DESEMPENHO OPERACIONAL DO ARADO DE DISCO SUBMETIDO A QUATRO (4) VELOCIDADES NO PREPARO DO SOLO PARA CULTIVO AGRICOLA NO DISTRITO DE MOCUBA

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DESEMPENHO OPERACIONAL DO ARADO DE DISCO SUBMETIDO A QUATRO (4) VELOCIDADES NO PREPARO DO SOLO PARA CULTIVO

AGRICOLA NO DISTRITO DE MOCUBA

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE

FACULDADE DE ENGENHARIA AGRONÓMICA E FLORESTAL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRONÓMICA

Jaime Jorge Lacerda Casamento

Mocuba 2019

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE

FACULDADE DE ENGENHARIA AGRONÓMICA E FLORESTAL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRONÓMICA

Autor: Jaime Jorge Lacerda Casamento

Supervisor: Mestre e Eng⸰. Fernando Nortor Hilário Chare

Mocuba 2019

Monografia submetida a Faculdade de Engenharia Agronómica e Florestal, Departamento de Engenharia Agronómica, Universidade Zambeze de Mocuba, em cumprimento dos requisitos para obtenção do nivel de Licenciatura em Engenharia Agronómica

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DECLARAÇÃO DE AUTORIA

Eu, Jaime Jorge Lacerda Casamento, declaro que esta dissertação é resultado do meu próprio trabalho e está a ser submetida para a obtenção do grau de Licenciatura na Universidade Zambeze, Mocuba. A mesma não foi submetida antes para obtenção de nenhum grau ou para avaliação em nenhuma outra Universidade.

______________________________________________ (Jaime Jorge Lacerda Casamento)

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ÍNDICE

Conteúdo Páginas DEDICATÓRIA ... i AGRADECIMENTOS ... ii EPÍGRAFE ... iii RESUMO ... iv ABSTRACT ... v

LISTA DE FIGURAS, TABELAS E EQUAÇÕES ... vi

LISTA DE APÊNDICES ... vii

LISTA DE SÍMBOLOS, UNIDADES DE MEDIÇÃO, LISTA DE SIGLAS, ACRÓNIMOS E LISTA DE ABREVIATURAS ... viii

I. INTRODUÇÃO ... 1 1.1. Problema... 2 1.2. Justificativa... 2 1.3. Objectivos ... 3 1.3.1. Gerais ... 3 1.3.2. Específicos ... 3 1.4. Hipótese ... 3

II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 4

2.1. Desempenho operacional: conceito e importância de estudo ... 4

2.2. Arados ou charruas ... 4

2.2.1. Quanto ao tipo: ... 5

2.2.1.1. Arados de discos ... 5

2.2.2. Quanto ao tipo de acoplamento ao tractor ... 6

2.2.3. Quanto ao bordo dos discos ... 6

2.2.4. Conforme a movimentação dos órgãos activos ... 6

2.3. Componentes dos arados de discos ... 7

2.4. Descrição dos Discos ... 7

2.4.1. Principais diferenças entre as charruas de discos e de aivecas ... 8

2.5. O engate de charruas... 9

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2.6. Tractor ... 10

2.6.1. Tractores Agrícolas ... 10

2.6.2. Evolução dos tractores ... 10

2.6.3. Funções Básicas de um Tractor ... 10

III. MATERIAL E MÉTODOS ... 11

3.1. Descrição da área de estudo... 11

3.1.1. Dados sobre o clima ... 11

3.1.2. Predominância de solos do distrito... 12

3.1.3. Geologia ... 12

3.1.3. Descrição do ensaio ... 12

3.1.4. Colecta e analise de dados ... 13

3.2. PARÂMETROS AVALIADOS ... 14

3.2.1. Capacidade de campo Teórica (CcT) ... 14

3.2.2. Capacidade de Campo Efectiva (CcE) ... 14

3.3. Eficiência de Campo (Ec) ... 14

3.4. Tempo total de campo (TTC) ... 15

3.4.1. Tempo operacional efectiva (ToE) ... 15

3.4.2. Tempos perdidos ... 15

3.5. Força de tracção (P) ... 15

3.5.1. Potência nominal no motor dos tractores ... 16

IV. RESULTADO & DISCUSSÃO ... 17

4.1. Capacidades operacionais ... 17

4.2. Interpretação dos efeitos das velocidades nos parâmetros teóricos e práticos da capacidade operacional ... 17

4.2.1. Capacidades de campo teórico ... 17

4.2.2. Capacidades de campo Efectiva ... 18

4.3. Eficiência de campo... 19

4.4. Potência da barra ... 21

V. CONCLUSÕES ... 22

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VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 24 VIII. APÊNDICE ... 27

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i DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho ao meu Cunhado Joaquim Massinguira, pois sem ele não chegaria onde cheguei.

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ii AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar agradecer á Deus pela vida, saúde, sabedoria, espírito de luta e persistência quepor graças a ele foi possível chegar até ao fim do curso.

Ao meu pai Jorge Lacerda Casamento [In memory], a minha mãe Judisse Elias Madenha, irmãos Rosita Jorge Lacerda Casamento, Lucinda Jorge Lacerda Casamento, e Jorge Lacerda Casamento Júnior, em Especial a Joaquim Massinguira (Cunhado), Manuela Ausse (Tia), Eufrásia António Amadeu (prima), Balbina Isabel Fernando António (Namorada), Jaime Picardo Simango (primo), Alfredo Picardo Simango (primo), Jaime Camilo Casamento (primo).

Sobrinhos: Hadriel, Queen Joaquim Massinguira, Luana Dias de Sousa.

Aos docentes da FEAF, em particular ao meu Supervisor, Eng⸰ Fernando Nortor Chare, pelo conhecimento transmitido durante o percurso. Juntamente ao Eng⸰ Agi Costa Cassimo, Eng⸰ João Machau.

Aos meus Amigos: Ricardo Militão, Bernardo Alfredo Hassane Gulube, Abel Manuel João, Luís De Jesus Filipe, Domingos José Manuel, Tânia Rafael Tomas Melice, Luís Natal Luís, Aurio Luís Nahera, Igor Caiado, Cândida Carlos, Filipe Augusto Majaranguanda, Ricardo Franque, Pedro Pacheco, pelo apoio.

