Avaliação do maquinário de plantio e colheita da usina

4.3.1. Áreas de contato rodado/solo

Os resultados obtidos permitem inferir que o método da área de contato da elipse (ACE) pode ser empregado na avaliação de área de contato dos rodados com probabilidade de 93% de coerência em relação ao método da área de contato real (ACR) (Figura 13); no entanto, observando-se a Tabela 15, as áreas de contato obtidas mostram que o método da elipse superestima as áreas de contato, ou seja, ACE>ACR (Figuras 23 e 24 do anexo 2). Na obtenção da área de contato real, somente as áreas reais das garras são computadas na avaliação e, no caso do método da elipse, a área da elipse é computada. Tais constatações podem ser confirmadas pelos estudos de Silva et al. (2003b), que encontraram valores superestimados da área de contato da elipse em relação à área de contato real, em até 4,77 vezes, e, com isso, subestima a pressão de contato, o que foi verificado no presente estudo em relação à pressão de contato dos rodados do transbordo e da esteira da colhedora.

Figura 13. Relação entre área de contato real (ACR) e a área de contato da elipse (ACE), com coeficiente de correlação (r = 0,93).

A ordem dos valores para a área de contato (AC) foi: solo recoberto com palhada > solo sem palhada > superfície rígida (Tabela 15) e o aumento da AC foi na seguinte ordem: superfície rígida < solo sem palhada < solo recoberto por palhada. A diminuição da AC na

superfície rígida, em relação à superfície do solo sem palhada, foi causada pela capacidade do solo em melhor acomodar as garras dos rodados, com a deformação do solo e o aprofundamento dessas garras no perfil. Os resultados corroboram com as constatações de Silva et al. (2003b), que avaliaram que, na condição de consistência do solo dentro da faixa de friabilidade, ocorrerá a penetração total ou parcial das garras e, dependendo da transferência de peso, parte dos flancos toca o solo, servindo como área de apoio.

Na superfície rígida, tanto o pneu como a superfície não deformam, mas, no solo recoberto com palhada ou sem a palhada, há a deformação tanto do pneu quanto do solo (Tabela 15). Em superfície com solo mobilizado, o solo é que sofre primeiro a deformação, antes do pneu, e as baixas pressões de inflação ou altas cargas podem sobrecarregar os pneus, provocando grandes deformações, proporcionando áreas de contato maiores, ficando próximas à uma elipse, com a parte central tendendo para o formato de um retângulo (VANDENBERG; GILL, 1962), e a palhada da cana contribui ainda mais para a deformação do pneu e o consequente aumento da área de contato pneu/solo.

Tabela 15. Informações pondero-dimensionais e pressão exercida pelo contato rodado-solo para os diferentes maquinários e superfícies utilizando a área real e a área da elipse.

Rodado Superfície PE ACE ACR PCE PCR

Dianteiro Superfície rígida 3160 3781 1064 81,96 291,35 Dianteiro Solo com palhada 3160 5389 2929 57,72 105,84 Dianteiro Solo sem palhada 3160 4026 1905 76,16 162,73

Traseiro Superfície rígida 4280 5717 966 73,41 434,65

Traseiro Solo com palhada 4280 7912 4273 53,05 98,26

Traseiro Solo sem palhada 4280 6301 3384 66,62 124,07

Transbordo vazio Superfície rígida 2600 2356 1153 108,3 221,21 Transbordo C(1) Superfície rígida 4933 2396 1180 201,97 410,11 Transbordo C(1) Solo com palhada 4933 3781 2862 127,99 169,09 Transbordo C(1) Solo sem palhada 4933 3330 2421 145,32 199,89 Colhedora Superfície rígida 9150 9787 1435 91,68 622,10 Colhedora Solo com palhada 9150 22782 11652 39,38 76,61 Colhedora Solo sem palhada 9150 18659 8941 48,04 99,84

PE = peso do eixo (kg). ACE = área de contato da elipse (cm2). ACR = área de contato real (cm2). PCE = pressão de contato

da elipse (kPa). PCR = pressão de contato real (kPa). (1)Transbordo C = transbordo carregado com 14 Mg.

O aumento da área de contato rodado/solo, seja pela utilização de pneus de alta flutuação seja pela utilização de máquinas sobre esteiras, ou mesmo pela existência da palhada (Tabela 15), mostrou-se eficiente na redução das pressões de contato aplicadas sobre

o solo, porque a palhada contribui para o aumento da área de contato rodado/solo e, com isso, ocorre menor risco de compactação pelo tráfego de máquinas. Os resultados corroboram com os dados obtidos por Keller e Arvidsson (2004), nos quais o aumento da área de contato dos rodados com o solo mostrou-se eficiente para reduzir as pressões e a compactação do solo por tráfego de máquinas.

