MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA. Planejamento das Operações com Máquinas Agrícolas. Dimensionamento de Máquinas Agrícolas

(1)

MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA

ª

Estudo aplicado das máquinas agrícolas visando sua utilização

racional

Planejamento das Operações com Máquinas Agrícolas

ª

O que fazer?

ª

Como fazer?

ª

Quando fazer?

ª

Com o que fazer?

Dimensionamento de Máquinas Agrícolas

ª

Conhecer o programa de produção da propriedade

9 Operações a executar;

Semeadura de soja em sistema convencional

Calagem

⇒ preparo primário ⇒ preparo secundário ⇒

semeadura

⇒ tratamentos culturais ⇒ colheita ⇒ transporte de

grãos

⇒ processamento ⇒ armazenamento.

9 Área a ser trabalhada;

Mapear e fazer ficha de cada setor

⇒ acidentes geográficos ⇒

área total

⇒ área útil ⇒ obras estruturais ⇒ tipo de solo ⇒ análises

químicas e físicas

⇒ produtividade ⇒ insumos aplicados ⇒

operações realizadas.

(2)

Operações agrícolas, lavouras e áreas a serem utilizadas

Operações agrícolas Lavouras que utilizam esta operação Soma das áreas das lavouras (ha) Número de passadas da operação Área total da operação (ha) Calagem 1 – 2 – 5 - 6 64 1 64 Aração 1 – 2 – 3 - 7 – 9 75 1 75 Gradagem pesada 4 – 5 – 6 – 8 10 -11 ₄₄ 1 44 Grad. nivelamento 1 – 2 – 3 - 7 – 9 75 3 225 Grad. nivelamento 4 – 5 – 6 – 8 10 -11 ₄₄ ₂ ₈₈ Semeadura 1 a 11 119 1 119 Herbicida 1 – 2 – 5 - 6 64 1 64 Capina mecânica 3 – 4 – 7 – 8 – 9 – 10 - 11 ₅₅ ₂ ₁₁₀ Aplic. defensivos 1 a 11 119 1 119 Colheita 1 a 11 119 1 119

(3)

9 Calendário de trabalho (tempo disponível);

Períodos

Rígidos (semeadura e colheita)

Flexíveis

Rotina operacional – lavoura de soja – sistema convencional

2002

Mês => Jun Jun Jul Jul Ago Ago Set Set Out Out Nov Nov Dez Dez Quinzena => 1-15 16-30 1-15 16-31 1-15 16-31 1-15 16-30 1-15 16-31 1-15 16-31 1-15 16-31 Calagem Prep. Prim. Prep. Séc. Semeadura Trat. Cult. 2003

Mês => Jan Jan Fev Fev Mar Mar Abr Abr Mai Mai Jun Jun Jul Jul Quinzena => 1-15 16-31 1-15 16-28 1-15 16-31 1-15 16-30 1-15 16-31 1-15 16-30 1-15 16-31

Trat. Cultur. Colheita Manutenções

(4)

Capacidade Requerida (CR) ou Ritmo Operacional (RO)

( )

(

houdia

)

ha dia ha ou h ha

_Tempo

Area

=

RO

ou

CR

     

Tempo Disponível (Td)

(

)

[

N

-

Ndf

+

Nu

]

J

=

Td

×

Onde:

Td

⇒ tempo disponível (h)

N

⇒ número total de dias do período

Ndf

⇒ número de domingos e feriados no período

Nu

⇒ número de dias indisponíveis por umidade

J

⇒ número de horas da jornada de trabalho (h)

Como obter Nu?

- Série de dados meteorológicos e conhecimento do solo e região;

- Schlosser (1998)

Soja

Nu = Ndc x 1,2

Arroz irrigado

Nu = Ndc x 1,45

Ndc

⇒ número de dias de chuva

(5)

para uma propriedade.