À minha família, colegas e amigos. O meu muito obrigado!

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iii EPÍGRAFE

“[...] Talvez não tenha conseguido fazer o melhor, mas lutei para que o melhor fosse feito, não sou o que deveria ser, não sei o que irei ser, mas, graças a Deus, não sou o que eu era. [...]”.

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iv RESUMO

O preparo do solo visa criar condições adequadas para instalação e desenvolvimento de culturas, por meio de mobilização de camada do solo. O desempenho operacional das máquinas e implementos agrícolas é importante no diagnóstico do sistema de maneio de solo com menor demanda energética, custo de produção agrícola e consequente aumento da qualidade do trabalho. Assim, o objectivo do trabalho foi avaliar o desempenho operacional do arado de disco submetidos a quatro (4) velocidades no preparo do solo para cultivo agrícola no distrito de Mocuba, velocidade 1 (realizado no bloco 1), velocidade 2 (realizado no bloco 2), velocidade 3 (realizado no bloco 3), e velocidade 4 (realizado no bloco 4), mediante as seguintes velocidades 5km/h, 6km/h, 7km/h, 8km/h respectivamente, sendo que cada bloco era composto por uma área experimental de 3.5m x 80m, esta operação foi constituída de aração (arado de disco), trabalhando a uma profundidade de 15 cm e 1 m de largura de trabalho. Os parâmetros avaliados foram: capacidade de campo teórico, efectivo, eficiência de campo e potência da barra. Os dados foram analisados com base no pacote Microsoft office (excel 2010). A velocidade 4 apresentou maior capacidade de campo teórica, maior capacidade de campo efectiva, maior eficiência de campo, melhor desempenho operacional e maior potência da barra, conclui-se no entanto, que a velocidade 4 (8km/h), mais se adequa aos solos usados no estudo e que a capacidade de campo efectiva tem maior contributo na eficiência de campo.

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v ABSTRACT

Soil preparation aims to create adequate conditions for the installation and development of crops by mobilizing the soil layer. The operational performance of agricultural machines and implements is important in the diagnosis of the soil management system with lower energy demand, cost of agricultural production and consequent increase of work quality. Thus, the objective of this work was to evaluate the operational performance of the disc plow submitted to four (4) speeds of soil tillage for agricultural cultivation in Mocuba district, speed 1 (performed in block 1), speed 2 (performed in block 2 ), speed 3 (performed in block 3), and speed 4 (performed in block 4), by the following speeds 5km / h, 6km / h, 7km / h, 8km / h respectively, each block consisting of one Experimental area of 3.5mx 80m, this operation consisted of plowing (disc plow) working at a depth of 15 cm and 1 m working width. The evaluated parameters were: operational capacity, field efficiency and bar power. Data were analyzed based on Excel. Speed 4 presented higher theoretical field capacity, higher effective field capacity, higher field efficiency, better operational performance and higher bar power. However, it can be concluded that speed 4 (8km / h) is better suited to soils used in the study and that effective field capacity has a major contribution to field efficiency.

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vi LISTA DE FIGURAS, TABELAS E EQUAÇÕES

Figura 1: Mapa de localização do distrito de Mocuba e área de estudo, ... 11

Tabela 1: Característica técnica do tractor ... 13

Tabela 2: Característica técnica do arado ... 13

Tabela 3: Capacidade de campo teórica ... 17

Tabela 4: Capacidade de campo efectiva (velocidade 1) ... 18

Tabela 5: Capacidade de campo efectiva (velocidade 2) ... 18

Tabela 6: Capacidade e campo efectiva (velocidade 3) ... 19

Tabela 7: Capacidade de campo Efectiva (velocidade 4) ... 19

Tabela 8: Eficiência de campo... 19

Tabela 9: Velocidade de trabalho e eficiênciasde campo (Ec%) para operações com diferentes máquinas e implementos agrícolas ... 20

Tabela 10: Potência da barra ... 21

Equação 1: Capacidade de campo teórica ... 14

Equação 2: Capacidade de campo efectiva... 14

Equação 3: Eficiência de campo ... 15

Equação 4: Tempo total do campo ... 15

Equação 5: Forca de tracção ... 16

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vii LISTA DE APÊNDICES

Apêndice 1: Cronograma de actividades ... 27

Apêndice 2: Layout do ensaio ... 28

Apêndice 3: Tempo total do campo ... 29

Apêndice 5: Fotografias Ilustrativas do Ensaio ... 30

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viii LISTA DE SÍMBOLOS, UNIDADES DE MEDIÇÃO, LISTA DE SIGLAS, ACRÓNIMOS E LISTA DE ABREVIATURAS

% Percentagem

cm Centímetro

g Grama

km/h Quilómetro por hora

m Metro

m2 _{Metro quadrado}

ha/h Hectare por hora cv Cavalo

MAE Ministério de Administração Estatal

FEAF Faculdade de Engenharia Agronómica e Florestal

PEDD Plano estratégico de desenvolvimento do distrito Mocuba ASAE American Society of Agricultural Engineers

ed. Edição Eng⸰ Engenheiro et al. e outros Fig. Figura ha. Hectare MSc Mestre n. Número p. Página Ec Eficiência de campo

CcT Capacidade de campo Teórica CcE Capacidade de campo Efectiva TtC Tempo total do campo

ETP Engate aos três pontos ToE Tempo Efectivo

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Desempenho operacional de arado de disco submetido a quatro velocidades no preparo do solo no distrito de Mocuba

Jaime Jorge Lacerda Casamento-FEAF Página 1

I. INTRODUÇÃO

Devido ao aumento da demanda por produtos florestais e agrícolas, a mecanização tornou-se uma peça importante na busca do aumento da produtividade e do controle mais efectivo dos custos, influenciando na redução da dependência de mão-de-obra além da melhoria das condições de trabalho no sector florestal e agrícola (BURLA, 2008).

Uma das formas de maior utilização da mecanização é no preparo do solo, que tem como objectivo oferecer ambiente adequado para o crescimento e desenvolvimento das plantas, permitindo produção económica e evitando a degradação do solo (BALASTREIRE, 1987). O conhecimento sobre o desempenho e a capacidade de trabalho das máquinas agrícolas é fundamental no gerenciamento de sistemas agrícolas mecanizados, auxiliando na tomada de decisões, visando sua optimização (MOLIN et al., 2006).