Na avaliação da área de contato do rodado com o solo coberto com palhada, comparando-se com o solo sem palhada, o aumento da AC foi favorável à superfície de solo com palhada, pois, foi devido à deformação da palhada - que funciona como um colchão amortecedor que absorve a deformação das garras dos rodados - é que houve o aumento da área de contato (Tabela 15). Os resultados corroboram com as constatações de Hilbig et al. (2007), que avaliaram o tráfego de máquinas, com e sem cobertura de palha na superfície do solo, e concluíram que, com a presença de palha, a área de contato (AC) avaliada foi de 1.903 cm2, maior que a AC de 1.330 cm2 obtidaquando não havia palha na superfície. O fator que reduziu a energia aplicada ao solo com a presença de palha foi que, a palha aumentou a área de contato pneu-solo.

4.3.2. Pressão de contato dos rodados

A compactação dos solos nas áreas de produção de cana-de-açúcar é agravada pelo tráfego intenso de máquinas, que nem sempre utiliza pneu adequado, em solos sem as condições ideais para as operações mecanizadas, imprimindo a esses solos uma pressão de contato superior à sua capacidade de suporte de carga. Visando contribuir para a solução desse problema, realizou-se a avaliação do maquinário de plantio e colheita da usina, da pressão de pré-consolidação e da capacidade de suporte de carga do solo. Para os tratores, a pressão de contato dos rodados, utilizando o método da elipse, variou de: 53,05 kPa por ponta do eixo do pneu traseiro e 57,72 kPa por ponta do eixo do pneu dianteiro, para o solo recoberto por palha, 66,62 kPa por ponta do eixo do pneu traseiro e 76,16 kPa por ponta do eixo do pneu dianteiro, para o solo sem palha, e 73,41 kPa e 81,96 kPa por ponta do eixo pneu traseiro e dianteiro, para a superfície rígida (Tabela 15).

Se o método utilizado foi o da pressão de contato real (PCR), os valores são de: 98,26 kPa por ponta do eixo do pneu traseiro e 105,84 kPa por ponta do eixo de pneu dianteiro, para

o solo com palhada, 124,07 kPa por eixo pneu traseiro e 162,73 kPa por eixo de pneu dianteiro, para o solo sem palhada, e 434,65 kPa e 291,35 kPa por eixo para pneu traseiro e dianteiro, para a superfície rígida (Tabela 15). Os resultados da avaliação para o pneu traseiro do trator foram semelhantes aos valores encontrados por Silva et al. (2003b), que avaliaram a pressão de contato do pneu traseiro de um trator, no campo, que variou de 104 a 187 kPa para o método da área de contato real e 64 a 82 kPa estimados pelo método da área de contato da elipse.

Em relação aos transbordos a pressão de contato dos rodados utilizando-se o método da elipse, variou de 127,99 kPa por ponta do eixo para o solo recoberto com palhada, 145,32 kPa por ponta do eixo para o solo sem palhada e 201,97 kPa por ponta do eixo para superfície rígida (Tabela 15). Se for utilizado o método da PCR, os valores foram de 169,90 kPa por ponta do eixo para o solo com palhada, 199,89 kPa por ponta do eixo para o solo sem palhada e 410,11 kPa por ponta do eixo para a superfície rígida. Os resultados foram semelhantes aos encontrados por Silva et al. (2003b), que avaliaram capacidade de suporte de carga, área de contato e pressão de contato dos rodados, no campo, e encontraram valores de pressão de contato de 187 kPa. Carpenedo (1994) encontrou valores de pressões médias aplicadas sobre a superfície do solo pelos pneus de tratores e colheitadeiras de grãos de até 200 kPa e, para as carretas agrícolas, pressões que, dependendo da carga, podem chegar a valores próximos de 600 kPa. Martins (2012) encontrou valores de PC de um clambunk (que é um trator articulado tracionando um reboque), carregado com 30 árvores de eucalipto, variando de 275 kPa na ponta do eixo dianteiro e 460 kPa para a ponta do eixo traseiro. Os valores de PC para o transbordo ficaram abaixo desses valores, 127,99 a 410,11 kPa, só se aproximando dos 460 kPa quando a superfície avaliada foi a rígida (Tabela 15).

O conjunto de suporte à colheita, trator/transbordo, mesmo sendo o equipamento que exerce as maiores pressões de contato sobre o solo, e que podem atingir valores de pressão de contato (PC) de 81,96 kPa para a ponta do eixo do pneu dianteiro do trator e 145,32 kPa para a ponta do eixo do pneu do transbordo, quando o método utilizado for o da pressão de contato da elipse (PCE), ou 162,73 kPa para o trator e 199,89 kPa para o transbordo, quando o método for o da pressão de contato real (PCR) (Tabela 15); os valores de PC são inferiores à capacidade de suporte de carga (CSC) dos solos avaliados, que foram de 236 a 337 kPa para o

sistema T1, 224 a 399 kPa para o sistema T2, 229 a 335 kPa para o T3 e 205 a 282 kPa para o sistema T4 (Tabela 19), com a única exceção para a camada de 0,30-0,40 m no sistema T4.

