Corte eficiente com disco duplo em semeadoras

Análise das forças atuantes em disco duplo defasado com diferentes ângulos de ataque, para uma semeadora-adubadora, mostra a eficiência deste sistema na abertura de sulcos no plantio direto.

Desde muito tempo é conhecido o fato de que as reações resultantes da penetração de elementos rompedores em solo compactado diminuem a vida útil de componentes, geram maior esforço na linha de plantio e um custo indesejado de manutenções, muitas vezes em meio à semeadura.

Diante destas colocações, nota-se que as forças que atuam em elementos de disco duplo podem ser mais bem avaliadas, já que, de acordo com a literatura, é conhecido o fato que o disco duplo atua na camada superficial do solo, ou seja, a de maior compactação.

O objetivo deste artigo é avaliar os esforços em diferentes ângulos de ataque do disco duplo, identificando se esta variação tem ou não relevância significativa para redução da carga na linha de plantio, além de contribuir para a produção científica do país, com informações sólidas que servirão para o avanço tecnológico das empresas do ramo de máquinas agrícolas.

De acordo com Portella (2001), deve ser dada uma atenção especial aos elementos rompedores de solo das semeadoras, principalmente pelas dificuldades impostas por esta técnica de cultivo. Uma delas é o rompimento do solo na linha da semeadura, que é agravada pelo crescente aumento de restos culturais na superfície. Esses restos culturais giravam em torno de três toneladas por hectare (matéria seca), quando do início do plantio direto no Brasil, na década de 1970, sendo que atualmente ultrapassam dez toneladas por hectare, dependendo do sistema de rotação de culturas adotado.

O desenvolvimento de semeadoras para plantio direto, no Brasil, teve como base o aprimoramento de rompedores de solo. Cada modelo de máquina possui suas particularidades construtivas, versões e opções de mecanismos rompedores de solo. Os sistemas mais comumente empregados são: sistema de discos duplos desencontrados na semeadura das culturas de inverno, com espaçamentos reduzidos entre as linhas de semeadura (inferior a 200mm) e sistema múltiplo (disco de corte, faca e disco duplo), na semeadura de culturas de verão com espaçamentos maiores entre as linhas (acima de 300mm).

A eficiência no rompimento de solo em uma semeadora para PD está ancorada em três pilares: corte de palha; fluxo de palha; abertura dos sulcos de semeadura e de fertilização. Assim, para o bom desempenho em termos de rompimento de solo, além de considerar-se a geometria dos elementos rompedores, há de considerar-se o arranjo e a disposição desses sob a semeadora.

DISCOS DUPLOS DEFASADOS E/OU DESENCONTRADOS

O disco duplo defasado é composto por dois discos planos de diâmetros diferentes, sendo os centros dos discos coincidentes ou não. Por sua configuração, corta a palha e abre um sulco no solo para a colocação de semente e/ou, fertilizante.

De acordo com Mion et al (2008), o disco duplo apresenta vantagens frente a esforços transversais comparado com disco de corte, pois a disposição de um disco de cada lado garante maior estabilidade e apoio. Por apresentar este arranjo construtivo e maior área de atrito com o solo, o disco duplo necessita de maior força vertical para cortar a palha e romper o solo.

Forças atuantes

Um fator de grande influência no plantio direto são as forças atuantes nos elementos rompedores, que têm um papel importante no desempenho das semeadoras-adubadoras. Na maioria das vezes, as forças que atuam nestes elementos são diretamente associadas à cobertura do solo, velocidade de plantio, tipo de solo e teor de umidade do solo.

Estudos realizados por Machado et al (2007) indicam que a força exigida para tracionar uma semeadora para Plantio Direto é inferior àquela que vem sendo recomendada pelos fabricantes de máquinas agrícolas em seus prospectos. Os autores citam que esta divergência se dá pelo aumento de áreas com diversos tipos de solo cultivados sob semeadura direta e para que não ocorram problemas na recomendação de força de tração apresentam valores bem acima do necessário.

EFEITO DA PROFUNDIDADE DE TRABALHO

As operações de semeadura das principais culturas comerciais (trigo, soja, milho e sorgo) estão no limite de profundidade entre 2cm e 7cm. Assim sendo, a resistência que o solo oferece à penetração e ao movimento do elemento rompedor neste limite de profundidade está influenciada principalmente pelo teor de argila, grau de compactação e teor de umidade (Portella, 1983).

EFEITO DA VELOCIDADE DE TRABALHO

A velocidade de trabalho também tem um papel de grande importância na operação de semeadura direta, tanto para uma eficiente deposição da cultura, quanto na distribuição de esforços resultantes no conjunto trator-semeadora.

Siqueira et al (2001), avaliando quatro semeadoras-adubadoras na operação de SD de soja, detectaram um aumento significativo no requerimento da força de tração e potência média e máxima na barra de tração, quando a velocidade de deslocamento variou de 4,7km/h para 8,3km/h. 

Trintin et al (2005) comprovam em ensaios realizados que o aumento de velocidade provoca o aumento da capacidade operacional do conjunto e, por consequência, acréscimo também no consumo de combustível e na demanda de potência média na barra de tração.