A velocidade de deslocamento e a heterogeneidade dos solos são factores relevantes na avaliação da eficiência e do desempenho operacional de conjuntos motomecanizados. A velocidade de deslocamento, em ensaios de máquinas, é um parâmetro que deve ser avaliado exclusivamente em função da qualidade do trabalho executado (MIALHE, 1996).

Segundo PEQUENO et al. (2012), as capacidades de campo teórica e efectiva, bem como a potência do conjunto tractor-arado na mobilização de solos argilosos apresentam dependência com a variação da velocidade enquanto a força de tracção apresenta-se relacionada com o ângulo de tracção e a profundidade efectiva de trabalho.

Para aumentar a velocidade de deslocamento em pequenas proporções, normalmente o operador eleva a rotação de trabalho, resultando em queda de torque do motor e aumento no consumo de combustível. (ALMEIDA, 2010).

A velocidade de deslocamento altera o desempenho do tractor visto que afecta directamente o consumo de combustível. Avaliaram o consumo de combustível de um tractor em função da velocidade de trabalho e observaram que o aumento da velocidade de deslocamento reduziu o consumo específico (LOPES et al., 2003).

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1.1. Problema

A velocidade de deslocamento é um dos factores que mais afecta o desempenho do conjunto tractor-implemento, sendo que o uso inadequado da velocidade de deslocamento usando arado no preparo do solo pode limitar a qualidade das operações, maiores gastos de combustível afectando assim directamente nos custos das operações.

1.2. Justificativa

A velocidade de deslocamento é um dos factores de extrema importância no planeamento das operações agrícolas, influenciando directamente no desempenho dos tractores. A correta escolha da velocidade de deslocamento é fundamental para a qualidade das operações, monitoramento do requerimento de potência, desligamento das rodas motrizes e eficiência de tracção (MOLIN et al., 2014). MELLO e MAGALHÃES (1995) analisando o consumo de combustível de tractor-equipamento (arado de discos) verificaram que o consumo de combustível diminui à medida que a velocidade aumenta, sem apresentar alterações no ângulo de ataque horizontal; atribuindo-se tal fato à melhor eficiência do conjunto tractor-arado, pois o aumento da velocidade para a mesma exigência de tracção proporciona aumento na demanda de potência, com melhor aproveitamento do combustível.

Visto que os agricultores do distrito de Mocuba usam uma velocidade que varia de 6 a 7km/h, surge a necessidade da realização do presente estudo, este contribuirá na identificação da melhor velocidade de deslocamento, que pode ser uma decisão determinante na obtenção do melhor desempenho operacional no sentido de reverter a situação actual, garantir melhor qualidade das operações, bem como reduzir os gastos das operações.

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1.3. Objectivos 1.3.1. Gerais

 Avaliar o desempenho operacional do arado de disco submetido a quatro (4) velocidades no preparo do solo para cultivo agrícola no distrito de Mocuba.

1.3.2. Específicos

 Interpretar os efeitos das velocidades nos parâmetros teóricos e práticos da capacidade operacional (CcT, CcE), Forca de tracção, Potência da barra;

 Comparar as diferentes velocidades nos parâmetros teóricos e práticos. 1.4. Hipótese

De entre as velocidades de deslocamento testadas, existe pelo menos uma que apresentará melhor desempenho operacional.

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II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Desempenho operacional: conceito e importância de estudo

Define-se desempenho operacional das máquinas agrícolas como um conjunto complexo de informações que determinam as características ao executarem operações sob determinadas condições de trabalho. Essas informações podem ser relativas à qualidade e quantidade de trabalho e dinâmicas, relativas à potência e a velocidade de trabalho. A avaliação das características operacionais, no caso dos tractores e implementos agrícolas, é feita pela capacidade de campo, a qual é estimada pela área trabalhada em uma unidade de tempo (FESSEL, 2003).

Para RICHEY et al. (1961) a capacidade de trabalho ou de campo das máquinas agrícolas é função dos seguintes factores:

a) Largura de trabalho da máquina, que pode ser afectada pela largura medida da máquina e pela percentagem da largura da máquina realmente usada;

b) Velocidade de deslocamento, que pode ser afectada pela exigência de potência da máquina traccionada; potência fornecida pela unidade de tractor; resistência ao rolamento; inclinação do terreno; qualidade do trabalho; rugosidade do terreno; obstáculos, etc;

c) Percentagem de tempo parado ou não operado devido ao tempo gasto em translados para ou dentro do terreno a ser trabalhado; tempo gasto em viragens ou manobras nas extremidades do campo; abastecimento das máquinas, por exemplo, semeadoras e/ou adubadoras; descarregamento de produtos colhidos; lubrificação e reabastecimento de combustível; ajuste ou regulagem das máquinas; afiação das ferramentas de corte durante a execução da operação; reposição das partes desgastadas; embuchamentos, quebras. Desses factores, a percentagem do tempo de paradas é a mais difícil de se avaliar.

2.2. Arados ou charruas

De acordo com BRIOSA (1973), sua função é realizar as funções primárias do preparo do solo, bem como controlar as plantas que concorrerão com a cultura a ser implantada em termos de espaço, fertilidade, unidade e luminosidade, e propiciar ao solo melhores condições de aeração, infiltração, armazenamento de água e homogeneização da fertilidade.

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2.2.1. Quanto ao tipo:

 Arados de aivecas: é constituído por relha, aivecas e costaneira, fixadas a uma coluna, devendo apresentar facão ou sega circular;

 Arados de discos: é constituído por discos e cubos fixados a uma coluna, possuindo roda estabilizadora (BRIOSA, 1973).

2.2.1.1. Arados de discos

O arado de discos apareceu em substituição aos arados de aivecas e sua origem teve como ponto de partida a grade de discos. Este tipo de arado é uma das máquinas mais estudadas e aperfeiçoadas pelos engenheiros, técnicos e fabricantes de maquinaria agrícola (BALASTREIRE, 1987).