O controle da umidade aliada a CSC indica o melhor momento para a realização das operações para cada tipo de solo e auxilia na preservação desses solos. Severiano et al. (2010), avaliando a compactação de solos com cana-de-açúcar após as operações de colheita, verificaram que a colheita mecanizada da cana-de-açúcar, mesmo realizada na zona de friabilidade, pode provocar compactação adicional do solo. Souza et al. (2012a) concluíram que as maiores pressões de contato estão relacionadas ao conjunto trator/transbordo nas operações de colheita.

A pressão de contato (PC) estática de uma colhedora de cana-de-açúcar sobre a superfície do solo variou de 39,38 kPa por ponta do eixo (esteira) para o solo recoberto com palha, 48,04 kPa por ponta do eixo para o solo sem o recobrimento da palha e 91,68 kPa por ponta do eixo para a superfície rígida (solo compactado na superfície), no caso da utilização do método da elipse (PCE) na avaliação do rodado, considerando-se uma distribuição homogênea da carga sobre as esteiras (Tabela 15).

No caso de utilização do método da pressão de contato real (PCR), a mesma colhedora pode exercer no solo uma PC que varia de 76,61 kPa por ponta do eixo para o solo recoberto com palhada, 99,84 kPa por eixo para o solo sem palha e 622,10 kPa por eixo para a superfície rígida (Tabela 15). Segundo Silva et al. (2003b), a relação entre a área de contato avaliada pelo método da elipse em superfície rígida superestima a área de contato e subestima a pressão de contato em relação à área de contato real e a pressão de contato real e, portanto, a área de contato no campo pode ser estimada por uma relação matemática que tem como base a regra da proporcionalidade, o que foi demonstrado pelos resultados desta pesquisa.

Os resultados da avaliação das pressões de contato evidenciam que os maiores valores para a pressão de contato (PC) rodado-solo foram verificados na superfície rígida e os menores valores de PC foram observados na superfície do solo recoberta com a palhada, enquanto que na superfície do solo sem a palhada encontrou-se valores intermediários para PC (Tabela 15). Com isso, a ordem dos valores de PC que foi inversa aos valores encontrados para a área de contato, foi: superfície rígida > solo sem palhada > solo recoberto por palhada. Os valores de PC maiores na superfície rígida foram justificados por apresentar a menor área de contato (AC) entre os rodados e a superfície, o que sugere que, quanto mais compactado

estiver o solo, menor a AC rodado/solo e maior o valor de PC na superfície desse solo, além do fato das garras dos rodados não aprofundarem na superfície rígida, ocorrendo somente a deformação do pneu. Segundo Vandenberg e Gill (1962), o tráfego de máquinas em solo compactado, que se tornou rígido, proporciona uma maior deformação no pneu em relação ao solo mobilizado e friável.

Avaliando-se os diferentes rodados, tendo como base a superfície rígida, verificou-se que os maiores valores de PC foram obtidos para a esteira da colhedora, seguidos pelos rodados do transbordo carregado, rodado dianteiro e traseiro do trator (Tabela 15 e Figuras 23 e 24 do anexo 2). A mesma avaliação, realizada sobre solo com e sem revestimento por palhada, os resultados não apresentaram grandes alterações quanto à cobertura, isso porque, quando o solo se encontra sob a proteção da palhada, observa-se maiores valores de PC para o rodado dianteiro do trator, seguido pelo rodado do transbordo carregado, rodado traseiro do trator e esteira da colhedora.

Quando a avaliação foi realizada em solo coberto por palhada, os menores valores de PC foram observados para a esteira da colhedora (Figura 24 do anexo 2) e rodado traseiro do trator, e o maior valor de PC foi verificado no rodado do transbordo carregado (Tabela 15) e rodado dianteiro do trator (Tabela 15 e Figura 23 do anexo 2). A alteração na ordem dos valores de PC ocorreu porque as diferenças nas AC, nas diferentes superfícies, não foram proporcionais aos diferentes rodados. Conforme Silva et al. (2003b), as pressões de contato são diretamente responsáveis pela distribuição de tensão e compactação nas camadas dos solos agrícolas; foi o que ocorreu quando a superfície analisada foi o solo recoberto pela palhada, onde as áreas de contato foram maiores, colaborando para diminuição da pressão de contato.