Distribuidor de fertilizantes

Projeto de Distribuidor de Fertilizantes do Tipo Rotor Dentado Vertical promete diminuir em até 40% o custo do produto em comparação aos dosadores utilizados atualmente.

As semeadoras-adubadoras em linha se caracterizam por depositar no solo, de forma simultânea, sementes e fertilizantes. Para isso esses equipamentos possuem mecanismos dosadores, responsáveis pela dosagem dos produtos.

Os fertilizantes respondem por cerca de 25% dos custos de uma lavoura. Desta forma, pode-se dizer que o funcionamento dos mecanismos dosadores pode afetar a rentabilidade do empreendimento agrícola, além de ser determinante para a qualidade do processo de semeadura e, por isso, seu desempenho deve ser avaliado, em diferentes condições de trabalho.

Devido à grande preocupação dos produtores em ter uma lavoura mais uniforme e obter uma maior produtividade, foi desenvolvido um mecanismo de dosagem de fertilizantes do tipo rotor dentado vertical que, segundo Portella (1999), apresentou desempenho muito acima dos demais dosadores comparados, com C.V. de 1,3% em seu melhor desempenho de dosagem.

O mecanismo dosador de fertilizantes, apresentado na Figura 1, é encontrado na maioria dos modelos de semeadoras-adubadoras europeias e argentinas.

Figura 1 - Dosador de fertilizante tipo rotor dentado vertical Argentino
Figura 1 - Dosador de fertilizante tipo rotor dentado vertical Argentino
Figura 1 - Dosador de fertilizante tipo rotor dentado vertical Italiano
Figura 1 - Dosador de fertilizante tipo rotor dentado vertical Italiano

O rotor dentado vertical, conforme apresentado na Figura 2, caracteriza-se por um cilindro com dentes equidistantes na sua periferia. Os fertilizantes são distribuídos ao serem arrastados pelos dentes do rotor. Para obter melhor uniformidade, dependendo do produto a ser distribuído, os dentes podem ser dispostos em duas fileiras alternadas. A vazão de distribuição dá-se por variação de velocidade do eixo de acionamento dos dosadores, que é obtida através de caixas variadoras de velocidade. 

Figura 2 - Vistas de um dosador de fertilizante rotor dentado vertical
Figura 2 - Vistas de um dosador de fertilizante rotor dentado vertical
Figura 3 - Rotor dentado vertical
Figura 3 - Rotor dentado vertical

O rotor dentado foi projetado com dentes equidistantes uns dos outros, proporcionando uma vazão uniforme para os fertilizantes serem distribuídos, conforme mostra a Figura 3.

Ensaios e testes

Os testes do dosador foram realizados na empresa Stara Indústria de Implementos Agrícolas S/A, no Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento. Os tratamentos foram formados a partir do arranjo fatorial, com três repetições, dentro do delineamento inteiramente ao acaso. Este experimento foi repetido em três velocidades de acionamento, 30rpm, 60rpm e 90rpm, com três fertilizantes. A variável resposta observada foi a vazão mássica média do dosador, coletada em 30 segundos, nas três velocidades, com os três nutrientes.

Esta metodologia foi adaptada de Milan & Gadanha Junior (1996), que descrevem os procedimentos para ensaios de regularidade de vazão, utilizados na avaliação de distribuidores de fertilizantes a lanço, utilizada para determinação da dosagem em cada posição de regulagem do dosador deste tipo de equipamento.

Para fins de análise dos resultados foi realizada a análise da variância dos dados e as médias foram separadas pelo teste de Tukey com P < 0,05. Para comparação do desempenho do novo dosador com o dosador atual com os diferentes tipos de fertilizante e velocidades, foi utilizada a amplitude total. Como os dosadores possuem capacidades de vazão distintas, a amplitude total foi transformada em amplitude relativa, que representa a porcentagem da variação de dosagem em relação à vazão do dosador quando nivelado longitudinalmente.

BANCADA DE TESTES

A bancada de testes utilizada para realização deste trabalho foi construída pela equipe de Protótipo da empresa Stara, nas dependências do mesmo laboratório. É constituída basicamente por: estrutura de sustentação, estrutura de acionamento e suporte para o dosador. O material utilizado para a sua construção foi aço carbono SAE 1020.