Foi construído para ser usado em terrenos secos e duros, porém não pode-se desprezar o uso do arado de aivecas pela simples razão de que nenhum arado de um só tipo e tamanho pode preparar todos os tipos de solo, nem ser utilizado em todas as estações do ano com iguais resultados (BALASTREIRE, 1987).

Eles apresentam como principal vantagem, quando comparados com os de aiveca, o fato de possuírem como órgãos activos, os discos que, para executar sua função, trabalham com um movimento de rotação e, portanto, são menos susceptíveis a impactos, uma vez que, ao encontrar um obstáculo qualquer, o disco rola sobre o mesmo, diminuindo a influencia do impacto sobre a estrutura. Também são preferíveis para solos pegajosos e com terra endurecida (BALASTREIRE, 1987).

Os arados de discos continuam operando, mesmo depois que seus órgãos activos tenham sofrido um desgaste considerável, podendo ser utilizados em solos abrasivos sem perda da sua eficiência. Já as relhas do arado de aiveca, quando desgastadas, perdem suas características técnicas e há necessidade de repará-las ou substituí-las para que possam continuar operando, o que faz com que os arados de aiveca não possam ser utilizados em solos abrasivos. No entanto, o arado de discos não realiza o tombamento da leiva ou da cobertura da vegetação de superfície de maneira tão perfeita quanto o arado de aiveca (BALASTREIRE, 1987).

O arado de disco e formado pelos discos, cubo e coluna. E acoplado ao tractor por meio dos três pontos. Os discos são em números e tamanhos diferentes, apresentando o formato de uma

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calota esférica, sendo sua função promover o corte, elevação e a mobilização lateral da leiva. Podem ter a borda lisa ou recortada, neste caso, para facilitar o corte de restos vegetais que se encontrem sobre a superfície do terreno (BRIOSA, 1973).

A escolha do tipo e tamanho dos discos depende do tipo de solo e a quantidade de matéria vegetal sobre o terreno; para solos arenosos são indicados os discos lisos. Já para solos mais duros, com raízes ou restos de culturas são indicados os discos com borda recortada por apresentarem maior penetração no solo (BRIOSA, 1973).

2.2.2. Quanto ao tipo de acoplamento ao tractor

 Montado são inteiramente apoiados no tractor e o seu levantamento e abaixamento é feito pelo hidráulico do tractor;

 Semi-montado têm a dianteira apoiada aos dois braços do tractor e a traseira numa roda de sulco;

 Rebocado ou de arrasto, apoiam-se totalmente no solo sendo traccionados pela barra de tracção. (BALASTREIRE, 1987).

2.2.3. Quanto ao bordo dos discos

De discos lisos: não possui dentes, o que define a sua penetração ao solo é a curvatura, espaçamento e número de discos, peso, velocidade de trabalho e inclinação tanto vertical como horizontal. Suas bordas são temperadas e revenidas e possuem furos na região central para alívio de tensões;

De discos recortados: o recorte é feito para melhorar a capacidade de corte; possui ângulo de afiamento na parte externa e interna. Quando comparados com os discos lisos, apresentam a vantagem de melhor performance (maior penetração no solo) e a desvantagem de maior probabilidade de quebras (BALASTREIRE, 1987).

2.2.4. Conforme a movimentação dos órgãos activos

 Fixos: arados nos quais os corpos de arado são fixos, movimentando a leiva apenas para a direita;

 Reversíveis: arado nos quais os corpos de ardo são reversíveis, movimentando a leiva tanto para a direita quanto para a esquerda (BALASTREIRE, 1987).

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2.3. Componentes dos arados de discos

De acordo com (BALASTREIRE, 1987), as componentes do arado podem ser:

 Corpo, Chassi ou Viga Principal: podendo ser de estrutura tubular ou monobloco, nele estão acoplados os restantes órgãos, formando assim o esqueleto ou estrutura principal do arado.

 Coluna Suporte do Disco ou Suporte: com a parte superior presa no chassi, e a parte inferior a suportar os cubos dos discos. A coluna possui dispositivos que permitem variar os ângulos vertical e horizontal dos discos, em certos arados é possível retirar ou incorporar uma ou mais colunas, expediente que permite diminuir ou aumentar o esforço resistente ou a realização de trabalhos especiais.

 Mastro ou Torre: necessário quando existe acoplamento do arado ao tractor pelo terceiro ponto.

 Eixo Transversal: situado na dianteira do arado, no sentido transversal ao chassi. Nas extremidades do eixo transversal, vão os pinos de engate inferiores. Em alguns arados não existe o eixo transversal, os pinos de engate inferiores são fixos ao próprio chassi. A rotação do eixo transversal ou a variação da posição dos pinos de engate inferiores permite uma maior ou menor inclinação do chassi, variando em consequência a largura de corte.

 Roda Guia: componente responsável pela estabilidade lateral do arado assim como pelo controlo da profundidade de aração.

 Discos: em número e tamanhos variáveis, são os órgãos activos do arado e estão acoplados ao chassi pelo braço. Além dos componentes descritos, os arados podem levar outros órgãos como o Cavalete de Sustentação, Raspadores ou Limpadores de Disco.

2.4. Descrição dos Discos

O elemento de trabalho ou órgão activo é constituído por uma calote esférica de um diâmetro de 660 á820 mm e uma espessura de 6 á 12 mm, previsto de um gume na zona periférica que pode ser interior ou exterior e a eles cabe o corte e tombamento da terra durante a lavoura (BALASTREIRE, 1987).

A disposição do disco em relação á direcção de deslocamento e a vertical determinam o ângulo de ataque ou de corte, que varia entre 40 e 50 graus e o de entrada 20 à 25 graus respectivamente. Na parte central da calote há um orifício quadrado e, á volta deste, outros igualmente quadrados ou redondos que o fixam por meio de parafusos no eixo e este ao

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suporte ou coluna; o eixo apoia sobre rolamentos para a rotação livre do disco (BALASTREIRE, 1987).

Ao iniciar o seu avanço, o terreno opondo-se á penetração do disco, dá-lhe um movimento de rotação, o disco em rotação ao penetrar no terreno provoca o corte de uma banda de terra que tende a seguir o movimento de rotação do disco, dando a volta e caindo de lado invertida, quer dizer que o disco faz neste caso o papel da sega, aiveca e relha. O prisma de terra cortado pela aiveca é substituído aqui por uma banda de solo de secção plana na parte superior correspondente á superfície do terreno e cujos lados são curvos de secção elíptica. (BALASTREIRE, 1987).

