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Indaial – 2020 Tecnologia agrícola Prof.ª Juçara Elza Hennerich 1a Edição Copyright © UNIASSELVI 2020 Elaboração: Prof.ª Juçara Elza Hennerich Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: H515t Hennerich, Juçara Elza Tecnologia agrícola. / Juçara Elza Hennerich. – Indaial: UNIASSELVI, 2020. 222 p.; il. ISBN 978-65-5663-006-9 1. Tecnologia. - Brasil. 2. Sistema agrícola. – Brasil. Centro Universitário Leonardo Da Vinci. CDD 600 III apresenTação Olá, acadêmico! A busca pela tecnologia permeia o desenvolvimento humano desde seus primórdios e tem na produção de alimentos um papel fundamental na manutenção da vida como a conhecemos. Em sua definição, tecnologia é a teoria geral e/ou o estudo sistemático de técnicas, processos, métodos, meios e instrumentos da atividade humana, o que nos permite en- tender que até a técnica de seguir o fluxo migratório de animais em busca de alimentos, ainda na era nômade do ser humano, já fazia parte da busca e da construção da tecnologia. O desenvolvimento de técnicas ocorreu mais intensivamente após a fixação do homem em determinado território, quando, pela observação e ne- cessidade de produzir o alimento para sua sobrevivência, domesticou plantas e animais, selecionou sementes, aprendeu a observar a natureza e relacioná- -la à produção vegetal e animal. Assim, começou a desenvolver ferramentas de pedra, depois de madeira, culminando no surgimento da metalurgia. Fato é que o agricultor sempre buscou adequar e criar formas de pro- duzir mais e melhor. Essa busca passou a ser mais ampla com o advento da Revolução Industrial – tornando-se um objetivo dos Estados e do setor priva- do – e mais intensiva com a Revolução Verde, trilhando um caminho de con- solidação da agricultura como forma de manutenção da sociedade em geral. Através dessa busca, chegamos à tecnologia embarcada, ao uso de satélites e computadores de bordo, à gestão de fatores e informações diversas e à integração de recursos pela conectividade, que culminam no aumento e melhoria da produção. Nesse momento da história, com um imenso território de conheci- mento a ser explorado, devemos voltar novamente nossos olhos para a ob- servação e o estudo de métodos e processos, dentre eles aqueles que prepa- ram o capital humano para atuar junto ao agricultor. Nas próximas páginas deste material, você, acadêmico, terá diversas informações que têm o objetivo de instigar e inspirar sua construção de co- nhecimento, desde a fundamentação da mecânica agrícola até o uso de fon- tes alternativas de energia. A busca, porém, não se encerra nesta publicação, dada a contínua produção de pesquisadores, instituições privadas, públicas, de ensino e extensão, do próprio agricultor e da sociedade em geral que, apesar de cada vez mais automatizada, sempre terá o capital humano como gestor, propulsor e objetivo final de sua construção. IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA Desejamos a você, acadêmico, um ótimo percurso de estudo. Que o material aqui exposto possa somar ao objetivo de desenvolvimento de tec- nologias para uma produção de alimentos em quantidade e qualidade, que corresponda às necessidades de alimentação da sociedade, mas que também atenda às questões ambientais, sociais e econômicas de todos nós! Bons estudos! Professora Juçara Elza Hennerich. V VI Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementares, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! LEMBRETE VII UNIDADE 1 – FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL ............1 TÓPICO 1 – MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA .....................................3 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................3 2 MECÂNICA AGRÍCOLA ......................................................................................................................3 2.1 FÍSICA APLICADA À MECANIZAÇÃO ......................................................................................4 2.1.1 Características mecânicas da relação solo máquina .............................................................8 2.2 SISTEMA INTERNACIONAL DE ITENS DE MEDIDA ............................................................10 2.3 ABRIGO E OFICINA RURAL. .......................................................................................................13 2.3.1 Espaço físico .............................................................................................................................14 2.3.2 Fatores a serem considerados. ..............................................................................................16 2.3.3 Partes constituintes .................................................................................................................16 2.3.4 Equipamento e ferramentaria ................................................................................................18 2.3.5 Instrumentos de medida ........................................................................................................19 2.3.6 Segurança na utilização dos equipamentos ........................................................................20 2.4 ESTRUTURA DE MANUTENÇÃO DA PROPRIEDADE RURAL. .........................................21 2.5 ELABORAÇÃO DE PLANOS DE MANUTENÇÃO E REPAROS ...........................................21 LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................................25 RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................27 AUTOATIVIDADE .................................................................................................................................28 TÓPICO 2 – PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA NA AGRICULTURA .........................31 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................................312 ENERGIA NA AGRICULTURA ........................................................................................................31 2.1 PERSPECTIVAS E REALIDADE DA AGRICULTURA NACIONAL NA PRODUÇÃO E NO CONSUMO DE ENERGIA ..................................................................................................33 2.2 FONTES DE PRODUÇÃO E USO DE ENERGIA NO MEIO RURAL. ....................................35 2.3 ENERGIA DERIVADA DO PETRÓLEO ......................................................................................38 2.4 ENERGIA ALTERNATIVA E RENOVÁVEL ...............................................................................40 2.4.1 Biomassa ...................................................................................................................................40 2.4.2 Eólica .........................................................................................................................................42 2.4.3 Solar ...........................................................................................................................................42 2.5 BALANÇOS ENERGÉTICOS AGROPECUÁRIOS .....................................................................43 2.5.1 Métodos e formas de conversão e utilização de energia ...................................................45 LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................................48 RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................50 AUTOATIVIDADE .................................................................................................................................51 TÓPICO 3 – SISTEMA DE SEMEADURA .........................................................................................53 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................................53 2 SEMEADURA .......................................................................................................................................53 2.1 SISTEMA DE SEMEADURA CONVENCIONAL.......................................................................54 2.2 SISTEMA DE SEMEADURA DIRETA ..........................................................................................55 2.2.1 Características de solo determinantes para a relação solo máquina ...............................56 sumário VIII 2.3 MÁQUINAS PARA SEMEADURA DIRETA ...............................................................................57 2.3.1 Considerações anteriores à semeadura ................................................................................57 2.3.2 Semeadoras-adubadoras ........................................................................................................58 2.3.3 Componentes ...........................................................................................................................60 2.3.4 Sistema de corte .......................................................................................................................61 2.3.5 Sistema de abertura de sulcos ...............................................................................................61 2.3.6 Dosagem e distribuição de fertilizantes ...............................................................................61 2.3.7 Dosagem e distribuição de sementes ...................................................................................62 2.3.7.1 Velocidade periférica dos discos dosadores ...............................................................62 2.3.7.2 Tubo de descarga das sementes ....................................................................................62 2.3.7.3 Compatibilidade do disco em relação às sementes ....................................................62 2.3.7.4 Sistema de controle de profundidade de semeadura ................................................63 2.3.8 Sistema de aterramento e cobertura do sulco .....................................................................63 2.3.9 Sistema de compactação do solo ...........................................................................................63 2.3.10 Sistema de acabamento da semeadura ..............................................................................63 2.3.11 Velocidade da operação de semeadoras e distribuição longitudinal de sementes ......64 2.4 PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO AGRÍCOLA DE SPD ......................................................64 2.4.1 Construção de fluxograma e dimensionamento do sistema .............................................64 2.5 CARACTERÍSTICAS E FINALIDADES DAS CULTURAS DE INTERESSE ECONÔMICO ..................................................................................................................................65 2.6 SIMPLIFICAÇÕES DO SPD E A SUSTENTABILIDADE DA PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA. ......................................................................................................................................65 LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................................67 RESUMO DO TÓPICO 3........................................................................................................................70 AUTOATIVIDADE .................................................................................................................................71 UNIDADE 2 – TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS ...................73 TÓPICO 1 – ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS.............................75 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................................75 2 ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS .................................................75 2.1 DESCRIÇÃO DE SISTEMAS DE INSTRUMENTAÇÃO DISPONÍVEIS NO MERCADO ......76 2.2 APLICAÇÕES PRÁTICAS DA INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA EM TRATORES ......80 2.2.1 Medida de velocidade e patinamento ..................................................................................86 2.2.2 Medida de fluxo de combustível...........................................................................................89 2.2.3 Medida de área trabalhada ....................................................................................................90 2.3 APLICAÇÕES PRÁTICAS DE INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS .....................................................................................................................................90 2.3.1 Pulverização .............................................................................................................................91 2.3.2 Semeadura ...............................................................................................................................95 2.3.3 Medida de vazão de calda em pulverizadores ...................................................................96 2.3.4 Medida de fluxo de sementes em semeadoras ...................................................................97 2.4 MEDIDA DE PERDAS DE GRÃOS EM COLHEDORAS ..........................................................98 2.5 ADEQUAÇÃO DO USO DA TECNOLOGIA À TIPOLOGIA DE PRODUÇÃO ...................99 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................101 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................104 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................105 TÓPICO 2 – EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO ..................................107 1INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................107 2 EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO ......................................................109 IX 2.1 PRINCIPAIS OPERAÇÕES DESENVOLVIDAS PELA AGRICULTURA DE PRECISÃO ....111 2.2 EQUIPAMENTOS MAIS UTILIZADOS NAS OPERAÇÕES ..................................................111 2.2.1 Barra de luzes.........................................................................................................................112 2.2.2 Sensores e atuadores .............................................................................................................113 2.2.3 Piloto automático ..................................................................................................................116 2.2.4 Computador de bordo ..........................................................................................................119 2.3 SISTEMAS COMERCIAIS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO ...........................................120 2.4 MAPAS DE ATRIBUTOS DE SOLO ............................................................................................122 2.5 MAPAS DE RENDIMENTO E DE CUSTOS ..............................................................................125 2.6 APLICAÇÃO DE PRODUTOS EM TAXA VARIÁVEL ............................................................127 2.7 DIAGNÓSTICO DE FALHAS E CORREÇÃO DE EQUIPAMENTOS ..................................128 2.8 USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS (VANT) NA AGRICULTURA DE PRECISÃO ................................................................................................................................129 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................132 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................136 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................137 UNIDADE 3 – AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA ...................141 TÓPICO 1 – AVIAÇÃO AGRÍCOLA .................................................................................................143 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................143 2 AVIAÇÃO AGRÍCOLA .....................................................................................................................143 2.1 REGULAMENTOS E NOÇÕES DE AERODINÂMICA ..........................................................144 2.2 CARACTERÍSTICAS DO AVIÃO AGRÍCOLA .........................................................................150 2.3 PISTAS E ESTRUTURA DE ABASTECIMENTO: REQUISITOS BÁSICOS ..........................154 2.4 TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO COM AVIÃO.......................................................................160 2.5 VOO DO AVIÃO AGRÍCOLA: NOÇÕES DE PILOTAGEM E MANOBRAS .......................162 2.6 ELABORAÇÃO E FISCALIZAÇÃO DO GUIA DE APLICAÇÃO .........................................165 2.7 RELATÓRIO DE APLICAÇÃO ....................................................................................................166 2.8 LEGISLAÇÃO E SEGURANÇA DE USO DA AVIAÇÃO AGRÍCOLA ................................169 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................172 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................175 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................177 TÓPICO 2 – TECNOLOGIA PÓS-COLHEITA ................................................................................179 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................179 2 TECNOLOGIA PÓS-COLHEITA ....................................................................................................179 