' /
Orientador: Prof. Dr. CLAUDIO BIANOR SVERZUT 1l
Disserta~ao apresentada
a
Faculdade de Engenharia Agricola da Universidade Estadual de Campinas, como requisito parcial para obten~iio do titulo de l\l{es!re em Engenharia Agricola, na area de concentra~iio: Maquinas Agricolas.Campinas- SP
Prof. Dr. CLAUDIO BIANOR SVERZUT - FEAGRI!UNICAMP
Prof. Dr. CARLOS ANTONIO GAMERO- UNESP/BOTUCATU
Prof. Dr. LUIZ ANTONIO DANIEL - FEAGRI/UNICAMP
CLAUDIO BIANOR SVERZUT Presidente da Banca
e Teresinha
e irmaos, pelo carinho e amizade. DEDI CO.
111
A minha esposa Margareth e minhas filhas Carolina, Chiudia e Clarissa. OFERE<;O.
Ao Professor Claudio Bianor Sverzut, pela orientaviio, apoio e amizade.
Aos colegas Antonio Lilies Machado, Arsenio Sattler, Geraldo Feneti, Jose Aluisio Gomes Gualberto, Pedro Hemique Wirich Neto e Roberto Cunha Melo, pelo auxilio nas determinav5es de campo.
Ao Professor Antonio Jose da Silva Maciel, pelo auxilio, apoio e amizade.
Ao Professor Luiz Antonio Daniel, pelo apoio, amizade e pelo emprestimo do imple-mento utilizado no experiimple-mento.
A todos colegas da p6s-graduaviio, pelo apoio e amizade.
A todos os professores do DMA, pelo apoio e amizade.
A todos os funcionanos do DMA, em especial o Tecnico Marcos Aurelio Miguel, pelo auxilio na utilizaviio dos equipamentos eletronicos.
A todos os professores e funciomirios da Faculdade de Engenharia Agricola, que direta ou indiretamente contribuiram para realiza9ao deste trabalho.
A Odemar Vicente dos Reis - lP A/PE, pelo auxilio na analise estatistica dos dados.
Ao Laborat6rio de Solos da Faculdade de Engenharia Agricola, pelas determina96es das amostras de solo.
Ao Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Quimicas, Biol6gicas e Agricolas(CPQBA) da UNICAMP, pela concessao da area.
A CAPES, pela concessao da bolsa durante o curso.
A Universidade Federal Rural de Pernambuco, por conceder afastamento para realiza-9liO do curso.
A Universidade Estadual de Campinas, por conceder oportunidade de realizar este tra-balho.
Pagina DEDICATORIA ···iii AGRADECIMENTO ... iv SUMARIO ... vi LIST A DE TABELAS ... ix LIST A DE FIGURAS ... xi
LIST A DE ANEXOS ... xiii
RESUMO ... xvi
I INTRODU<;AO ... I 2 OBJETIVOS ... 3
2.I Objetivo geral ... 3
2.2 Objetivos especificos ... 3
3 REVISAO BIBLIOGRAFICA ... 5
3. I Sistemas de preparo do solo ... 5
3.2 Requerimentos de for~a e potencia ... 12
4 MATERIAL E METODOS ... 19
4. 1 Local do Experimento ... 19
4.2 Solo ... 19
4.3 Descri~ao dos tratamentos ... 20
4.4 Analise experimental ... 21 VI
4.5.1 Trator ... 22
4.5.2 Implemento ... 23
4.5.3 Ponteira ... 26
4.6 Resistencia do solo
a
penetra~ao ... 304. 7 Rugosidade superficial do solo ... 30
4.8 Area da se~ao mobilizada do solo, area de; eleva~ao e empolamento ... 31
4.9 Distribui~ao de agregados ... 32
4.10 Teor de agua do solo ... 33
4.11 Incorpora~ao de residuos vegetais ao solo ... 33
4.12 Velocidade de deslocamento ... 34
4.13 For~a media de tra~ao ... 35
4.14 Resistencia especifica ... 3 9 4.15 Potencia media na barra de tra~ao ... 39
4.16 Energia media requerida e energia media requerida; por volume de solo mobilizado ... 40
5 RESULTADOS E DISCUSSAO ... 42
5.1 Velocidade de deslocamento ... .42
5.2 Area da se~ao mobilizada e area de eleva~ao ... .43
5.3 Distribui~ao de agregados ... .43
5.4 Rugosidade superficial do solo ... .45
5.5 Incorpora~ao de residuos vegetais ao solo ... .45
5.6 Empolamento ... 47
5.7 For~a media de tra~ao ... 48
5.8 Resistencia especifica ... 49
5.10 Energia media requerida ... 51
5.11 Energia media requerida por volume de solo; mobilizado ... 53 6 CONCLUSOES ... 54 7 RECOMENDA<;:OES ... 56 8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... 57 ABSTRACT ... 62 Vlll
T ABELA 01 - Caracteristicas fisicas do solo.
T ABELA 02 - Esquema te6rico da analise de variancia.
T ABELA 03 - Valores medios para ponteiras e espayamentos, em relayao a area da seyao mobilizada, area de elevayao e velocidade de deslocamento.
T ABELA 04 - Valores medios para ponteira, em relaviio ao empolamento, diametro medio geometrico, indice de rugosidade superficial do solo e incorpo-rayao de residuos vegetais ao solo.
TABELA 05 - Valores medios para espayamento, em relayao ao empolamento, diame-tro medio geometrico, indice de rugosidade superficial do solo e incor-porayao de residuos vegetais ao solo.
TABELA 06 - Valores medios para ponteira, em relayao a forya media de trayao, re-sistencia especifica, potencia media, energia media requerida e energia media requerida por volume de solo mobilizado.
energia media requerida por volume de solo mobilizado.
FIGURA 01 - Trator utilizado no experimento.
FIGURA 02 - Implemento utilizado.
FIGURA 03 - Implemento utilizado, com o gabatito para regulagem de profundidade sobre a haste do cilindro hidraulico.
FIGURA 04 - Dimensoes (mm) e angulos da ponteira alada.
FIGURA 05 - Ponteira alada.
FIGURA 06 - Ponteira tipo cinzel.
FIGURA 07 - Instrumentos utilizados na aquisiyao de dados da forya de trayao.
FIGURA 08 - Celula de carga utilizada no experimento.
FIGURA 09 - Grafico para equayao polinomial do pariimetro diiimetro medio geome-trico.
FIGURA 11 - Gnifico da equac;ao polinomial para for~a media de trac;ao.
FIGURA 12 - Gnifico da equa~ao polinomial para a resistencia especifica.
FIGURA 13 - Gnifico da equac;ao polinomial para a energia media requerida.
FIGURA 14 - Gnifico da equac;ao polinomial para a energia media requerida por vo-lume de solo mobilizado.
ANEXO I - Analise de variancia para velocidade de deslocamento.
ANEXO II - Analise de variancia para area de elevayiio.
ANEXO III - Analise de varian cia para area da se~j:iio mobilizada.
ANEXO IV - Analise de variancia para empolamento.
ANEXO V - Analise de variancia para diametro medio geometrico.
ANEXO VI - Analise de variancia para rugosidade superficial do solo.
ANEXO VII - Analise de variancia para incorporalj:iio de residuos vegetais ao solo.
ANEXO VIII - Analise de variancia para for~j:a media de tralj:iio.
ANEXO IX - Analise de variancia para resistencia especifica.
ANEXO X - Analise de variancia para potencia na bana de tralj:iio. XIII
•
ANEXO XII - Analise de variiincia para energia media requerida por volume de solo mobilizado.
ANEXO XIII - Valores da forya media de trayao, resistencia especiftca, potencia media, energia media requerida e energia media requerida por vo-lume de solo mobilizado (para 5 hastes escariftcadoras ).
ANEXO XIV - Dados da granulometria do solo: argila, silte, areia muito ftna, areia
ANEXOXV
ftna, areia grossa, areia total e argila mais silte.
- Valores da densidade do solo, densidade de particulas volume de poros totais e teor de agua do solo.
ANEXO XVI - Dados do tempo de percurso e velocidade media (parcela de 50 m de comprimento ).
ANEXO XVII - Valores da area de elevayao, area da seyao mobilizado de solo e empolamento .
ANEXO XVIII - Dados de incorporayao de residuos vegetais ao solo.
ANEXO XIX - Dados da distribuiyao de agregados e diiimetro medio geometrico.
ANEXO XX - Perfil medio para T I (PIE I).
ANEXO XXII - Perfil medio para T3(PlE3).
ANEXO XXIII -Perfil medio para T4(P2El).
