Características do Arbus 4000 Multisprayer

No item 3.1 foram destacadas algumas das características gerais dos pulverizadores do tipo torre, com o intuito principal de proporcionar uma breve compreensão deste ramo da pulverização agrícola. A partir de agora será feita uma análise de um modelo em particular, o pulverizador Arbus 4000 Multisprayer. As informações contidas aqui acerca deste equipamento possuem como referência o trabalho desenvolvido por Sartori Junior (2008) e também o manual de argumento de vendas, cedido pelo departamento de marketing da empresa fabricante.

Devido ao grande avanço da agroindústria no ramo de citros, o Arbus 4000 Multisprayer foi desenvolvido especialmente para o tratamento de pomares. O principal objetivo é aprimorar as técnicas de precisão aliado à alta produtividade, sempre considerando a preservação ambiental. Para auxiliar neste aspecto e evitar qualquer tipo de contaminação, a estrutura tem como inovação um sistema tecnológico composto por sensores de plantas, os quais fazem com que os bicos que liberam a solução com o defensivo só funcionem quando uma árvore for detectada por um sensor.

Dentre as características básicas do equipamento, pode-se destacar a aplicação bilateral, a velocidade de aplicação em torno de 6 km/h e ventiladores com vazões de ar que

variam conforme o perfil da planta, sendo de 3,6 m³/s nos ventiladores inferiores, 4,3 m³/s nos intermediários e 6,6 m³/s nos superiores. O modelo estudado neste trabalho, como mostra a figura 3.2, é composto por oito ventiladores montados em uma torre que, quando erguida, mede 6,06 metros de altura. Também é possível encontrar no mercado o modelo com apenas seis ventiladores, cuja torre erguida mede 4,46 metros.

Figura 3.2 – Arbus 4000 Multisprayer com oito ventiladores (à esquerda); com seis ventiladores (à direita).

Em ambos os pulverizadores da figura 3.2 é possível verificar certa inclinação dos ventiladores superiores, tornando possível o alcance nos lugares mais altos e de difícil acesso, principalmente o topo das árvores. Todos os movimentos são comandados pelo operador, que pode realizá-los manualmente ou através de um painel eletrônico, oferecido como opcional pela empresa, fazendo com que, desta forma, todos os controles do pulverizador possam ser realizados de dentro da cabine, evitando o contato do operador com o produto químico (caso o trator possua cabine fechada).

Um problema presente neste tipo de estrutura tem relação com a altura da torre de pulverização. Devido aos seus seis metros de altura, torna-se uma tarefa complicada manter a estabilidade do equipamento, visto que a sua utilização ocorre em terrenos agrícolas, na sua grande maioria compostos por inúmeras irregularidades. Durante o trânsito em estradas, as torres de pulverização podem ser recolhidas, diminuindo assim as vibrações e possibilitando um acréscimo na velocidade de tráfego.

Na tabela 3.1 são encontrados alguns detalhes técnicos do modelo com oito ventiladores, considerando a torre de pulverização erguida.

Tabela 3.1 – Características técnicas do Arbus 4000 Multisprayer (Manual de vendas).

Número de ventiladores Comprimento Largura Altura máxima Massa (vazio) Sensores de planta Velocidade de aplicação a Volume de aplicação

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A figura 3.3 mostra a foto do equipamento real, onde podem ser visualizados todos os seus componentes.

A figura 3.4 representa o modelo final simplificado, fora de seu ponto de equilíbrio, indicando todos os parâmetros e variáveis do sistema.

Figura 3.4 – Modelo simplificado do pulverizador agrícola do tipo torre (Sartori Junior, 2008).

Para cumprir o principal objetivo deste trabalho, no caso a análise da estabilidade, o modelo matemático que representa o princípio de funcionamento deste equipamento requer uma série de simplificações. Para que seja possível a construção das equações do modelo proposto, é necessário definir os parâmetros que compõem a estrutura e as variáveis a serem analisadas.

As simplificações do modelo são feitas com o intuito de reduzir o número de graus de liberdade, tornando mais simples a análise qualitativa e quantitativa dos movimentos. As tabelas 3.2 e 3.3 são compostas por todos os parâmetros e variáveis, respectivamente, com seus significados.

Observando a figura 3.4, podem ser feitas algumas observações. O ponto , presente na estrutura, representa uma articulação onde ocorre a junção da carreta com a torre. As massas e são concentradas, ou seja, a massa da carreta ( ) é composta pelas massas do chassi e do reservatório; na massa da carreta ( ) estão inseridas as massas dos oito ventiladores. A massa da haste da torre é considerada desprezível.

Tabela 3.2 – Descrição dos parâmetros do modelo simplificado.

Parâmetro Significado

Distância da linha central até o pneu esquerdo Distância da linha central até o pneu direito

Amortecimento do pneu esquerdo Amortecimento do pneu direito Amortecimento torsional da torre

Massa da carreta Massa da torre

Momento de inércia da carreta Momento de inércia da torre

Rigidez do pneu esquerdo Rigidez do pneu direito Rigidez da junção torsional

Distância do centro de gravidade da carreta até a junção Distância da junção ao centro de gravidade da torre

Tabela 3.3 – Descrição das variáveis do modelo simplificado.

Variável Significado

Deslocamento angular da carreta

̇ Velocidade angular da carreta

̈ Aceleração angular da carreta

Deslocamento angular da torre

̇ Velocidade angular da torre

̈ Aceleração angular da torre

Deslocamento horizontal da carreta Deslocamento horizontal da torre

Deslocamento vertical da carreta

̇ Velocidade vertical da carreta

̈ Aceleração vertical da carreta

Deslocamento vertical da torre

Deslocamento vertical do pneu esquerdo

̇ Velocidade vertical do pneu esquerdo

Deslocamento vertical do pneu direito

Os principais movimentos descritos pelo sistema são o deslocamento vertical da carreta, o deslocamento horizontal da torre e os deslocamentos angulares da carreta e da torre, representados pelas variáveis , , e , respectivamente. A variável representa o deslocamento horizontal da carreta que, neste caso, se torna desprezível quando comparado aos outros movimentos realizados pelo equipamento.

O sistema analisado neste trabalho possui três graus de liberdade. Como o principal objetivo é analisar o comportamento da torre e a estabilidade da carreta, as variáveis consideradas serão , e . Por se tratar do movimento vertical da torre e por não possuir influência no movimento lateral desta, a variável não será analisada.

As excitações do modelo proposto têm origem do solo, através do contato deste com os pneus da carreta acoplada ao trator, onde cada pneu corresponde a excitações distintas. As variáveis e representam os deslocamentos do pneu esquerdo e do pneu direito, respectivamente. As excitações na suspensão são descritas por funções periódicas, buscando uma aproximação das ondulações do solo pelo qual a estrutura transita.

Durante seu trabalho, Sartori Junior atribuiu, em algumas situações, simplificações nos sinais de excitação, fazendo com que não possuíssem elementos não lineares. Para o pneu esquerdo ele considerou o sinal de um degrau unitário e para o pneu direito a excitação foi nula. No presente trabalho, ambas as excitações são ondas senoidais, diferenciando-se entre si apenas por um ângulo de fase determinado.