2.1 PLANEJAMENTO DO CICLO PRODUTIVO E A INFLUÊNCIA NA PÓS-COLHEITA .....182 2.2 EQUIPAMENTOS PARA SECAGEM DE GRÃOS, FIBRAS E PLANTAS ............................184 2.3 EQUIPAMENTOS PARA LIMPEZA DE GRÃOS E SEPARAÇÃO DE IMPUREZAS .........192 2.4 EQUIPAMENTOS PARA MOVIMENTAÇÃO E ACONDICIONAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS ............................................................................................................193 2.5 EQUIPAMENTOS PARA ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS ...............197 2.6 CONSIDERAÇÕES SOBRE PÓS-COLHEITA DE FRUTAS E HORTALIÇAS......................198 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................201 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................205 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................207 REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................209 X 1 UNIDADE 1 FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer os fundamentos da mecanização agrícola na propriedade rural; • compreender a mecanização como parte constituinte da rotina agrícola; • conhecer as principais fontes de energia na utilização de máquinas agrícolas; • entender e relacionar os principais passos da semeadura direta com o adequado planejamento na propriedade rural; Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA TÓPICO 2 – PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA NA AGRICULTURA TÓPICO 3 – SISTEMA DE SEMEADURA Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 3 TÓPICO 1 UNIDADE 1 MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmico! Neste tópico, vamos abordar os fundamentos da mecani- zação na propriedade rural. Deste modo, após uma breve introdução e conceitu- ação, veremos suas principais fontes de energia, suas aplicações, noções gerais da implantação e gestão de uma oficina rural. A mecanização na agricultura é tão antiga quanto a própria intenção do homem em cultivar alimentos. Desde os primórdios, desenvolver equipamentos a fim de amenizar a intensidade e o esgotamento físico do agricultor foram na- turalmente sendo buscadas e aprimoradas. No entanto, foi após a Revolução In- dustrial, no século XVIII, que essa busca se intensificou, modificando o cenário agrícola de forma irreversível. A produção de alimentos sempre foi dependente das relações do homem com o ecossistema, além das próprias variações da natureza, já que é uma atividade aberta. Assim, está exposta às intempéries e variações de clima e sujeita a fatores como água, solo, luz, temperatura e todas as suas inúmeras e complexas relações. Dessa forma, a busca por quantidade e qualidade de alimentos é paralela à busca pelo aprimoramento de equipamentos e máquinas que, além de facilitar os processos de produção, sejam eficientes, de baixo custo e adaptáveis às dife- rentes regiões e condições econômicas, ambientais e sociais do agricultor. A correta caracterização e conhecimento da mecanização agrícola é um instrumento muito importante no gerenciamento das expectativas e objetivos do agricultorjunto a sua propriedade rural. A correta escolha, utilização e manuten- ção dos seus maquinários são definitivos para o sucesso de sua produtividade e, consequentemente, de sustentabilidade da produção agrícola. 2 MECÂNICA AGRÍCOLA A mudança de uma agricultura de subsistência para uma responsável por alimentar a população urbana – a qual teve início com as mudanças sociais da Re- volução Industrial - atribui, até a atualidade, a necessidade constante do aumento UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 4 de produtividade. Nas últimas décadas, essa necessidade junta-se a outras inú- meras cobranças e responsabilidades, como a redução de impactos ambientais, a busca de qualidade nos produtos finais, as relações justas com mão de obra, a busca e concretização de novos mercados, e a constante redução de custos de produção. Neste sentido, cada setor que compõe um processo produtivo deve ser exaustivamente conhecido, entendido e planejado pelo agricultor e pelos demais envolvidos no processo produtivo. A mecânica das máquinas agrícolas surge nesse cenário como um compo- nente capaz de proporcionar eficiência, redução de trabalho e resultados na pro- dutividade. Contudo, quando não observado e valorizado de forma adequada, pode resultar na elevação do custo de produção, má qualidade de produto e até na falência financeira de uma propriedade rural. Compreender a mecânica das máquinas agrícolas é o primeiro passo para entender a mecanização nesse importante e amplo contexto da produção rural. Cada componente de um sistema mecânico tem sua função, especificidades de uso e manutenção e relações com a energia a ser utilizada ou produzida. A meca- nização agrícola é um ramo da engenharia mecânica e como tal tem sua base de idealização e uso relacionada à física e susceptível as relações de uso e manuten- ção gerenciadas pelo condutor. Boa parte dos problemas relacionados à mecanização poderiam ser evitados pela simples leitura dos manuais de uso e manutenção das máquinas, bem como pela capacitação dos operadores. IMPORTANT E 2.1 FÍSICA APLICADA À MECANIZAÇÃO Muitos são os conceitos da física que fundamentam a mecânica, mas aqui nos concentraremos nos principais: força, energia e potência. Estes são, de forma simplificada, condutores, formadores dos demais processos, resultados e conse- quências de um sistema mecânico. Fernandes (2017) apresenta a definição de Mecânica Aplicada como um ramo da Engenharia que procura estabelecer fórmulas e coeficientes compatíveis com a natureza e condição de cada material, com base nos princípios e leis básicas da mecânica teórica. TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 5 A Tabela 1 relembra algumas definições da física que são importantes para a compreensão da mecânica básica. TABELA 1 – DEFINIÇÕES DE FÍSICA BÁSICA FONTE: Adaptado de Fernandes (2017, s.p.) Item Definição Fórmula Força Ação que um corpo exerce sobre outro, tendendo a mudar ou modificar seus movimentos, posições, tamanhos ou formas. F = m.a F: força m: massa do corpo a: aceleração adquirida Trabalho Está associado a um movimento e a uma força. Toda vez que uma força atua sobre um corpo produzindo movimento, rea- lizou-se trabalho, grandeza física relacionada à transferência de energia devido à atuação de uma força. T = F.d T: trabalho (J) F: força (N) d: deslocamento (m) Torque Grandeza física associada ao movimento de rotação de um corpo em razão da ação de uma força. É o produto de uma força por um raio. T = F.r T = torque F = Força perpendicu- lar ao ângulo com r r = raio Potência Quantidade de trabalho realizado em uma unidade de tempo ou a taxa de energia em função do tempo. P = T/Δt P: potência média (W) T: trabalho (J) Δt: intervalo de tem- po (s) Inércia Resistência que todos os corpos materiais opõem a uma mu- dança de movimento. O momento de inércia relaciona-se tanto com a massa quanto com o raio da trajetória circular. M = I.α A quantidade I é co- nhecida como o mo- mento de inércia do cor- po e a sua unidade no SI é kg.m2. Peso (carga) Força gravitacional de atração exercida pela Terra sobre um corpo. Força na vertical (carga). P = m.g (g = 9,8 m/s2) P: peso M: massa g: gravidade Força Centrípeta Força que aparece na direção radial quando um corpo está em movimento curvilíneo, ou seja, a força resultante sobre um corpo em um movimento circular. F = m.a ac = v2/r ou ac = ω2.r Fc = m.v2/r ou Fc = m.ω2.r Fc: Força centrípeta ac: aceleração centrí- peta m: massa r: raio v: velocidade ω: velocidade angular As definições de física básica perfazem qualquer implemento ou máquina agrícola. Embora durante a sua utilização não se percebam as particularidades e propriedades da física em ação, ela pode ser medida ou encontrada em todas as situações, vejamos alguns exemplos a seguir (PEÇA, 2012): UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 6 a) Em um trator parado, em equilíbrio sobre o solo (Figura 1), podemos observar as forças da física. Suponhamos que o trator em questão tem 2,2 m de distância entre os eixos e pesa 24,5 kN sem lastro, estando o centro de gravidade a 0,80 m do eixo traseiro. FIGURA 1 – FIGURA HIPOTÉTICA DE UM TRATOR EM EQUILÍBRIO FONTE: Peça (2012, p. 9) Nessa situação, o sistema de forças é constituído pelo peso próprio do trator e pelas forças de contato com o solo. Na prática, esses pontos podem in- fluenciar diretamente na compactação do solo, no equilíbrio e facilidade de des- locamento do trator, na segurança do manobrista, na energia gasta nas operações, entre outros pontos. b) Em outra perspectiva podemos visualizar a geração da força de trabalho, que neste caso é exemplificada pela tração animal (Figura 2), sendo um importante instrumento de medição da produção de energia utilizada no desenvolvimento e na mensuração de máquinas e equipamentos. TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 7 FIGURA 2 – ILUSTRAÇÃO DE GERAÇÃO DE FORÇA POR TRAÇÃO ANIMAL FONTE: Peça (2012, p. 12) Peça (2012) desenvolve o cálculo da tração produzida pelo animal pela distância e finaliza com a energia gerada. Esse material é indicado na íntegra nas leituras complementares. No exemplo anterior, a tração produzida pelo cavalo ao longo de 30 m de deslocamento em movimento uniforme produziu energia mecânica potencial da carga igual a: mxgxh = 1500Nx30m = 45000J. O trabalho de uma força foi transformado em energia mecânica potencial (PEÇA, 2012, p. 14). É importante lembramos da potência dos motores utilizada nas máqui- nas. Sejam elétricos ou de combustão, eles são os responsáveis por originar toda forma de movimento delas, em que a potência é fruto do movimento pela veloci- dade angular. O motor é responsável pela transformação da energia potencial do combustível (ou elétrica) em energia mecânica, na forma de potência disponível no eixo de manivelas. Nos tratores, por exemplo, a potência disponibilizada pode ser utilizada de maneiras variáveis, conforme a necessidade da operação (FOLLE; FRANZ, 1990): • força de tração (barra de tração); • torque de um eixo rotativo (tomada de potência); • energia de pressão hidráulica (tomada hidráulica). O objetivo dos exemplos acima é observar que em cada momento, movi- mento realizado ou planejado no uso de máquinas e implementos, a física está embutida. Portanto, possuem especificações, limites, capacidades e exigências de peso, tração, trabalho e energia que devem ser conhecidas e respeitadas pelo operador, bem como pelo responsável pelo planejamento das operações/ações UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 8 na propriedade rural. Conhecer a máquina é o primeiro cuidado do produtor, o qual deve ser feito antes de ele executar ou desenvolver uma ação. Esse exercício constante pode melhorar a eficiência das operações, reduzir custos, melhorar a qualidade dos produtos entregues, proporcionar segurança ao operador, além de ampliar a vida útil da máquina. 2.1.1 Característicasmecânicas da relação solo-máquina Entre as inúmeras relações possíveis e existentes entre a mecânica agrícola e o ambiente, optamos por detalhar aqui a relação entre o solo e a máquina. Essa escolha está diretamente relacionada à importância da relação na sustentabili- dade da agricultura, considerando os aspectos ambientais, sociais e econômicos. Um solo compactado e erroneamente manejado pode causar problemas diretos na produtividade das lavouras. No entanto, ele também pode causar pro- blemas indiretos no assoreamento dos rios, na qualidade da água e na continui- dade da agricultura como a conhecemos. Para prevenir esses problemas, é essencial conhecer a dinâmica dos solos que, segundo Balastreire (1990, p. 1): “pode ser definida como a relação entre as forças que são aplicadas e a resultante reação do solo. Por esse motivo, ela pode ser considerada uma combinação da ciência do solo e da mecânica”. O solo está sujeito à ação de elementos naturais como o vento, a água e ou- tras fontes. Contudo, é necessário considerar as reações dinâmicas que ocorrem durante a tração ou movimentação mecânica e afetam não somente o solo, mas também o projeto e o uso das máquinas que o manuseiam. Nesse sentido, tração é definida como a força derivada do solo para puxar uma carga (BALASTREIRE, 1990). A força exercida sobre o solo é proveniente de um mecanismo de tração, como uma roda ou esteira, por exemplo. Quando há uma interação entre o solo e a movimentação mecânica promovida pela máquina, essa interação é variável de acordo com o tipo de ação/máquina e do tipo de solo. Essas variáveis compõem a resistência dinâmica do solo para prover tração. São propriedades que influenciam nas dinâmicas do solo (BALASTREI- RE, 1990): • Tensões no solo e sua distribuição: o solo é considerado um material granu- lar, caracterizado pela apresentação de poros distribuídos de forma variável e também grânulos de material de origem, originando a chamada tensão normal do solo e de cisalhamento, respectivamente. Os valores dessas tensões podem ser calculados por modelos matemáticos, e não só recebem a influência da má- quina ou implemento, como também compõem a definição da força de tração TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 9 necessária e possível, considerando as variáveis de tensão. A umidade, o ma- terial de origem, a estrutura do solo, o atrito entre as partículas e destas com as moléculas de água e o peso do próprio solo e de cargas externas comporão conjuntamente as forças de tensão. A forma de distribuição desta tensão tam- bém é um componente variável, principalmente quando consideramos cargas externas, podendo atingir o perfil do solo em diferentes intensidades, seja no ponto de contato, na profundidade ou na extensão. • Deformações no solo e sua distribuição: a aplicação de uma força ao solo produz deformação, movimento ou os dois, isolados ou conjuntamente. A deformação é resultado da aplicação de tensões mencionadas no item anterior, e pode variar em grau de intensidade e de distribuição, conforme as variáveis já consideradas para as tensões. • Relações tensão-deformação: a relação mais conhecida e difundida é a elas- ticidade, que, por sua vez, depende do material de origem, da distribuição de macro e microporos e do comportamento desses dentro do solo durante a aplicação de uma carga. Após a descarga, eles se expandem, deslocando o solo (HILLEL, 1998; HILLEL; KROESBERGEN; HOOGMOED, 2002). Ainda, podemos acrescentar as propriedades do material de origem, tamanho de par- tículas, estado de decomposição do material orgânico, a fração mineral, além da umidade do solo. Todos esses componentes e suas correlações podem afetar a elasticidade dos solos e, portanto, suas relações de tensão e deformação (SO- ANE, 1990; O'SULLIVAN, 1996). • Resistência do solo: capacidade ou habilidade de um determinado solo resistir a uma força aplicada. Uma das formas mais simples de se conferir a resistência de um solo é avaliar os parâmetros envolvidos em suas características e condi- ções de escoamento de água. Quanto maior a capacidade de resistência, menos factível aos processos de compactação este solo será. • Escoamento no solo: de maneira simplificada, é o estado de ruptura ou de- formação permanente do solo, que ocorre quando as tensões ou deformações excedem os valores de escoamento. Como as propriedades anteriores, o escoa- mento também está relacionado com as inúmeras variáveis apresentadas, bem como com suas interrelações. As propriedades mecânicas dos solos, como já vimos, possuem particu- laridades e especificidades relacionadas a diferentes fatores. Além disso, elas são importantes na determinação das operações agrícolas, principalmente naquelas ligadas ao tráfego de máquinas que podem, quando feitas indiscriminadamente, ocasionar a compactação dos solos, sobretudo na compactação superficial, redu- zindo os espaços de ar e água e aumentando a compressão do solo. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 10 Quando a capacidade de suporte de carga do solo é ultrapassada ocorre a compactação. No entanto, nem todos os solos respondem do mesmo modo, alguns solos toleram maiores pressões antes de atingir o nível de deformação irreversível. O comportamento físico-mecâni- co diferente se deve a variações nas características do solo, como a densidade inicial, o teor de argila, o conteúdo de material orgânico e de água e mais recentemente considerada, a composição mineralógica (SANTOS, 2016, p. 1). A compactação do solo pode causar dificuldades no desenvolvimento do sistema radicular das plantas, o que gera redução na sua capacidade produtiva e capacidade de armazenamento e disponibilização de água e nutrientes, resistência aos processos mecânicos, necessidade de maior energia para a sua realização, au- mento das temperaturas do solo, além do escorrimento superficial do solo. Desta forma, conhecer e considerar as propriedades dos solos em seus pla- nejamentos e operações é mais do que buscar resultados ambientais, é potencializar os aspectos produtivos e de rentabilidade financeira da propriedade rural. 