Universidade Estadual do Norte Fluminense Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias

Laboratório de Engenharia Agrícola EAG 03204 – Mecânica Aplicada

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Fontes de potência para acionamento de máquinas agrícolas

1. Introdução Fontes de potência é uma designação genérica dada aos recursos energéticos aos meios pelos quais é captada e transformada uma forma qualquer de energia em energia mecânica, visando a utilização específica na mecanização agrícola. A utilização da energia na agricultura depende principalmente da:

- Disponibilidade de potencial energético; - Capacidade tecnológica para convertê-la em calor e trabalho.

2. Máquinas e implementos agrícolas Uma máquina é o conjunto de órgãos, constrangidos em seus movimentos por obstáculos fixos e de resistência suficiente para transmitir o efeito de forças e transformar energia. Assim, do ponto de vista da Mecanização Agrícola, tanto o motor do trator como um arado são considerados máquinas. No trator há transformação de energia e, no arado, apenas transmissão de do efeito força. Um implemento define-se como sendo o conjunto de órgãos que não apresentam movimentos relativos nem têm a capacidade para transformar energia. Seu único movimento é o de deslocamento, normalmente imprimido por uma máquina de tração. Alguns exemplos de implementos são arados de aivecas, grades de dentes, subsoladores, cultivadores, etc. 3. Fontes de potência As principais fontes de potência para acionamento de máquinas agrícolas são:

a) Humana b) Animal c) Eólica d) Hidráulica e) Elétrica f) Solar g) Motores de combustão

3.1. Energia humana O homem como fonte de potência, considerado do ponto de vista estritamente físico - quando sua capacidade de trabalho é avaliada em função do esforço muscular e traduzida em cavalo-vapor (cv) - está longe da verdadeira posição que deve ocupar nos trabalhos agrícolas. É por meio da mecanização agrícola que se promove a substituição do trabalho rude, escravizante e brutal do homem-motor, por outro concordante com a sua posição de pessoa humana, a do homem operador de máquinas. Todavia, à medida que menos se solicita em esforço muscular, mais se exige em esforço mental e a conversão do homem-motor em homem-operador não envolve apenas a disponibilidade de máquinas e implementos, mas principalmente aprendizado. O desenvolvimento da mecanização inclui não somente incentivos à fabricação e uso de máquinas, mas também o treinamento e a formação de operadores e mecânicos capacitados. Em trabalhos que demandam baixa potência e onde se deseja uma tarefa diferenciada, como o reconhecimento de infestações, pragas, ou doenças ao longo da operação agrícola, pode-se empregar a potência humana com sucesso. Entre vários exemplos de aplicação da potência humana, pode-se citar:

- Uso de ferramentas agrícolas simples, como enxadas, ancinhos, podadores, etc.

* Prof. Ricardo Ferreira Garcia – garcia@uenf.br – CCTA-LEAG

- Transporte e acionamento de máquinas, acionadas por alavancas pelo próprio homem ou motores de combustão interna, como pulverizadores costais, distribuidores de produtos, etc.

- Acionamento de partes específicas de máquinas agrícolas como colocação de mudas em

transplantadoras, reversão de arados, etc.

Figura 1 – Semeadora-adubadora acionada pelo homem.

Figura 2 – Pulverizador costal acionado e carregado pelo homem.

Figura 3 – Homens realizando tarefa de colocação de mudas em plantadora acionada por trator.

3.2. Energia animal No Brasil, dadas suas dimensões continentais, existem regiões com os mais variados níveis tecnológicos e situações sócio-econômicas típicas, para as quais a tração animal e a tratorização representam, respectivamente, fases primárias e avançada de um processo de mecanização agrícola em evolução. Os animais domésticos, como fonte exclusiva de potência, são mais utilizados em regiões onde os agricultores apresentam pequeno poder aquisitivo, devido às reduzidas dimensões de suas propriedades ou à baixa renda de suas culturas. Os animais também são recomendados para as zonas de topografia acidentada ou aquelas em que, por falta de estradas, apenas a tração animal pode ser utilizada como meio de transporte. Como vantagens, pode-se citar: tração em terrenos úmidos e soltos; fonte de energia produzida no próprio local; e grande reserva de força. E como desvantagens, pode-se citar: competem na área para produção de alimentos; requerem alimentação mesmo em repouso; baixa capacidade operacional; e exigem tempo de recuperação. As formas básicas de utilização da potência de animais são:

- Para desenvolver esforço tratório - Para transportar cargas no dorso

Entre vários exemplos de aplicação da potência animal, pode-se citar:

- Transporte de cargas; - Transporte e acionamento de máquinas agrícolas, como carretas, arados, etc.

Figura 4 – Eqüino realizando trabalho de tração de semeadora-adubadora.

Os animais domésticos apresentam diferenças biológicas o que acarreta em diferenças suas características de trabalho. As principais características dos animais mais utilizados no setor agrícola são:

- Eqüinos – apresentam em média 15 anos de vida útil; alta velocidade; fácil adestramento; capacidade de carga de 45 a 50% do peso vivo; 25 a 30 km/dia; e força de tração de 166 a 208 kgf.

