agropecuária.

Máquinas Agrícolas: Máquina projetada especificamente para realizar integralmente ou coadjuvar a execução da operação agrícola.

Implemento Agrícola: Implemento ou sistema mecânico, com movimento próprio ou induzido, em sua forma mais simples, cujos órgãos componentes não apresentam movimentos relativos.

Ferramenta Agrícola: Implemento, em sua forma mais simples, o qual entra em contato direto com o material trabalhado, acionado por uma fonte de potência qualquer.

Máquina Combinada ou Conjugada: É uma máquina que possui, em sua estrutura básica, órgãos ativos que permitem realizar, simultaneamente ou não, várias operações agrícolas.

Acessórios: Órgãos mecânicos ou ativos que, acoplados à máquina agrícola ou implemento, permite tanto aprimoramento do desempenho como execução de operações diferentes para o qual foi projetado.

1.2. Classificação das Máquinas Agrícolas As máquinas agrícolas são divididas em grupos, especificados na seqüência.

Máquinas Agrícolas2 Grupo 1 - Máquinas para o preparo do solo a.1) Máquinas para o preparo inicial do solo

São responsáveis pela limpeza do solo, ou seja, pela remoção de árvores, cipós e etc.

Constituem-se de destocadores, serras, lâminas empurradoras, lâminas niveladoras, escavadeiras e perfuradoras.

a.2) Máquinas para o preparo periódico do solo

São responsáveis pela movimentação ou mobilização do solo (inversão de leiva).

Constituem-se de arados de aivecas, arados de discos, subsoladores, enxadas rotativas, sulcadores, etc.

Grupo 2 - Máquinas para a semeadura, plantio e transplante b.1) Semeadoras, plantadoras e transplantadoras b.2) Cultivo mínimo ou plantio direto a) Grupo 3 - Máquinas para a aplicação, carregamento e transporte de adubos e corretivos c.1) Adubadoras e carretas

Grupo 4 - Máquinas para o cultivo, desbaste e poda d.1) Cultivadores de enxadas rotativas, ceifadeiras e roçadoras

Grupo 5 - Máquinas aplicadoras de defensivos e.1) Pulverizadores, polvilhadoras, microatomizadoras, atomizadoras e fumigadores

Grupo 6 - Máquinas para a colheita f.1) Colhedoras ou colheitadoras

Máquinas Agrícolas3 Grupo 7 - Máquinas para transporte, elevação e manuseio g.1) Carroças, carretas e caminhões

Grupo 8 - Máquinas para o processamento h.1) Máquinas beneficiadoras de café, milho, arroz, algodão e cana h.2) Máquinas para o tratamento e polimento: secadoras, classificadoras e polidoras

Grupo 9 - Máquinas para a conservação do solo, água e irrigação e drenagem i.1) Irrigação: motobombas e aspersores i.2) Drenagem: retroescavadeiras e valetadeiras

Grupo 10 - Máquinas especiais j.1) Reflorestamento: tratores florestais e filler bush (processador de madeira)

Grupo 1 - Máquinas motoras e tratoras k.1) Tratores agrícolas, tratores industriais e tratores florestais

Máquinas Agrícolas4 2. Tratores Agrícolas

Importância: Aumentar a produtividade aliado à maior eficiência das atividades agrícolas, tornando-o menos árduo e mais atraente. Condicionam e exigem avanços tecnológicos constantes.

Evolução: - 1858: Trator à vapor para arar a terra;

- 1889: Trator com combustão interna (Henry Ford - Fergusson);

- 1911: Ocorreu a primeira mostra de tratores de Nebraska - E.U.A.;

- 1920: Surgiram dois tratores agrícolas: Massey Harris - Henri Ford e Fergusson;

- 1940: Surgiram tratores equipados com Tomada de Potência (TDP), Barra de

Tração (BT) e Sistema de 3 Pontos (1º ponto: inferior esquerdo, 2º ponto: inferior direito e 3º ponto: superior);

- Atualmente: Tratores com potência elevada e tecnologia avançada como os das marcas Ford-New Holland, Agrale, Massey – Fergusson, Caterpillar, Valmet, Muller e SLC.