ANEXO XXIV - Perfil medio para T5(P2E2).
ANEXO XXV - Perfil medio para T6(P2E3).
Este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho de urn escarificador, em funyiio de dois tipos de ponteiras, uma tipo cinzel com ponta dupla( comercial) e outra alada(construida na UNICAMP), e tres espayamentos entre hastes. Foi utilizado urn chassi porta ferramenta com 5 hastes escarificadoras, trabalhando
a
20 em de profundi-dade . Em relayiio aos fatores ponteira e espayamento foram avaliados os efeitos dos parametros: velocidade media, forya media de trayiio, resistencia especifica, potencia media, energia media requerida, energia media requerida por volume de solo mobi\i-zado, rugosidade superficial, distribui<;iio de agregados(DMG), empolamento, area da se.;iio mobilizada, area de eleva.;iio e incorpora.;iio de residuos vegetais ao solo. 0 tra-balho foi rea\izado no campo experimental do Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Quimicas, Biol6gicas e Agricolas da Universidade Estadual de Campinas, Campi-nas- SP. A ponteira alada teve desempenho igual il ponteira tipo cinzel, para os para-metros: area de eleva<;iio, diametro medio geometrico, rugosidade superficial, incorpo-ra.;iio de residuos vegetais, empo\amento, resistencia especifica e energia requerida por volume de solo mobilizado; e desempenho inferior para for.;a media, potencia media e energia media. Os espayamentos E2(30,5 em) e E3(35,5 em) apresentaram menor resis-tencia especifica e menor requerimento de energia media por volume de solo mobili-zado e ainda a menor incorpora.;iio de residuos vegetais ao solo. Os espa.;amentos E2(30,5 em) e E3(35,5 em) apresentaram menor esfor.;o de trayiio e menor requeri-mento de energia. Niio houve intera<;iio entre ponteira e espayarequeri-mento. De uma maneira'
Dentre as diversas variaveis que conferem ao solo o carater de meio adequado para o desenvolvimento de culturas, resultam o born estado de mobilidade do ar e agua, born comportamento termico, quantidades adequadas de nutrientes, ausencia de toxidez e tambem boas caracteristicas meciinicas como: granulometria, estrutura, consistencia, entre outras; permitindo a germina<;ao, emergencia e o desenvolvimento do sistema radicular sem obstru<;ao mecanica.
Urn dos objetivos da pesquisa sobre preparo do solo e o de se obter uma condi<;ao de solo adequada para o desenvolvimento das plantas atraves de metodos de preparo que sejam ao mesmo tempo eficientes quanto ao requerimento de energia e minimizem os efeitos da compacta<;ao e revolvimento excessivo do solo, que sao os fatores que mais contribuem para a erosao.
Atualmente os tres sistemas de preparo do solo mais estudados no Brasil sao: preparo tradicional, o plantio direto e preparo reduzido .
. 0 preparo reduzido com uso do escarificador, quando usado adequadamente, pode permitir maior capacidade de reten<;ao de agua no solo e menores perdas por erosao, deixando, desta forma, mais agua disponivel para as plantas do que no sistema tradicional (MIRANDA, 1986).
Produtores agricolas freqih~ntimente enfrentam o problema dos aumentos nos custos de produ~iio e a oscila~iio dos pre'<os no mercado. Embora os produtores niio possam controlar muitas das variaveis que influenciam esses custos(como prer;:os de insumos agricolas, por exemplo ), existem outras as quais podem ser controladas e aperfei'<oadas como operar;:iio e manejo de equipamentos, especialmente em tratores e equipamentos. Isto tern estimulado o interesse na sele'<iio adequada de sistemas de opera'<iio trator/equipamento que apresente melhor eficiencia energetica e menor degrada'<iio do solo.
Uma mudan'<a no metodo ou no equipamento para cultivo ou colheita podera afetar significativamente o requerimento de energia de uma unidade de potencia. Urn conhecimento dos exatos requerimentos de potencia e desejavel para melhor se verificar o desempenho do conjunto trator/equipamento. No Brasil, os estudos realizados sobre requerimento de potencia de trator em operar;:oes de preparo do solo ainda sao escassos, apesar da importiincia destes conhecimentos para melhor avalia'<iio do desempenho dos sistemas de preparo do solo. Com este trabalho espera-se obter dados de desempenho para o escarificador, visando urn preparo de solo adequado para o desenvolvimento das plantas e uma possivel redur;:iio no requerimento energetico e, conseqiientemente, redur;:iio dos custos de produ'<iio agricola.
•
2.1 Objetivo geral
A valiar o desempenho de urn escarificador utilizando-se tres diferentes espac;a-mentos entre hastes e do is tipos de ponteiras, uma do tipo cinzel( comercial) e outra ala-da(prot6tipo ), atraves dos requerimentos de forc;a media de trac;iio, resistencia especifica, potencia media, energia media requerida e os efeitos, na camada mobilizada do solo.
2.2 Objetivos especificos
a) Construir uma ponteira alada com base na bibliografia especializada, dados e informac;oes da bibliografia especifica, visando obter menor resistencia especifica e menor requerimento de energia .
b) Verificar os efeitos de diferentes espac;amentos entre hastes e tipos de ponteiras, no requerimento de energia ( energia media requerida e energia media requerida por volume de solo mobilizado ).
c) Verificar, dentre os tratamentos aplicados, as diferen~as na qualidade de preparo do solo, tomando-se como eferenciais o indice de rugosidade superficial, a distribui~ao
'
3.1 Sistemas de preparo do solo.
0 problema da erosao em solos cultivados tern carater mundial e adquire im-portancia pela rapidez e seriedade com que os danos sao causados. A erosao hidrica e urn processo complexo e se manifesta em intensidades variaveis, condicionado pelo clima, tipo de solo, relevo, cobertura vegetal, uso do solo e praticas conservacionistas. No estudo desse processo, estes fatores devem ser considerados isoladamente (EL TZ et a!., 1977).
Sistemas de preparo e cultivo que conservam e melhoram a estrutura do solo, diminuem sensivelmente o perigo da erosao do solo quando este se encontra sem vege-tayao, apresentando vantagens economicas tanto nas culturas de verao, como na de in-vemo (SIDIRAS eta!., 1982).
0 preparo tradicional e o metodo mais difundido no Brasil, usado principal-mente nas culturas anuais. 0 preparo tradicional consta de uma arayao seguida de uma ou duas gradagens (MIRANDA, 1986). Todavia, este metodo tern recebido criticas pelo excessivo niunero de operayoes envolvidas.
0 plantio direto tern despertado o interesse de muitos pesquisadores, por ser urn metodo que surgiu face a necessidade da melhor conserva9iio do solo, devido a re-du9iio do niunero de opera96es com maquinas e implementos de preparo, alem de permitir que a cobertura de restos de cultura permane9am sobre o solo. Neste metodo, a semeadura e feita sob os residuos da cultura anterior, com a minima mobiliza9iio do solo, sem arar e gradear (CANABAL, 1980). Todavia, a expansiio do sistema de plantio direto esta limitada principalmente por fatores climaticos, custo com herbicidas e ma-quinas apropriadas, alem da especializa9iio da mao de obra (MIRANDA, 1986).
0 plantio direto oferece varias vantagens sobre 0 metodo tradicional de preparo do solo (TRlPLETT et al., 1973). Estes autores salientam que o plantio direto deixa restos das culturas anteriores na superficie do solo, reduzindo o perigo de erosiio pelo vento e pela agua, em locais onde estes fatores sao problematicos, alem de requerer menor tempo para o estabelecimento da cultura.
Pesquisas sobre conserva9iio de solos utilizando plantio direto e preparo tradi-cional foram realizadas na regiiio do Mississippi (EUA), com a cultura da soja, rota9iio entre soja e milho e soja consorciada com trigo (McGREGOR et al., 1975). Os autores mostraram que a erosiio pode ser controlada em solos altamente erodiveis com o sis-tema de plantio direto. Beneficios com o controle da erosiio foram maiores durante tempestades com excessiva taxa de precipita9iio. A perda de solo com o preparo tradi-cional foi significativamente maior do que em qualquer dos sistemas de plantio direto.
Metodos tradicionais de preparo, nos Estados Unidos, segundo GARD e McKIBBEN (1973), tern tornado o solo vulneravel aerosiio pelo vento e pela agua. Observaram tambem que houve redu9iio nas perdas de solo sob o plantio direto, em compara9iio com o preparo tradicional, na cultura de milho e trigo consorcia do com milho.
