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Entenda as diferenças entre pneus diagonais duplos e radiais simples

Na hora de configurar os rodados do trator, o que vale a pena: pneu diagonal e rodado duplo ou pneu radial e rodado simples?

A mecanização das operações agrícolas em uma propriedade rural representa uma parcela significativa dos custos totais de produção. A utilização eficiente das máquinas agrícolas possibilita redução destes custos, sendo que até mesmo uma simples alteração na configuração de uma máquina pode resultar em maior eficiência e, consequentemente, economia ao final da operação.

Uma maneira de aumentar a eficiência operacional, por exemplo, é maximizar a capacidade de tração de um trator agrícola. Inúmeros são os fatores que interferem na capacidade de tração: tipo de solo e cobertura vegetal, relação peso/potência e a interação rodado-solo. O uso de um diferente tipo construtivo do pneu pode resultar em maior tração, além de gerar ganhos produtivos de maneira indireta.

Atualmente, estão disponíveis no mercado duas formas de construção de pneu: a diagonal e a radial. A mais utilizada no Brasil, devido à oferta e ao baixo custo, é a diagonal, que consiste em uma estrutura distribuída em ângulos de 40º a 45º em relação à banda de rodagem. Já a estrutura em que as lonas estão dispostas perpendicularmente na banda de rodagem recebe o nome de radial.

Outra forma de aumentar a tração de um trator é a utilização de diferentes configurações de rodados, as quais recebem o nome de duplagem, filipagem ou, ainda, flipagem, dependendo da região. Esta técnica consiste basicamente em aumentar o número de rodados por eixo, sendo esta adição principalmente realizada no eixo traseiro, visto que este eixo é capaz de realizar 50% da tração desenvolvida pelo trator.

EXPERIMENTO EM CAMPO

Pesquisadores do Laboratório de Agrotecnologia, da Universidade Federal de Santa Maria, realizaram um experimento para obter mais respostas sobre a melhor configuração de pneus e rodados que permitam maior eficiência em tração. Para esta avaliação foi utilizado um trator Massey Ferguson, modelo MF 6713R Dyna-4, 4x2 com tração dianteira auxiliar e potência máxima no motor de 130,4cv (95,9kW), a 2.100rpm, segundo norma ISO TR 14396.

Neste trator, chamado de trator teste, foram alteradas as configurações de pneus e rodados, sendo: pneu diagonal e rodado duplo versus pneu radial e rodado simples. Ainda, foram alteradas sua relação peso/potência: 45kg/cv (6.020kg de peso total); 50kg/cv (6.610kg), e 55kg/cv (7.320kg), sempre buscando a distribuição aproximada de 40% e 60% do peso total sobre o eixo dianteiro e traseiro, respectivamente.

O trator freio Massey Ferguson, modelo MF 7219, com peso total de 10.000kg, foi utilizado para impor cargas parciais na barra de tração do trator teste, na tentativa de simular a demanda de tração de três tipos de implementos agrícolas: leve (24kN), médio (27kN) e pesado (36kN). A velocidade teórica do comboio foi fixada em 5,60km/h, e a pressão interna dos pneus em 158,58kPa (23psi) para os radiais e 179,26kPa (26psi) para os diagonais, conforme recomendações dos fabricantes.

O experimento foi formado por três fatores: a) configurações de pneus e rodados; b) relações peso/potência; c) cargas parciais. Para cada situação, o trator teste tracionou o trator freio, por uma distância de 50m, por três vezes. Os dados analisados foram: força de tração, potência na barra de tração, patinamento das rodas motrizes e consumo específico de combustível. Os dados de força de tração, velocidade real e patinamento foram coletados por meio de uma instrumentação eletrônica, instalada no trator teste. Já os dados de potência na barra de tração e consumo específico de combustível foram calculados.

Procedimento para medição da área de contato, utilizando cal branca para delimitar as impressões do pneu sobre o solo
Procedimento para medição da área de contato, utilizando cal branca para delimitar as impressões do pneu sobre o solo

PRINCIPAIS RESULTADOS

Verificou-se variação para todos os dados analisados. As maiores médias de força de tração foram obtidas para a configuração pneu diagonal e rodado duplo, ressaltando que estas são menores quando comparadas às cargas impostas pelo trator freio, devido à interação do rodado-solo. Para as relações peso/potência de 45kg/cv e 50kg/cv foram obtidas médias semelhantes. Porém, pode-se visualizar que, para a relação de 50kg/cv foram superiores em todas as cargas parciais impostas.