Mês

Número de

dias com

chuva

(Ndc)

Períodos

de chuva

(Pc)

Dias parados

após chuvas

(Dp)

Total de

dias úmidos

(Nu)

Janeiro

10

3

2

16 Fevereiro

8

2

12 Março

8

3

2

14 Abril

7

2

11 Maio

6

3

2

12 Junho

8

3

2

14 Julho

8

2

12 Agosto

9

2

13 Setembro

8

3

2

14 Outubro

8

2

12 Novembro

7

3

2

13 Dezembro

7

2

13 Nu = Ndc + (Pc x Dp)

Planilha para o cálculo do RITMO OPERACIONAL

Operações N Ndf Nu Td (dias) J (horas) Td (horas) Área (ha) R.O. (ha/dia) R.O. (ha/h) Calagem 45 07 18 20 10 200 64 3,20 0,32 Aração 47 06 22 19 12 108 75 3,95 0,33 Grad.Pesada 47 06 22 19 12 108 44 2,32 0,19 Grad. Nivel. 45 09 16 20 12 240 313 15,65 1,30 Semeadura 61 10 25 26 12 312 119 4,58 0,38 Herbicida 46 08 15 23 08 184 64 2,78 0,35 Capina Mec. 46 08 15 23 08 184 110 4,78 0,60 Apl. Defens. 46 08 15 23 08 184 119 5,17 0,65 Colheita 44 08 16 20 08 160 119 5,95 0,74

(6)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Calagem

Grad.Pesada Grad.Nivel. Semeadura

Herbicida

Capina Mec. Apl. Defens.

Colheita

Operações

RO (ha/dia)

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

Calagem

Grad.Pesada Grad.Nivel. Semeadura

Herbicida

Capina Mec. Apl. Defens.

Colheita

Operações

(7)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 jun

jul/01 jul/02 ago set _out/01 _out/02 nov _dez/01 _dez/02 jan _fev/01 _fev/02 mar Período (mês)

Ritmo Operacional (ha/dia)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 jun

jul/01 jul/02 ago set _{out/01 out/02} nov _{dez/01 dez/02} jan _fev/01 _fev/02 mar

Período (mês)

Ritmo Operacional (ha/h)

η

v

10 RO

trabalho

de

Largura

_(m)

×

=

(8)

Onde:

RO

⇒ Ritmo Operacional (ha/h)

v

⇒ Velocidade de deslocamento (km/h)

η ⇒ Rendimento ou Eficiência de campo

Eficiência de campo, velocidade de deslocamento e vida útil de

equipamentos agrícolas.

Eficiência de campo Velocidade de deslocamento Vida útil estimada Faixa (%) Típico (%) Faixa (km/h) Típico (km/h) (h) Preparo do solo e semeadura

Arado de aivecas 70-90 85 5,0-10,0 7,0 2000 Arado de discos 70-90 85 5,5-10,0 7,0 2000 Grade de disco tandem 70-90 80 6,5-11,0 10,0 2000 Arado escarificador 70-90 85 6,5-10,5 8,0 2000 Cultivador de campo 70-90 85 8,0-13,0 11,0 2000 Grade de dentes 70-90 85 8,0-13,0 11,0 2000 Rolo picador 70-90 85 7,0-12,0 10,0 2000 Picador de resíduos 70-90 80 6,5-11,0 8,0 2000 Grade dentes rotativos 70-85 80 13,0-22,5 19,0 2000 Cultivador de linha 70-90 80 5,0-11,0 8,0 2000 Enxada rotativa 70-90 85 2,0-7,0 5,0 1500 Semead. fluxo contínuo 50-75 65 6,5-11,0 9,0 1500 Semeadora de precisão 55-80 70 6,5-11,0 8,0 1500 Fonte: ASAE D230.4, 1988.

Eficiência de campo, velocidade de deslocamento e vida útil de

equipamentos agrícolas.

(9)

Eficiência de campo Velocidade de deslocamento Vida útil estimada Faixa (%) Típico (%) Faixa (km/h) Típico (km/h) (h) Colheita Picadora de milho 60-75 65 3,0-6,5 4,0 2000 Colhedora automotriz 60-75 65 3,0-6,5 5,0 2000 Ancinho enleirador 75-85 80 5,0-10,0 8,0 2000 Ancinho condicionador (rot.) 75-90 80 8,0-19,0 11,0 2500 Rastilho enleir. lateral 70-90 80 6,5-13,0 10,0 2500 Enfard. fardos retang. 60-85 75 4,0-10,0 6,5 2000 Enfard. fardos redond. 55-75 65 5,0-13,0 8,0 1500 Colhedora de forragem 60-85 70 2,5-8,0 5,0 2500 Colhedora de beterraba 50-70 60 6,5-10,0 8,0 1500 Colhedora de batatas 55-70 60 2,5-6,5 4,0 2500 Colhedora de algodão 60-75 70 3,0-6,0 4,5 3000 OUTROS EQUIPAMENTOS Distrib. fertilizantes 60-80 70 8,0-16,0 11,0 1200 Pulverizador de barras 50-80 65 5,0-11,5 10,5 1500 Atomizador 55-70 60 3,0-8,0 5,0 2000 Reboque forrageiro 2000 Reboque 3000 TRATORES 2 rodas motrizes 12000 4 rodas motrizes 16000 Fonte: ASAE D230.4, 1988.