2.2 SISTEMA INTERNACIONAL DE ITENS DE MEDIDA O Sistema Internacional de Unidades (SI) foi adotado no Brasil em agosto de 1962 e tem seu emprego observado e previsto nos mais variados setores da sociedade. Apesar de seu caráter unificador, o SI não é uma convenção imutável pois, as suas definições, relações e simbologias estão sujeitas aos avanços da pes- quisa e tecnologia, sob a chancela da metrologia. Segundo o BIPM (Bureau International des Poids et Mensures), em novembro de 2018 foram acordadas redefinições no Sistema Internacional de Unidades, as quais foram publicadas em maio de 2019. Os 60 Estados-membros do BIPM de- cidiram unanimemente pela revisão do Sistema Internacional de Unidades (SI), mudando a definição mundial do quilograma, do ampere, do kelvin e do mol. As constantes da natureza, como a velocidade da luz, possuem valores imutáveis ao longo do tempo e do espaço. Isso nos permite atribuir a essas cons- tantes valores exatos. Da mesma forma, as unidades de quilograma, ampere, kel- vin e mol passaram a ter valores imutáveis ao longo do tempo e espaço, como já ocorria com a velocidade da luz. As novas unidades são do mesmo tamanho, mas definidas de forma precisa e sem incerteza de edição associada. A nova revisão impactou em quatro das sete unidades de base: • O quilograma será definido em termos da constante de Planck (h). • O ampere será definido em termos da carga elementar (e). • O kelvin será definido em termos da constante de Boltzmann (k). • O mol será definido em termos da constante de Avogadro (NA). TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 11 A Figura 3 demonstra as sete unidades de referência do SI com as mudan- ças definidas. FIGURA 3 – UNIDADES BÁSICAS DE REFERENCIA PARA O SI FONTE: Adaptado de BIPM (2019) As sete grandezas de base, que correspondem as sete unidadesde base, são: comprimento, massa, tempo, corrente elétrica, temperatura termodinâmica, quantidade de substância e intensidade luminosa. As grandezas de base e as uni- dades de base se encontram listadas, com seus símbolos, na Tabela 2. TABELA 2 – GRANDEZAS DE BASE E SUAS ESPECIFICAÇÕES FONTE: <http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/Resumo_SI.pdf>. Acesso em: 3 mar. 2020 Grandeza de base Símbolo Unidade de base Símbolo Comprimento l,h,r,x metro m Massa M quilograma kg Tempo, duração T segundo s Corrente elétrica I,i ampere A Temperatura termodinâmica T Kelvin K Quantidade de substância N Mol mol Intensidade luminosa Iv candela cd UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 12 Das grandezas expostas na Tabela 2 e suas interrelações, surgem as deri- vações, sendo as principais listadas na Tabela 3. TABELA 3 – DERIVAÇÕES DAS GRANDEZAS DE BASE MAIS COMUMENTE UTILIZADAS E SUAS UNIDADES Algumas derivações recebem nomes específicos, listados na Tabela 4. FONTE: <http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/Resumo_SI.pdf>. Acesso em: 3 mar. 2020 TABELA 4 – UNIDADES DERIVADAS COM NOMES ESPECIAIS NO SI Grandeza derivada Símbolo Unidade derivada Símbolo Área A Metro quadrado. m2 Volume V Metro cúbico. m3 Velocidade v Metro por segundo. m/s Aceleração a Metro por segundo ao quadrado. m/s 2 Número de ondas σ, ṽ Inverso do metro. m-1 Massa específica ƿ Quilograma por metro cúbico. Kg/m3 Densidade superficial ƿA Quilograma por metro quadrado. Kg/m2 Volume específico υ Metro cúbico por quilograma. m3/kg Densidade de corrente j Ampere por metro quadrado. A/m2 Campo magnético H Ampere por metro. A/m Concentração C Mol por metro cúbico. Mol/m3 Concentração de massa r,g Quilograma por metro cúbico. Kg/m3 Luminância Lv Candela por metro quadrado. Cd/m2 Índice de refração n Um. 1 Permeabilidade relativa µr Um. 1 Grandeza derivada Nome da uni- dade derivada Símbolo da unidade derivada Expressão em termos de outras unidades Ângulo plano radiano rad m/m = 1 Ângulo sólido esterradiano sr m2/m2 = 1 Frequência hertz Hz s-1 Força newton N m kg s-2 Pressão, tensão pascal Pa N/m2 = m-1 kg s-2 Energia, trabalho, quantidade de calor joule J N m = m2 kg s-2 Potência, fluxo de energia watt W J/s = m2 kg s-3 Carga elétrica, quantidade de calor coulomb C s A Diferença de potencial elétrico volt V W/A = m2 kg s-3 A-1 Capacitância farad F C/V = m-2 kg-1 s4 A2 Resistência elétrica ohm Ώ V/A = m2 kg s-3 A-2 Condutância elétrica siemens S A/V = m-2 kg-1 s3 A2 Fluxo de indução magnética weber Wb V s = m2 kg s-2 A-1 Indução magnética tesla T Wb/m2 = kg s-2 A-1 Indutância henry H Wb/A = m2 kg s-2 A-2 Temperatura Celsius grau Celsius oC K Fluxo luminoso lumen 1m cd sr = cd Iluminância lux 1x lm/m2 = m-2 cd Atividade de um radionuclídio becquerel Bq s-1 TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 13 Dose absorvida, energia específica (comunicada), kerma gray Gy J/kg = m2 s-2 Equivalente de dose, equivalente de dose ambiente sievert Sv J/kg = m2 s-2 Atividade catalítica katal kat s-1 mol FONTE: <http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/Resumo_SI.pdf>. Acesso em: 3 mar. 2020 Algumas unidades são utilizadas de forma tão comum que são parte do cotidiano e, embora não sejam consideradas integrantes do SI, são aceitas popu- larmente. Podemos conferir algumas na Tabela 5. TABELA 5 – ALGUMAS UNIDADES NÃO SI FONTE: <http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/Resumo_SI.pdf>. Acesso em: 3 mar. 2020 Grandeza Unidade Símbolo Tempo Minuto min Hora h Dia d Volume Litro L ou l Massa Tonelada t Energia Elétronvolt eV Pressão Bar bar milímetro de mercúrio mmHg Comprimento angstrom2 Â milha náutica Força Dina dyn Energia Erg erg Se quiser saber mais sobre o Sistema Internacional de Unidades, leia o resumo da edição de 2019, disponível em: https://bit.ly/2ScYywl. Acesso em: 13 mar. 2020. DICAS 2.3 ABRIGO E OFICINA RURAL. A utilização de máquinas agrícolas, intensificada no Brasil durante a Re- volução Verde da década de 1970, teve naquele período o objetivo principal de aumentar a produtividade, bem como, transversalmente, a capacidade de am- pliação de área cultivada pelos agricultores. Muitos agricultores, na época, inex- UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 14 perientes na aquisição, no uso e na manutenção de máquinas – como tratores, colhedora de grãos e semeadora-adubadora – acabaram por aumentar custos, da- nificar equipamentos, reduzir a vida útil das máquinas, danificar seus produtos e sub ou superestimar seu maquinário. Desde então, as máquinas agrícolas passaram a fazer parte do cotidiano do produtor rural, que buscou conhecimento e profissionalização. Assim, muitos agricultores optam por manter em suas propriedades um espaço adequado para abrigar o maquinário e para realizar a sua manutenção, o que neste item chama- remos de abrigo e/ou oficina rural. Esse espaço deve ser pensado para executar a manutenção de implementos, tratores e máquinas, serviços de soldas, regulagens, trocas de peças, pequenas construções mecânicas e demais serviços necessários para o bom andamento das operações no campo, além de abrigar as máquinas das intempéries naturais. 2.3.1 Espaço físico Devemos registrar que caso o produtor possua condições de espaço físico e/ou financeiras, deve optar por espaços específicos para o abrigo das máquinas e para a oficina rural. Ambientes separados facilitam o trânsito das máquinas, a organização do ambiente e o trabalho a ser desenvolvido. Os espaços devem, po- rém, ser próximos um ao outro para evitar trânsito e gastos desnecessários. Se a opção for por um ambiente único, ele deve ser organizado de forma a comportar separadamente cada ação (abrigo/oficina), bem como ser articulado em termos de disposição e de espaço para proporcionar o bom andamento dos dois objetivos. Trataremos aqui da situação ideal de ambientes separados. Abrigo de máquinas: instalações que permitem guardar as máquinas e os implementos agrícolas. Podem ser construídas com estruturas sofisticadas ou bastantes simples, tendo como objetivo principal a proteção do maquinário aos raios solares, chuvas, ventos, geadas, granizos e demais possíveis ações do tempo e clima, os quais podem causar danos. Alguns itens a serem considerados são: • adequação às especificidades de tamanho e manobra dos diferentes tipos de máquinas; • estar em um ponto central da área rural para deslocamento; • local seco e arejado; • possuir amplo e adequado espaço de manobra; • manter estrutura elétrica e hidráulica adequadas; • possuir rampa, água e depósito de combustíveis. Lembrando que todos os itens devem ser considerados dentro dos pa- râmetros de segurança necessária aos operadores. Os abrigos devem estar ade- quadamente equipados para atender às necessidades específicas de cada tipo de máquina. TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 15 Oficina mecânica: o tamanho e objetivo da oficina serão determinados pela necessidade da propriedade rural. Pode ser um local para reparos simples e rotineiros no maquinário ou um local mais amplo e equipado, caso o produtor rural tenha um grande número de máquinas e equipe de trabalho ou no caso de fazendas mais distantes de centros urbanos, nas quais podem ser atendidas ne- cessidades mais complexas. Embora os reparos de maior complexidade devam ser feitos por especialistas ou pela assistência técnica especializada, em alguns casos, em fazendas com grandes estruturas, esses são feitos na propriedade. Con- siderando esse ponto, o primeiro grande desafio deve ser o planejamento da ofi- cina, no qual deve-se considerar o inventário de máquinas e equipamentos, bem como os relatórios de manutenção e demanda por serviços. A edificação deve ser de preferência em alvenaria, com as portas de frente uma para outra e janelas que permitam a iluminação e ventilação, o telhado deve proteger as máquinas do sol, da chuva e outros agentes nocivos, as paredes necessitam ser sólidas a fim de resistir àsvibrações dos equipamentos. Já o piso deve ser em concreto e inclinado o suficien- te para facilitar o movimento das máquinas e o escoamento das águas de lavagem. Devem ser previstas instalações de ar comprimido, instala- ções elétrica e hidráulica, bem como uma estação para recolhimento de fluidos poluentes (ALONÇO; GASSEN; MEDEIROS, 2009, p. 3). Outros pontos e considerações importantes são (TEIXEIRA e RUAS, 2006): Piso: deve ser de cimento para evitar a formação de pó e proporcionar uma resistência que permita o apoio de equipamentos com segurança, como, por exemplo, o macaco hidráulico, que suporta cargas elevadas. Além disso, deve oferecer aderência suficiente para que os equipamentos pesados não deslizem e não causem acidentes. Recomenda-se que o piso da oficina seja construído a uma altura de apro- ximadamente 10 cm acima do piso do pátio para evitar entrada de água da chuva e facilitar o escoamento da água de lavação. Espaço: deve ser amplo o suficiente de modo a permitir a adequada movi- mentação das máquinas e o livre trabalho do operador em volta delas. A oficina deve ser cercada por paredes até o teto. A altura do pé direito e a entrada princi- pal devem permitir a livre passagem de todas as máquinas existentes no abrigo visando à realização dos reparos. Luminosidade e arejamento: deve possuir janelas com área total de 20% da área interna (50% com abertura para ventilação). Pouca luminosidade e areja- mento aumentam os riscos de acidentes e proporcionam a formação de umidade e oxidação. É indispensável a iluminação artificial com lâmpadas em altura míni- ma de 3,5 m e dispostas adequadamente no ambiente. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 16 2.3.2 Fatores a serem considerados. Para a execução adequada das operações, as máquinas e equipamentos exigem manutenção e cuidados permanentes. Sendo assim, realizar revisões pre- ventivas pode aumentar a vida útil e facilitar o trabalho do operador. Outro cuidado importante é a correta leitura e atenção aos manuais de instruções. Normalmente, neles estão os procedimentos adequados e a periodi- cidade de manutenção para o melhor aproveitamento da máquina ou do equipa- mento. Assim, utilizar esse material como parte do planejamento de manutenção pode agilizar e garantir suas operações. Muitas vezes, entretanto, não é dada a devida importância às infor- mações ali contidas, sendo os manuais esquecidos ou simplesmente não lidos pelo operador ou responsável pelo maquinário. Há que se considerar também a linguagem dos manuais, nos quais geralmente estas operações são demasiadamente detalhadas, sendo compreendi- das quase que exclusivamente por especialistas. Caso não sejam ob- servadas as recomendações constantes, poderão ocorrer problemas que podem levar a necessidade de consertos mais frequentes, com custos elevados e paradas não programadas. Quando da compra de uma máquina ou implemento usado, que não se possui o manual de instruções, o proprietário deve procurar informar-se sobre as peculia- ridades do modelo adquirido, na falta destas informações, deve seguir orientações gerais de manutenção de máquinas semelhantes (ALON- ÇO; GASSEN; MEDEIROS, 2009, p. 5). A manutenção pode ser corretiva quando o operador impõe o uso inade- quado, um dano acidental ocorre durante a operação ou a manutenção preven- tiva não é feita ou feita de forma incorreta, causando desgaste na máquina ou em seus componentes. Nesse momento, é importante que o operador conheça os procedimentos a seguir e encontre na oficina as ferramentas e equipamentos para o rápido e correto conserto. A qualificação dos profissionais da equipe de operação é muito relevante nessa hora, pois um conserto inadequado pode causar mais danos, elevar ainda mais os custos e atrasar as operações. Lembrando que, na atividade agrícola, o atra- so em um calendário de operações pode significar o comprometimento da safra. 2.3.3 Partes constituintes Como já mencionado anteriormente, as oficinas devem atender às deman- das das propriedades rurais. Portanto, aqui também vale a indicação de adequa- ção a cada realidade. De maneira geral, recomenda-se que uma oficina rural com- porte: ferramentaria, escritório, almoxarifado, enfermaria, cantina e banheiros (TEIXEIRA; RUAS, 2006). TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 17 Ferramentaria: recomenda-se que seja um ambiente fechado, com acesso restrito, onde serão guardadas as ferramentas quando não estiverem em uso. A organização desse espaço é primordial, podendo garantir a eficiência do trabalho, a rapidez e evitando extravio e danos nas ferramentas. A manutenção da ordem e disposição das ferramentas é uma forma eficiente de auxiliar o operador a bus- car aquela determinada ferramenta sempre no mesmo local – e encontrá-la! Não somente encontrá-la no local determinado, mas encontrá-la limpa e em condições de uso. Desta forma, organizar a ferramentaria é um dos passos mais importantes na concepção de uma oficina rural. Almoxarifado: pode ser chamado de depósito. Nele, estarão guardadas as peças de reposição de máquinas e implementos, insumos específicos para o seu funcionamento correto, ferramentas extras para substituição periódica e demais itens necessários para a continuidade dos trabalhos da oficina (filtros, correias, ro- lamentos, fusíveis, parafusos, porcas, pinos, contrapinos, lâmpadas etc.). A ordem e planejamento de disposição dos itens nesse ambiente também são essenciais para que ele seja funcional e garanta a preservação dos itens. Deve ser um ambiente arejado, com acesso restrito que funcione como um ponto de apoio à equipe de operadores. Desta forma, o controle dos itens e sua adequada reposição são funda- mentais para que os trabalhos possam ser realizados de forma e na época correta. Escritório: como já frisado anteriormente, o planejamento e monitoramen- to das atividades é imprescindível para a eficiência das operações. Nesse sentido, o escritório é o local em que se fará todo o controle de maquinário, como número de horas trabalhadas, datas de manutenções, determinação de custos operacio- nais, controle de horário de trabalho dos funcionários, planejamento de reposi- ções, consertos e aquisições. É importante que o escritório seja um ambiente de acesso restrito e que tenha um responsável. Enfermaria: acidentes são evitáveis, porém, possíveis. Desta forma, toda a oficina deve ter um espaço para prestar os primeiros socorros quando necessários. Esse ambiente deve ser reservado e possuir obrigatoriamente os produtos mínimos para um atendimento emergencial. Para o planejamento desse espaço, o produtor poderá se informar com profissionais da área, como bombeiros ou médicos locais. Um treinamento em primeiros socorros deve ser feito com a equipe de operadores para que, se necessário, eles possam realizar de forma correta o socorro à vítima. Cantina e Sanitário: proporcionar ambiente adequado aos funcionários também é parte das ações para a eficiência do trabalho final. Assim, a criação e manutenção de espaços como cozinha ou cantina, sanitários e vestiários propor- cionam qualidade do ambiente e das condições de trabalho da equipe. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 18 2.3.4 Equipamento e ferramentaria Entender a diferença entre equipamento e ferramenta pode auxiliar desde o planejamento até o funcionamento deste, que é o espaço em que o trabalho da oficina encontra alicerce, a base para os trabalhos a serem executados. Equipamento: tudo aquilo que serve para equipar. É o conjunto de apetre- chos ou instalações necessários à realização de um trabalho, uma atividade ou uma profissão. Ferramenta: instrumento necessário para a realização de um trabalho. Em uma oficina rural, são fundamentais: chaves de fenda, chaves de fenda cruzada (Phillips), alicates, martelos e marretas (Tabela 6). Para Alonço, Gassen e Medeiros (2009), estojos completos de chaves fixas e estrela devem ser consideradosessenciais. Na Figura 4 estão demonstrados esses itens, além de uma sugestão de organização de ferramentas básicas. FIGURA 4 – SUGESTÃO DE FORMAS DE ORGANIZAÇÃO DE FERRAMENTAS BÁSICAS EM UMA OFICINA RURAL FONTE: <https://bit.ly/2VIe5X9>. Acesso em: 23 mar. 2020 Regras de ergonometria – como a altura da bancada (aproximadamente 90 cm), uso de banquetas ou cadeiras, entre outras – devem ser respeitadas, pois irão propor- cionar ao operador conforto e saúde de trabalho. LEMBRETE TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 19 A Tabela 6 lista estrutura, equipamentos e ferramentas consideradas bási- cas para o bom funcionamento de um espaço de oficina rural. TABELA 6 – PRINCIPAIS USOS E ITENS DA FERRAMENTARIA FONTE: Adaptado de Romo (2014) Itens Uso Fosso Permite ao operador posicionar-se abaixo da máquina para realizar a operação de manutenção ou conserto. Elevador Permite elevar o maquinário para dar acesso à parte inferior pelo operador. Bancada Mesa resistente em que serão realizados consertos básicos e manuseios de fer- ramentas. Macaco hidráulico Utilizado para levantar e manter levantados equipamentos, máquinas ou suas partes como forma de realizar o conserto. Grua Movimentar ou erguer equipamento, máquina ou suas partes. Ferramentas de torção Realizam movimentos de rotação quando aplicada força em seu manejo: chaves de fenda, Phillips, Allen, de boca etc. Ferramentas de percussão Manejadas por meio de impacto com o objetivo de conseguir força superior à obtida por pressão manual: martelos, marretas, bigorna, punções etc. Ferramentas de pressão Utilizadas para segurar peças e realizar cortes: alicates, morsa, grampos etc. Ferramentas de corte Utilizadas para corte de outros elementos, podem ser classificadas pelo tipo de corte: cisalhamento (tesoura), abrasão (lixas, esmeril), percussão (talhadeiras), desbaste ou levantamento de cavaco (serras, brocas), esmagamento (talhadeiras e corta frio). Ferramentas de limpeza Utilizadas para a limpeza de peças e elementos de máquinas: escovas de aço, raspadores, limpadores de bicos injetores etc. Vale salientar que, atualmente, uma gama de empresas presta serviços de delivery em propriedades rurais de oficinas móveis, as quais podem ser adquiri- das por produtores rurais. Normalmente, são compostas por uma seleção básica de ferramentas e equipamentos e podem ser uma alternativa interessante, princi- palmente para pequenas e médias propriedades rurais. 2.3.5 Instrumentos de medida Os instrumentos de medida considerados básicos em uma oficina rural são: trena, paquímetro, micrômetro, compasso e multiteste para tomadas elétri- cas. Os itens e detalhes de uso estão na Tabela 7. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 20 TABELA 7 – PRINCIPAIS INSTRUMENTOS DE MEDIDA PARA UMA OFICINA RURAL Item Descrição Trena Usada para medir distâncias. Pode ser retrátil, que consiste em uma fita de metal, plástico ou fibra de vidro enrolada em um invólucro. As unidades de medidas das trenas são: centímetros, milímetros, polegadas e pés. Paquímetro Utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostos em um objeto, permite uma precisão decimal de leitura através do alinhamento dessa escala com uma medida da régua. Apresenta uma precisão menor do que o micrômetro Micrômetro Utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostos em um objeto. O funcionamento do micrômetro baseia-se no deslocamento axial de um parafuso micrométrico com passo de alta precisão dentro de uma rosca ajustável. Multímetro ou Multiteste Usado para medir e avaliar grandezas elétricas, pode ter mostrador analógico (de ponteiro) ou digital. Utilizado na bancada de trabalho (laboratório) ou em serviços de campo, incorpora diversos instrumentos de medidas elétricas em um único aparelho, como voltímetro, amperímetro e ohmímetro por padrão e capacímetro, frequencímetro, termômetro, entre outros como opcionais, conforme o fabricante do instrumento disponibilizar. FONTE: Adaptado de Alonço, Gassen e Medeiros (2009) Os instrumentos de medição devem ser aferidos periodicamente e manti- dos acondicionados em locais apropriados. Além disso, os operadores devem ser capacitados para o uso, manuseio e interpretação desses instrumentos. 2.3.6 Segurança na utilização dos equipamentos O uso de EPIs (Equipamentos de Proteção Individual) é obrigatório aos operadores de máquinas agrícolas e seu uso estende-se dentro das oficinas rurais, na manipulação de ferramentas e equipamentos e no trabalho em geral. No entanto, algumas ferramentas e equipamentos exigem maior cuidado, em virtude da facilidade e possível gravidade de acidentes. Os cuidados básicos em algumas operações estão descritos a seguir: Operações de solda: deve-se utilizar máscaras com lentes protetoras con- tra a radiação ultravioleta, luvas, avental e botas. Uso de policorte ou esmeril: óculos contra fagulhas, avental, luvas, botas e abafadores de ruídos. Torno mecânico: óculos contra fagulhas, avental, luvas e botas. Além dis- so, não se deve usar roupas largas ou outros acessórios que possam se prender nas partes móveis do equipamento. Uso de solventes: aventais apropriados, óculos, luvas nitrificadas, másca- ras e botas impermeáveis. TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 21 De maneira geral, a manutenção e limpeza dos equipamentos auxiliam na segurança dos operadores. Operações de lubrificação, verificação do estado das correias, rolamentos, catracas, desgaste de dentes ou afiação de partes cortantes, entre outras, devem estar previstas no planejamento da oficina, bem como o uso, treinamento e manutenção dos extintores. De acordo com Teixeira e Ruas (2006), a maior parte dos acidentes em oficinas rurais são causados por falhas humanas. Segundo os mesmos autores, as causas mais graves e frequentes de acidentes nesses ambientes são: Não utilizar os EPIs adequados, usar equipamentos sem treinamento prévio adequado, usar equipamentos em velocidade que não seja a ade- quada para a operação ou em desacordo com as especificações do fabri- cante, consertar ou fazer a manutenção em equipamentos energizados, posicionar-se de modo inadequado para realizar a operação, realizar a operação em ambiente impróprio (TEIXEIRA E RUAS, 2006, p. 15). Ao administrador ou responsável pela oficina cabe a tarefa de supervisio- nar e exigir o cumprimento das regras de segurança do ambiente, lembrando que o proprietário pode ser responsabilizado legalmente pelos acidentes ocorridos no local de trabalho. 2.4 ESTRUTURA DE MANUTENÇÃO DA PROPRIEDADE RURAL. Além das estruturas de abrigo de máquinas e oficina rural, as proprie- dades possuem uma variedade de estruturas que devem ser consideradas tanto para manutenção quanto para o planejamento dos trabalhos. Algumas dessas es- truturas estão listadas a seguir: • alojamentos; • casas de passagem; • cercas e portões; • depósitos de combustíveis; • estruturas de lazer. Todas devem ser periodicamente consideradas nos processos de manu- tenção e possuem suas funções interligadas direta ou indiretamente aos resulta- dos pretendidos de eficiência produtiva. 2.5 ELABORAÇÃO DE PLANOS DE MANUTENÇÃO E REPAROS Os planos de manutenção devem ser adaptados à realidade de estrutura (pessoal e física) de cada propriedade. No entanto, são itens principais na obtenção de resultados pretendidos, visto que são responsáveis por manter a propriedade fun- cionando de maneira adequada. Por isso, diferentes fatores devem ser considerados. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 22 O planejamento e o controle adequado dos sistemas mecanizados exi- gem informações adequadas com relação à capacidade de trabalho, o que nem sempre é possível. Enquanto que em outras áreas da enge- nharia como, por exemplo, na área mecânica, o desempenho dos equi- pamentos pode ser obtido com razoável grau de precisão, nas ativi- dades agrícolas isso nem sempre é possível.Fatores como topografia, tipo de solo, clima, variações no material a ser trabalhado interferem na capacidade de trabalho e consequentemente no planejamento dos sistemas (MILLAN, 2017). Na atualidade, alguns programas de computador auxiliam de forma efi- caz os administradores na elaboração de planos específicos às diferentes reali- dades agrícolas. Contudo, considerando a diversidade de situações, é necessário que opções sejam disponibilizadas tanto para fazendas altamente tecnológicas quanto para propriedades de agricultura familiar, que possivelmente são despro- vidas de tecnologias mais avançadas. Nesse sentido, o fluxograma (Figura 5) apresentado a seguir mostra uma perspectiva geral da necessidade de visão da propriedade rural para a elaboração de um plano de reparos e manutenção eficaz. O fluxograma, desenvolvido e apre- sentado por Millan (2017) com base no trabalho de Mialhe (1974), apresenta uma visão desde a constatação da necessidade até a aquisição. Ele deve ser conside- rado no planejamento da manutenção, visto que é a partir do conhecimento das especificações de cada máquina que ela deve ser inserida em um planejamento específico de manutenção e possíveis reparos. TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 23 FIGURA 5 – FLUXOGRAMA GERAL PARA ELABORAÇÃO DE PLANOS DE REPAROS E MANUTENÇÕES FONTE: Millan (2017, p. 4) Apesar de o fluxograma apontar para o que podemos chamar da fase ini- cial de uma tomada de decisão, o intuito do seu uso está no entendimento da necessidade de avaliação e planejamento de maneira ampla e holística, incluindo ações externas, que influenciarão dentro da fazenda. Entendermos o quanto a manutenção correta e periódica das máquinas e equipamentos está inserida na gestão como um todo e o quanto atrasos, serviços mal executados, falta de repa- ros e/ou condições adequadas de trabalho influenciarão todo o fluxo de ações. A elaboração de planos específicos para a manutenção de máquinas e equipamen- tos agrícolas auxiliarão nesse processo. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 24 A fim de facilitar o controle sobre a manutenção das máquinas agrícolas recomendasse a formulação de planos de manutenção. Para tanto, faz-se necessária uma leitura detalhada dos manuais de operação e manutenção que acompanham os equipamentos. Como o objetivo final de um plano de manutenção é possuir um relatório que permita uma rápida visua- lização das operações já realizadas e daquelas por realizar, utilizam-se planilhas com as operações referentes a um tipo de período (diário, se- manal, mensal etc.) conforme o caso. Neste sentido, o responsável pela organização da tarefa deverá agrupar as operações com os indicadores de tempo (ALONÇO; GASSEN e MEDEIROS, 2009, p. 9). Alonço, Gassen e Medeiros (2009) enfatizam a necessidade do uso de pla- nilhas com a periodicidade adequada (diárias, semanais ou mensais) para cada máquina da propriedade. Apesar de parecer um trabalho excessivamente minu- cioso, é uma ferramenta de gestão eficiente e necessária para zelar o patrimônio do agricultor e garantir a produtividade e eficiência financeira. TÓPICO 1 | MECÂNICA APLICADA À MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA 25 RESISTÊNCIA ESPECÍFICA À TRAÇÃO NA OPERAÇÃO DE ESCARIFICAÇÃO DO SOLO EM CAMADAS DE FORMA SIMULTÂNEA José R. F. Gassen Airton dos S. Alonço Ulisses B. Baumhardt Mateus P. Bellé Gustavo J. Bonotto. Vem-se observando, nos últimos anos, uma intensificação na busca por soluções agrícolas que visem à preservação do meio ambiente e à conservação do solo, o que se revela como grande desafio face à necessidade de altas produtivi- dades das culturas e racionalização dos custos de produção. Uma das consequên- cias desta necessidade é a crescente demanda de energia associada à intensifica- ção do uso de máquinas agrícolas mais robustas e maiores devido às exigências do sistema de semeadura direta, afetando, de forma significativa, a compactação do solo, a qual atua direta e indiretamente de modo negativo sobre a produtivi- dade das culturas, visto que modifica diversos atributos físicos do solo, entre os quais se destacam: densidade, resistência à penetração, macro e microporosidade e capacidade de retenção de água. A compactação do solo é um processo em que a porosidade e a permeabili- dade são reduzidas, a resistência mecânica é aumentada e muitas mudanças ocor- rem na estrutura do solo (Soane; Ouwerkerk, 1994). Segundo Flowers e Lal (1998), a principal causa da compactação em solos são as condições de tráfego das máquinas usadas nas operações agrícolas, tais como operações de preparo, semeadura, tratos culturais e colheita. Para Drescher et al. (2011), esse adensamento do solo nas áreas agrícolas pode interferir diretamente no desempenho de máquinas e implementos agrícolas promovendo uma ampliação na demanda de potência para tração. Foloni et al. (2003) concluíram, em um estudo sobre o efeito da compactação do solo no desen- volvimento aéreo e radicular de cultivares de milho, que: (i) a compactação do solo comprometeu o desenvolvimento das plantas de milho híbrido e da variedade na mesma intensidade; (ii) apesar de alterar a distribuição do sistema radicular ao longo do perfil do solo, o impedimento físico em subsuperfície não diminuiu a produção total de raízes de milho; (iii) o diâmetro médio radicular apresentou alta correlação com o crescimento de raízes no solo compactado; e (iv) o sistema radicular do milho não é capaz de romper uma camada compactada de solo com resistência mecânica da ordem de 1,4 MPa. Beutler e Centurion (2004) verificaram, ao pesquisar o efeito da compactação do solo no desenvolvimento radicular e na produtividade da soja, em latossolo vermelho de textura média, que houve diminuição na produtividade e em determinada profundidade ocorreu uma redução na densidade das raízes. Collares et al. (2006) encontraram, em experimento na cultura do feijoeiro, influência direta da compactação na redução da produtividade desta cultura LEITURA COMPLEMENTAR UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 26 enquanto Beutler et al. (2004) obtiveram, avaliando a influência da compactação na produtividade e altura do sistema radicular em arroz de sequeiro, redução na produtividade e restrição ao crescimento das raízes. Como técnica potencial para solucionar esse problema, tem-se a escarificação, que promove o rompimento dessas camadas compactadas ou adensadas. Para Machado et al. (2005), a operação de escarificação consiste em mobilizar o solo a determinada profundidade até trinta centímetros, tendo uma mobilização superficial mínima e mantendo a cobertura do solo. Por não provocar inversão de camadas do solo, essa operação proporciona menor desagregação, sendo que os resíduos vegetais ficam depositados na superfície do solo facilitando, assim, o controle da erosão, melhorando potencialmente a infiltração e a retenção de água, tal como a estrutura e a porosidade do solo quando comparada aos preparos do solo convencionais. Ao mencionarem a parte ativa do escarificador (as ponteiras), esses mesmos autores a dividiram em dois tipos, estreita, com largura de 4 a 8 cm e larga ou alada, com dimensões acima destas. Nicoloso et al. (2008), em experimento de campo realizado em quatro áreas, no município de Santa Rosa, região Noroeste do Rio Grande do Sul, consideraram a escarificação mecânica como alternativa eficiente para melhorar as condições físicas do latossolo de textura muito argilosa quando associada à escarificação biológica, auxiliando na prevenção da reconsolidação do solo. Na busca de uma operação mais eficiente, Godwin (2007) destaca que a busca pela redução da demanda de tração de um implemento não deve ser o objetivo mais importante, mas sim reduzir a resistência específica operacional expressa pela relação da força de tração com a área de solo mobilizado. Assim, objetivou-se neste trabalho desenvolver e analisar uma ferramenta para o rompimento dosolo em camadas simultâneas, ou seja, se a profundidade de trabalho de um escarificador tem influência significativa no desempenho do implemento, então é possível romper o solo em camadas de modo simultâneo a fim de que a eficiência do equipamento melhore, alcançando menor resistência específica para cada velocidade de trabalho testada. FONTE: Adaptado de GASSEN, José R. F. et al. Resistência específica à tração na operação de escarificação do solo em camadas de forma simultânea. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 18, n. 1, p. 116-124, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S1415- 43662014000100015. Acesso em: 23 mar. 2020. 