DESENVOLVIMENTO DE UMA BANCADA DOSADORA PARA ENSAIO E AVALIAÇÃO DA PRECISÃO FUNCIONAL DE DOSADORES DE SEMENTES Bisognin, André¹; Silveira, H A T2; Nunes, G S1; Oldoni, A2; Spagnolo, R T4;
Reis, Â V³. Machado, A. L. T.3.
1Acadêmico Curso de Engenharia Agrícola (Bolsista –CNPq/PIBIC) – FEA/UFPel
2Acadêmico Curso de Engenharia Agrícola (Bolsista –PET) – FEA/UFPel 3Doutor e Professor Adjunto – FAEM/UFPel
4Acadêmico Curso de Engenharia Agrícola (Bolsista – FAPERGS)
Campus Universitário – Caixa Postal 354 – CEP 96010-900. abisognin@yahoo.com.br
1. INTRODUÇÃO
A calibração e a medição da precisão de semeadoras são tradicionalmente feitas através com um método pouco eficaz e muito trabalhoso: as sementes são depositadas em uma esteira coberta de graxa que se movimenta com uma velocidade constante (Figura 1). Quando certa quantidade de sementes fica presa à graxa, o processo pára, se limitando ao comprimento da esteira em questão. Posteriormente, as distâncias entre as sementes são medidas manualmente, tornando o método trabalhoso e lento. Soma-se a essa dificuldade o fato dos valores das medições terem que ser digitados no computador para que seja feita a análise estatística. A título de exemplo, a ABNT (1994), preconiza que o ensaio de dosadores de precisão, para cada condição de teste, seja feito com 250 espaçamentos entre sementes e no mínimo sete repetições, totalizando 1.750 medições. Velocidade constante Semeadora Graxa Esteira Semente
Figura 1 – Esteira com graxa. (Fonte: Martinset al., 2004)
A tendência atual nos testes de avaliação de semeadoras e de dosadores de sementes é o emprego de sensores ópticos colocados no tubo de descida das sementes. No estudo comparativo desse sistema com o método da correia com graxa, Lan et al.,1999 concluíram que não há diferença significativa entre os resultados obtidos por ambos, o que confirma a precisão do método.
Dada a importância dos ensaios no projeto e na aplicação de dosadores de sementes, esse trabalho tem o objetivo de apresentar a construção de uma bancada de ensaio de laboratório para dosadores de sementes bem como mostrar o seu teste com um dosador de precisão de sementes de arroz.
2. MATERIAL E MÉTODOS
Para efetivação do projeto, construção, montagem e teste do equipamento de teste, utilizou-se como base a bancada de testes de dosadores
projetada por Reis (2003). No entanto, foram adotadas alterações no sentido de adequá-la às restrições de recursos que se impunham e também poder utilizar uma bancada didática já existente, que conta com estrutura de sustentação, motor de acionamento e sistema fixo de redução de velocidade. O equipamento construído deveria ser capaz de testar a regularidade de distribuição longitudinal de sementes independentemente das características construtivas do dosador e do condutor de sementes. Atendendo aos requisitos de avaliações laboratoriais de dosadores preconizados pelos projetos de normas brasileiros (ABNT, 1994).
Para testar o funcionamento da bancada verificou-se o potencial de dosagem de precisão de um dosador comercialmente utilizado na semeadura de arroz (cilindro acanalado helicoidal). Sendo assim, a metodologia empregada para os testes consistiu-se numa simplificação daquela apresentada pela ABNT (1994). Como variáveis independentes utilizaram-se a rotação do dosador (15 e 30rpm) e o deslocamento lateral do cilindro (5 e 10mm, correspondendo a 10 e a 20% da largura útil total, respectivamente). Esses dois fatores são os parâmetros mais importantes na regulagem da quantidade de sementes dosadas nesse mecanismo. Os tempos entre a passagem de sementes consecutivas foram utilizados como variável de resposta do experimento. Nesse sentido foi estabelecido um tempo
referência (Tref) com base em cada uma das rotações avaliadas. Assim, para a
rotação de 15rpm, Tref=0,333s e para rotação de 30rpm, Tref=0,167s. Esses valores correspondem, aproximadamente, a densidades de semeadura entre 18 e 45 sementes por metro, respectivamente. Conforme descreve a ABNT (1994), são considerados tempos aceitáveis os tempos de passagem entre sementes consecutivas compreendidos entre 0,5 e 1,5 vezes o Tref. Valores inferiores são considerados tempos múltiplos e os superiores tempos nulos. O delineamento experimental utilizado foi o fatorial 2x2, formando quatro tratamentos para os quais foram feitos quatro repetições com o registro do intervalo de tempo entre a passagem de 250 sementes consecutivas.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
À bancada didática (Figura 2) foi acoplada uma mesa para suporte dos dosadores e um inversor de freqüência foi empregado para o controle da rotação do dosador com o intuito de evitar vibrações prejudiciais, conforme relatam Reis et al. (2005) que utilizaram para esse fim um motor de passo, e possibilitar o acionamento com um torque maior em relação à solução empregada por aqueles autores.
Figura 2 – Dosador de sementes tipo cilindro acanalado helicoidal montado na bancada.