MATERIAIS E MÉTODOS

Os ensaios conduzidos neste trabalho foram desenvolvidos na área da fazenda experimental Stara, pertencente à Stara Indústria de Máquinas Agrícolas, no município de Não-Me-Toque (RS), em agosto de 2014.

Utilizando um carro dinamométrico especialmente desenvolvido para esta pesquisa foram medidas as forças vertical, horizontal e momento, atuantes sobre três suportes de disco duplo com diferentes ângulos de ataque. Variou-se a velocidade de deslocamento em três níveis, bem como a profundidade de trabalho em dois níveis.

CARRO DINAMOMÉTRICO

Para obter os dados das forças atuantes identificadas por este estudo, foi utilizado um carro dinamométrico confeccionado pelo setor de engenharia da Stara. Este carro é constituído de um cabeçalho acoplado no trator e um conjunto de rodado acionado por um par de atuadores hidráulicos que, através do comando do trator, são posicionados na altura exata de trabalho.

Na parte inferior do carro encontra-se a unidade de testes constituída do conjunto linha de plantio onde foram acoplados os suportes de disco duplo com suas respectivas variações de ângulo.

REALIZAÇÃO DO TESTE

O sistema de coleta e aquisição de dados utilizado foi o MGC Plus da HBM, alimentado por uma unidade de corrente contínua. Um software faz a leitura e conversão dos sinais coletados tanto para pré como para pós-processamento, o Catman Easy, também da HBM. Ambos foram fixados na mesa do carro dinamométrico.

O estudo foi constituído com discos duplos na configuração de discos defasados, que é atualmente o elemento rompedor de solo mais utilizado nas culturas de inverno. Cada suporte tinha um ângulo de ataque diferente (34°, 36° e 38°).

A pressão de corte de cada suporte variou entre (210kgf e 294kgf) e foi regulada no sistema de pressão por mola helicoidal da linha de plantio. Em cada variação de pressão de corte duas profundidades (3,5cm e 5cm) e três velocidades (4km/h, 8km/h e 12km/h).

A regulagem da profundidade foi ajustada através do conjunto limitador de profundidade acoplado junto ao suporte de disco duplo. Tanto a profundidade de corte quanto a velocidade empregadas neste estudo foram em decorrência da capacidade operacional do conjunto semeadora-adubadora e trator comercializados atualmente.

A realização do teste se deu em uma área de campo com cobertura de solo espontânea de azevém, no comprimento total de 150m, dividido em três parcelas de 50m.

RESULTADOS

Foram coletados dados de forças horizontais, responsáveis pela componente de tração da linha de plantio, e de forças verticais, responsáveis pelo componente de pressão sobre a linha de plantio para obter a profundidade de trabalho.

Analisando os dados da Tabela 1 verifica-se que apenas os ângulos testados e a profundidade de trabalho (posição) tiveram diferenças estatísticas significativas. Entre os ângulos, o de menor força requerida foi o de 34 graus e a profundidade de trabalho de 35mm demandou cerca de 30% a menos na força horizontal. Surpreendentemente as velocidades não apresentaram diferenças significativas, ou seja, tracionar a semeadora entre 4km/h e 12km/h não altera a demanda de tração para estes discos duplos testados.

Mas, ao se analisar a Força Vertical observou-se que houve diferenças estatísticas entre todos os componentes, com expressiva significância para a profundidade de trabalho, conforme esperado. Maiores profundidades demandaram maiores forças verticais. A menor velocidade de trabalho também exigiu menos força vertical, comprovando vários trabalhos, que concluem que aumentos de velocidade fazem com que haja menor profundidade de plantio. Assim, para manter a profundidade é necessário aumentar a força sobre o disco duplo (pressão).

De acordo com pesquisas, o disco duplo apresenta vantagens frente a esforços transversais comparado com o disco de corte, pois a disposição de um disco de cada lado garante maior estabilidade e apoio.
De acordo com pesquisas, o disco duplo apresenta vantagens frente a esforços transversais comparado com o disco de corte, pois a disposição de um disco de cada lado garante maior estabilidade e apoio.
De acordo com pesquisas, o disco duplo apresenta vantagens frente a esforços transversais comparado com o disco de corte, pois a disposição de um disco de cada lado garante maior estabilidade e apoio.
De acordo com pesquisas, o disco duplo apresenta vantagens frente a esforços transversais comparado com o disco de corte, pois a disposição de um disco de cada lado garante maior estabilidade e apoio.

CONCLUSÕES

Desta atividade foi possível concluir que o trabalho em ângulos de ataque de discos duplos defasados pode vir a diminuir a demanda de energia nas linhas de plantio, otimizando tanto os componentes (mancais, rolamentos etc) quanto a própria estrutura das semeadoras. Conclui-se da mesma forma que a velocidade de trabalho atua apenas sobre o componente vertical da força.

Projeto de disco duplo defasado.
Projeto de disco duplo defasado.
Módulo de aquisição de dados MGC Plus.
Módulo de aquisição de dados MGC Plus.
Carro dinamométrico e a unidade de teste utilizada no ensaio.
Carro dinamométrico e a unidade de teste utilizada no ensaio.


Fernando Capellari, José Antonio Portella, UPF


Artigo publicado na edição 149 da Cultivar Máquinas. 

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