ROTH et al. (1983) estudando infiltrayao de agua no solo, para plantio direto, preparo reduzido(escarificador) e preparo tradicional, observou que para as taxas me-dias de infiltrayao, a escarificayao obteve taxa intermediilria entre os outros dois siste-mas de preparo.
SIDIRAS et al. ( 1981) compararam o efeito do plantio direto, sistema reduzido com arado de cinzel e do preparo tradicional na cultura da soja. Observaram que as perdas por erosao nos anos 1975-1976 e 1978-1979 foram reduzidas em 72% e 85%, respectivamente, com uso do plantio direto, em comparayao com o preparo tradicional, e que a produyao da soja (media de 3 anos) foi 33% e 10% maior com uso do plantio direto e sistema reduzido, respectivamente, em comparayao com o preparo tradicional.
A adoyao do sistema plantio direto por parte dos agricultores tern sido lenta em razao das dificuldades em assimilar a nova tecnologia. Os principais entraves constam de dificil controle de plantas invasoras, falta de semeadoras eficientes para operar sobre uma intensa palhada e o descaso com o manejo adequado do solo em relayao as suas caracteristicas fisicas. Ap6s alguns anos sob plantio direto, o solo das lavouras tern apresen tado sintomas evidentes de compactayao, principalmente em solos de elevado teor de argila, devido a trilfego de maquinas com solo umido. Isto, alem de dificultar o funcionamento dos elementos sulcadores de solo das semeadoras, devido a elevada re-sistencia do solo a penetrayao (KLEIN, 1990).
A produyao satisfat6ria de uma cultura pelo metodo do plantio direto requer urn alto nivel de manejo e aprendizado de novas tecnicas pelo produtor (TRIPLETT et al., 1973). Estes autores consideram algumas desvantagens desse metodo em relayaoao preparo reduzido e tradicional, dentre as quais o controle nao satisfat6rio de ervas da-ninhas e o problema com pragas, alem da impossibilidade de incorporayao de fertili-zantes com implementos de preparo do solo. Todavia, KRISTENSEN (1978),
traba-lhando com o trigo em lpauyu (SP), observou que nao houve diferenyas significativas na infestayao de pragas nas areas de plantio direto e tradicional.
Em muitas regioes, e necessario substituir os sistemas tradicionais de preparo, com excessiva manipulayao mecanica do solo, por outros sistemas que provoquem urn minimo de mobilizayao e deixem o maximo possivel de residuos na superficie, garan-tindo melhor movimentayao e retenyao de agua, melhor estrutura do solo, porosidade, conteudo e distribuiyao da materia organica. Dentre esses sistemas, temos o preparo re-duzido com uso do escarificador; onde escarificar significa romper o solo da camada aravel de 15 a 30 em, utilizados para o preparo primario do solo (SILVEIRA, 1988).
DERPSCH eta!. (1982), estudaram o efeito do preparo tradicional e do reduzi-do (escarificayao) em solos nas localidades de Londrina e Rolandia (PR), tenreduzi-do deter-minado o efeito de varios implementos sobre a cultura do girassol. Verificaram que nos tratamentos com arayao e grade pesada os residuos vegetais deixados na superficie do solo foram 37% e 31%, respectivamente. Ap6s a escarificayao, a quantidade de resi-duos vegetais na superficie do solo foi de 69% a 84%, dependendo do tipo do escarifi-cador. No caso da escarificayao, a melhor reduyao na quantidade de plantas invasoras foi conseguido com o escarificador munido de enxadinhas tipo pe-de-pato e escarifica-dores com menor distancia entre os dentes adjacentes. A profundidade de trabalho va-riou entre 18 e 21 em.
0 preparo reduzido muitas vezes apresenta vantagens sobre o tradicional, por possibilitar menor inversao do solo e manter certa quantidade de residuos como cober-tura protetora na superficie do solo, alem de ser uma tecnica que visa diminuir o nume-ro de operayoes de maquinas e equipamentos de prepanume-ro do solo. Este metodo pode ser uma altemativa economica, com a reduyao dos custos de produyao, atraves da reduyao da mao de obra e do consumo de combustive!. 0 preparo reduzido pode ser chamado
•
de preparo conservacionista, quando ocorre reduyao nas perdas de solo e aumento da retenyao de agua em relayao ao preparo tradicional (Crosson, 1981; Hayes, 1982;
Hayes, 1984 apud MIRANDA, 1986).
FONT ANA et al. ( 1986) relatam que o preparo reduzido para ser eficiente deve reduzir as perdas de solo e de agua atraves da manutenyao dos residuos das culturas na superficie do solo a qual deve ser rugosa o suficiente para nao prejudicar a semeadura e porosa. Estas condiyoes podem ser obtidas pelo uso de equipamentos de hastes, onde ocorre pouca inversao do solo.
LOMBARDI NETO et al. (1988) trabalhando com diferentes quantidades de residuos culturais(milho) em Latossolo Roxo, obteve reduyao de 50% e 40% na perda de agua no solo, com 2000 Kg!ha de residuo cultural, e reduyao de 90% e 80% na perda de agua, quando a quantidade de residuo vegetal foi de 8000 Kglha.
0 sistema de preparo reduzido do solo com escarificador apresentou urn com-portamento nos teores de agua do solo, interrnediario entre o plantio direto e o preparo tradicionai(SIDIRAS et al., 1981)
ELTZ et al. (1977) observaram o efeito de sistemas de manejos de solo e resi-duos vegetais nas perdas por erosao em Guaiba, RS. Os autores concluiram que o periodo critico de erosao no preparo tradicional ocorreu entre o preparo do solo ate aproximadamente 40 dias ap6s a semeadura, epoca em que os solos nao ficam suficientemente protegidos com residos vegetais. Os autores observaram ainda que o preparo reduzido foi muito eficaz no controle da erosao.
Segundo ORTIZ-CANA VATE ( 1980), os escarificadores sao mais rapidos que OS subsoladores, dentre eles pode-se distinguir 0 tipo cinze], que trabalham
a
profun-didades analogas aos arados de aivecas, revolvendo sem inverter o solo.•
Os escarificadores prestam-se para o preparo primiirio do solo por causa do modo de trabalho de nao revolvimento, desagre gando e misturando suficientemente o solo sem pulveriza-lo em excesso. Tambem no preparo de iireas de p6s-colheita, dei-xando na superficie uma poryiio razoiivel de restos de vegetais, reduzindo a erosao e6li-ca e a pluvial(MARTUCCI, 1985).
MIRANDA ( 1986) avaliou as alterayoes causadas na estrutura fisica do solo, pelo preparo reduzido do solo, utilizando subsolador, escarificador, escarificador com complemento e grade (discos e dentes), nas localidades de Santa Maria e Nao me Toque(Rio Grande do Sui). 0 autor concluiu que os valores de difunetro medio
geome-trico dos agregados foram duas vezes maiores com o uso do subsolador do que com es-carificador e eses-carificador com complemento. Em solo Podz6lico Vermelho Amarelo o subsolador, o escarificador e o escarificador com complementos aumentaram a rugosi-dade superficial do solo em 2,1 ; 2, 4 e 1,2 vezes, respectivamente. Para o Latossolo Vermelho Escuro o aumento foi de 2,7; 1,9 e 1,3 vezes, respectivamente. Com relayiio
a
capacidade de infiltrayiio de iigua no solo, para o subsolador a taxa foi quadruplicada e triplicada para o escarificador com complemento, no solo Podz6lico Vermelho Ama-relo; jii no Latossolo Vermelho Escuro a taxa foi triplicada para o subsolador e dupli-cada para o escarificador com complemento.A avaliayiio da desagregayiio de urn solo, submetido a diferentes sistemas de preparo, foi feita por GAMERO (1989). 0 autor observou que diferentes sistemas de preparo, utilizando diferentes combinayoes de equipamentos, apresentaram distribuiyiio de agregados semelhantes e que a metodologia utilizada para comparar a desagregayiio do solo, nos diferentes tratamentos estudados, mostrou-se sensivel
a
forma de ayiio e de regulagem dos equipamentos utilizados nos diferentes sistemas de preparo.A quantidade de agua que pode ficar retida nas depressoes de urn solo prepa-rado, durante e ap6s uma chuva, e influenciada pela rugosidade da superficie do solo (ALLMARAS et al., 1966).