Ainda, pode-se inferir que os dados de força de tração foram superiores para a configuração pneu diagonal e rodado duplo em relação ao pneu radial e rodado simples, mesmo que a área de contato desta última configuração (4.956cm²) seja 17,84% superior em relação à configuração pneu diagonal e rodado duplo (4.071,85cm²).

Gráfico 1 - Resultados referentes à força de tração, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas
Gráfico 1 - Resultados referentes à força de tração, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas

Isso se deve ao aumento da pressão exercida pelo rodado sobre o solo, em função da menor área de contato, que, em boas condições de trafegabilidade, faz com que o pneu diagonal e rodado duplo tenham maior aderência. Com isso, tem-se a necessidade de adição de lastro em tratores de potência elevada e baixa relação peso/potência, para realizar trabalhos pesados.   

Quando se analisa, separadamente, a relação entre a força de tração e o peso aderente, denominado coeficiente dinâmico de tração, observa-se que este foi maior para a menor relação peso/potência, sendo 34,30% para o pneu diagonal e rodado duplo, e 32,10% para a configuração pneu radial e rodado simples. O coeficiente dinâmico de tração decresce à medida que a relação peso/potência aumenta, alcançando médias de 25,28% e 25,27% para as configurações pneu diagonal e rodado duplo e pneu radial e rodado simples, respectivamente.

Os dados de potência na barra de tração são 15,56% superiores para a configuração pneu diagonal e rodado duplo, para a carga parcial de 36kN e relação peso/potência de 50kg/cv, comparado à configuração pneu radial e rodado simples (41,75cv), para os mesmos tratamentos.

Gráfico 2 - Resultados referentes à potência na barra de tração, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas
Gráfico 2 - Resultados referentes à potência na barra de tração, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas

O maior dado de potência na barra de tração obtido para a configuração pneu radial e rodado simples foi de 44,16cv, ou seja, 0,5% inferior em relação à configuração pneu diagonal e rodado duplo, para mesma carga parcial aplicada (36kN) e relação peso/potência (45kg/cv). Estes dados representam uma eficiência na transformação da potência do motor em potência de tração na ordem de 35%.

Referente às médias de patinamento das rodas motrizes, o melhor desempenho foi verificado para a configuração pneu radial e rodado simples, sendo que para a maioria dos tratamentos avaliados estava dentro dos dados considerados aceitáveis, entre 5% e 20%, exceto para a configuração pneu radial e rodado simples, na maior carga parcial aplicada com relação peso/potência de 45kg/cv, onde chegou a 25,61%.

Gráfico 3 - Resultados referentes ao patinamento das rodas motrizes, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas
Gráfico 3 - Resultados referentes ao patinamento das rodas motrizes, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas

Como referência, consideraram-se faixas de patinamento entre 18% e 20% para os pneus diagonais e, aproximadamente, 15% para os pneus radiais, que, segundo outros pesquisadores, correspondem à máxima eficiência em tração.

As menores médias de consumo específico de combustível correspondem a maiores potências e rendimentos na barra de tração. Na configuração pneu diagonal e rodado duplo para a relação peso/potência de 50kg/cv foi obtido o menor consumo específico de combustível de todo o experimento (127g/cv/h). Já para a configuração pneu radial e rodado simples, a menor média de consumo específico (132,28g/kW/h) foi obtida para a relação peso/potência de 45kg/cv, diferindo das demais.

Gráfico 4 - Consumo específico de combustível, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas
Gráfico 4 - Consumo específico de combustível, para as diferentes configurações de pneus e rodados, relações peso/potência e cargas parciais impostas

Com exceção da relação peso/potência de 45kg/cv, para ambas as configurações de pneus e rodados, o consumo específico de combustível apresentou comportamento conforme o esperado, com diminuição do consumo à medida que aumentou a carga aplicada ao trator. Tal consumo é uma função não linear da potência na barra de tração. Segundo especialistas, quanto menor a medida do consumo específico, maior é a eficiência na conversão de energia.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A configuração pneu diagonal e rodado duplo apresentou melhor desempenho em tração (força, potência e eficiência em tração), para as condições deste experimento.