A função da estrutura de sustentação é servir como apoio para todos os outros componentes da bancada, o suporte para o dosador que apoia o depósito de fertilizantes, e todo o sistema de transmissão.

O acionamento do dosador é feito por um motor elétrico de 1cv (735W), com rotação nominal de 1.740rpm, acoplado a um redutor de engrenagens 10:1, e um inversor de frequência, o que permite que os dosadores sejam acionados com rotações próximas a 0rpm até 174rpm.

Para os testes, foram utilizados os fertilizantes ureia, cuja composição declarada pelo fabricante é 45% de nitrogênio, e cloreto de potássio, com 60,5% de potássio, e uma mistura dos dois fertilizantes na proporção de 2:1 de ureia/cloreto de potássio. Estes fertilizantes foram escolhidos pela sua ampla utilização como fonte de nitrogênio e potássio pelos agricultores e sua mistura teve como objetivo observar a tendência de qualidade de distribuição de misturas de diferentes fontes de nutrientes com características físicas distintas.

Resultados

Os resultados encontrados nos testes realizados estão apresentados na Tabela 1.

Considerando que estatisticamente o dosador vertical é tão preciso quanto o dosador comercial, que é referência de mercado, poderá ser escolhido o dosador que tiver o custo mais acessível. Em uma análise comparativa de custos, o dosador vertical proposto neste trabalho teve um gasto cerca de 40% em relação ao dosador comercial, o que poderia justificar estudos futuros para desenvolvimento comercial.

CONCLUSÕES

Foi desenvolvido um projeto de dosador de fertilizantes rotor dentado vertical, com três principais objetivos, simples regulagem, alta precisão e baixo custo, sendo que todos os objetivos foram alcançados. Nos testes em comparação ao líder de mercado, o dosador de fertilizantes tipo rotor dentado vertical conseguiu médias semelhantes de vazão. Após realizados testes estatísticos, chegou-se à conclusão que o Dosador Vertical é tão preciso quanto o dosador comercial. Sendo assim, o fator custo seria usado para futura tomada de decisão em relação à sua implementação comercial.

A) Estrutura de sustentação; B) Motor elétrico; C) Redutor de engranagens; D) Inversor de frequência; E) Depósito de fertilizantes e F) Suporte para o dosador.
A) Estrutura de sustentação; B) Motor elétrico; C) Redutor de engranagens; D) Inversor de frequência; E) Depósito de fertilizantes e F) Suporte para o dosador.

Projeto do Dosador de Fertilizantes

O projeto do dosador é composto por uma carcaça dividida em duas partes, (Figura 4.A.1 e 4A.2), unidas por parafusos (Figura 4H), e feitas de nylon com 20% a 30% de fibra. O Rotor Dentado Vertical (Figura 4B) é feito de material SAE 1045 obtido pelo processo de microfundição, a bucha guia (Figura 4C) é produzida também pelo processo de microfundição em material SAE 1030. O rotor dentado vertical é guiado por uma arruela dentada (Figura 4D), que tem a função de evitar o vazamento de fertilizante pela lateral do dosador. Esta arruela é acoplada a um anel de polipropileno injetado (Figura 4E) montado na carcaça, tendo a função de protegê-la, recebendo ele o desgaste ocasionado pelo movimento da arruela dentada. A alavanca (Figura 4G),  quando acionada, transmite movimento à barra de regulagem de vazão (Figura 4I), a qual movimenta axialmente o eixo de transmissão e, ocasionalmente, aumenta ou diminui a exposição do cilindro acanalado à massa de fertilizantes. O fundo (Figura 4F) feito em polipropileno injetado, tem a função de regular o tamanho do orifício de saída, conforme o fluxo de fertilizantes que está sendo dosado.

Figura 4 - Vistas Explodida Dosador
Figura 4 - Vistas Explodida Dosador

 

Bruno Freitas Dalmagro, José Antonio Portella, UPF


Artigo publicado na edição 165 da Cultivar Máquinas.

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