Uma avalia~ao da rugosidade do solo sob doze tipos de preparo foi feita por DALLMEYER et al. (1989). Os autores observaram que os maiores indices de rugosi-dade ocorreram nos tratamentos com grade pesada (21,16 mm) e escarificadores com destorroadores (21,12 mm), seguidos de arado de disco (18,98 mm). Os menores indi-ces ocorreram nos tratamentos com uso intensivo de grades de discos. Segundo os auto-res, diferentes ferramentas de manipula~ao do solo podem trazer efeitos similares na rugosidade. Aplicando este conhecimento
a
sele~ao de implementos, pode-se obter van-tagens economicas e de conserva~ao do solo e da agua.Urn estudo sobre o numero de pontos amostrados necessarios para a analise do indice de rugosidade foi desenvolvido por ALLMARAS et al. (1966). Os autores reali-zaram urn nlimero maximo de 400 pontos e, desta forma, concluiram que o numero minimo de pontos amostrados deve ser 100, para que nao haja diferen~a estatistica significativa, como por exemplo, no caso de serem feitas duas analises na mesma area.
No preparo conservacionista do solo utilizam-se ferramentas que trabalham na sua superficie, com o controle de plantas invasoras, bern como no preparo do leito de semeadura e na incorpora~ao de fertilizantes ou pesticidas, causando o menor dismrbio possivel. 0 tipo de equipamento a ser usado depende das condi~oes fisicas do solo an-tes do preparo, tipo e estado das plantas invasoras e quantidade de residuos vegetais existentes. 0 arado de cinzel (chisel plough) eo escarificador sao os implementos basi-cos para o preparo conservacionista (WARD, 1986).
Os escarificadores sao utilizados para trabalhar na camada superficial do solo, ate urn maximo de 25 a 30 em. Sao implementos de varios bra~os estreitos e
pontiagu-dos, distribuidos estrategicamente em viuios corpos numa armavilo de ferro, utilizados para o seu preparo primiuio, com objetivo de eliminar plantas invasoras e revolver o solo a, fun de conseguir condiyoes favoniveis
a
semeadura (DERPSCH et al., 1982).No escarificador, a ayao agressiva causada pelas hastes estreitamente espayadas com ferramentas pe-de-pato promove urn maior volume de solo mobilizado, oferecendo uma boa diminuivilo na quanti dade de plantas invasoras; porem, a incorporayilo de resi-duos vegetais durante a operayilo e relativamente alta (em tomo de 25%). Todavia, os escarificadores modemos sao mais eficientes para o uso em preparo conservacionista. Alguns tern espayamento das hastes ajustaveis a mais de 30,0 em, o que possibilita o uso de ferramentas mais espayadas e a maiores profundidades de trabalho, resultando numa taxa de incorporayilo de residuos vegetais mais baixa (WARD, 1986).
3.2 Requerimentos de forya e de potencia.
PAYNE e TANNER ( 1959) trabalharam com ferramentas planas retangulares com viuias larguras, angulos de ataque e relavilo entre profundidade e largura da fer-ramenta de 6:1 a 1,5:1 (em condiv5es de laborat6rio e de campo). Os autores conclui-ram que a eficiencia das ferconclui-ramentas, em termos de forya por unidade de largura de solo mobilizado, variou de acordo com as proporyoes da ferramenta, e foi extrema-mente sensivel
a
variayilo do iingulo de ataque da mesma, e que os iingulos de ataque0
entre 20 e 50 pouco afetam o valor da forva de travilo.
Balaton (1971), apud SPOOR e GODWIN (1978), demonstrou que a fon;a de trayilo era pouco sensivel ao iingulo de abertura(varredura) da asa e que o iingulo de ataque 6timo para asa era de 25°.
SPOOR e GODWIN (1978), traba1hando com ferramentas de hastes rigidas, concluiram que existe uma profundidade maxima de traba1ho para cada tipo de haste, denorninada "profundidade critica", a partir da qual podera ocorrer mais compactayiio e menos mobilizayiio do solo, ah\m de provocar urn aumento significa tivo da resistencia especifica do solo. A profundidade critica einfluenciada pela geometria da ferramenta e pelas condiyoes do solo. Os autores recomendaram tambem espayamento entre hastes variando entre 1,0 a 1,5 vezes a profundidade de trabalho para hastes com ponteiras nao aladas e 1,5 a 2,0 vezes para hastes com ponteiras aladas; nas montagens com has-tes superficiais posicionadas
a
frente de hastes profundas a reJayiiO pode chegar ate 2,5. AHMED e GODWIN (1983), em testes de campo realizados com subsolador, em solo argiloso, verificaram que a posiyiio longitudinal da asa no subsolador em rela-yiioa
ponta nao tern influencia significativa sobre a forya resultante, sobre a area de solo mobilizado e nem sobre a penetrayiio do implemento.Trabalhando com formas geometricas de haste, tipos de ponteiras e velocidades de deslocamento no subsolador, LAN<;AS (1987) concluiu que: as ponteiras aladas mostraram melhor conversao energetica em relayiio as sem asas, apresentando menor consumo especifico operacional, apesar de requerer maiores valores de forya de trayao, potencia na barra e quanti dade de combustive!; as ponteiras aladas apresentaram maio-res elevayoes do solo, mesmo operando com profundidades de trabalho menomaio-res que as ponteiras sem asas; a forya de trayiio cresceu com o aumento da velocidade, indepen-dente do tipo de haste e de ponteira; a haste parab6lica foi a que apresentou melhor de-sempenho.
LAN<;AS ( 1988) trabalhou com tres formas geometricas de hastes(uma reta inclinada a 45° e duas formas parab6licas ), do is tipos de ponteiras( com e sem asas) e tres montagens com diferentes quantidades de hastes, em subsoladores. 0 autor
obser-vou que: a forya de trayao, em relayao ao niunero de hastes foi bastante significativa; a haste reta inclinada exigiu urn esforyo trat6rio menor em relayao as hastes parab6licas. Ja em relayao
a
potencia na barra, nao houve diferenyas entre as duas formas de hastes parab6licas, sendo que as mesmas apresentaram diferenya significativa em relayao a haste inclinada; alem disso, a potencia na barra aumentou com o niunero de hastes.SOUZA (1989) estudou a influencia de parametros geometricos da ponteira na distribuiyao de foryas em urn subsolador. 0 autor concluiu que o aumento na largura da asa, em alguns casos, provoca urn aurnento na forya horizontal e uma diminuiyao na forya vertical sobre o subsolador, alem de fazer com que o ponto de aplicayao da forya resultante se desloque no sentido da superficie do solo. 0 aurnento do iingulo de enver-gadura da asa do subsolador provoca urn deslocamento do ponto de aplicayao da forya resultante no sentido contrario ao da superficie do solo. Em relayao ao angulo de en-vergadura da asa, este deve assurnir urn valor que mantenha a asa posicionada horizon-talmente; neste caso o iingulo utilizado foi 15 o. 0 iingulo de ataque da asa de 25 o foi o
que apresentou condiyoes mais favoniveis.
Uma das dificuldades de avaliayao da forma e do desempenho de ferramentas de preparo e a variayao de urn solo para outro, em relayao aos seus constituintes, como tambem sua utiliza9iio anterior e a varia9ao nos teores de agua (FERGUSON, 1970).
FIELKE (1984) fez avaliayao do desempenho de varios tipos de ponteiras es-carificadoras de 20,0 em e de 17,5 em de largura. As velocidade utilizadas foram de 5, 8 e 11 Km/h e as profundidades de trabalho foram de 8 e 10 em. 0 autor concluiu que houve urna diferenya de 60% na forya de trayao entre ponteiras de estilos diferentes e que urna reduyao de 45% na forya de trayao foi obtida modificando-se a ponteira; entretanto, o autor nao cita as modificayoes geometricas realizadas.
•
FERGUSON (1970) mediu a forva de trayao de urn escarificador com ponteira alada de 8 polegadas (20,32 em), usando urn carro dinamometrico. Foram feitas diver-sas combirlavoes de ponteiras para avaliar o efeito da forva de trayao em condiyoes de solo compactado. 0 autor concluiu que a forva media de trayao na ponteira trabalhando a 4 polegadas (10,16 em) de profundidade, em solo nao trabalhado anteriormente, vari-ou de 690 a 893 lbf (3070,33 a 3973,64 N).
Os efeitos na forva de trayao de urn escarificador com 19 hastes espayadas de 15,0 em, em urn solo com 3 a 12% de teor de agua, profundidade de 5,5; 8,0 e 11,0 em sob as velocidades de preparo de 1 e 2 m/s, foram observados por KRUGER e PALMER ( 1982). Os autores concluiram que: a forva de travao aurnentou linearmente com a profundidade e com a velocidade de preparo; a forva de trayao diminuiu com a reduvao do teor de agua no solo; a forva maxima de trayao ocorreu proximo ao seu li-mite plastico (14 a 15% de urnidade).