2.1. Funções Básicas a) Tracionar máquinas e implementos de arrasto tais como arados, grades, adubadoras e carretas, utilizando a barra de tração; b) Acionar máquinas estacionárias, tais como batedoras de cereais e bombas de recalque d’água, através de polia e correia ou da árvore de tomada de potência; c) Tracionar máquinas, simultaneamente com o acionamento de seus mecanismos, tais como colhedoras, pulverizadores, através da barra de tração ou do engate de três pontos e da árvore de tomada de potência;

Máquinas Agrícolas5 Tiveram como causas principais a evolução dos tratores:

a) A necessidade do aumento da capacidade de trabalho do homem do campo, face à crescente escassez de mão-de-obra rural; b) A migração das populações rurais para as zonas urbanas, devido ao processo de desenvolvimento econômico pelo qual tem passado o nosso país.

Como conseqüência, o trator tem provocado modificações profundas nos métodos de trabalho agrícola nos seguintes aspectos:

a) Redução sensível da necessidade de tração animal e de trabalho manual e, por conseqüência, diminuição do mercado de trabalho rural, para mão-de-obra não qualificada; b) Crescente exigência do emprego de tecnologia avançada, notadamente das técnicas de descompactação e conservação dos solos, de aplicação de fertilizantes e defensivos, da utilização de sementes selecionadas e de conservação e armazenamento dos produtos colhidos; c) Organização e racionalização do trabalho, através de planejamento agrícola e controle econômico-financeiro, dando às atividades de produção rural um caráter tipicamente empresarial.

A evolução do uso de máquinas na agricultura pode ser vista pela figura a seguir:

Figura 2.1 – Evolução da participação nos sistemas de produção das várias tecnologias de execução mecanizada das operações agrícolas.

Máquinas Agrícolas6 2.2. Constituição

Figura 2.2 – Constituição geral de um trator agrícola.

a) Motor: Responsável pela transformação da energia potencial do combustível em energia mecânica, na forma de potência disponível no eixo de manivelas.

Combustível Diesel Número de cilindros 1,3,4 ou 6 Bico InjetorInjeção direta Potência16 ~ 215 cv Torque3,7 kgf.m a 79 kgf.m Rotação máxima2400 a 2700 rpm Relação de compressão16:1 a 18:1 b) Embreagem: Órgão receptor da potência do motor e responsável pela sua transmissão à caixa de mudança de marchas, sob o comando de um pedal ou alavanca acionável pelo operador (pedal de embreagem).

Máquinas Agrícolas7 c) Caixa de mudança de marchas: Órgão mecânico responsável pela transformação de movimento para o sistema de rodados do trator. É o responsável pela transformação de torque e velocidade angular do motor, sendo comandada pela alavanca de mudança de marchas.

d) Coroa, pinhão e diferencial: Órgãos transformadores e transmissores de movimentos responsáveis pela transmissão do movimento da caixa de mudança de marchas a cada uma das rodas motrizes; envolvendo uma redução proporcional de velocidade e uma mudança na direção do movimento de um ângulo de 90º.

e) Redução final: Órgão que transmite os movimentos do diferencial às rodas motrizes com redução da velocidade angular e aumento do torque.

f) Rodados: São os órgãos operadores responsáveis pela sustentação e direcionamento do trator, bem como sua propulsão, desenvolvida através da transformação da potência do motor em potência na barra de tração.

g) Tomada de potência (TDP): Órgão responsável pela transformação do movimento do motor para uma árvore de engrenagens, cuja extremidade externa está localizada na parte traseira do trator, local onde são acoplados sistemas mecânicos rotativos. As tomadas de potência possuem rotações na faixa de 540 a 1000 rpm e são normalizadas pela ABNT-PB-83.

h) Sistema hidráulico: Órgãos receptores, transformadores e transmissores da potência do motor através de um fluido sob pressão aos órgãos operadores, representados, principalmente, por cilindros hidráulicos. São normalizados pela ABNT-PB-131.

i) Reguladores: Conjunto de órgãos que têm por função regular a velocidade angular do motor em função das variações das cargas às quais o trator é submetido.