27 Neste tópico, você aprendeu que: • A mecânica agrícola está inserida no cotidiano da produção rural e é um com- ponente decisivo para a sustentabilidade da propriedade. Desta forma, o pla- nejamento, tanto de uso quanto de manutenção, é fundamental. • As propriedades físicas são atuantes na concepção e no uso das máquinas agrí- colas. Ainda, elas podem ser reconhecidas nas propriedades dos solos e na re- ação dos solos ao manejo. • A compactação do solo pode causar dificuldades no desenvolvimento do sistema radicular das plantas, reduzindo: sua capacidade produtiva, de armazenamento e disponibilização de água e nutrientes, bem com sua resistência aos processos mecânicos, o que requer maior energia para sua realização. Além disso, pode ocorrer aumento das temperaturas e escorrimento superficial do solo. • A implementação de espaços adequados, como abrigos e oficinas, nas proprie- dades rurais é um cuidado necessário e diferencial para o alcance dos objetivos de rentabilidade e sustentabilidade dela. • A capacitação de operadores de máquinas e o planejamento de manutenções e reparos devem ser itens considerados obrigatórios no fluxograma de planeja- mento da propriedade rural. RESUMO DO TÓPICO 1 28 1 A teoria mecânica está presente no cotidiano das propriedades rurais asso- ciada às ações desenvolvidas pelas máquinas e equipamentos agrícolas. Sen- do assim, analise as afirmativas a seguir, assinalando V para as verdadeiras e F para as falsas: ( ) Mecânica aplicada é um ramo da engenharia que procura estabelecer fór- mulas e coeficientes compatíveis com a natureza e a condição de cada mate- rial com base nos princípios e leis básicas da mecânica teórica. ( ) Torque é uma grandeza física associada ao movimento de rotação de um corpo em razão da ação de uma força, sendo assim T= f/m, em que torque é igual à força dividida pela massa. ( ) É correto afirmar que mesmo parado e sem movimentação, um maquinário exerce forças sobre o solo passíveis de resultar na compactação do solo. ( ) A potência é fruto da velocidade angular e está diretamente relacionada ao trabalho gerado em motores de combustão, como, por exemplo, de tratores agrícolas. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) V – F – V – V. b) ( ) F – V – V – V. c) ( ) V – F – F – V. d) ( ) F – F – V – V. 2 Entre as inúmeras relações possíveis e existentes entre a mecânica agrícola e o ambiente, está a relação solo-máquina. Sobre essa relação, analise as afir- mativas a seguir e assinale a CORRETA: ( ) O solo está sujeito à ação de elementos bióticos, como o vento e a água, que podem afetar a desse solo em relação às operações mecânicas aplicadas para o cultivo agrícola. ( ) A interação entre o solo e a ação mecânica promovida pela máquina varia de acordo com o tipo de ação/máquina, e não com o tipo de solo. ( ) As variáveis ação/máquina e o tipo de solo compõem a resistência dinâmica do solo para prover tração. ( ) Os valores que compõem a tensão e sua distribuição no solo são definidos especificamente pelo componente tipo de solo, independentemente da ação/ máquina. AUTOATIVIDADE 29 3 As propriedades mecânicas dos solos possuem particularidades e especifici- dades relacionadas a diferentes fatores. Além disso, elas são importantes na determinação das operações agrícolas, principalmente naquelas ligadas ao tráfego de máquinas que podem, quando feitas indiscriminadamente, oca- sionar a compactação dos solos. Sobre a questão, analise as afirmativas a seguir e marque a alternativa CORRETA. I- A compactação promovida pelo uso inadequado de máquinas é principal- mente a superficial, que reduz os espaços de ar e água e aumenta a com- pressão do solo. II- Quando a capacidade de suporte de carga do solo é ultrapassada, ocorre a compactação com a redução de espaços internos para água e ar. III- Alguns tipos de solo, como os arenosos, são mais factíveis à compactação pelo uso inadequado de máquinas. IV- A compactação do solo pode causar dificuldades no desenvolvimento do sistema radicular das plantas, redução na capacidade de armazenamento e disponibilização de água e nutrientes, aumento das temperaturas do solo e escorrimento superficial do solo. a) ( ) Todas as afirmativas estão corretas. b) ( ) Somente a afirmativa IV está correta. c) ( ) As afirmativas I, II e IV estão corretas. d) ( ) As afirmativas I e III estão corretas. 4 Sobre o SI e as alterações ocorridas recentemente, classifique V para as sen- tenças verdadeiras e F para as falsas. ( ) A nova revisão compreende 4 das 7 unidades derivadas do SI. ( ) As novas unidades alteraram seus tamanhos e estarão suscetíveis a altera- ções ao longo do espaço e tempo. ( ) As unidades modificadas foram o quilograma, o ampere, o kelvin e o mol. ( ) As novas unidades são do mesmo tamanho, mas definidas de forma precisa e sem incerteza de edição associada. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) F – F – V – V. b) ( ) V – F – F – V. c) ( ) V – F – V – V. d) ( ) F – V – V – F. 5 A adequação de um espaço para abrigo e manutenção das máquinas agríco- las pode possibilitar sua conservação e o melhor desempenho nas operações. Contudo, alguns pontos devem ser considerados para a obtenção dos resul- tados. Nesse sentido, marque com X as opções INCORRETAS. 30 ( ) O piso deve ser de cimento para facilitar a limpeza e possibilitar a seguran- ça nas operações de manutenção. ( ) A amplitude de espaço deve ser planejada de acordo com a necessidade de movimentação das máquinas e para que o operador possa trabalhar livre- mente em volta delas. ( ) A luminosidade deve ser calculada considerando a luz natural, com o uso de janelas e portas, sem necessidade de iluminação artificial. ( ) As revisões devem ser tanto preventivas quanto curativas. Para tal, deve-se considerar somente a percepção do operador. 31 TÓPICO 2 PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA NA AGRICULTURA UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmicos! Neste tópico, abordaremos a produção e consumo de ener- gia na agricultura. Vamos discutir as principais fontes energéticas, os balanços ener- géticos dos processos produtivos e as formas de conservação e preservação de ener- gia na busca da sustentação da produção agrícola. A relação da sociedade atual com a energia pode ser observada como uma fonte de grande preocupação para muitos. No entanto, o consumo de energia parece estar alheio às ações, como algo natural e inesgotável. Na agricultura, esse cenário pa- rece ainda mais preocupante, pois o consumo de energia fóssil está presente desde a produção (insumos, maquinários e embalagens) até a disponibilização dos produtos na mesa do consumidor (secagem, beneficiamento, embalagens e transporte). A energia transformou-se em um fator de produção na agricultura, sendo considerada um insumo essencial nos processos produtivos, o que amplia a preocu- pação frente aos alertas oficializados por inúmeras instituições de pesquisas, além da própria observação dos sistemas naturais. Eles evidenciam uma crise energética sobre a qual se concentram demandas de pesquisas e estudos para potencializar o uso de energias alternativas e formas de economizar a energia fóssil utilizada. 2 ENERGIA NA AGRICULTURA Na década de 1970, a agricultura brasileira passou por uma grande trans- formação, chamada de Revolução Verde, que mudou sua matrizenergética. Até então voltada para uma agricultura de subsistência, em que a força de trabalho era principalmente humana e animal, a agricultura adotou máquinas e insumos externos e passou a ser impulsionada pelo uso de combustíveis fósseis em suas operações distribuídas ao longo das cadeias produtivas. Tal processo, no âmbito chamada Revolução Verde mudou os sistemas monoculturais, caracterizando-os pelas sementes selecionadas, inserção dos agrotóxicos, fertilizantes químicos, mecanização, melhoramento ge- nético que promoveram uma série de mudanças tanto na agricultura quanto no setor de produção de insumos. Isto gerou grandes transfor- mações na história da agricultura (MEDEIROS, 2010, p. 13). UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 32 As transformações geradas na agricultura espalharam-se pelos diferentes elos das cadeias produtivas. Contudo, podemos considerar como definitiva a mudança da matriz energética do setor. Neste sentido, a implantação da agricultura moderna ampliava-se, a intensidade energética considerando as diversas etapas do processo. O desmatamento e a preparação do solo exigiam uma atividade prepara- dora, uma vez que a acidez da terra exigia calcareamento e aplicação de fertilizantes para se tornar produtiva. Alterna-se também, a nature- za de energia produtiva de cereais: substituía a energia ecológica, de natureza renovável - solar e hídrica - pela energia fóssil – dos fertili- zantes – apresentadas como combustíveis não renováveis, buscando ganhos de produtividade (MEDEIROS, 2010, p. 16). Com as transformações, a mecanização, já em plena expansão desde a Revo- lução Industrial, espalhou-se pela agricultura. O surgimento dos tratores, das seme- adoras, colhedoras, pulverizadores, tornou o trabalho no campo mais fácil, menos penoso, fato é também que este processo excluiu aqueles produtores rurais que não tinham recursos para adquirir as tecnologias propostas, bem como reduziu a mão de obra ocupada na agricultura, empurrando contingentes para as cidades e regiões metropolitanas. Algumas reflexões são importantes nesse processo. É fato que ocorreu um aumento na produtividade, no entanto, precisamos mensurar os custos sociais, eco- nômicos e ambientais desse aumento no intuito de entender os problemas e as fontes de perda de energia gasta na produção do alimento final. Nesse sentido, Roel (2002, p. 58) faz uma análise do período de implantação do pacote tecnológico no Brasil: No período de 1964 a 1979 ocorreu um aumento de consumo de ferti- lizantes minerais solúveis em 1.243%, de pesticidas em 421%, de má- quinas agrícolas em 389%, enquanto, no mesmo período, o aumento de produtividade agrícola (média de 15 culturas) foi de apenas 4,9%. Ainda neste cenário, David (2000) apud Roel (2002) afirma que a distribuição da renda na agricultura proposta pela revolução verde, concentrou, cerca de, 66% dos lucros para indústria (insumos e máquinas), 19% para comércio e apenas 11% dos lucros para o agricultor. Corroborando neste sentido, Cipolla (1975) estimou que em 1940 a par- ticipação da energia fóssil representava apenas 20% da produção agrícola e, na revolução verde, esse índice passou para 80%, porque a industrialização desen- volveu-se com base na disponibilidade crescente de energia mecânica (oriunda de energia fóssil), por unidade de trabalho (MEDEIROS, 2010). Estes processos afirmados continuaram e se intensificaram, seja pelo in- cremento nos pacotes tecnológicos ou pela expansão destes para as diferentes áreas da produção. A conversão de energia em produção é um dos assuntos mais estudados da atualidade, conciliar, interligar os conceitos de eficiência produtiva TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 33 e eficiência energética é um desafio, não só pela matriz energética fóssil predo- minante na agricultura, mas também pela metodologia a ser adotada e que possa conciliar tanto a energia gasta diretamente como aquela gasta de forma indireta. 2.1 PERSPECTIVAS E REALIDADE DA AGRICULTURA NACIONAL NA PRODUÇÃO E NO CONSUMO DE ENERGIA Um dos primeiros alertas sobre a realidade do consumo de energia na agricultura foi feito por Steinhart & Steinhart (1974 apud Castanho Filho e Chaba- ribery, 1982), que concluíram em seus estudos que nos Estados Unidos, na déca- da de 1970, eram necessárias nove calorias fósseis para produzir uma caloria final no prato do consumidor. Nesse mesmo sentido, Guerra (2009) identificou que a produção de uma caloria de proteína de soja consome duas calorias de combustível fóssil, e Medei- ros (2010) elevou esta análise à produção de carne. Na produção de carne são consumidas 78 calorias de combustível fóssil para se produzir 1 caloria de proteína de carne. Logo, a produção de pro- teína de carne requer 39 vezes mais energia que a soja, demonstrando que a cadeia alimentar do ser humano depende de recursos energéticos como os combustíveis fósseis e seus derivados (MEDEIROS, 2010, p. 45). Os índices elevados do consumo de energia na produção de carne estão cen- trados principalmente na produção da ração consumida pelos animais, que passa pelo processo de cultivo, preparo de solo, semeadura, tratos culturais, colheita, trans- porte e armazenagem, além de todo o processo de industrialização da carne posterior ao abate – não computado pelo autor (MEDEIROS, 2010). O Brasil possui um sistema energético fortemente ligado ao uso da energia fóssil, como carvão, gás natural e petróleo que, além de fontes não renováveis, são responsáveis por uma grande quantidade de emissão de gases nocivos para a at- mosfera. Nesse sentido, inúmeros esforços estão sendo direcionados para a mudança dessa matriz energética, buscando uma bioenergia sustentável e a captura de carbo- no da atmosfera alcançada por ela. Segundo dados do balanço energético de 2019 (ano base 2018), o Brasil utili- za, atualmente, 45,3% de energia de fontes renováveis e 54,7% de fontes não renová- veis, das quais 34,4% são do petróleo. A Tabela 8 mostra a oferta de energia no Brasil e sua variação entre 2018 e 2019 (MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA, 2019). UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 34 TABELA 8 – OFERTA INTERNA DE ENERGIA NO BRASIL 2018/2017 Fonte (Mtep)* 2017 2018 Δ 18 / 17 RENOVÁVEIS 126,2 130,5 3,4% Energia hidráulica 35,0 36,5 4,1% Biomassa da cana 49,8 50,1 0,7% Lenha e carvão vegetal 24,0 24,1 0,6% Eólica 3,6 4,2 14,4% Solar 0,072 0,298 316,1% Lixívia e outras renováveis 13,8 15,4 11,8% NÃO RENOVÁVEIS 167,0 157,9 -5,5% Petróleo e derivados 106,3 99,3 -6,5% Gás natural 37,9 35,9 -5,4% Carvão mineral 16,8 16,6 -0,9% Urânio (U3O8) 4,2 4,2 -0,5% Outras não renováveis 1,8 1,8 -0,1% FONTE: <https://bit.ly/3bJT0ks>. Acesso em: 23 mar. 2020 Mtep – Tonelada equivalente de petróleo (tep): unidade de energia. A tep é utiliza- da na comparação do poder calorífero de diferentes formas de energia com o petróleo. Uma tep corresponde à energia que se pode obter a partir de uma tonelada de petróleo padrão. NOTA Os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável – ODS para 2030, difundi- dos intensamente pela Organização das Nações Unidas – ONU, estão promovendo e intensificando esse debate por meio de diversas campanhas em nível mundial. Se o atual ritmo de consumo continuar, em 2050 será necessário 60% a mais de comida, 50% a mais de energia e 40% a mais de água. Para responder a demanda dos 9 bilhões de habitantes do planeta em 2050, são necessários esforços concentrados e investimentos que promovam essa transição global para sistemas de agricultura e gestão de terra sustentáveis. Es- tas medidas implicam no aumento de eficiência do uso dos recursos naturais – principalmente a água, energia e terra – mas também na redução considerável de desperdício de alimentos (SILVA, 2015, s.p.). O processo de produção de cultivos energéticos pode ser impulsionado com a destinação e uso de políticas públicas que possam incentivar não só o agri- cultor, mas todos os setores da sociedade, inclusive a pesquisa,indústria e comér- cio a gerar e utilizar a bioenergia sustentável. Um primeiro esforço concreto feito nesse sentido foi a instituição, em ju- nho de 2010, pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa) do programa ABC – Agricultura de Baixo Carbono, que tem como objetivo aliar TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 35 a produção de alimentos e a bioenergia para promover a redução dos gases de efeito estufa, estabelecendo metas para 2020 (SILVA; BUENO, 2011). Visando a adoção de processos tecnológicos, que possam vir a neu- tralizar ou mesmo minimizar os efeitos dos gases de efeito estufa no campo, pelos agricultores, o programa ABC incentiva seis iniciativas básicas como metas e resultados previstos até 2020, como: plantio di- reto na palha; recuperação de pastos degradados; integração lavou- ra-pecuária-floresta; plantio de eucalipto e de pinus; substituição de fertilizantes nitrogenados pela fixação simbiótica de nitrogênio e trata- mento de resíduos animais (SILVA; BUENO, 2011, p. 1061). Nessa mesma linha, a Política Nacional de Biocombustíveis – RenovaBio, instituída pela Lei nº 13.576/2017, está sendo anunciada como um novo marco legal dos biocombustíveis no Brasil. RenovaBio é uma política de Estado que objetiva traçar uma estratégia conjunta para reconhecer o papel de todos os tipos de biocombustí- veis na matriz energética brasileira, tanto para a segurança energética quanto para mitigação e redução de emissões de gases causadores de efeito estufa (BELOTTE et al. 2018, p. 25). O caminho em direção às fontes de energias limpas e renováveis é defi- nido e definitivo, tanto pela urgência quanto pela demanda social crescente pela sustentabilidade. Contudo, ainda estamos a passos lentos na colheita de resulta- dos das poucas políticas públicas e/ou iniciativas privadas nesse sentido. Além de cientes de que o caminho a mudança de matriz energética é amplo, complexo e envolve muitos atores, devemos considerar a gama de interesses econômicos globais e transversais à economia de mercado. 