0 desenvolvimento da tecno1ogia para a produvao de alimentos cresceu sem considerar adequadamente o requerimento de energia como urn fator limitante. Atual-mente e urn desafio para cientistas, agricultores e industriais aumentar a produyao agri-cola sem aurnentar consideravelmente o consurno de combustive! (BOWERS, 1985). Estimativas indicam que a produvao agricola requer aproximadamente 2,5% da energia total dos EUA. Esta energia
e
principalmente utilizada com 20% em operavoes de campo(5% no preparo de solo), 36% para fabricayao de fertilizantes e 13% para irriga-vao (Stout et al., 1984, apud BOWERS, 1985) .Tendencias atuais na agricultura sugerem uma necessidade critica para estimar os requerimentos de energia do implemento como parte de uma avaliayao do sistema de cultivo. 0 conhecimento dos requerimentos de potencia do con junto trator/equipamento e necesslirio para a reduyao do custo de produyao. Sistemas de instrumentayao para
de-terminayao dos requerimentos de energia e eficiencia do sistema trator/equipamento tern sido desenvolvidos por industrias, universidades e 6rgaos govemamentais. Estes sistemas sao geralmente complexos, incluindo urn microcomputador de bordo, que re-gistra e processa viuios pariimetros e sao utilizados em urn trator (SUMNER et al., 1986). Complexos sistemas de obtenyao de dados para trator foram desenvolvidos por diversos pesquisadores, dentre eles GREEN et al. (1985) e WIEDMAN e BANDY (1986).
GREEN et al. (1985) desenvolveram urn sistema de instrumentayao para moni-torar e obter dados de desempenbo de urn trator Jolm Deere, onde as variaveis medidas foram: rotayao das rodas dianteiras e traseiras, velocidade de deslocamento (por radar), rotayao do motor, rotayao do diferencial, forya na barra de trayao, torque nos eixos seiros e consurno de combustive!. Os autores usaram tres combinayoes de tra-tor/equipamento e concluiram que quando tracionando grade de discos em tandem, a eficiencia de trayao eo torque no motor aumentaram 10,6% e 33,4%, respectivamente, quando a marcha foi mudada de segunda para terceira, e o decrescimo no requerimento de energia especifica do combustive! foi de 24,6%. Quando foram praticadas tecnicas de baixa acelerayao e marcha elevada o consurno especifico de combustive! diminuiu: 14,8% quando tracionando uma grade de disco "off set" e 8,3% quando tracionando urn arado de cinzel.
SUMNER et al. (1986) desenvolveram urn metodo para estimar os requerimen-tos de potencia de equipamenrequerimen-tos pelo consumo de combustive! do motor. Dados de tes-tes com urn dinam6metro colocado na TDP foram utilizados para desenvolver equayoes para se prever o requerimento da potencia na TDP em funyao do consumo de combus-tive!, em tratores de 51 KW e 54 KW. Os autores concluiram que: atraves do consumo de combustive! pode-se prever o equivalente requerimento de potencia na TDP do
•
equipamento; diferenyas significativas no consumo de combustive! foram verificadas entre diferentes modelos de equipamentos; o consumo de combustive! foi em torno de 0,4 1/h para cada 2 KW de variayao na potencia do equipamento.
WIEDMAN e BANDY ( 1986) usaram urn sistema de monitoramento em trator para avaliar os requerimentos de potencia do equipamento e o consumo de combustive! em sistemas de preparo do solo tradicional e reduzido. Os autores observaram que tipos diferentes de solo fizeram pouca diferenya nos requerimentos de potencia de equipa-mentos e que pniticas culturais anteriores e, principalmente, velocidade e profundidade de cultivo influenciaram significativamente nos requerimentos de potencia dos equipa-mentos. Dados iniciais indicaram uma economia de 27% na potencia e de 35% no con-sumo de combustive! para o preparo reduzido em comparayao ao tradicional.
Uma revisao bibliognifica foi conduzida por BOWERS (1985), onde dados disponiveis sobre energia gasta em preparo de solos foram compilados e dispostos em forma padronizada. A revisao revelou que apenas uma quantidade limitada de dados de forya de trayao e de consumo de combustive! esta disponivel para solos e sistemas de produyao. Os requerimentos de energia foram medidos para 6 de 14 possiveis classes texturais USDA e somente para urn niunero limitado de equipamentos de preparo.
Posteriormente, BOWERS (1986) determinou os requerimentos de energia para vanos equipamentos usados em sistemas de produyao de culturas. Foi desenvolvido urn sistema de aquisiyao de dados, dotado de microcomputador, montado sobre urn trator de 81 KW, medindo-se velocidade, forya de trayao e consumo de combustive!. 0 autor concluiu, que em todos os tipos de solo, o consumo de combustive!, em litros de oleo diesel por hectare, foi maior para o arado de aiveca, quando comparado com o arado de cinzel, grade de disco e plantadora. Para todos os tipos de solo, o consumo de
combus-tivel para o preparo tradicional foi maior, variando entre 25,8 e 57,0 1/ha, quando com-parados ao cultivo minimo, que teve varia9ao de 17,2 a 25,3 1/ha.
4.1 Local do experimento
0 experimento foi desenvolvido em outnbro de 1991, no Campo Experimental do Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Quimicas, Biol6gicas e Agricolas da Universidade Estadual de Campinas, Estado de Sao Paulo. A area apresenta relevo plano, e desde 1989 vinha apenas sendo royada periodicamente, segundo a administrayao do campo.
4.2 Solo
0 solo utilizado no experimento foi classificado como Latossolo Vermelho Escuro, de textura argilosa. Amostras do solo foram retiradas antes do experimento de campo para determinayao das seguintes caracteristicas fisicas (Tab. 01 ), que foram realizadas pelo Laborat6rio de Solos da Faculdade de Engenharia Agricola da UN! CAMP.
•
TABELA 01- Caracteristicas fisicas do solo. Caracteristicas
Areia grossa (%)
Areia tina (%)
Areia muito tina (%)
Silte (%)
Argila (%)
Teor de agua do solo(%) Densidade do solo (g/cm3)
Densidade de particulas (g/cm3)
Volume de poros totais (%)
Resistencia do solo it penetrao;:iio (Kgf/cm2)
Coesiio do solo (kpa)*
Angulo de atrito interne (graus)*
Profundidade de 0 - 20 em 9,83 13,67 11,46 6,00 59,04 22,61 1,41 2,83 50,20 31,10 0,32 20
*
Valores obtidos de SOUZA(l989), que trabalhou na mesma area.4.3 Descrio;:ao dos tratamentos
Foram adotados neste experimento seis tratamentos obtidos pela combina<;:iio de tres espa<;:amentos entre hastes e dois tipos de ponteiras.
a) Os espa<;:amentos entre hastes foram os seguintes:
El = 18,0 em; E2 = 30,5 em; E3 = 35,5 em
b) Foram utilizados dois tipos de ponteiras, uma tipo cinzel com ponta dupla (Pl) e uma alada (P2) construida para esta finalidade, cujos dados de especifica<;:iio encontram-se no sub item 4.5.3
Os tratamentos foram os seguintes:
T1 =PIE! T4 = P2El
T2 = PIE2 T5 = P2E2
4.4 Analise experimental
0 delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados, com arranjo fatorial 3 x 2. A unidade experimental ou parcela constou de uma superticie 150 m2 com dimensoes de 3,0 x 50,0 m, totalizando 6 tratamentos por bloco, com 4 blocos de 900 m2 de area uti!, onde se estudou os fatores ponteira (a! ada e estreita) e espaij:amento(l8,0; 30,5 e 35,5 em). Foi deixado urn espa~j:o com aproximadamente 15 m de comprimento, no inicio e no final das parcelas, para perrnitir ao conjunto atingir o regime operacional desejado e facilitar as manobras.
Em re1aij:iiO aos fatores ponteira e espaij:amento, dados experimentais foram obtidos direta ou indiretamente para os seguintes parametros: rugosidade superticial do solo, diametro medio geometrico, forlj:a media de tra~j:iio, resistencia especifica, potencia, energia media requerida, energia media requerida por volume de solo mobilizado, incorporalj:iio de residuos vegetais ao solo e empolamento.
As analises estatisticas foram efetuadas para cada parametro, atraves do metodo de analise de variancia, adequado ao delineamento de blocos casualizados, de acordo como esquema de analise de variiincia proposto por STEEL; TORRIE (1960), GOMES (1987).
0 esquema te6rico da decomposiij:iio da variancia, consiste na Tab. 02.