Para a contagem automática das sementes dosadas foi empregado o sistema de sensoriamento óptico desenvolvido por Martinset al. (2004) e transferido
da UFSC para a UFPel. O sensor utilizado apresenta 16 pares de fibras ópticas encapsulados em duas bases (Figura 3). Nessa figura também se pode ver o par emissor-receptor do sensor montado no suporte de fixação – uma mesa posicionadora de lâminas de microscópio adaptada para esse fim – na saída do tubo condutor de sementes. No caso, o sensor é instalado abaixo da saída do tubo condutor para a verificação do espaçamento que as sementes são lançadas de acordo com o tempo transcorrido entre a passagem delas. O sinal tratado no microcontrolador dos sensores via software é enviado para um PC através de um canal de comunicação serial RS-232. Assim, os dados são armazenados em um arquivo de dados em um PC para posterior análise.
1 2 E m is s o r R e c e p to r 1 2 3 4 5 6
Figura 3 – Esquema da passagem das sementes através dos feixes de luz e o sensor de sementes montado na saída do tubo condutor de sementes, onde: 1) haste de sustentação; 2) regulagem de distância; 3) suporte; 4) emissor; 5) tubo condutor; 6) receptor.
Os resultados do teste da bancada com a avaliação da precisão do dosador de arroz é mostrada na Tabela 1, juntamente com o resultado da análise estatística. A análise de variância dos tratamentos demonstrou, para as três classes de freqüência, que não há interação significativa (ns=5%) entre os fatores, o que significa que cada um deles pode ser tratado separadamente. Da mesma forma, observou-se que a rotação não provocou diferenças significativas na porcentagem de tempos em cada uma das classes de freqüência ao nível de probabilidade de 5%. Apenas a quantidade de exposição do cilindro acanalado à massa de sementes do reservatório afetou de forma significativa, ao nível de probabilidade de 5%, a distribuição dos tempos de passagem entre as sementes. Quanto maior a exposição do cilindro à massa de sementes, maior a quantidade de tempos múltiplos e menores as quantidades de tempos nulos e aceitáveis.
Tabela 1 – Médias das percentagens de tempos nulos, aceitáveis e múltiplos para cada um dos tratamentos.
Nulo Aceitável Múltiplo Nulo Aceitável Múltiplo Nulo Aceitável Múltiplo
5 0,1 4,3 95,6 0,4 3,5 96,1 0,3 a 3,9 a 95,9 a 10 0 0,6 99,4 0,2 1,5 98,3 0,1 b 1,1 b 98,9 b 30 Médias Desloca-mento (mm) Rotação (rpm) 15
Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem estatisticamente ao nível de 5% de significância
Um histograma, com a distribuição de freqüência de cada classe de espaçamento entre sementes é mostrado para os deslocamentos de 5,0 e 10mm do cilindro acanalado na Figura 4. A rotação não foi considerada, pois, conforme foi visto, não afetou de forma significativa à distribuição das sementes.
Os resultados apresentados revelam que esse tipo de mecanismo dosador não realiza a semeadura de precisão de sementes de arroz. Para que isso
fosse possível, a porcentagem de tempos aceitáveis e, conseqüentemente, a de espaçamentos aceitáveis entre sementes no sulco, deveria ser superior a 50%. Observou-se que, na média, os tempos aceitáveis foram de apenas 3,9%.
0 20 40 60 80 100 (%)
Nulos Aceitáveis Múltiplos
Tempos
5mm 10mm
Figura 4- Porcentagens de tempos nulos, aceitáveis e múltiplos para deslocamentos do cilindro de 5,0 e 10,0mm.
A tentativa de se reduzir ao máximo a quantidade de sementes dosadas expondo uma parcela muito pequena dos canaletes do cilindro à massa de sementes (5 e 10mm, correspondendo, respectivamente, a 10 e 20% da largura útil do cilindro) e utilizando baixas rotações, embora efetiva, não atendeu a critérios de qualidade na regularidade de distribuição das sementes.
Como vantagem deste tipo de dosador pode-se destacar a quase inexistência de falhas na dosagem. As dosagens nulas ficaram abaixo de 0,3%.
4. CONCLUSÕES
A bancada dosadora mostrou-se eficiente no controle da rotação do mecanismo dosador de sementes com a utilização do inversor de freqüência, não ocorrendo vibrações prejudiciais à dosagem das sementes. Também foi observada a facilidade na montagem de diferentes tipos de dosadores para os testes.
Os resultados apresentados revelam que o dosador do tipo cilindro acanalado helicoidal não realiza a semeadura de precisão de sementes de arroz.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MARTINS, Carlos F; COSTA, Ricardo L; FRANZEN, Tiago A; REIS, Ângelo Vieira dos. Aplicação de um filtro digital implementado em microcontrolador para
sensoriamento óptico. Controle e Instrumentação, São Paulo, v. 8, n. 87, p. 50-55, 2003.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1994). Projeto de norma 04:015:06-004 – Semeadora de precisão: ensaio de laboratório. ABNT, S. Paulo.
LAN, Y.; KOCHER, M. F.; SMITH, J. A (1999). Opto-electronic sensor system for laboratory measurement of planter seed spacing with small seeds. J. Agric. Engng. Res., v. 72, p. 119-127.
REIS, Ângelo Vieira dos; FORCELLINI, Fernando Antônio; STOETERAU, Rodrigo Lima. Desenvolvimento de uma bancada para ensaio de dosadores de sementes. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 2005, Canoas. Anais. Jaboticabal: SBEA, 2005. p. 1-4.
REIS, A. V. dos Desenvolvimento de concepções para a dosagem e deposição de precisão para sementes miúdas. 2003. 277 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – CTC-EMC, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.