- Muares – apresentam em média 16 anos de vida útil; rústicos; inteligentes; capacidade de carga de

55 a 60% do peso vivo; 30 a 35 km/dia; e força de tração de 188 a 195 kgf.

- Asininos – apresentam em média 10 anos de vida útil; capacidade de carga de 60 a 65% do peso vivo; bastante rústicos; e 35 a 40 km/dia.

- Bovinos – apresentam em média 16 anos de vida útil; grande força; bom preço de revenda; e força

média de tração de 215 kgf.

- Bufalinos – semelhantes aos bovinos, porém são mais rústicos e apresentam menor número de glândulas sudoríparas.

3.3. Energia eólica O aproveitamento da energia dos ventos encontra certas limitações para uso generalizado nas operações agrícolas. Seu uso nas propriedades agrícola é confinado, principalmente, a operações de recalque de água, geração de eletricidade e moagem de grãos para fins domésticos.

Figura 5 – Usinas de geração de energia eólica.

Figura 6 – Esquema de geração de energia elétrica a partir dos ventos e detalhe do motor eólico. 3.4. Energia hidráulica As quedas d'água, localizadas em certos pontos ao longo do percurso de rios, podem ser aproveitadas para obtenção de potência motriz. Nas propriedades agrícolas, essa potência hidráulica é geralmente empregada no acionamento de máquinas estacionárias, na geração de eletricidade e no recalque de água para reservatórios elevados. Como exemplos de utilização da potência hidráulica, pode-se citar:

- Rodas d'água - Turbinas hidráulicas - Aríetes hidráulicos (carneiro hidráulico)

Figura 7 – Energia hidráulica utilizada para mover roda de água que movimenta mecanismos.

Figura 8 – Esquema de geração de energia através de turbina hidráulica. 3.5. Energia elétrica O uso de energia elétrica cresceu muito nos últimos anos devido aos programas de eletrificação rural levados a efeito pelo Governo Federal. No Brasil, a maior parte da energia elétrica é produzida em usinas geradoras hidráulicas, localizadas principalmente na região Sudeste. A eletricidade disponível no meio agrícola pode ser obtida por meio de aeromotores, de turbinas hidráulicas ou, como é o caso mais comum de diversas regiões do país, através da rede de distribuição rural procedente das estações e subestações das zonas urbanas. A energia elétrica é convertida em energia mecânica através dos motores elétricos. Estes, como fonte de potência para fins estacionários, apresentam inúmeras vantagens, tais como:

- Compactos - Leves - Silenciosos - De arranque rápido - Baixa manutenção

Através de polias e correias ou de luvas elásticas, os motores elétricos podem acionar bombas

d'água, moinhos, desintegradores, ventiladores, correias transportadoras, etc., tanto sob condições de carga variáveis como uniformes e, inclusive, serem controlados à distância ou por meio de dispositivos automáticos.

Além da utilização em motores, a energia elétrica é empregada na iluminação, no acionamento de eletrodomésticos, no aquecimento e refrigeração de instalações e em outras finalidades que determinam uma sensível melhoria dos padrões de vida na zona rural.

Figura 9 – Utilização de motor elétrico em máquina desintegradora e motoesmeril. 3.6. Energia solar

A energia solar é o tipo de energia que se obtém diretamente do aproveitamento da incidência dos raios solares sobre a superfície terrestre.

A energia solar é largamente utilizada em:

- No aquecimento e secagem de grãos em terreiros - Na secagem de produtos agrícolas destinados a produtos aromáticos, temperos, conservas, etc. - Na produção de eletricidade com células fotovoltaicas (rendimento de 10 a 14%).

Figura 10 – Esquema de geração de energia elétrica a partir da energia solar.

Figura 11 – Esquema de sistema de irrigação acionado por energia solar. 3.7. Energia proveniente de motores de combustão interna Os motores de combustão interna representam atualmente a principal fonte de potência para acionamento de máquinas agrícolas. Normalmente, os mais utilizados no setor agrícola são os motores de ciclo Otto movidos à gasolina, dois tempos e quatro tempos, e os de ciclo Diesel quatro tempos. Os motores estacionários são destinados à geração de eletricidade e acionamento de máquinas que exigem grande potência dentro de unidades de beneficiamento de produtos. Mas a maioria dos motores é empregada nos tratores agrícolas, um dos mais importantes insumos agrícolas modernos que podem cumprir as seguintes funções básicas:

- Tracionar máquinas e implementos de arrasto, tais como arados, grades, adubadoras, carretas, etc., através de sua barra de tração.

- Acionar máquinas estacionárias, tais como trilhadoras, batedoras de cereais, bombas de recalque,

etc., através de polias e correias ou da tomada de potência (TDP). - Tracionar máquinas agrícolas, simultaneamente com o acionamento de seus mecanismos, tais

como segadoras, colhedoras, pulverizadores, etc., através da barra de tração ou do engate de três pontos e da TDP.

- Tracionar e carregar máquinas e implementos montados, tais como arados, grades, semeadoras,

etc., através do engate de três pontos.

Figura 12 – Máquina cultivadora antiga acionada por motor de combustão interna.

Figura 13 – Máquina escarificadora acionada por trator agrícola.