T ABELA 02 - Esquema te6rico da analise de variancia.
Fonte de V ariayiio Ponteira (P) Espayamento (E) Interayao (P x E) Blocos Residuos Total Grau de Liberdade (p-1) (e-1) (p-1) (e-1) (b-1) (pe-l) (b-1) ( eb-1
A analise de variancia foi complementada pela analise de regressao polinomial, para o fator espayamento, por ser urn fator quantitativo (GOMES, 1987).
4.5 Maquinas e implementos
4.5.1 Trator
Foi
utilizad~
urn trator marca CBTl, modelo 8240, com 55 KW de potencia, e trayiio nas rodas traseiras, equipado com pneus 18,4 x 15,30, para tracionar o escarificador (Fig. 01). Toda instrumentayiio utilizada na mediyiio da forya de trayiio foi montada nurna estrutura porta instrumentos, fixada na parte traseira do trator, atras do assento do tratorista. 0 trator trabalhoua
rotayiio nominal de 1800 RPM, na 4" marcha reduzida, numa velocidade media te6rica de 4,31 Kmlh.FIGURA 01 - Trator utilizado no experimento.
4.5.2lmplemento
Foi utilizado urn escarificador de arrasto com controle hidniulico de profundidade, TATU modelo AECR-7(Fig. 02 e 03). 0 implemento possui 7 hastes curvas semi-rigida de 14" (35,56 em), largura de trabalho de ate 2,45 m, espa9amento entre hastes de ate 35,5 em, regulagem de profundidade de ate 35 em, e ponteira de ponta dupla. Devido a limita9oes na estrutura porta ferramentas, s6 foi possivel combinar 5 hastes e 3 espa9amentos eqi.iidistantes. A profundidade te6rica de trabalho foi 20 em.
'
'
FIGURA 03 - Escarificador utilizado, com o gabarito para regulagem de profundidade sobre a haste do cilindro hidraulico.
4.5.3 Ponteiras
Foram utilizados dois tipos de ponteiras, uma estreita tipo cinzel com ponta du-pla(Fig. 06) com 3"(76,2 mm) de largura, que faz parte do conjnnto do implemento e, outra alada(Fig. 04 e 05), construida no Laborat6rio de Prot6tipos da Faculdade de Engenharia Agricola da UNICAMP.
As caracteristicas da ponteira construida foram algumas adotadas e outras baseadas na literatura, como segue abaixo:
-largura da ponta = 76,2 mm (adotado, igual a largura da ponteira comercial);
- envergadura da asa = 152,4 mm (adotado, o dobro da largura da ponteira comercial);
- angulo de ataque da ponta = 23° (adotado entre a faixa que menos afeta a forya de
trayiio de 20 a 50\ PAYNE e TANNER, 1959;
- angulo de ataque da asa = 25° (Balaton, 1971 apud SPOOR e GODWIN, 1978 e
SOUZA, 1989);
- angulo de envergadura da asa = 15° (SOUZA, 1989);
- angulo de abertura(varredura) = 120° (adotado de acordo com, Balaton, 1971 apud SPOOR e GODWIN, 1978; a forya de trayiio
e
pouco sensivel ao angu1o de abertura das asas).~
~
"'
i! <...
<"'
...
< ~...
..
<"'
~ ;!..
i
..
:$I
w !!!a
"
~!
...
1!::..,
~ c • ~ ~I
J-®-·--®1·-·-·-~-,
•
•
4.6 Resistencia do solo
a
penetra~YiiOPara obten~YiiO da resistencia do solo
a
penetra~YiiO foi utilizado urn penetr6grafo de cone marca Soil Control, modelo SC 60, constituido de uma haste de 40 em, ponta com cone de 30° e area da base de 1,29 cm2 Foram feitas 4 leituras, aleatoriamente,por parcela, antes da passagem do trator/equipamento, introduzindo-se a haste no solo e aplicando-se cargas nas empunhadeiras a mna velocidade constante, ate a profundidade de 40 em. Este equipamento permite obter urn gnifico (Kgf/cm2
) e/ou (Kpa) em fun~Yiio da profundidade.
4.7 Rugosidade superficial do solo
0 indice de rugosidade superficial do solo foi obtido pelo metodo proposto por ALLMARAS et al. (1966), usando-se a seguinte equa~Yiio:
(01) On de:
cry - estimativa da rugosidade superficial representada pelo erro padrao entre as alturas;
crx - erro padrao entre os logaritmos das alturas;
if -media das alturas (mm).
As leituras foram obtidas com uso de urn perfilometro citado por SOUZA (1989), e existente no Departamento de Maquinas Agricolas - FEAGRIIUNICAMP. Este equipamento e constituido por 40 hastes de aluminio, cilindricas de 1,27 em de diiimetro por 110 em de comprimento, espa~Yadas de 3,5 em, montadas em uma
•
estrutura de aluminio com largura total de 152 em. Foram feitas 160 leituras por metro quadrado de area, no meio da parcela, antes e ap6s a passagem do implemento. 0 perfil6metro foi colocado em local previamente demarcado com piquetes.
4.8 Area da se9ao mobilizada de solo, area de eleva9ao e empolamento
Tanto a area da Se9iiO mobilizada (perfil mobilizado) quanto a area de eleva9iiO do solo, foram obtidas utilizando-se o metodo de Simpson.
A= ;.(y,
+
Y .. +4.y, +2.y_}
A - area (m2 );
h - distancia entre as hastes do perfil6metro (m);
Yo -primeira leitura (m);
Yn -ultima leitura (m);
Yi -leituras impares (m);
Yp -leituras pares (m).
(02)
Para a determina9iiO das areas da Se9iiO mobilizada e area de eleva9iiO foram obtidas 75 leituras, no inicio e no meio de cada parcela, antes e ap6s a passagem do implemento, e tambem na subsuperficie, com a remo9ao manual do solo solto. As leituras verticais foram obtidas com auxilio do perfil6metro citado no item anterior, colocado em posi9ao pre-definida( entre os piquetes ).
Para obten9ao da se9ao mobilizada, foram subtraidas das cotas para subsuperficie as cotas obtidas antes de passar o implemento e, ap6s este procedimento, foi aplicado o metodo de Simpson. Para obten9ao da area de elevayao tambem foi
aplicado o metodo de Simpson, utilizando-se os valores absolutos da diferen9a entre as cotas obtidas, antes e ap6s o preparo do solo. 0 empolamento da ideia da expansao volumetrica do solo, com redu9ao na densidade do solo, ap6s sua mobiliza9ao (Piedade et al., 1987, apud KLEIN, 1990). Para obten9ao do empolamento utilizou-se a equa9ao seguinte, citada por KLEIN(1990).
Emp
= ( : :}100
(03)Emp - empolamento (%);
Ae -area de eleva91iO do solo (m2 );
Am - area da se9ao mobilizada no solo (m2).
Os valores da area do sevao mobilizado no solo foi obtida utilizando-se o metodo de Simpson, as cotas(leituras das hastes) foram determinadas com auxilio do perfilometro, em posi9ao pre-definida. A subsuperficie do solo foi obtida com a rem09ao do solo solto ap6s a passagem do implemento.
4.9 Distribuivao de agregados
A distribuivao de agregados foi obtida por VIa seca, de acordo com a metodologia proposta por GAMER0(1989). Foi retirada uma amostra de solo, no centro de cada parcela, cravando-se uma caixa metalica com dimensoes de 30 em x 30
0
em x 20 em de altura. As amostras foram postas para secar em estufa a 105 C por 24 horas. Em seguida elas foram passadas num jogo de peneiras com abertura de malhas em milimetros: 101,60; 76,20; 50,80; 25,40; 19,05; 12,70; 5,35; 3,36; 1,68. Os agregados retidos por cada classe de tamanho de peneira, foram pesados. As classes de
tamanho (em milimetros) sao: 127,00 101,60; 101,60 76,20; 76,20 50,80; 50,80 -25,40; 25,40- 19,05; 19,05- 12,70; 12,70- 6,35; 6,35- 3,36; 3,36- 1,68; 1,68- 0,00.
Diiimetro medio geometrico:
[
i~.logd;l
DMG
=ant
log.-'-='H'----c-.--L:~
I"' I
(04)
DMG- diametro medio geometrico (mm);
Wi -peso retido em cada classe de tamanho (g);
dj - tamanho medio da classe (mm).
4.10 Teor de agua do solo
0 Teor de agua foi determinado com a retirada de duas amostras por parcela, entre 0 e 20 em de profundidade. As amostras foram colhidas no momento da realizar;ao do ensaio e colocadas em recipientes de alurninio com tampa, sendo em seguida lacradas e identificadas.