(10)

Dimensionamento dos implementos a serem usados na propriedade

Operações Velocidade de operação (km/h) Rendimento ou eficiência (%) Largura trabalho (m) Recomendação

Fluxo do planejamento da mecanização agrícola

Determinação das operações e áreas

Construção do gráfico de GANTT

Determinação do tempo disponível para as operações e á

Cálculo do ritmo operacional

Dimensionamento de máquinas, implementos, tratores

Construção do gráfico do ritmo Correções: Dias do período; domingos e feriados; jornada; ritmo operacional

(11)

CONCEITOS IMPORTANTES

Capacidade de Campo (Cc)

Aplicada as máquinas e implementos que para executarem uma operação necessitam deslocar-se no campo cobrindo uma determinada área.

ª

Cc

=

_Unidade

Área

trabalhada

_de

_tempo

Capacidade de Campo Teórica (CcT)

Obtida a partir de dados relativos às dimensões dos órgãos ativos das máquinas, especificamente largura de corte e velocidade de deslocamento.

ª

CcT

=

Largura

de

corte

teórica

x

velocidade

de

deslocamen

to

Capacidade de Campo Efetiva (CcE)

Capacidade efetivamente demonstrada pela máquina no campo.

(12)

Capacidade de Campo Operacional (CcO)

Capacidade da máquina ou implemento no campo incluindo efeitos de ordem operacional (tempos consumidos no preparo da máquina e em interrupções).

ª

CcO

=

_Tempo

Área

trabalhada

_máquina

Rendimento Operacional

Indica as perdas provenientes do não aproveitamento integral da capacidade operacional da máquina.

Rendimento de campo teórico (RcT)

Ö

_CcT

100 CcE

=

RcT

Rendimento de campo efetivo (RcE)

Ö

_CcE

100 CcO

=

(13)

DIMENSIONAMENTO DE TRATORES

Potências

ª

Máxima

ª

Na TDP

ª

Na Barra de tração

( )

270 v

Ft

=

Pt

ou

3,6

v

Ft

=

Pt

h km kgf CV h km kN kW            

×

Onde:

Pt = Potência na barra de tração (kw ou CV)

Ft = Força de tração (kN ou kgf)

V = velocidade de deslocamento (km.h

-1

)

Carga extra em função da declividade

( )

₁₀₀

( )

d

Mt

=

Ce

_kg kg

×

%

Onde:

Ce = Carga extra (kg)

Mt = Massa total do conjunto (trator+implemento+operador) (kg)

d = Declividade do terreno (%)

(14)

( )

367,2

v

Ce

Pd

h km kg kW      

×

=

Onde:

Pd = Potência consumida para vencer a declividade (kW)

Ce = Carga extra (kg)

Determinação da potência requerida pelo implemento

( )

270 v

F

=

Pr

ou

3,6

v

F

=

Pr

h km kgf CV h km kN kW            

×

Onde:

Pr = Potência requerida (kW ou CV)

Ft = Força de tração (kN ou kgf)

V = velocidade de deslocamento (km.h

-1

)

(15)

Potência requerida pelo implemento e

consumida pela declividade

( )

kW

Pd

( )

kW

Pr

( )

kW

Pti

=

+

Onde:

Pti = Potência total requerida pelo implemento e declividade

Pd = Potência consumida pela declividade

(16)

Potência exigida no motor de trator

a

= Potência no motor

b

=

a

x 0,86

⇒ Potência máxima na TDP

c =

b

x 0,86

⇒ Potência máxima na B.T. (concreto)

d

= c x 0,86

⇒ Potência máxima na B.T. (solo firme)

e =

d

x 0,86

⇒ Potência útil na B.T.(solo firme)

f = e x 0,86

⇒ Potência útil na B.T. (solo cultivado)

g

= f x 0,86

⇒ Potência útil na B.T. (solo solto)

Exemplo um trator com 75 kW a 2200 RPM de pot. máxima no motor

a

= Potência máxima disponível no motor Ö 75kW

b

= Potência máx. na TDP: 75 kW X 0,86 Ö

64,50kW

;

c

= Potência máx. na B.T(concreto):

64,50

X 0,86 Ö

55,47kW

;

d = Potência máxima na B.T. (solo firme):