O fundo do sulco ou soleira plana desaparece para dar lugar a um fundo curvo em forma de cristas, pelo passo de cada disco. O seu emprego é recomendável em solos com possibilidade de oferecer prisões á passagem dos implementos, em solos arenosos, pois o disco é menos exposto á abrasão e o gume sofre menos desgaste, visto ser muito amplo (ao longo do perímetro), ainda que diminua uns centímetros de diâmetro (BALASTREIRE, 1987).

O número de discos vária sobretudo com o tipo de engate. Normalmente usam-se 4 a 7 discos para os arados de arrasto e 1 a 4 discos para os arados montados. A escolha do tamanho e do tipo dos discos depende do solo (textura e consistência) e do volume de material vegetal na superfície do terreno. Para solos arenosos, pouco consistentes (pouco duros) e limpos recomenda-se arados com discos lisos com 28 á 30 polegadas de diâmetro, para solos mais duros, que oferecem maior dificuldade á penetração e com raízes e, deve-se preferir os arados com discos menores, de 26 ou 24 polegadas. Para os terrenos sujos, com muito restolho e raízes, os arados de discos recortados devem ser preferidos (BALASTREIRE, 1987).

O arado de discos é traccionado dentro do solo pelo seu peso próprio e não devido á sucção como no caso das aivecas, por isso os arados de discos são construídos com mais peso do que os outros tipos e ocasionalmente pesos adicionais são incorporados para ajudar a penetração (BALASTREIRE, 1987).

2.4.1. Principais diferenças entre as charruas de discos e de aivecas

De acordo com (BRIAM, 1996), os aspectos apresentados pode-se concluir que as principais características das lavouras produzidas por cada uma das charruas são as seguintes:

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 Nas charruas de aivecas o trabalho de corte é efetuado por uma relha e uma sega, sofrendo a leiva um certo reviramento, ou seja, um movimento de rotação imprimido pela superfície curva da aiveca;

 Nas charruas de discos a leiva vai subindo devido ao ângulo de inclinação e ao movimento de rotação do disco, mas o reviramento é incompleto, ficando aquela mais fragmentada;

 Nas charruas de aivecas as superfícies do solo ficam mais irregular e na de discos mais contínua. Esta charrua faz um trabalho semelhante à de aivecas quando estas são cilíndricas e se trabalha a grande velocidade;

 Nas charruas de aivecas o atrito com o solo é de escorregamento e nas de discos de rolamento, portanto menor;

 A penetração no solo das charruas de discos deve-se principalmente ao seu peso e nas de aivecas aos ângulos de regulação.

2.5. O engate de charruas

2.5.1. O engate aos três pontos

O engate aos três pontos (ETP), está situado na parte traseira do tractor e consta de dois braços ou uniões inferiores e um terceiro braço ou ponto superior, equidistante dos anteriores e situado no vértice superior, formando um triângulo (CAÑAVATE, 1989).

Os extremos que se unem ao tractor, fazem-no através de rótulas que conferem ao engate mobilidade e capacidade de deformação suficiente e necessária para as operações de engate e durante o trabalho, as duas uniões inferiores podem ser imobilizadas por meio de correntes tensoras ou barras estabilizadoras. Os extremos livres, também equipados com rótulas esféricas engatam mediante cavilhas com o cabeçote do implemento, cuja forma triangular rígida constitui a união entre o implemento e o tractor (CAÑAVATE, 1989).

O ETP, mantêm o implemento durante o trabalho em uma posição determinada, segundo o maneio que fizermos do sistema hidráulico do elevador, e durante o transporte e manobras eleva o implemento e mantêm fixa a posição dos braços de elevação e uniões inferiores. Através do ETP o tractor absorve durante a lavoura a resistência que oferece o solo ao ser removido pelo implemento, força que se traduz numa translação de pesos do eixo dianteiro ao traseiro aumentando assim a capacidade de traccionamento do tractor. Esta translação de forças não deve ser tal que deixe o tractor sem peso nas rodas dianteiras. (CAÑAVATE,1989)

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2.6. Tractor

Segundo MIALHE, (1980), Tractor é uma máquina auto-propelida provida de meios que, além de lhe conferir apoio estável sobre uma superfície horizontal e impenetrável, capacitam-no a traccionar, transportar e fornecer potência mecânica, para movimentar os órgãos activos de máquinas e implementos agrícolas.

2.6.1. Tractores Agrícolas

Importância: Aumentar a produtividade aliado à maior eficiência das actividades agrícolas, tornando-o menos árduo e mais atraente. Condicionam e exigem avanços tecnológicos constantes. (MANTOVANI, 1987).

2.6.2. Evolução dos tractores

 1858: Tractor à vapor para arar a terra;

 1889: Tractor com combustão interna (Henry Ford - Fergusson);  1911: Ocorreu a primeira mostra de tractores de Nebraska - E.U.A.;

 1920: Surgiram dois tractores agrícolas: Massey Harris - Henri Ford e Fergusson;

 1940: Surgiram tractores equipados com Tomada de Potência (TDP), Barra de tracção (BT) e Sistema de 3 Pontos (1º ponto: inferior esquerdo, 2º ponto: inferior direito e 3º ponto: superior);

2.6.3. Funções Básicas de um Tractor BT: Barra de Tracção

TDP: Tomada de Potência

SLH: Sistema de Levantamento Hidráulico

 Traccionar máquinas e implementos de arrasto (BT) (arados, grades, carretas...);  Accionar máquinas estacionárias (TDP) (trilhadoras, geradores);

 Traccionar e accionar simultaneamente (BT e TDP) ou (SLH e TDP) (colhedoras, roçadeiras, enxadas rotativas, pulverizadores);

 Traccionar e carregar máquinas e implementos (SLH e 3º ponto) (arados, grades, cultivadores), (BARGER,1966).