Máquinas Agrícolas8 j) Sistema de engate de três pontos: Responsável pela tração e suspensão de implementos e máquinas agrícolas. É normalizado pela ABNT-PB-84, categoria I, I (tratores agrícolas) e II (tratores industriais e florestais).

k) Barra de tração (BT): Órgão responsável pela tração de máquinas e implementos. É normalizado pela ABNT-PB-85.

2.3. Classificação Geral

A classificação geral dos tratores leva em consideração dois critérios básicos: o tipo de rodado e o tipo de chassi.

2.3.1. Tipo de Rodado

Confere à máquina importantes características com relação à tração, estabilidade e rendimento operacional. Classificam-se em:

a) Tratores de rodas

Os tratores de rodas constituem o tipo predominante para uso agrícola. Caracterizamse por possuírem, como meio de propulsão, rodas pneumáticas, cujo número e disposição determinam os seguintes subtipos:

a.1) Duas rodas;

- as rodas são motrizes; - o operador caminha atrás do conjunto;

- tobatas ou microtratores.

Máquinas Agrícolas9

Figura 2.3 – Esquema de um trator de duas rodas.

a.2) Triciclos;

- possuem duas rodas traseiras motrizes e uma roda na frente; - utilizados como tratores de jardinagem e ceifadores.

Figura 2.4 – Esquema de um trator de três rodas.

a.3) Quatro rodas

- duas rodas movidas e duas rodas atrás com diâmetro maior às anteriores; - modelos: 4 X 2 (4 rodas, sendo 2 para tração); 4 X 4 (4 rodas, sendo as 4 para tração;

Figura 2.5 – Esquema de um trator de quatro rodas.

Máquinas Agrícolas 10 b) Tratores de semi – esteiras

São tratores de quatro rodas, porém modificadas, de forma a admitirem o emprego de uma esteira sobre as rodas traseiras motrizes.

Figura 2.6 – Esquema de um trator de semi – esteiras.

c) Tratores de esteiras

O rodado desses tratores é constituído, basicamente, por duas rodas motoras dentadas, duas rodas guias movidas e duas correntes sem fim, formadas de elos providos de pinos e buchas dispostos transversalmente, denominados esteiras. As rodas dentadas transmitem movimento às esteiras que se deslocam sobre o solo, apoiadas em chapas de aço denominadas sapatas. Uma estrutura de apoio e um conjunto de roletes completam esse tipo de rodado.

Figura 2.7 – Esquema de um trator de esteiras.

2.3.2. Tipo de Chassi

Confere características ao trator com relação ao Peso X Potência, distribuição dos esforços e localização do centro de gravidade.

Máquinas Agrícolas 1 Classificam-se em:

a) Tratores industriais

São utilizados para transporte e manuseio de ferramentas em parques industriais. Podem ser de rodas, esteiras e de chassi articulado.

b) Tratores florestais

São tratores utilizados para derrubada e corte de árvores, carregamento, transporte e processamento.

c) Tratores agrícolas

Segundo seu chassi podem ser de 2, 3 e 4 rodas. São transportadores de implementos e formam conjuntos combinados.

Máquinas Agrícolas 12 3. Ensaios de Tratores

Os pontos analisados nos ensaios podem ser divididos em:

- Pontos obrigatórios:Ensaio da Tomada de Potência (TDP); Ensaio da Barra de Tração (BT).

- Pontos facultativos:Ensaio do sistema hidráulico;

Nível de fumaça; Nível de ruído; Ensaio de frenagem; Partida à baixa temperatura; Ensaios com temperatura controlada.

3.1. Objetivos

- Atuar indiretamente como agente fiscalizador e elemento de garantia das condições mínimas de funcionamento e durabilidade;

- Fornecer ao fabricante dados que permitam aprimorar seu produto, visto que nem sempre as empresas possuem centro de ensaios.