4. 11 lncorporar;ao de residuos vegetais ao solo
Para a determinar;ao da incorporar;ao de residuos vegetais ao solo, utilizou-se a metodologia proposta por LAFLEN et al.(1981), com algumas adaptar;oes. A instrumentar;iio empregada foi constituida por uma trena de 50 m, marcada com fita crepe a cada 20 em ate 20 m de comprimento. Cada urn destes pontos marcados representavam urn ponto de leitura, resultando em 100 pontos. A parcela foi dividida
•
em duas partes e a trena foi esticada na diagonal de cada metade da parcela, totalizando-se 2 leituras por parcela. A percentagem de residuos vegetais sobre o solo e determinada, portanto, pelo niunero de marcas da trena coincidentes com o residuo vegetal sobre o solo. Foram feitas determina96es antes e ap6s o preparo do solo, com objetivo de verificar a percentagem de incorporayiio de residuos vegetais ao solo. Os dados de incorporayiio de residuos vegetais foram transformados pelo
arcsen(
.J
x / 100), por se tratar de percentagem originada de variaveis discretas.4.12 Velocidade de deslocamento
A velocidade media de deslocamento do conjunto trator/equipamento foi determinada indiretamente atraves da rela9iio entre comprimento da parcela (50 metros) e a cronometragem do tempo, pela equaciio seguinte:
Vm - velocidade media (m/s);
Vm=Lp
t
Lp - comprimento da parcela (m); t - tempo de percurso ( s). (05)Para a cronometragem do tempo foi utilizado urn cronometro marca CASIO, e para marcaciio da parcela utilizou-se uma trena de 50 m, marca Starret e duas balizas .
4.13 Forya media de trayiiO
Para esta finalidade uma celula de carga(Fig. 08) foi instalada entre a barra de trayiio do trator eo cabeyalho do escarificador. Foram determinados valores de foryas para cada parcela. As mediyoes de foryas foram obtidas utilizando-se a curva de cali-brayiio da celula de carga, para cada leitura, com a utilizayiio de urn programa de com-putador.
Para aquisiyiio dos dados de forya de trayiio exigida pelo escarificador, foram utilizados os equipamentos(Fig. 07) citados a seguir.
a) Fonte de alimentayiio.
b) Celula de carga axial, marca INTERFACE, modelo UCL, com as seguintes especifi-cayoes:
- capacidade de carga: 5000 Kgf; - resistencia da ponte: 350 Ohm;
- tensiio de excitayiio: 12 Volts CA ou CC; - sensibilidade: 2 mVIV;
- linearidade: 0,20% de fundo de escala; - precisiio: 0, l 0% de fundo de escala; - repetibilidade: 0, 05% de fun do de esc ala;
- sobrecarga admissivel eventual: 50% acima da capacidade nominal.
c) Condicionador de sinais, marca INTERFACE, modelo IM 5, com as seguintes especificayoes abaixo:
- ten sao de saida maxima: 2
v;
- resoluyiio: 0,5%;- alimentayiio da ponte: 5 VCC; - niunero de canais: 5;
- ajuste de zero: + 20% de fundo de escala.
d) Gravador de sinais, marca HEWLETT PACKARD, modelo 3964A, com as seguin-tes especificayoes:
- distoryiio harmonica total:< 1,25%;
- linearidade: + 0,3% da tensao pi co a pico de saida;
- nivel de entrada: 1 a 30 Volts pico a pico continuamente ajustavel; - impediincia de entrada: 100 KOhm;
- niveis de saida: I a 5 Volts; - niunero de canais: 4.
e) Conversor de sinais anal6gicos/digital ISAAC.
4.14 Resistencia especifica
A resistencia especifica da ideia da forya requerida em funyiio da area mobilizada do solo, pela ferramenta utilizada nesta mobilizayiio.
Re -resistencia especifica (N/m2 );
Re=Fm
Am
Fm -forya de trayiio media na barra (N);
Am -area media da·seyiiO mobilizada (m2 ).
4.15 Potencia media na barra de trayiiO
(06)
A potencia media na barra de trayiiO foi determinada indiretamente atraves do produto da forya de trayiio media pela velocidade media do con junto trator/implemento.
Pb -potencia media na barra (KW);
Ph= Fm.Vm 1000
Fm -forya de trayiio media na barra (N);
Vm - velocidade media (m/s).
4.16 Energia media requerida e energia media requerida por volume de solo mobili-zado
Com a area media da se~iio mobilizada de solo obtida com auxilio do perfi-lometro, e o comprimento uti! da parcela, foi possivel obter-se o volume medio de solo mobilizado, como mostra a formula seguinte.
B= Am.Lp
B -volume medio de solo mobilizado (m3 );
Am -area media da se~iio mobilizada (m2 );
Lp - comprimento da parcela (m).
a) Calculo da energia media requerida (Ec)
Energia e a capacidade de urn corpo realizar trabalho, onde:
T -trabalho (N.m);
F - for~a (N);
L -comprimento do percurso (m);
T=F.L.cosO
e -
angulo entre a for~a e 0 deslocamento (grau);(08)
(09)
Como a for~a media na barra de tra~iio e aplicada na mesma dire~iio do deslo-camento, entiio
e
= 0 °' logo cose = 1;tem-se:
A energia requerida e uma fun9iio do trabalho realizado.
E= T=>E= F.L =>Ec = Fm.Lp (11)
No calculo da energia requerida foi utilizada a for9a media de tra9iio na barra, obtida durante o deslocamento do conjunto na parcela(50 m), faixa onde o implemento apresenta regime operacional satisfat6rio.
b) Energia media requerida por volume medio de solo mobilizado
onde:
Ev= Fm.Lp B
Ev -energia media requerida por volume de solo mobilizado(J/m3);
Lp -comprimento da parcela (m);
B -volume medio de solo mobilizado (m3 ).
Neste capitulo serao apresentados, todos dados dos pariimetros e resultados das analises estatisticas referentes aos dados obtidos.
A analise de variiincia foi feita segundo o delineamento adotado para ponteiras e espayamentos, e complementada pela analise de regressao polinomial para demonstrar a distribuiyao de cada pariimetro ou qual a melhor funyao para estimar os niveis de espayamento.
Os dados processados referente a cada uma das vinte e quatro parcelas, encontram-se nos anexos.
5.1 Velocidade de deslocamento
A analise de variiincia mostrou que a velocidade de delocamento foi altamente significativa para ponteiras, onde a ponteira alada apresentou media inferior a ponteira estreita, ja em relayao a espayamento nao houve diferenya significativa (Tab. 03).
5.2 Area da se~ao mobilizada e area de eleva'<ao
Para area da se~ao mobilizada, verificou-se estatisticamente que houve
diferen~a significativa a nivel de 1%, tanto para ponteiras como para espa~amento. Em
rela~ao aos dados da area de eleva~ao, constatou-se que houve diferen~a significativa a nivel de 1%, apenas para espa~amentos entre hastes (Tab. 03).
T ABELA 03 - V a! ores medios para ponteiras e espa~amentos, em rela~ao area da se~ao
mobilizada, area de eleva~ao e velocidade de deslocamento.
PONTEIRA Secao mobilizada (m2) Area de elevayao (m2
) Velocidade (m/s) PI P2 0,187912 B 0,085548 a 1,23 A 0,210441 A 0,092549 a 1,17 A F 9,98
**
ns 27,55**
ESPA<;AMENTO E1 0,156470 B 0,075295 B E2 0,213284 A 0,092383 AB E3 0,227766 A 0,099469 AFuncao quadrat
**
quadrat.**
C.V.(%) 8,77 14,65
**
-significative ao nivel (P < 0,01) pelo teste de F ns - nao significative ao nivel (P > 0,05) pelo teste de F5.3 Distribui~ao de agregados 1,19 a 1,21 a 1,19 a ns 2,14
Em rela~ao ao diiimetro medio geometrico dos agregados, verificou-se que para ponteira nao houve diferen~a estatistica significativa. Ja em rela~ao aos espa~amentos
entre hastes, apresentou diferen~a estatistica ao nivel de 1% de probabilidade, conforme mostra a Tab. 04 e 05 e a Fig. 09.