2.2 FONTES DE PRODUÇÃO E USO DE ENERGIA NO MEIO RURAL. O ecossistema, em sua própria natureza, possui diversas fontes de energia disponíveis e utilizadas pelo ser humano desde a Antiguidade. A primeira delas é o alimento que, ao ser ingerido, proporciona ao ser humano e animais a força necessária para a realização de tarefas e movimentos básicos do corpo. A busca constante por novas fontes de energia que pudessem facilitar o trabalho cotidiano teve um grande impulso com a descoberta do fogo, que passou a ser a fonte de ca- lor usada no aquecimento pessoal, no cozimento dos alimentos e na iluminação. Além do fogo, os animais foram – e ainda são – fontes de energia, força físi- ca e muscular usadas no desenvolvimento de trabalhos, como transporte, aração de solo, entre outros que possibilitam e otimizam as atividades agrícolas há séculos. As principais espécies são os equinos, bovinos e muares, os quais ainda hoje são utiliza- dos em muitas propriedades rurais de pequenas áreas e produção de subsistência. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 36 A água e o vento já eram utilizados como fonte de energia de embarcações desde as civilizações antigas e proporcionaram grandes revoluções nas socieda- des, tanto na agricultura quanto nas questões geopolíticas e econômicas. A água, em especial, proporcionou a irrigação de áreas e a utilização de diques, monjolos e rodas d’água. Essas técnicas foram se expandindo (em parte graças à navega- ção) e se aperfeiçoando, resumindo a busca do ser humano pelo suprimento de suas necessidades, ou seja, pelo aprimoramento das fontes energéticas. Nesse contexto, surgem os moinhos de vento: O uso dos moinhos como ferramentas fornecedoras de energia neces- sária à produção de diversos produtos representaram uma protoin- dustrialização e um caminho irreversível na utilização de recursos técnicos que melhoraram os rendimentos produtivos do ser humano. Marcando o início dos empreendimentos capitalistas energéticos, que impulsionou no avanço da infraestrutura energética com a participa- ção da energia mecânica colaborando com o desenvolvimento econô- mico da Europa Ocidental (MEDEIROS, 2010, p. 35). Então, o processo de geração de energia pode ser entendido como uma forma de o homem transformar a natureza. Foi assim na utilização do carvão mineral durante a Primeira Revolução Industrial (século XVIII) e na descoberta da energia elétrica e do petróleo, na Segunda Revolução Industrial (século XIX) (CORREIA, 2016). Sempre utilizadas como forma de potencializar a produção e facilitar os processos de geração de tecnologia, alcançaram resultados positivos, mas ampliaram a emissão de gases nocivos à atmosfera. O uso do petróleo como base do desenvolvimento começou a ser questio- nado a partir de 1973, quando os principais países produtores (Arábia Saudita, Kuwait, Irã, Iraque e Venezuela) uniram-se e, entre outras medidas, aumentaram os preços e reduziram a perspectiva de produção, o que ocasionou a chamada primeira crise do petróleo. Seguiram-se ao episódio questionamentos não somente sobre economia e desenvolvimento, mas também sobre o caráter finito dessa fonte de energia que dita regras no mercado mundial. Em um gesto pioneiro, o Brasil lançou o Programa Nacional do Álcool (PROÁLCOOL) em 1975, uma forma de produção tida como limpa, renovável e em larga escala, que logo chama a atenção do mercado global. A produção de álcool se modernizou ao longo do tempo e hoje é pro- duzido de diversas fontes tais como: cana-de-açúcar, milho, beterraba, bagaço de cana para o etanol de 2º geração, dentre outros. O etanol re- presenta parte significativa na matriz energética brasileira, porém a falta de políticas públicas para a produção e utilização desse combustível nos leva a um impasse, quanto à política de preços (CORREIA, 2016, p. 1). O uso dos combustíveis fósseis mantém-se até a atualidade como princi- pal fonte de energia tanto nos processos agrícolas quanto industriais. De acordo com Medeiros (2011, p. 36), eles são produtos “de origem mineral constituído por TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 37 um grupo de substâncias formado de composto de carbono, o carvão mineral, o petróleo e o gás natural geralmente empregado para alimentar a combustão”. Da mesma forma, mantém-se globalmente a ênfase na discussão e bus- ca de fontes renováveis de energia. Algumas alternativas já estão disponíveis e sendo utilizadas em escala considerável, como a energia eólica, solar, das marés e biomassa de diferentes fontes. A Figura 6 apresenta o diagrama Ennio, que es- quematiza e descreve as fontes de energia renováveis e não renováveis. FIGURA 6 – DIAGRAMA ENNIO, ENERGIAS RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS FONTE: Ignácio (2007) apud ARMANDO (2013, p. 4) O consumo do setor agropecuário brasileiro em 2018 foi de 11tep (Plano Decenal de expansão de energia, 2019), abaixo dos setores de serviços, residencial, transportes e industrial respectivamente. No entanto, como já mencionado, uma parte difícil de mensurar, mas significativa em termos de consumo de energia é a do setor industrial e de transportes, que estão diretamente ligados ao setor agropecuário e correspondem à produção de insumos, ao processamento e transportes agropecuários. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 38 2.3 ENERGIA DERIVADA DO PETRÓLEO O petróleo, substância oleosa, é uma combinação de hidrocarbonetos em estado líquido, com temperatura e pressão específicas. Ele possui compostos sul- furados, nitrogenados, oxigenados, resinas, asfaltenos e metálicos, como ferro, cobre e zinco. Sua composição varia conforme a amostra analisada, porém, de maneira geral é de 82% de carbono, 12% de hidrogênio, 4% de nitrogênio, 1% de oxigênio, 0,5% de sais e 05% de metais (ANAP, 2017). Originário da decomposição de matéria orgânica por bactérias em am- biente de baixo oxigênio, o petróleo se forma em reservatórios, normalmentero- chas porosas (em condições especificas de pressão), isoladas do ambiente. Geral- mente, ele pode ser encontrado em bacias sedimentares, no assoalho oceânico e fundo de mares ou lagos, sempre em ambientes de pressão específica (AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEL, 2016). A mistura extraída do solo precisa ser separada em diversos processos até que possa ser utilizada como os derivados conhecidos popularmente. A separação é feita pelo aquecimento do petróleo bruto, e os subprodutos precisam passar por pro- cessos de refino, que são processos químicos que tornarão as substâncias adequadas para o consumo. A Tabela 9 apresenta os principais produtos do petróleo e seus usos. TABELA 9 – PRINCIPAIS PRODUTOS, COMPOSIÇÕES E USOS, DO PETRÓLEO Produto Composição e uso Gás de petróleo Gás residual com 1 a 2 átomos de carbono, usado para aque-cimento e para a indústria. Gás Liquefeito de Petróleo – GLP Com 3 a 4 átomos de carbono, usado principalmente para cozinhar. Nafta Com 5 a 10 átomos de carbono, é um produto intermediário que irá se transformar em gasolina ou servirá de matéria- -prima para a indústria petroquímica. Gasolina Com 5 a 8 carbonos, é utilizada como combustível para motores do ciclo Otto*. É uma nafta que se transformou em gasolina por outros processos químicos. Querosene Com 11 a 12 carbonos, é usado principalmente como com-bustível para turbinas de jatos, além de outras aplicações. Óleo diesel Com 13 a 18 carbonos, é um combustível usado principal- mente em transporte rodoviário e aquaviário, em motores do ciclo diesel, além de ser utilizado também em termoelé- tricas e para aquecimento. Óleo lubrificante Com 26 a 38 carbonos, é usado principalmente na lubrificação de motores e engrenagens e como matéria-prima para graxas. TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 39 FONTE: Adaptado de Agência Nacional do Petróleo (2019) Óleo combustível Até 39 carbonos, é utilizado principalmente como fonte de calor no segmento industrial. Resíduos Até 80 carbonos, servem como material inicial para a fabri- cação de outros produtos. Nesta faixa de compostos mais pesados estão: coque, asfalto, alcatrão, breu, ceras e outros. O uso do petróleo na agricultura pode ser observado no uso de embalagens plásticas, sacos, recipientes, mangueiras e elementos hidráulicos de sistemas de irri- gação; cobertura e vedação de silos; dutos de ventilação; cobertura de estufas; telas de sombreamento; lonas para transporte, estocagem, secagem e proteção; telas plásticas para quebra ventos; proteção de flores, frutos e caules; cobertura de solos; e filmes para uso diversos. De maneira indireta, ele é usado na produção de rações e aditivos alimentares para animais e na produção de insumos para o cultivo vegetal. A dependência da produção agropecuária no uso intensivo de máquinas agrícolas concentra, nessa atividade, o consumo mais expressivo de combustível fóssil. O óleo diesel – que abastece tratores, colhedoras, pulverizadores e demais máquinas e equipamentos utilizados na agricultura – parece longe de ser passí- vel de substituição, seja pela dificuldade de produção em massa de uma fonte de energia sustentável, seja pela falta de interesse da indústria fabricante em mudar sua matriz energética, seja pela própria característica de potência de explosão do óleo diesel e sua adaptabilidade ao peso e tração das máquinas agrícolas. Fato é que o uso dos combustíveis fósseis está tão arraigado na produção rural que, além da contribuição para emissão de gases, a agricultura está sujeita a qualquer transformação que o mercado desses combustíveis possa sofrer. Por exemplo, um aumento do preço no mercado global refletirá rapidamente em toda a cadeia produtiva, inclusive nos preços ao consumidor. Dessa forma, além da dependência energética está a dependência econômica. Devemos, no entanto, fazer uma ponderação sobre o fluxo de gastos e produção de energia na agricultura, considerando que a propriedade rural pro- duz alimentos utilizados inclusive na produção de biocombustíveis, cumprindo um papel de geradora de energia. Então, o problema parece estar no longo da cadeia de serviços e processamento dos produtos gerados na propriedade e, por extensão, na própria sociedade que usufrui e demanda esses produtos e serviços sem considerar os gastos energéticos. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 40 Os diversos usos dos diferentes combustíveis fósseis são abordados de forma de- talhada no vídeo disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=UkxZzSBX2-w. Confira! DICAS 2.4 ENERGIA ALTERNATIVA E RENOVÁVEL A busca por alternativas de energia limpa e sustentável obedece à tríade socialmente justa, ambientalmente correta e economicamente viável, três dimen- sões difíceis de conciliar com um modelo de desenvolvimento baseado no cres- cimento econômico. Desta forma, mudar a percepção de consumo e produção, aliada a políticas públicas que impulsionem o desenvolvimento sustentável está na base de um processo de transição de fontes energéticas. Esse processo está em andamento, mesmo que seja a passos lentos, se con- siderarmos que as energias renováveis já são mais de 44% do consumo nacional. No entanto, desenvolvendo tecnologias de adaptação e fundamentação desse novo paradigma de desenvolvimento, a agricultura passa aos poucos a utilizar fontes como a energia solar, eólica, de biomassa e de biocombustíveis em seu cotidiano. 2.4.1 Biomassa Baseada no uso de produtos orgânicos considerados descartáveis, a ener- gia de biomassa mostra-se como uma alternativa apropriada não só pela geração da própria energia, como também pelo uso de material normalmente considera- do sem utilidade nos processos produtivos. A biomassa tem sido utilizada com fonte para geração de energia, por ser considerada limpa, visto que as emissões de CO2 são baixas e reu- tilizam rejeitos que não teriam valor comercial, por isso são considera- das também renováveis, visto que utilizam produtos que sempre serão gerados a partir da decomposição de materiais orgânicos. A partir da Biomassa podemos gerar diversas formas de energia a partir de diver- sos processos como, por exemplo: o Biogás, Etanol, Biodiesel, Pellets e Briquetes (CORREIA, 2016, p. 54). A energia produzida pela biomassa pode vir de diferentes fontes, sendo o lixo orgânico uma delas. Para a agricultura, é importante considerar o conceito de cultivos ou culturas energéticas, que podem ser florestais, forrageiras, oleagi- nosas (como soja, dendê, entre outras), cana-de-açúcar e microalgas, embora essa lista se amplie constantemente considerando as inúmeras pesquisas no setor. TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 41 É importante lembrarmos que o processo de obtenção da biomassa pas- sível de geração de energia nem sempre segue os princípios da sustentabilidade. Dessa forma, alguns questionamentos sobre o assunto têm se difundido junto aos pesquisadores, como o uso do carvão vegetal e de outros subprodutos florestais, bem como da soja, resíduos de processamento agroindustrial, subprodutos da produção animal e até mesmo de matéria orgânica de sistema de esgoto. São produtos possíveis a partir da energia de biomassa: Biogás: é um gás incolor, composto basicamente por 60 a 75% de metano (CH4) e 30 a 40% de dióxido de carbono (CO2) e outros gases. É considerado altamen- te poluente se liberado na natureza, “chegando a ser 21 vezes mais poluente que o CO2 e altamente explosivo” (FARIA, 2012, p. 2). É produzido durante a degradação anaeróbia da matéria orgânica. Na agricultura, a produção de biogás está principalmente associada à produ- ção de suínos e aves, com diferentes modelos e formas de captação, desde sistemas pequenos para a agricultura familiar até grandes estruturas de captação. O biogás é, normalmente, transformado em energia elétrica, passível de utilização nas proprie- dades rurais ou de redistribuição para centrais elétricas. Etanol ou álcool etílico (C2H5OH): conhecido por serutilizado como combus- tível para automóveis, o etanol pode ser anidro ou hidratado (0,5 e 5% de água respec- tivamente). O hidratado é aquele normalmente utilizado nos postos de combustível. A produção de etanol através da biomassa tem encontrado resistências e pro- porcionado intensos debates pelo uso de produtos alimentícios como milho e soja, considerados produtos nobres para o consumo humano, o que pressupõe uma subs- tituição das culturas agroalimentares para a geração de energia. Biodiesel: composto oleaginoso, combustível e capaz de proporcionar o fun- cionamento de motores, podendo substituir o óleo diesel proveniente do petróleo. O biodiesel, como o próprio nome já sugere é um combustível derivado de fontes oleaginosas renováveis, produzido a partir de gorduras ani- mais e principalmente de óleos vegetais. Atualmente no Brasil, o biodie- sel de origem vegetal é produzido da mamona, dendê, canola, girassol, amendoim, soja e do algodão. E os de origem animais geralmente são produzidos de sebo bovino e gordura suína (CORREIA, 2016, p. 72). Algumas alternativas, como o reuso de óleo de cozinha, têm sido testadas e consideradas viáveis. Além disso, dados de pesquisas atribuem ao biodiesel uma redução de 75% nas emissões de gases causadores do efeito estufa (CORREIA, 2016). UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 42 2.4.2 Eólica A energia eólica utiliza a força dos ventos para proporcionar energia cinéti- ca que, por sua vez, será transformada em energia, normalmente elétrica. Também pode ser armazenada em baterias ou formar sistemas híbridos utilizando turbinas eólicas ou aerogeradores. O Brasil possui considerável capacidade de geração de energia eólica, que em 2018 representou 14,4% da oferta de energia no país e segue com perspectivas de ampliação nos próximos anos. Além de ser considerada uma fonte de energia limpa, ela possui perda considerada zero no decorrer de sua produção (BEN, 2019). A energia eólica não contamina o ambiente (água, solo, ar), e os ventos não se esgotam. A energia eólica pode ser utilizada como complemen- tar à energia hidrelétrica, a qual atualmente é predominante no Brasil e gera impactos ambientais, sociais etc. Apesar de não serem possíveis outras edificações no entorno dos parques, em função da estrutura que exige o sistema, é possível realizar atividades agrícolas, caso seja viá- vel pelo terreno (KASPARY e JUNG, 2015, p. 12). A produção de energia eólica possui vantagens relacionadas ao custo de instalação e manutenção quando comparadas à energia hídrica, além de ser um importante componente de desenvolvimento socioeconômico. Estudos mostram que a capacidade de produção também está em locais remotos, como o Nordeste do Brasil, onde as formas de produção de energia e agropecuárias são limitadas. 