- Fornecer aos usuários dados que lhe permitam a adoção de critérios racionais para a seleção de tratores e máquinas agrícolas;

- Levantar informações e dados técnicos obtendo-se características verdadeiras e livres de interferências comerciais ou de erros projetuais;

3.2. Ensaio na Tomada de Potência (TDP) a) Potência teórica.

Máquinas Agrícolas 13 onde:

Pt = Potência teórica, (cv); Q = quantidade de combustível consumido, (l/h); c = calor específico do combustível, (kcal/kg); ρ = densidade do combustível, (kg/l).

b) Fatores que afetam a potência.

- Relação estequiométrica (ar/combustível); - Periodismo das válvulas;

- Umidade do ar;

- Relação de compressão: gasolina – 6 a 8, álcool – 12 a 14, diesel – 16 a 18.

c) Órgãos responsáveis pelos ensaios de tratores.

- DEA – Divisão de Engenharia Agrícola – Jundiaí/SP; - CENEA – Centro Nacional de Engenharia Agrícola – Iperó/SP;

- CEEMAT – Centre de Estude de Machine Agricole – França;

- Centro de Nebraska – É o maior centro de investigação e ensaio de máquinas. Subsidiado pela S.A.E.

d) Potência Efetiva Corrigida.

TvTo PwPo

PsPeoPec (3.2) onde:

Pec = potência efetiva corrigida, (cv); Peo = potência observada no ensaio, (cv); Ps = pressão atmosférica normal, (760 mmHg); Pw = pressão absoluta de vapor de água, (mmHg); Po = pressão atmosférica local, (mmHg); To = Temperatura absoluta no local, (K); Tv = Temperatura normal absoluta, (K).

Máquinas Agrícolas 14 e) Alteração de potência em função da altitude.

f) Potência indicada.

c nNALPmPi ⋅

onde:

Pi = potência indicada, (cv); A = área do cilindro, (cm2); Pm = pressão média indicada, (kgf/ cm2); L = curso do êmbolo, (cm); N = número de cilindros do motor; n = rotação, (rpm); c = 1 para motor 2 tempos e 2 para motor 4 tempos; g) Potência de atrito

PePiPat −= (3.4) onde:

Pat = potência de atrito, (cv); Pi = potência indicada, (cv); Pe = potência efetiva, (cv).

Máquinas Agrícolas 15 h) Rendimentos.

- mecânico (normalmente varia entre 75 e 95%)

- térmico

- termo-mecânico (para motores a diesel: 35%, para motores a gasolina: 25%)

i) Equipamento utilizado no ensaio de TDP.

São utilizados freios dinamométricos ou freio Prony (dinamômetro de absorção). Um dinamômetro de absorção é aquele que mede a potência aplicada e, ao mesmo tempo, converte-a em qualquer outra forma de energia, normalmente calor. Um freio Prony é a forma mais elementar do dinamômetro de absorção.

O freio Prony não é inteiramente apropriado para as determinações de potência versus velocidade, de um motor de combustão interna, pois as curvas do conjugado versus velocidade, do freio e do motor, são aproximadamente as mesmas. Desse modo, o controle de velocidade é fraco.

Quando empregado com precaução, pode-se esperar que o freio Prony meça a potência com um erro de cerca de 1%.

Figura 3.1 – Freio Prony.

Máquinas Agrícolas 16 O ensaio na TDP é realizado num período seqüencial de duas horas com a presença de carga no trator. Um esquema do ensaio na TDP de um trator é mostrado na Figura 3.2.

Figura 3.2 – Ensaio na TDP.

Um exemplo dos resultados de um ensaio, na potência máxima de um trator de 27 cv, é mostrado na tabela a seguir.

Velocidade angular (rpm) Consumo de combustívelPotência observada

(cv) TDP Motor Horário (l/h) cv.h/l Específico

(g/cv.l)

A = x de 12 posições durante 2 horas; B = valores da TDP à 540 rpm; C = 85% do torque de A1; D = carga nula; E = 50% da carga C1;

F = carga igual a A1; G = 25% da carga C1; H = 75% da carga C1.

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