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III. MATERIAL E MÉTODOS 3.1. Descrição da área de estudo

O estudo foi realizado área experimental da Universidade Zambeze, Faculdade de Engenharia Agronómica e Florestal, Campus Nacogolone, no distrito de Mocuba, localizada nas seguintes coordenadas 16°53’32,41’’S e 36°56’35.07’’E, sendo que se localiza na parte central da Província da Zambézia com uma superfície de 9062 Km², representando cerca de 8% do território da Zambézia, fazendo limite com os distritos de Lugela e Errego ao Norte; Maganja da Costa a Este; Namacura e Morrumbala a Sul e Malanje a Oeste, com as seguintes coordenadas a altitude 134m, latitude de 16.50°S e longitude de 36.59°E (MAE, 2005).

Figura 1: Mapa de localização do distrito de Mocuba e área de estudo. Fonte: GCS_WGS_84

3.1.1. Dados sobre o clima

Segundo MAE, (2005), Mocuba tem um clima do tipo semi-húmido. A estacão chuvas ocorre de Dezembro a Fevereiro e o tempo seco de Março a Outubro. A precipitação média anual é de cerca de 1175mm. A temperatura media mensal varia entre 20 a 27°C com temperaturas

(27)

máximas variando de 27 a 35°C e as mínimas de 15 a 22°C. A humidade relativa do ar vária de 60% nos meses secos e 80% nos meses frescos e húmidos.

3.1.2. Predominância de solos do distrito

Mocuba é caracterizado pela ocorrência de solos vermelhos argilosos, moderadamente profundos das planícies, solos argilosos pretos dos vales largos onde eventualmente dominam condições hidromórficos, solos arenosos variando a cor de vermelho, brancos, amarelos-cinzentos a pretos (PEDD, 2013).

O solo da área experimental, classificado de acordo com o método de triângulo textual foi franco argiloso.

3.1.3. Geologia

A base geológica do Distrito de Mocuba assenta nos estratos sedimentares do Karoo e rochas metamórficas do sistema Fingoé com afloramentos graníticos, abrangendo toda a zona Norte e Centro. O metamorfismo do Karoo foi responsável pelo surgimento de ocorrências minerais, algumas das quais preciosas e semipreciosas com elevado valor comercial, de entre eles se destacam: o berilo, tantalite, pedras marinhas e esmeraldas, pegmatites, amazonites, microlite, lepidolite (PEDD, 2013).

3.1.3. Descrição do ensaio

Para fins de análise e comparação dos resultados da capacidade operacional foram realizadas aração com base em 4 velocidades de operação: velocidade1 (realizado no bloco 1), velocidade 2 (realizado no bloco 2), velocidade 3 (realizado no bloco 3), e velocidade 4 (realizado no bloco 4), mediante as seguintes velocidades 5km/h, 6km/h, 7km/h, 8km/h respectivamente, sendo que cada bloco era composto por uma área experimental de 3.5 x 80m, a área total do experimento foi de 1129m2. Esta operação foi constituída de aração (arado de disco), trabalhando a uma profundidade de 15 cm e 1m de largura de trabalho, os dados foram processados pelo pacote Microsoft office (excel 2010).

Para a realização da actividade de preparo do solo, foi utilizada o arado de disco com características técnicas que foi apresentada. Foi usado um tractor New Holland. Durante a execução do trabalho, utilizou-se a marcha 3C, com rotação nominal de 2000 rpm.

(28)

3.1.4. Colecta e analise de dados

A colecta de dados de tempos foi efetuada pelo método de cronometragem de tempo contínuo (tempo gasto para o preparo de toda a área) e através da paralisação do cronómetro (velocidade real de deslocamento, calculada em função do tempo de percurso do bloco). A largura de trabalho real dos implementos e a profundidade de trabalho foram obtidas por medição com fita métrica.

Tabela 1: Característica técnica do tractor

Marca New Holland

Modelo TD 5020

Motor New Holland

Rotação nominal 2200 rpm

Potencia rotação nominal 141 cv

Torque a 1400 rpm 610 Nm

Aspiração Turbo intercooler

Número de cilindros 6

Tomada de força/accionamento Electro-hidráulico

Tomada de força/velocidade 1000 rpm

Sistema hidráulico/bomba Engrenagem/engrenagem

Sistema hidráulico/Capacidade de levante a

610 m do olhal c/ 2 cilindros auxiliares 6475kg/6475kg Fonte: www.newholland.com.br

Tabela 2: Característica técnica do arado

Marca Baldan

Modelo ARH

Largura do corte 800/1000mm

Número de discos 3

Diâmetro do disco 28’’

Acoplamento ao tractor Sistema hidráulico

Potencia requerida no motor do tractor 80 a 100 HP

Funcionamento Reversível

Massa 743kg

(29)

3.2. PARÂMETROS AVALIADOS

Para determinar a capacidade operacional dos arados de discos, foi utilizada a metodologia proposta por Pacheco (2000) que consiste em determinar a capacidade de trabalho de uma máquina, verificando o número de hectares trabalhados num determinado período de tempo. Terminologia para análises de sistemas mecanizados agrícolas.

A quantidade de trabalho que as máquinas e implementos agrícolas são capazes de executar por unidade de tempo denomina-se capacidade operacional.

3.2.1. Capacidade de campo Teórica (CcT)

É a razão entre o desempenho da máquina (área trabalhada) e o tempo efectivo, como se a mesma trabalhasse 100% do tempo na velocidade nominal, utilizando 100% da largura nominal. Normalmente, é expressa em hectares por hora, conforme equação 1.

Equação 1: Capacidade de campo teórica

Onde:

L = largura de trabalho (m) V = velocidade de trabalho Nº P = número de passadas

3.2.2. Capacidade de Campo Efectiva (CcE)

É a razão entre o desempenho real da máquina (área trabalhada) e o tempo total de campo. Normalmente, é expressa em hectares por hora. Conforme equação 2.