2.4.3 Solar De maneira geral, o sol é fonte indispensável na geração de energia, seja pela essencialidade na produção de biomassa ou pelo funcionamento do próprio ecossistema. De maneira direta, a energia solar pode ser captada e transformada em energia elétrica e/ou de aquecimento. A forma atualmente mais utilizada para intermediar essa conversão é o uso de células fotovoltaicas que formam painéis, os quais atuam como transdutores capazes de converter luz em energia. Atualmente, as células fotovoltaicas mais utilizadas são feitas de silí- cio, que pode ser dividido em 3 grupos: monocristalizado, com grau de pureza em 98% e 99%, razoavelmente eficiente do ponto de vista energético e de custo, precisa ser associado a outro semicondutor de pureza 99,99999% para funcionar como célula fotovoltaica; policrista- lizadas são mais baratas que a monocristalizadas e menos puras redu- zindo a eficiência energética, apesar de ter a mesma forma de fabrica- ção das monocristalizadas, são produzidas com menos rigor; Silício Amorfo possui alto grau de desordem na estrutura dos átomos e com isso tem eficiência energética menor que os mono e policristalizados, devido a isso as células passam por uma degradação nos primeiros meses de uso, o que reduz ainda mais a eficiência ao longo da vida útil, apesar disso, tem sido uma tecnologia forte e de baixo custo na produção de fotovoltaicos tanto no processo de fabricação quanto nas propriedades elétricas (CORREIA, 2016, p. 41). TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 43 Para transformação em energia térmica, de maneira simplificada, o processo pode ser realizado de duas formas: Captores: são pequenas estruturas capazes de captar luz e conter temperatu- ras menores que 100 0C, normalmente utilizadas em residências, pequenos hotéis e demais estruturas de menor demanda. Concentrador solar: aplicado a sistemas que demandam maiores tempera- turas, sua estrutura captadora é formada por uma superfície refletora com espelhos em forma parabólica ou esférica no intuito de coletar de área maior, concentrar e transmitir a energia. Ele pode ser utilizado para a geração de vapor e energia elétrica. Para além dos processos térmicos acima, a radiação solar pode ser diretamen- te convertida em energia elétrica pelo uso das células fotovoltaicas. No Brasil, os investimentos em energia solar ainda são limitados. Assim, as pes- quisas concentram-se em reduzir os custos de implantação e ampliar a relação de custo e eficiência, atualmente entre 32 e 45%. Em contraponto, muitos estudos mostram a viabi- lidade de uso desse sistema no país, considerando os índices de radiação solar possíveis de captação e sua considerável incidência durante as diferentes estações do ano. Nesse aspecto, a afirmação de Flórez (2010) corrobora com as perspectivas de ampliação do uso da energia solar. O autor afirma que a energia solar absorvida pela Terra em um ano é equivalente a vinte vezes a energia armazenada em todas as re- servas de combustíveis fósseis no mundo e dez mil vezes superior ao consumo atual. Mesmo com as restrições tecnológicas e econômicas, a capacidade instalada de geração de energia solar aumentou 44% em 2019 (BEN, 2019), um incremento de 21% na sua produção em cenário geral de uso energético. As projeções indicam a continuidade desse processo de crescimento. Na agricultura, a energia solar começa a ser utilizada de forma mais intensa, devido principalmente ao incentivo de algumas empresas integradoras na produção de carne. Assim, passa a ser um cenário mais comum encontrar painéis solares na produção de aves, leite e suínos. Além da redução de custos com a energia, o agri- cultor passa a ter mais segurança contra possíveis falhas na rede elétrica que possam comprometer sua produção. 2.5 BALANÇOS ENERGÉTICOS AGROPECUÁRIOS A agricultura é produtora de fontes de energia renováveis, como girassol, cana-de-açúcar, milho, soja, forrageiras, lenha, carvão, entre outras. Em outro as- pecto, essa mesma produção consume energia não renovável em suas operações. Desta forma, entender o balanço entre produção e consumo de energia é impor- tante para a avaliação da viabilidade e correção, mitigação de perdas, ajustes e inovação de técnicas. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 44 Tanto o consumo quanto a produção a serem considerados no balanço energético de uma propriedade têm enorme variabilidade, como os processos e técnicas utilizadas por cada produtor, os recursos disponíveis na propriedade, o local, a região de produção e de acordo com cada cadeia produtiva. Segundo Andrade et al. (2018), a produção da agricultura corresponde a 24% da matriz energética nacional com um consumo de 4,2% de energia es- sencialmente não renovável (óleo diesel, fertilizantes, agrotóxicos e demais insu- mos). Os números registram um saldo positivo no balanço energético nacional, porém, como já mencionado, o aparente equilíbrio não contempla a energia gas- ta nos processos de agroindustrialização e produção dos insumos utilizados na agricultura. Ainda, vale mencionar que 4,2% de energia de fontes não renováveis correspondem a mais que a produção total da segundamaior usina hidroelétrica do mundo, a Itaipu (ALBIERO, 2015). Carvalho e Faria (2015), em um estudo sobre a eficiência energética da produção de soja em Primavera de Leste, constataram um indicador médio de 3,97, muito inferior à média nacional. Os autores observaram que a maior parte da energia que compõe a entrada no sistema está nos insumos externos. Desta forma, percebe-se que o complexo químico-industrial é o gran- de fornecedor de energia para a sojicultura. Somando as participações médias dos adubos (59,0%), dos agrotóxicos (24,9%), dos combustíveis (7,7%) e das máquinas (0,6%), tem-se 92,2% da energia exógena in- corporada no sistema produtivo somente de insumos industriais. As fontes biológicas se limitam a 7,7% com a participação das sementes, sendo a mão de obra infinitesimal (CARVALHO e FARIA, 2015, p. 85). Os autores corroboram outros resultados que demonstram a concentração de energia no uso de insumos externos e apontam um caminho para a reversão desse quadro, o qual é o desenvolvimento de pesquisas e trabalhos de extensão com o ob- jetivo de reduzir a dependência de insumos externos e investimentos na diversidade produtiva, na melhoria das condições de solo e na eficiência no uso de tecnologias. Sá et al. (2013) desenvolveram um extenso trabalho de avaliação do ba- lanço energético da produção de grãos, carne e biocombustíveis em sistemas es- pecializados e mistos. Entre as conclusões dos autores, está a melhor eficiência energética dos cultivos mistos. Nas pastagens avaliadas, o retorno em energia foi cem vezes superior à energia investida ao longo do período avaliado. Apesar de não haver diferença acentuada de produtividade animal, entre os sistemas [...] o balanço energético na pastagem consorciada foi superior ao do mono- cultivo de gramínea, em decorrência do menor consumo associado ao investimento energético em fertilizantes e corretivos. Este valor repre- sentou 27,71% na pastagem em monocultivo de gramínea e 12,68% na pastagem consorciada (Sá et al., 2013, p.1326). TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 45 Outro resultado apresentado pelo estudo foi a eficiência do uso do biocom- bustível e das operações de conservação de solo pelo uso do plantio direto na palha. É importante lembramos que a eficiência energética não está somente re- lacionada ao menor gasto de energia para a produção de maior quantidade de energia alimentar, mas também está relacionada à menor emissão de gases noci- vos para a atmosfera, os quais potencializam o efeito estufa e culminam na influ- ência da própria sustentabilidade da vida na biosfera. 2.5.1 Métodos e formas de conversão e utilização de energia A energia utilizada nos processos de produção agrícolas é resultado das transformações as quais foram submetidas. De maneira geral, a energia é enten- dida como a capacidade de realização de determinada ação ou trabalho. Essa capacidade varia de acordo com a fonte energética e também com a forma de conversão usada para disponibilizá-la ao objetivo proposto. Em cada um dos itens acima, pontuou-se algumas dessas fontes e suas formas de conversão para o interesse da agricultura. Podemos converter energia de biomassa, por exemplo, em térmica, gás ou etanol, da mesma forma que a solar pode ser convertida em elétrica ou térmi- ca e assim por diante. Assim, assume-se a afirmativa anterior de que o homem converte e transforma os recursos naturais em energia conforme sua necessidade e demanda, aprimorando processos e tecnologias em busca da maior eficiência. O aproveitamento da biomassa pode ser feito por meio da combustão direta (com ou sem processos físicos de secagem, classificação, com- pressão, corte/quebra etc.), de processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação) ou de processos biológicos (di- gestão anaeróbia e fermentação) (ANEEL, 2013, p. 1). A Figura 7 mostra um organograma dos processos de conversão da bio- massa e ilustra esta diversidade de caminhos e possibilidades. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 46 FIGURA 7 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DOS PROCESSOS DE CONVERSÃO ENERGÉTICA DA BIOMASSA FONTE: ANEEL (2013, p. 87) Um organograma semelhante poderia ser elaborado para diferentes fon- tes de energia dada sua flexibilidade e, ao mesmo tempo, especificidade de con- versão, sempre considerando a tecnologia disponível para tal, bem como a efici- ência do processo. A Tabela 10 contempla os processos de conversão e a tecnologia utilizada para as principais fontes de energia da atualidade. TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 47 TABELA 10 – FORMAS DE CONVERSÃO E TECNOLOGIA PARA AS PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA Fonte energética Conversão Tecnologia Energia solar Térmica (calor de baixa temperatura). Coletor solar. Térmica (calor a média/ alta temperatura). Coletor concentrador. Fotovoltaica (energia elétrica). Painéis fotovoltaicos. Energia Eólica Energia mecânica. Aerobombas, moinhos. Energia elétrica. Aerogeradores. Energia das ondas Energia elétrica. Turbinas (hidráulica ou de ar). Energia das marés Energia elétrica. Turbina hidráulica. Energia de biomassa Combustão. Fornos, caldeiras. Fermentação metânica (biogás). Digestor anaeróbico. Pirólise (carvão vegetal). Câmaras de carbonização. Gaseificação (gás de baixo/médio PCI). Gaseificador. Energia geotérmica Baixa entalpia (água quente a 30-80 ºC). Água injetada na superfície. Alta entalpia (energia elétrica). Turbina a vapor. Energia hídrica Energia elétrica. Turbina hidráulica. FONTE: Adaptado de Nhambiu (2013, p. 21-54) Na Tabela 10 estão consideradas a energia das marés, das ondas e geo- térmicas, as quais não foram trabalhadas neste material, mas estão adiantadas em pesquisas que comprovam e viabilizam seu uso, afirmando mais uma vez a diversidade de possibilidades de geração de energia disponíveis para o estudo e aplicação na agricultura e demais setores da sociedade. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 48 LEITURA COMPLEMENTAR BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL 2019 (BEN 2019) Destaques de Energia por Fonte – ano base 2018 Este artigo apresenta, resumidamente, a análise dos principais movimen- tos referentes à produção e ao consumo de energia em 2018 em comparação com o ano anterior, para as principais fontes energéticas: petróleo, gás natural, energia elétrica, carvão mineral, energia eólica, biodiesel e produtos da cana. Energia Eólica A produção de eletricidade a partir da fonte eólica alcançou 48.475 GWh em 2018, equivalente a um aumento de 14,4% em relação ao ano anterior, quando se atingiu 42.373 GWh. Em 2018, a potência instalada para geração eólica no país expandiu 17,2%. Segundo o Banco de Informações da Geração (BIG), da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), o parque eólico nacional atingiu 14.390 MW ao final de 2018. Biodiesel Em 2018, a produção de B100 no país cresceu 24,7% em relação ao ano anterior atingindo o montante de 5.350.036 m³. O percentual de B100 adicionado compulsoriamente ao diesel mineral atingiu 10,0%. A principal matéria-prima foi o óleo de soja (63%), seguido do sebo bovino (12%). Cana-de-Açúcar, Açúcar e Etanol De acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), a produção de cana-de-açúcar no ano civil 2018 alcançou 624,5 milhões de toneladas, queda de -1,7% em relação ao ano civil anterior, quando a moagem foi 635,6 de milhões de toneladas. Em 2018, a produção nacional de açúcar foi de 29,3 milhões de toneladas, redução de 23,1% em relação ao ano anterior, enquanto a fabricação de etanol su- biu 19,9%, atingindo um montante de 33.198 mil m³. Deste total, 71,4% referem-se ao etanol hidratado: 23.693 mil m³. Em termos comparativos, houve um expres- sivo aumento de 48,1% na produção deste combustível em relação a 2017. Já a produção de etanol anidro, que é misturado à gasolina A para formar a gasolina C, registrou uma queda de 18,7%, totalizando 9.505 mil m³. TÓPICO 2 | PRODUÇÃO E CONSUMO 49 EnergiaElétrica A geração de energia elétrica no Brasil em centrais de serviço público e autoprodutores atingiu 601,4 TWh em 2018, resultado 2,0% superior ao de 2017. As centrais elétricas de serviço público participaram com 83,2% da geração total. A geração hídrica, principal fonte de produção de energia elétrica no Brasil, cres- ceu 4,9% na comparação com o ano anterior. A geração elétrica a partir de não renováveis representou 17,6% do total nacional, contra 20,8% em 2017. A autoprodução (APE), em 2018, participou com 16,8% do total produzido, considerando o agregado de todas as fontes utilizadas, atingindo um montante de 101,2 TWh. Desse total, 57,6 TWh não foram injetados na rede, ou seja, produzidos e consumidos pela própria instalação geradora, usu- almente denominada como APE clássica. A autoprodução clássica agrega as mais diversas instalações industriais que produzem energia para consumo próprio, a exemplo dos setores de papel e celulose, siderurgia, açúcar e álcool, química, entre outros, além do setor energé- tico. Neste último, destacam-se os segmentos de exploração, refino e produção de petróleo. Importações líquidas de 35,0 TWh, somadas à geração nacional, as- seguraram uma oferta interna de energia elétrica de 636,4 TWh, montante 1,7% superior a 2017. O consumo final foi de 535,4 TWh, representando uma expansão de 1,4% em comparação com 2017. As fontes renováveis representam 83,3% da oferta interna de eletricidade no Brasil, que é a resultante da soma dos montantes referentes à produção nacio- nal mais as importações, que são essencialmente de origem renovável. Do lado do consumo final, houve uma evolução de 1,4%, atingindo um total de 535,4 TWh, com destaque para o setor industrial e residencial, que participaram com 37,5% e 25,4% respectivamente. FONTE: Adaptado de EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (BRASIL). Balanço Energético Nacional 2019: ano base 2018. Rio de Janeiro: EPE, 2019. Disponível em: https://bit.ly/2VJtmGY. Acesso em: 20 dez. 2019. 50 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • O uso de energias renováveis já corresponde a mais de 44% (2018/2019) do consumo nacional. Podemos entender isso como uma resposta positiva (lenta) ao desenvolvimento e adoção de tecnologias que buscam viabilizar fontes de energia limpas e renováveis para uso nos diferentes setores da sociedade. • A energia produzida pela biomassa pode vir de diferentes fontes, entre as quais o lixo orgânico, cultivos ou culturas energéticas, como florestais, forra- geiras, oleaginosas (soja, dendê, entre outras), cana-de-açúcar e microalgas, entre outras. Contudo, é importante lembrarmos que o processo de obtenção da biomassa é consumidor de energia, e nem sempre segue os princípios da sustentabilidade. • A produção de energia eólica possui vantagens relacionadas ao custo de insta- lação e manutenção quando comparadas a energia hídrica, além da possibili- dade de desenvolvimento socioeconômico pela possibilidade de produção em diferentes regiões. • A energia solar oferece grandes possibilidades de uso pela sua disponibilidade em todo o território nacional, no entanto, ainda oferece desafios relacionados ao custo de implantação e à eficiência de conversão. • A agricultura é produtora de fontes de energia renováveis e consumidora des- sas mesmas fontes, principalmente das não renováveis. Dessa forma, entender o balanço entre produção e consumo de energia é importante para a avaliação da viabilidade e correção, mitigação de perdas, ajustes e inovação de técnicas. 51 1 Os índices elevados de consumo de energia não renovável na agricultura são atribuídos ao uso externo de insumos e a mecanização agrícola. Neste sentido, assinale a alternativa INCORRETA: a) ( ) O aporte de energia para a produção de carne está centrado principal- mente na produção da ração consumida pelos animais, que passa por todo o processo de cultivo, preparo de solo, semeadura, tratos culturais, colheita, transporte e armazenagem. b) ( ) O Brasil possui um sistema energético fortemente ligado ao uso da energia fóssil, como carvão, gás natural e petróleo, que apesar de não reno- váveis, são responsáveis por uma pequena quantidade de emissão de gases considerados nocivos para a atmosfera. c) ( ) Segundo dados do balanço energético de 2019 (BEN, 2019), o Brasil uti- liza atualmente um percentual abaixo de 50% de energia de fontes renová- veis e acima de 50% de fontes não renováveis, principalmente do petróleo. d) ( ) A produção de insumos, rações, fertilizantes e agrotóxicos, com o uso da mecanização a base de produtos do petróleo, são considerados os maio- res consumidores de energia na agricultura do Brasil. 2 Sobre a energia solar, assinale a alternativa INCORRETA: a) ( ) O sol é fonte indispensável na geração de energia, seja pela essencialidade na produção de biomassa ou pelo funcionamento do próprio ecossistema. b) ( ) A forma atualmente mais utilizada para intermediar esta conversão é o uso de células fotovoltaicas que formam painéis, os quais atuam como transdutores capazes de converter luz em energia. c) ( ) Captores e concentradores solares são mecanismos utilizados para converter energia solar em energia térmica. d) ( ) O baixo custo de implantação e a eficiência na conversão tornam a energia solar acessível e de alto índice de adesão pela sociedade em geral. 