55,47kW

X 0,86 Ö

47,71kW;

e

= Potência usável na B.T. (solo firme): 47,71kW X 0,86 Ö

41,03kW

;

f

= Potência usável na B.T. (solo cultivado):

41,03kW

X 0,86 Ö

35,28kW

;

Potência usável na B.T. (solo solto):

35,28kW

X 0,86 Ö

30,35kW

)

Para motores aspirados, perde-se aproximadamente 1% da

potência no motor a cada 100m de altitude. Para motores turbinados

esta perda pode ser desconsiderada. Este aumento na potência do

motor do trator é adicionado após o cálculo da potência total

exigida pelo implemento e da potência perdida pelo sistema de

transmissão e contato roda-solo.

(17)

Equipamentos para movimentação de insumos e grãos

ª

Carretas agrícolas (2 a 10ton)

ª

Carretas graneleiras (3 a 16ton)

ª

Carretas tanque (1.000 a 6.000L)

ª

Caminhões (6 a 70ton)

Classificação de caminhões quanto a capacidade de tração.

Classificação Capacidade de tração (kg)

leve de 6.000 a 10.000 médio de 19.000 a 19.500 médio-pesado de 21.100 a 22.500 pesados de 32.000 a 36.000 extra-pesados de 50.000 a 70.000 Fonte: Silveira, 1991.

Capacidade dos equipamentos para transporte

Coeficiente de ocupação (C

ocup

)

Relação entre a distância percorrida com carga completa e

distância percorrida vazio.

Ex.1:

Caminhão na ida leva carga completa e retorna vazio tem C

ocup

= 0,5

Ex.2:

Caminhão com capacidade de 20ton, na ida leva 8ton e retorna

vazio tem C

ocup

= 0,2

(18)

2 ,

0

5 ,

0

20

8 C

_ocup

=

×

=

Ex.3:

Se o mesmo caminhão ao voltar transportar 10ton terá C

ocup

= 0,45

45 ,

0

5 ,

0

20

10

5 ,

0

20

8 C

_ocup



=











_×

+













_×

=

Cálculo da capacidade para transporte

Em distância por unidade de peso

( )

ocup h km ton h km . ton

Cg

v

C

=

×

           

η

Onde: C = capacidade de transporte;

Cg = capacidade de carga do veículo; v = velocidade de deslocamento;

η = eficiência;

Cocup = coeficiente de ocupação.

Em peso por unidade de tempo

Distância pré-fixada e demanda contínua de transporte (transporte a granel da colheita, colhedora para unidade de beneficiamento)

( ) ( ) ( )h h km km ton h ton

D

v

d

2 N

Cg

C

+

×

=

           

(19)

Onde:

C = capacidade de transporte;

Cg = capacidade de carga do veículo; N = número de veículos;

d = distância do transporte da carga (média entre o local de carga e descarga);

V = velocidade de deslocamento;

D = demoras. Perdas de tempo devido a esperas, carga e descarga para cada viajem.

Obs. o Cocup desta fórmula é de 0,5 e a vel. de deslocamento igual na viajem de ida e volta.

Para viagens com velocidades de deslocamento de ida e volta

diferente, a fórmula será a seguinte (C

ocup

= 0,5):

( )

h h km km h km km ton h ton

D

vv

d

vcg

d

N

Cg

C

+

×

=

                  Onde:

Vcg = velocidade do veículo carregado; Vv = velocidade do veículo vazio.

Exemplo de dimensionamento do transporte dos grãos da

propriedade à unidade de beneficiamento.

Cultura: soja

Produtividade: 3.000kg.ha

-1

(20)

Quantidade de produto colhido por dia:

Capacidade de produção colhedora = 7,53ton.h

-1

Jornada = 12,0h.dia

-1

Colheita = 7,53ton.h

-1

x 12h.dia

-1

= 90,8ton.dia

-1

Opção de CAMINHÃO:

Caminhão meio-pesado - Capacidade de 20,0 ton

Número de cargas - caminhão:

90,8ton.dia-1 / 20ton.carga

-1

= 4,54

⇒ 5cargas.dia

-1

Carga do caminhão:

Início das atividades: 10:00h

20ton.carga

-1

/ 7,53ton.h

-1

= 2,7h = 2 h e 40 min

Tempo para deslocamento até a Unidade de beneficiamento:

Velocidade média do caminhão = 50km.h

-1

Distância para a unidade de beneficiamento = 45km

Tempo = 45km / 50km.h

-1

= 0,9h

Tempo estimado de espera para descarregamento = 1h

Tempo de descarregamento da carga = 0,2h

Tempo de retorno para a fazenda = 0,9h

(21)

Previsão de horários - caminhão 1:

Chegada na propriedade: 10h

Tempo de carregamento do caminhão = 2 h e 40 min

Saída das áreas de colheita : 12:40h

Transporte e descarregamento dos grãos = 3h

Horário possível de retorno à área de colheita = 15:40h

Próximo horário disponível para carregamento = 17:30h

Controle operacional da mecanização agrícola

ÖMedir os trabalhos realizados

Ö

Verificar se o trabalho ocorre de acordo com o planejado

Requisitos para implantação

9 Identificação das máquinas

9 Identificação das áreas de trabalho

9 Codificação das operações de campo

Identificação das máquinas

ª

Para tratores: números (1, 2, 3...)

ª

Para grades: letra

G

e números (G1, G2, G3...)

ª

Para arados: letra

A

e números (A1, A2, A3...)

(22)

Identificação das áreas de trabalho

Devem ser cadastradas com informações de interesse

ª

Planta plani-altimétrica

ª

Caracterização físico-química

ª

Épocas das operações, etc...

Codificação das operações de campo

9 Codificar as diversas operações realizadas pelas máquinas

agrícolas para facilitar o preenchimento dos documentos de

controle

Adaptado de Mialhe, 1974.

Levantamento de tempos consumidos e trabalho realizado

9 Operador ou tratorista

9 Fiscal

Operações: Paradas: 1 Aração A Abastecimento 2 Gradagem C Café 3 Semeadura O Oficina

4 Aplicação de defensivos Ch Chuva

5 Limpeza L Limpeza

(23)

Documentos de controle operacional

FICHA DE CONTROLE OPERACIONAL

Trator n.o: Turno: Data:______ / ______ /

______ Local: Operador: Implemento: Código da Tempo em

movimento: Tempo parado

Tipo: No. operação: Início: Fim: Total: Início: Fim: Total:

Operador Tempo total em movimento: Responsável: Tempo total parado:

Horímetro Início: Fim: Total:

Observações: Verso da folha Jornada de trabalho: Fonte: Adaptado de Mialhe, 1974.

(24)

(25)

Controle de abastecimento e manutenção periódica

9 Exemplo de planilha de controle de abastecimento pelo operador

FAZENDA TRÊS FIGUEIRAS LTDA.

Descrição dos serviços: Tempo:

Tarefa efetivamente realizada Viagens

Paradas Manutenção Total de horas

Descrição do consumo Quantidade:

Combustível Óleo lubrificante Motor Transmissão Hidráulico Graxas Trator Implemento Horímetro ⇒ Fonte: Adaptado de Mialhe (1974).

9 Exemplo de planilha de controle de abastecimento por comboio

CONTROLE DIÁRIO DE ABASTECIMENTO DE COMBUSTÍVEIS E LUBRIFICANTES

Data:

_____/_____/_____ Comboio n.

o_{: _________ Tanque: __________(Litros)}

Tempo de abastecimento Responsável:

N.o_{do trator}

abastecido:

Início: Final: Total: Horímetro Tipo de abastecimento: Litros ou kg

(26)

9 Exemplos de planilha de manutenção periódica

ª

Diária

Data: _____/_____/_____ Trator: ________ Horímetro: ________ Horário Início:_____ Final:_____ da manutenção Serviço de ________ horas

Serviços executados: Meterial consumido:

Ordem Especificação: Especificação (Marca/modelo) Quantidade

Encarregado da manutenção: ___________________ Operador: __________________________________

Fonte: Adaptado de Mialhe (1974).

ª

Periódica

PLANILHA DE MANUTENÇÃO PREVENTIVA - REVISÃO DE 10 HORAS

Data: _____/_____/_____ Trator N.o_{: _________}

Horímetro: _______________ Executado por: _________________________________________ Número: Descrição da tarefa a ser realizada: X

1 PURIFICADOR DE AR - Limpar o pré-purificador R 2 MOTOR - Verificar o nível do óleo e completar R 3 RADIADOR - Verificar o nível da água e completar R

4 PNEUS - Verificar as pressões R

5 PEDAIS DO FREIO - Engraxar (1 pino) R

… … R

X Checagem geral em torno do equipamento R Marcar com X os pontos verificados e deixar em branco os ítens não realizados.⇒