Equação 2: Capacidade de campo efectiva

3.3. Eficiência de Campo (Ec)

É a razão entre a capacidade de campo efectiva e a capacidade de campo teórica. Conforme equação 3. 𝑪𝒄𝑬 (𝒉𝒂 𝒉 ) = 𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒕𝒓𝒂𝒃𝒂𝒍𝒉𝒂𝒅𝒂 (𝒉𝒂) 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒂𝒐 (𝒉) (2) 𝑪𝒄𝑻 (𝒉𝒂 𝒉) = 𝒍(𝒎) ×𝒗(𝒌𝒎)_𝒉 𝟏𝟎 × 𝑵°𝑷 (1)

(30)

Indica as perdas devido aos tempos parados Equação 3: Eficiência de campo

Onde:

CcE: capacidade de campo efectiva CcT: capacidade de campo teórica 3.4. Tempo total de campo (TTC)

É a soma do tempo operacional efectivo com os tempos perdidos. Equação 4: Tempo total do campo

3.4.1. Tempo operacional efectiva (ToE)

É o tempo durante o qual a máquina está realmente desempenhando a função para a qual foi projectada.

3.4.2. Tempos perdidos

O tempo gasto com deslocamento de ida e volta ao campo, acoplamento e desacoplamento, manutenção preventiva e correctiva, verificações diárias não foi incluídas para o cálculo do tempo perdido na determinação da eficiência de campo das máquinas.

Dessa forma, no momento da determinação da jornada diária de trabalho, o tempo operacional de campo foi calculado separadamente do tempo para preparação da máquina.

3.5. Força de tracção (P)

Arado de discos ou de aivecas - Força por unidade de área (Pa) da secção transversal da leiva em (N/cm2), velocidade (V) em (km/h):

TtC = ToE + TP (4) 𝑬𝒄 =𝑪𝒄𝑬

(31)

Equação 5: Forca de tracção

Onde:

P = profundidade; L = largura;

P = força por unidade de área.

3.5.1. Potência nominal no motor dos tractores Equação 6: Potência da barra

Onde:

PotBT = potência na barra de tracção (cv) F = força de tracção (kgf)

V = velocidade de trabalho (m/s)

Devido a factores de perdas de potência, como o atrito do sistema de transmissão, a patinagem das rodas motoras, a resistência ao rolamento, além da reserva de potência, pode-se considerar, de forma prática, que os tractores agrícolas de pneu desenvolvem na barra de tracção somente 50% da potência nominal do motor.

PotMotor = PotBT

0,5 ou PotMotor = PotBT x 2 𝐅 = (𝐏𝐚

𝟏𝟎) 𝐱 𝐏 𝐱 𝐋 Dependendo do solo a força por unidade de área (Pa) pode ser calculado pelas seguintes fórmulas: Franco Argiloso Silt arenoso Franco-arenoso Arenoso Pa = 7 + 0,049 x V2 Pa = 3 + 0,032 x V2 Pa = 2,8 + 0,013 x V2 Pa = 2 + 0,013 x V2 𝐏𝐨𝐭𝐁𝐓 = (𝐅 𝐱 𝐕 𝟕𝟓 ) (6) (5)

(32)

IV. RESULTADO & DISCUSSÃO 4.1. Capacidades operacionais

Aplicando-se a metodologia proposta por PACHECO (2000) obteve-se representado nas tabelas 3, 4 e 5 as capacidades de campo teóricas, efectivas e a eficiência de campo, respectivamente, nas diferentes velocidades no preparo do solo.

4.2. Interpretação dos efeitos das velocidades nos parâmetros teóricos e práticos da capacidade operacional

4.2.1. Capacidades de campo teórico

Os resultados da capacidade de campo teórica estão apresentados na tabela 3 abaixo: Tabela 3: Capacidade de campo teórica

Preparo do solo (velocidade 1)

Implemento Velocidade (km/h) Largura do corte (m) Número de passadas CcT (ha/h)

Arado de disco 5 1 2 0.25

Observa-se na tabela 3 os valores da capacidade de campo teórica que com o aumento da velocidade de deslocamento tendo as mesmas larguras de corte houve aumento da capacidade de campo teórica, o que pode-se dizer que quanto maior for a velocidade de deslocamento mantendo as demais variáveis constantes isto é, Largura do corte e o numero de passada, maior será a CcT.

(33)

Estes resultados são similares ao encontrado por SILVEIRA (2003), no qual afirma que o aumento da velocidade de deslocamento proporciona um aumento directo na capacidade de campo teorica, visto que a CcT não um parametro de campo.

4.2.2. Capacidades de campo Efectiva

Tabela 4: Capacidade de campo efectiva (velocidade 1) Preparo do solo (velocidade 1) Implemento Velocidade (km/h) Largura do corte (m) Tempo (hrs) Número de passadas Área (ha) CcE (ha/h) Arado de disco 5 1 0.17 2 0.028 0.16

Observa-se na tabela 4, que com a aplicação da velocidade de 5km/h, a capacidade de campo efectiva no preparo do solo foi de 0.16 ha/h, A CcE da aração, foi monitorada em estudos realizados por SILVEIRA, et al., (2006), com a utilização de arado de disco verificaram valores médios de capacidade de trabalho de campo iguais a 0.186 ha/h.

Já NERES, et al., (2012), avaliando o desempenho operacional de um tractor agrícola no preparo do solo, na operação de aração, obteve uma capacidade de campo efectiva de 0,5 ha/h, superior à registada neste estudo.

Tabela 5: Capacidade de campo efectiva (velocidade 2)

Preparo do solo (velocidade 2) Implemento Velocidade (km/h) Largura do corte (m) Tempo (hrs) Número de passadas Área (ha) CcE(ha/ h) Arado de disco 6 1 0.13 2 0.028 0.22

Observa-se na tabela 5, que com a aplicação da velocidade de 6 km/h, a capacidade de campo efectiva no preparo do solo foi de 0.22 ha/h, A CcE da aração, foi monitorada em estudos realizados por BARBOSA et al., (2018), A capacidade de campo efectiva foi de 0,26 ha/h. Silveira et al. (2006) com a utilização de gradagem, verificaram valores médios de capacidade de trabalho de campo de 0,72 ha/h.

(34)

Tabela 6: Capacidade e campo efectiva (velocidade 3)

Preparo do solo (velocidade 3) Implemento Velocidade (km/h) Largura do corte (m) Tempo (hrs) Número de passadas Área (ha) CcE(ha/ h) Arado de disco 7 1 0.12 2 0.028 0.23

Observa-se na tabela 6, que com a aplicação da velocidade de 7km/h, a capacidade de campo efectiva no preparo do solo foi de 0.23 ha/h, A CcE da aração, foi monitorada em estudos realizados por BARBOSA, et al. (2018), a capacidade de campo efectiva no preparo do solo por subsolagem apresentou o valor de 0,51 ha/h.