Já as menores médias de patinamento das rodas motrizes foram observadas para a configuração pneu radial e rodado simples.

O consumo específico de combustível mais baixo foi observado na configuração pneu diagonal e rodado duplo, para a relação peso/potência de 50kg/cv. Já, para a configuração pneu radial e rodado simples, o menor consumo ocorreu na relação de 45kg/cv.

Detalhe dos dois tipos de pneus e rodados avaliados
Detalhe dos dois tipos de pneus e rodados avaliados

Box - Avaliações de desempenho em tração de tratores agrícolas

Os testes para determinação do desempenho em tração, podem ser feitos em campo, em uma condição mais próxima da realidade do agricultor, ou em pista pavimentada, podendo ser de concreto ou asfalto para tratores de rodas, ou em pista de terra compactada, para os tratores de esteira. Sendo que, nas condições de pista, pode ser obtido o máximo desempenho possível do trator.

O trator que se deseja avaliar (trator teste) é equipado com uma série de sensores, que medem diversos parâmetros de interesse, como: força de tração, consumo de combustível, patinamento das rodas motrizes, velocidade real de deslocamento, rotação do motor e do ventilador e temperaturas da água, combustível e óleo lubrificante.

Na maioria dos testes, ao nível de Brasil, utilizam-se dois tratores em comboio, isto é, o trator avaliado traciona outro de maior massa, chamado de trator freio. Além de tratores freio, podem ser utilizados cavalos mecânicos e, no caso em específico da Faculdade de Ciências Agrárias, da Universidade Estadual Paulista, de Botucatu, SP, um reboque, do tipo trailer, chamado de Unidade Móvel de Ensaio da Barra de Tração - UMEB, foi adaptado para servir como carro dinamométrico. Todos têm a finalidade de impor cargas ao trator teste, simulando a demanda de tração de máquinas ou implementos utilizados na agricultura.

Já, os ensaios oficiais de desempenho em tração, só podem ser realizados em superfície pavimentada de concreto ou asfalto, com o uso de carro dinamométrico instrumentado e seguindo normas oficiais, que definem uma metodologia pré-estabelecida e padronizada. Este rigor permite levantar informações quantitativas, por meio das quais o desempenho de um trator pode ser julgado. Diferentemente dos ensaios, a experimentação científica é uma prática que não segue normas oficiais e que depende da criatividade e da metodologia adotada pelos pesquisadores, como foi o caso deste experimento.

Outros trabalhos realizados

Além deste, outros trabalhos foram desenvolvidos pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Agrotecnologia, sustentando a linha de pesquisa interação solo-máquina-planta. No mais recente deles, foram avaliados os níveis de vibrações em um trator agrícola, utilizando pneus radiais e diagonais, com diferentes pressões internas (baixa, recomendada e alta).

Em outro trabalho, foi avaliado o desempenho em tração de um trator utilizando pneus diagonais, nas configurações de rodado simples e duplo traseiro, com variação de pressões internas dos pneus (124, 138 e 152 kPa). Na época, pôde-se concluir que, para a configuração rodado duplo, com pressão interna de 138 kPa, obteve-se incremento de 4,35% na força de tração, 7,50% na potência disponível na barra de tração e 72,8% na eficiência em tração.

Em outra ocasião, avaliou-se o uso de pneu diagonal e radial, na configuração rodado simples, com variação da velocidade de trabalho, nível de carga imposta ao trator e condição de solo (agregado e desagregado). Para as condições do experimento, pôde-se concluir que, o pneu radial teve menor resistência ao rolamento e patinamento, menor consumo de combustível, maior coeficiente dinâmico de tração e melhor desempenho, em relação ao pneu diagonal. Todos os trabalhos tiveram o apoio do Coordenador de Marketing Estratégico Tratores da AGCO do Brasil, Eder Dornelles Pinheiro e do Coordenador de Marketing de Produto da Itaimbé Máquinas, Maurício Machado da Rosa.

Marcelo Silveira Farias, José Fernando Schlosser, Hêmilli Kauani Ubinski Bairros, Leonardo Casali, Laboratório de Agrotecnologia, Universidade Federal de Santa Maria; Alexandre Russini, Universidade Federal do Pampa, Campus Itaqui


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