A media do diametro medio geometrico com rela~ao ao espa~amento E2 foi 13,14 mm, ficando proximo ao valor 13,10 mm obtido por MIRANDA(1986), quando utilizou escarificador com 9 ponteiras tipo cinzel, espa~adas de 20,0 em, em Latossolo
Vermelho Escuro. Ja o valor medio observado para o espayamento E3, foi 20,71 mm. Este valor foi proximo ao obtido por GAMER0(1989), 20,04 mm, utilizando escarificador com lO hastes espayadas em 25,0 em e 26,8 em de profundidade, com rolo destorroador, em Latossolo Roxo Alico de textura media argilosa. Os valores, deste trabalho, foram bern inferiores aos val ores obtidos por KLEIN( 1990), que variou de 27,34 a 37,35 mm quando trabalhou com modelos de hastes escarificadoras em Latossolo Vermelho Escuro.
21 18 17 16 13 11 8 7
Dllmetro M6dlo Geom6trlco (mml
17 18
Y • -7,336744+0,7447886X
~ H e U ~ ~ ~ H V
Eepavemento (em)
FIGURA 09 - Grafico para equayiio polinomial do pariimetro diametro geometrico geografico.
0 diiimetro medio geometrico apresentou coeficiente de variayiio igual a 46,95%, proximo a 53,85% obtido por GAMERO(l989), quando utilizou a mesma metodologia.
5.4 Rugosidade superficial do solo
Atraves da analise dos dados de rugosidade superficial do solo, verificou-se que nao houve diferen9a significativa, tanto para as ponteiras como para os espa!j:amentos entre hastes (Tab. 04 e 05). A media geral obtida para o indice de rugosidade superficial foi de 2,68 mm, ficando proximo as medias(5,28 e 4,31 mm) obtidas por DALLMEYER(J 989), quando utilizou escarificador com rolo destorroador de dentes e escarificador seguido de grade leve, repectivamente. 0 valor obtido neste trabalho foi bern inferior ao valor(l5,50 mm) obtido por MIRANDA(l986), com uso de escarificador.
5.5 Incorpora9iio de residuos vegetais ao solo
0 efeito das ponteiras e dos espa9amentos sobre os residuos vegetais, foi avaliado em terrnos de incorpora9iio de residuos vegetais ao solo ou seja, a diferen(j:a entre a cobertura verificada antes e a verificada ap6s o preparo do solo.
A analise de variiincia mostrou que nao houve diferen9a significativa em rela!j:iio as ponteiras, porem em rela!j:iio aos espa!j:amentos houve diferen9a significativa ao nivel de 1% como mostra as Tab. 04 e 05 e a Fig. 10.
lncorporaolo de Reelduoe Yegetala (t.) 11
aa
Y • 19,420693-0,1182661X 87 66 63 61 49 47 46+----.---.---.----.---.---.----.---.----.---. 17 19 21 23 26 27 29 31 33 36 37 Eapaoamento (em)FIGURA 10 - Gnifieo da equayiio polinomial para a ineorporayiio de residuos vegetais ao solo.
Verifieou-se, atraves da equayiio de regressao polinomial, que para os maiores espayamentos, a ferramenta ineorpora menos restos vegetais ao solo, proporeionando maior quantidade de residuos vegetais sobre sua superfieie. Logo, entre os espayamentos estudados, o que obteve maior pereentual de eobertura vegetal foi 35,5 em.
0 espayamento El(l8,0 em) foi o imieo que apresentou urn poueo de embuehamento devido aeumulo de residuos vegetais nas hastes.
5.6 Empolamento
Constatou-se, atraves da analise de variiincia, que nao houve diferens:a significativa para o empolamento tanto para ponteira como para espayamento(Tab. 04 e 05). A media geral obtida para empolamento foi de 45,56%, sendo bern superior as medias obtidas por KLEIN(1990), quando utilizou 4 modelos de hastes escarificadoras.
TABELA 04- Valores medios para ponteira, em relas:ao a empolamento, diiimetro medio geometrico, indice de rugosidade superficial do solo e percentagem de incorporas;ao de residuos vegetais ao solo.
PONTEIR Empolamento Diiimetro medio Rugosidade Incorporayao de A (%) geometrico (mm) superficial (mm) residuos vegetais (%)
P1 46,98 a 12,28 a 2,55 a 60,29 a
P2 44,15a 14,75a 2,82a 63,69a
F 0,65 ns 0,91 ns 4,02 ns 1,73 ns
C.V. (%) 18,90 46,95 12,51 10,21
ns - nao significativo ao nivel (P > 0,05) pelo teste de F
TABELA 05- Valores medios para espas;amento, em relas;ao a empolamento, diiimetro medio geometrico, indice de rugosidade superficial do solo e per-centagem de incorporayao de residuos vegetais ao solo.
ESP A<;AMENTO Empolamento Diametro medio Rugosidade Incorporayao de
E1 E2 E3
(em) (%) grometrico superficial (mm) residuos
48,93 a 43,72 a 44,04 a ( mm) vegetais (%) 6,71 B 2,63 a 72,75 A 13,14 AB 2,91 a 57,22 B 20,71 A 2,52 a 56,00 B
Funyiio ns linear
* *
ns linear* *
10,21
cv
(%) 18,90 46,95 12,51** -
significativo ao nivel (P < 0,01) pelo teste de F5. 7 F orya media de trayao
Houve diferenya significativa em relayiio a forya media de trayiio entre ponteiras ao nivel de I% (Tab. 06). Em relayiio aos espayamentos, houve diferenya significativa ao nivel de 5% como mostra a Tab. 07 e a Fig. 11.
Fort~• m6dla de tr&l)lo na barra (N)
11000 Y • 27942,243584-788,3198883X+14,40337277X1 181100 18000 171100 17000 1111100 111000+---.---.---.---.---.---.---,---,---r--, ~ S ~ H ~ V H ~ U H ~ Eapaoamanto (em)
FIGURA 11 - Griifico da equayiio polinomial para forya media de trayiio.
0 griifico da equayao de regressao mostra que a forya media de trayao e menor para o espayamento 27,3 em, talvez por este espayamento proporcionar melhor interayiio entre as hastes. Todavia, este espayamento niio foi utilizado na experimentayiio devido a limitayiio da barra porta ferramenta que nao o comportava. Portanto, verificou-se atraves da comparayiio de medias(Tukey) que os
espayamentos E2(30,5 em) e E3(35,5 em) foram os melhores. CASAO Jr(l991), trabalhando com escarificador em Latosso1o Roxo Epieutr6fico, com escarificador de 5 hastes flexiveis, na profundidade de 23,0 em, velocidade de 4 KmJh e umidade do solo a 22,5%, obteve esforyo de trayao proximo de 1250 Kgf (12258 N), resutado bern inferior a media de 17998 N, obtida neste trabalho, uma vez que as medias de velocidade, profundidade e teor de itgua do solo sao bern pr6ximos para os dois trabalhos. A diferenya na forya de trayiio, pode ter sido causada pelo tipo de ponteira e o espayamento entre as hastes utilizados, dados que nao foram encontrados, no trabalho citado acima.
5. 8 Resistencia especifica
Considerando a resistencia especifica, verificou-se que nao houve diferenya significativa entre ponteiras(Tab. 06). Porem, para os espayamentos(El=l8,0 em; E2=30,5 em e E3=35,5 em) houve diferenya significativa ao nivel de 5o/o(Tab. 07),onde os espayamentos E2(30,5 em) e E3(35,5 em) foram os melhores quando utilizou-se o teste de comparayiio de medias. Verificou-se atraves do gritfico(Fig. 12) que a resistencia especifica diminui com aumento do espayamento entre hastes ate atingir o espayamento de 33,6 em, provavelmente devido a influencia da interayiio entre hastes e maior area de solo mobilizado.
TABELA 06- Valores medios para ponteira, em relayiio a for9a media de tra9iio, re-sistencia especifica, potencia media, energia media requerida e energia media requerida por volume de solo mobilizado.
PONTEIRA Fon;:a media Resistencia Potencia Energia Energia m. (N) especifica media (KW) media (J) por vol. de
{N/m') solo (J/m') PI 16013,58 B 89926,83 A 19,59 B 800679,04 B 89926,83 A P2 19981,85 A 97190,48 A 23,40 A 999092,38 A 97190,49 A F 136,31
**
3,77 ns 89,83**
136,31 3,77 ns**
c.v.
{%~ 4,63 9,80 4,58 4,63 9,80**
ns- significativo ao nivel (P < 0, 0 I) pelo teste de F - niio significativo ao nivel (P > 0,05) pelo teste de F
128000 118000 108000 88000 88000 Reelatlnola eapacllloe (N!mll) Y • 280729,138154-10780,1520329X+180,00848103Jt g ~ ~ H H V ~ ~ ~ H ~ Eapaoamento (em)