Já PEREIRA (2010), avaliando os custos e rendimentos para implantação de um povoamento de eucalipto, obteve uma produtividade na operação subsolagem de 1,14 ha/h.

Tabela 7: Capacidade de campo Efectiva (velocidade 4) Preparo do solo (velocidade 4) Implemento Velocidade (km/h) Largura do corte (m) Tempo (hrs) Número de passadas Área (ha) CcE (ha/h) Arado de disco 8 1 0.083 2 0.028 0.33

Observa-se que, com a aplicação da velocidade de 8km/h, a capacidade de campo efectiva no preparo do solo foi de 0.33 ha/h, A CcE da aração, foi monitorada em estudos realizados por BARBOSA et al., (2018), A capacidade de campo efectiva foi de 0,59ha/h. Em estudos realizados por Silveira et al., (2006) com a utilização de gradagem, verificaram valores médios de capacidade de trabalho de campo de 0,866 ha.h.

4.3. Eficiência de campo Tabela 8: Eficiência de campo

Arado de disco CcE (ha/h) 0.16 EC (%) 64

CcT (ha/h) 0.25

Arado de disco CcE (ha/h) 0.22 EC (%) 73

(35)

Arado de disco CcE (ha/h) 0.23 EC% 67

CcT (ha/h) 0.35

Arado de disco CcE (ha/h) 0.33 EC% 83

CcT (ha/h) 0.4

Mediante as diferentes velocidades usadas no estudo, observa-se na tabela 8, que as eficiências de campo encontradas variou de 64% a 83%, no qual a velocidade 2 e 4 estiveram dentro das eficiências estimadas pela American Society of Agricultural Engineers (ASAE) citado por Pacheco (2000), onde para os arados a Ec varia de 70-85%, tabela 9.

NERES, et al. (2012), afirmam que com a utilização arado no preparo de solo, obteram uma média da Ec de 54,13%, eficiência que se encontra distante da eficiência encontrada no presente estudo. Silveira et. al. (2006) avaliando o desempenho operacional de conjuntos mecanizados convencionais para preparo do solo, obtiveram uma eficiência média de campo no conjunto tractor/arado de disco de 66,0%, valor abaixo ao encontrado neste trabalho. Os resultados abaixo das eficiências estimadas justificam-se pelo facto da eficiência depender de vários factores: condições do solo (Humidade, estrutura, compactação, ondulações), Habilidade do operador, inclinação do campo, o formato do campo; o tamanho do campo entre outros, podendo sofrer variação.

Tabela 9: Velocidade de trabalho e eficiências de campo (Ec%) para operações com diferentes máquinas e implementos agrícolas

Equipamento Velocidade (km /h) Ec (%) Arados 4 – 8 70 – 85 Grades pesadas 5 – 7 70 – 90 Grades niveladoras 7 – 9 70 – 90 Escarificadores 5 – 8 70 – 85 Subsoladores 4 – 7 70 – 90

(36)

4.4. Potência da barra Tabela 10: Potência da barra

Força por unidade de área (N/cm2) 8.23

Força de tracção (kgf) 1234.5

Potência da barra de tracção (cv) 22.86

Potência do motor (cv) 45.72

Força de tracção (kgf) 1314

Na (tabela 10), são apresentados os dados de desempenho do tractor agrícola, pode se observa-se uma proporcionalidade entre a velocidade e a potencia da barra de tracção. Com o aumento de 5km/h para 6km/h ocorre um aumento de 6.34 CV na potência da barra de tracção exigida. No entanto com o aumento da velocidade de 6km/h para 7km/h ocorreu um aumento de 7.4 CV na potência da barra exigida enquanto com o aumento da velocidade de 7km/h para 8km/h ocorreu um aumento de 8.46 CV na potência da barra exigida.

Estes resultados concordam com o relato de SILVEIRA et al. (2005) segundo o qual com o aumento da velocidade ocorre incremento na potência demandada.

(37)

V. CONCLUSÕES

Com base nos resultados obtidos no presente estudo chega-se as seguintes conclusões:

 As velocidades 2 (6km/h) e 4 (8km/h) foram boas, sendo que estiveram dentro dos padrões estabelecidos pela American Society of Agricultural Engineers (ASAE) mais a velocidade 4 (8km/h) apresentou melhor desempenho operacional;

 A capacidade de campo efectivo é o principal determinante da eficiência de campo seguido da capacidade de campo teórico.

(38)

VI. RECOMENDAÇÕES Aos investigadores

Recomenda-se que sejam testadas outras velocidades no distrito de Mocuba ou em outros distritos e que sejam novamente testadas as mesmas velocidades no distrito de Mocuba, para se avaliar a eficiência de campo.

Aos agricultores do distrito de Mocuba

Recomenda-se o uso as velocidades 2 (6km/h) e 4 (8km/h) por apresentarem o melhor desempenho operacional.

(39)

VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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(42)

VIII. APÊNDICE

Apêndice 1: Cronograma de actividades

Meses

Maio Junho Julho Agosto Setembro Semana Semana Semana Semana Semana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Descrição das actividades

Revisão Bibliográfica

Identificação da área

Recolha dos dados

Analise dos dados

Elaboração da monografia Apresentação dos

(43)

Apêndice 2: Layout do ensaio

B1 3m B2 3m B3 3m B4 B1 – Aplicação da velocidade de 5km/h B2 – Aplicação da velocidade de 6km/h B3 – Aplicação da velocidade de 7km/h B4 – Aplicação da velocidade de 8km/h

(44)

Apêndice 3: Tempo total do campo

Tempo total do campo

Tempo operacional efectivo (min) 30

Tempos perdidos (min) 11

(45)

Apêndice 4: Fotografias Ilustrativas do Ensaio

Figura 2: A e B- Regulagem do implemento ao tractor

Figura 3: C,D,E e F-Processo de lavoura

C _D

E F

(46)

Figura 4: G e E- colecta de dados, I e J- Manobras ou cabeceiras

G H

(47)

Figura 5: imagens resumo de experimento

A B