3 A energia produzida pela biomassa pode vir de diferentes fontes, desde resíduos vegetais até animais. Além disso, ela concentra grandes esforços de pesquisa e desenvolvimento, atualmente. Sobre a energia de biomassa, analise as afirmativas a seguir e assinale a alternativa CORRETA: I- Entre os produtos possíveis, a energia de biomassa compreende o biogás, o etanol e os biocombustíveis. II- A principal fonte de produção de biogás por biomassa instalada no Brasil atualmente vem da produção animal, sendo produzida pela degradação aeróbia da matéria orgânica. AUTOATIVIDADE 52 III- O etanol pode ser anidro ou hidratado, dependendo do percentual de água adicionado no processamento. IV- Entre os biocombustíveis possíveis na produção de energia por biomassa está o biodiesel usado em motores para substituição de produtos derivados do petróleo. a) ( ) Todas as alternativas estão incorretas. b) ( ) A alternativa II e III estão corretas. c) ( ) A alternativa II está incorreta. f) ( ) As alternativas I, II e IV estão corretas. 4 A produção agrícola gera gasto e, ao mesmo tempo, produção de energia. Neste sentido, é CORRETO afirmar que: I- O consumo e produção de energia dependem das especificidades de cada sistema produtivo. II- Sistemas que realizam os chamados cultivos energéticos, ou seja, produ- zem matéria para a produção de biomassa, não estão isentos de balanços energéticos negativos. III- O desequilíbrio nos balanços energéticos é atribuído ao uso de insumos externos e à mecanização agrícola. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Todas as alternativas estão corretas. b) ( ) Somente a alternativa III está correta. c) ( ) A alternativa II está incorreta. d) ( ) As alternativas I e II estão corretas. 5 Sobre os processos de conversão de energia, assinale a alternativa INCORRETA: a) ( ) A energia eólica é convertida em energia mecânica e/ou elétrica. b) ( ) A energia solar pode ser convertida em energia de baixo e médio aque- cimento e em energia elétrica. c) ( ) A energia hídrica é convertida em energia elétrica pelo uso de turbinas. d) ( ) A energia de biomassa é convertida por processos mecânicos. 53 TÓPICO 3 SISTEMA DE SEMEADURA UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmico! No Tópico 3 desta unidade, vamos discutir sobre o sistema de semeadura. Desta maneira, vamos abordar as técnicas e características de semeadura direta e convencional. Aprofundaremos nossos estudos na semeadura direta, maqui- nário e cuidados para que essa operação inicial no ciclo produtivo possa ser realizada de forma adequada a garantir o sucesso da colheita e a qualidade dos produtos.A semeadura sempre foi o ato determinante em um sistema de produção e, com a evolução da produção vegetal, passou a fazer parte de um sistema, ou seja, um complexo de ações realizadas para culminar na deposição da semente no solo e no seu desenvolvimento. Desta forma, um sistema de semeadura compreende ações de preparo e manejo dos solos com o objetivo de adequar suas condições físicas, quími- cas e biológicas para uma perfeita germinação e desenvolvimento do vegetal. Atualmente, o sistema de semeadura predominante é o Sistema de Plantio Direto (SPD), conhecido também como sistema de plantio direto na palha, caracteri- zado principalmente pela camada vegetal sobre a superfície do sol. Ele foi desenvol- vido a partir do Sistema de Plantio Convencional (SPC), o qual foi muito difundido durante a Revolução Verde e tinha como objetivo a busca de aumento da produção, porém sem considerar os efeitos nocivos ao solo e aos recursos ambientais. 2 SEMEADURA A semeadura pode ser considerada o momento inicial de um processo de produção vegetal. Ela é tão importante que mesmo que o solo apresente boa nutrição, esteja fisicamente adequado e a semente seja de boa qualidade, se a operação no ato de deposição da semente for feita de forma errônea, seja pelo es- paçamento inadequado, profundidade ou densidade não recomendadas àquela espécie, as implicações serão vistas na hora da colheita, afetarão o rendimento, a qualidade do produto final e, portanto, a rentabilidade da produção. Desta for- ma, conhecer e dominar as técnicas e processos de semeadura é fundamental para o sucesso da produção agrícola. 54 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL A operação de semeadura é precedida pelo planejamento, conhecimento do ciclo e especificidades da cultura em questão, análise e preparo do solo e es- colha das técnicas a serem utilizadas. Atualmente, o Sistema de Plantio Direto na Palha (SPD), comprovadamente eficiente em termos de produtividade, conser- vação e manejo de solo, concentra nossos esforços de conhecimento. No entanto, a semeadura convencional ainda está em uso em determinadas regiões do país, bem como é considerada a mais adequada ao cultivo de algumas espécies vege- tais. A forma de semeadura está relacionada diretamente com a forma de prepa- ro do solo, convencional ou em SPD. O preparo do solo, por sua vez, comporta as operações realizadas anteriormente à semeadura com o objetivo de proporcionar melhores condições de recepção, germinação e brotação da semente. 2.1 SISTEMA DE SEMEADURA CONVENCIONAL O sistema de semeadura convencional está relacionado à forma de preparo do solo. O preparo convencional ou intensivo do solo pressupõe as operações a seguir: • Subsolagem: revolvimento do solo em maior profundidade (de 15 a 35 cm) que tem por objetivo promover a descompactação e o rompimento de adensa- mento de solo em profundidade, normalmente usado para romper o chamado “pé de arado”, superfície de compactação causada pelo uso intensivo da aração nesse sistema. • Aração: operação de inversão de leiva do solo feita na profundidade variável de 10 a 30 cm, dependendo do objetivo e, consequentemente, da regulagem feita no arado e no seu acoplamento ao trator. O objetivo da aração é promo- ver o revolvimento do solo, influenciando na aeração e na porosidade do solo, rompendo crostas e camadas compactadas. • Gradagem: operação realizada normalmente como complementar à aração. Ela promove o destorroamento, nivelamento do solo e incorporação superficial de restos culturais, atuando na aeração e na porosidade do solo. A gradagem tam- bém é utilizada em preparo reducionista do SPD, como veremos adiante. • Plantio: deposição da semente no solo previamente preparado, feito com o uso de semeadoras-adubadoras específicas. O sistema de Plantio Convencional (PC) possui suas variáveis e adapta- ções a cada espécie vegetal, bem como a cada realidade de solo, região e disponi- bilidade de equipamentos pelo agricultor. Utilizado na produção de grãos em grande escala até a década de 1980, o preparo de solo convencional atualmente está limitado, principalmente à produ- ção de tubérculos, visto a sensibilidade deles à umidade, necessidade de aeração TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 55 e a forma de colheita. O cultivo de hortaliças também tem forte adesão ao PC. Em- bora em fase de transição, muitos horticultores usam o PC e ainda acrescentam o uso da enxada rotativa como forma de pulverizar e destorroar ainda mais o solo. O aparente benefício da aeração, promovida pelo PC, contrapõe o rompi- mento dos agregados, a aceleração da decomposição da matéria orgânica (redu- zindo o fluxo de disponibilização de nutrientes e afetando a macro e microfauna do solo), a ampliação de volume de poros e facilita o desenvolvimento do sistema radicular. Porém, reduz a capacidade de retenção de água e potencializa as possibi- lidades de lixiviação. A superfície livre de plantas indesejadas ou resíduos vegetais facilita a semeadura (menor exigência de força) e, em muitos casos, a colheita. No entanto, expõe o solo aos efeitos da oscilação de temperaturas, ao impacto das go- tas de chuva e, portanto, aos processos erosivos e de perdas frequentes. 2.2 SISTEMA DE SEMEADURA DIRETA O sistema de semeadura direta está, da mesma forma que o PC, relaciona- do à forma de preparo do solo. De maneira simplificada, consiste em depositar a semente em um solo sem revolvimento e protegido com uma camada de palha, contendo resíduos vegetais na superfície. O SPD surge com questionamentos às consequências negativas do PC, os quais foram potencializados na década de 1980 por técnicos, agricultores e pes- quisadores. Concebido como uma prática conservacionista, o SPD passou a ser praticamente unanimidade na produção de grãos, principalmente soja e milho, como forma de assegurar a sustentabilidade do uso agrícola do solo. A utilização do sistema de preparo conservacionista proporciona re- dução dos custos de produção e maior economia de combustível em função da ausência das operações de preparo, permitindo melhor ra- cionalização no uso de máquinas e implementos. O plantio direto é uma técnica de cultivo conservacionista em que a semeadura é efetu- ada sem as etapas do preparo convencional da aração e da gradagem (ORMOND, 2013, p. 22). O plantio direto na palha é apenas uma etapa do SPD, nominado de sis- tema justamente por propor um sistema de ações coordenadas e interligadas sempre direcionadas à estabilização do solo como organismo vivo e base para o desenvolvimento vegetal. A primeira exigência do SPD é a manutenção da cobertura de solo por plantas em desenvolvimento e/ou resíduos vegetais. A cobertura tem o objetivo de proteger o solo da ação de intempéries, chuva e oscilação de temperaturas, evitando o escorrimento superficial, a erosão e a perda de partículas e nutrientes. Indiretamente, também ameniza o assoreamento dos rios e evita gastos desneces- sários como o replantio (comum no PC) ou operações desgastantes (energetica- mente) de combate a pragas e plantas indesejadas. 56 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL A adaptação ao novo sistema foi um processo gradual, tanto para os agri- cultores e técnicos quanto para a indústria de máquinas, implementos e insumos, podendo ser tida como uma mudança na matriz de produção na agricultura. As etapas do SPD podem ser definidas e organizadas da seguinte forma: • Eliminação de ações de revolvimento de solo. • Planejamento da rotação de culturas, prevendo no calendário agrícola espécies para colheita e comercialização, adubação verde e espécies para manejo e co- bertura de solo. • Uso de máquinas específicas para o sistema, como as semeadoras-adubadoras - desenvolvidas para reduzir o revolvimento do solo unicamente à abertura do sulco de plantio. • Manutenção e monitoramento constante do sistema, com planejamento a mé- dio e longo prazo. Os benefícios do SPD com o decorrer do tempo e corretomanejo, são es- tendidos a estruturação e fertilidade do solo, desenvolvendo equilíbrio e susten- tabilidade no espaço tempo. Conheça a história do plantio direto no Brasil no vídeo disponível em: https:// www.youtube.com/watch?v=x0n-G-1xo4o. DICAS 2.2.1 Características de solo determinantes para a relação solo máquina O SPD pressupõe o conhecimento do solo de cada área a ser utilizada para o plantio. Esse é um fator indispensável que deve ocorrer desde o planejamento de implantação até o monitoramento e condução. É recomendável que, antes da implantação do SPD, seja feito um diag- nóstico e análise do solo. Caso o solo esteja muito compactado ou desgastado por anos de PC, deve ser feito o revolvimento, se necessário em nível de subsolagem. Essa ação deve ser precedida do imediato plantio de uma espécie de cobertura, essencial para que se rompam as camadas de compactação profundas, o que irá facilitar o equilíbrio do sistema a médio e longo prazo. Nesse momento, também deve ser feita a análise química do solo e, se necessária, a calagem e adubação. TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 57 O tipo de solo, argiloso ou arenoso, também é importante para a relação do solo e da máquina, visto que em solos argilosos a força exigida para as operações é maior. Da mesma forma, em solos arenosos e mais suscetíveis à ruptura mecânica, a degradação pode ser mais abrupta e extensiva, exigindo maior cuidado na regula- gem da abertura de sulco, na deposição de semente, no adubo e no corte de palhada. Considerando as especificidades de cada solo e a realidade de cada proprie- dade, a regulagem da semeadora-adubadora e o planejamento da semeadura deve ser feito com antecedência e capacitação prévia. 2.3 MÁQUINAS PARA SEMEADURA DIRETA Diversos fatores podem interferir na produção vegetal. No entanto, aque- les que estão relacionados com a qualidade de semeadura são definitivos e, na maioria das vezes, irreparáveis. Assumindo que o sucesso da cultura está relacio- nado a sua correta implantação, entender os mecanismos de uma semeadora-a- dubadora, os sistemas de regulagem, corte, abertura e compactação do sulco de plantio são primordiais para a qualidade e rentabilidade da produção. 2.3.1 Considerações anteriores à semeadura No SPD, o manejo e a manutenção dos resíduos vegetais na superfície do solo, provenientes de restos de culturas anteriores ou de espécies de cobertura, é a forma direta de reduzir danos pela erosão, seja por desagregação das partículas ou por perda de solo. Sendo assim, o manejo anterior à semeadura está relaciona- do ao manejo desses restos culturais ou das plantas de cobertura. O manejo incorreto da cobertura pode ocasionar: a) Má distribuição da palhada, criando pontos de excesso e outros de falta de co- bertura, focos de proteção de bancos de sementes e de germinação de plantas indesejáveis. b) Após a germinação das plantas indesejáveis, os pontos de excesso de palhada podem servir como abrigo para elas, dificultando o acesso dos herbicidas utili- zados no controle. c) Os pontos de excesso podem ser pontos de embuchamentos das semeadoras, em especial no plantio com espaçamentos reduzidos. d) Nos pontos de escassez de cobertura pode haver o impacto da chuva, a desa- gregação dos agregados do solo e ainda a fluidez da água por baixo da cober- tura, ampliando ainda mais o problema. e) Distribuição desuniforme em diferentes profundidades das sementes e da adu- bação. Para evitar os problemas acima, deve-se realizar o manejo correto da espécie de cobertura ou dos resíduos, prevendo o corte em altura caso necessário, 58 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL a redistribuição e o manejo anterior à floração (espécies de cobertura com risco de ressemeadura indesejada). Essas ações poderão assegurar condições corretas de semeadura, uniformidade de cultivo e produção. O manejo das espécies de cobertura pode ser feito por tombamento (uso do rolo faca) ou por dessecação. O importante é que seja feito no momento correto visando à manutenção de quantidade e qualidade de palhada. O manejo mecânico não é obrigatório caso se opte pelo plantio com a espécie de cobertura em pé, com prévio dessecamento. Na manutenção de resíduos de culturas anteriores, é importante que o saca- -palhas da colhedora esteja bem regulado, permitindo a distribuição dos resíduos de forma uniforme e adequadamente picados (regulagem do picador de palhas). O manejo das plantas de cobertura e de resíduos culturais deve con- siderar sempre o tempo de permanência dos resíduos sobre a super- fície do solo, ciclos e estágio fenológico das culturas e das plantas de cobertura, necessidades de corte ou não da palha, possibilidades de liberação de aleloquímicos, infestação por plantas daninhas, condi- ções climáticas da região e liberação de nutrientes (imobilização ou mineralização), teor de água no solo no momento do manejo, presença de sulcos nas áreas a serem trabalhadas, sentido de deslocamento do equipamento e direção do acamamento, entre outros (SIQUEIRA & CASÃO JR., 2007). No manejo dos resíduos, é importante conhecer os ciclos da cultura a ser instalada e da cultura anterior ou da espécie de cobertura como forma de realizar o correto planejamento das operações, tanto de manejo quanto de semeadura. Em propriedades com integração lavoura e pecuária, esse manejo é mais delicado. A retirada dos animais no tempo adequado para que a planta de cober- tura – que neste caso também alimenta os animais – possa se recuperar e fornecer a qualidade e quantidade de cobertura necessária para a cultura seguinte e o cuidado com a lotação e o manejo animal também devem ser observados para evitar piso- teio excessivo e a compactação superficial que pode ser provocada pelos animais. Por fim, a escolha correta da forma de manejo do resíduo, do grau adequa- do de decomposição da palhada e da regulagem da semeadura somada aos demais cuidados irá proporcionar a adequada condição para a semeadura. 2.3.2 Semeadoras-adubadoras As semeadoras foram as máquinas que mais necessitaram de adequações com a mudança do PC para o SPD. O corte da cobertura vegetal para a abertura do sulco, o mínimo revolvimento de solo no sulco, o corte em profundidade e a abertura suficiente para acomodar adequadamente a semente foram os principais desafios. TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 59 Os novos modelos passaram a ser compostos por discos de corte, hastes sulcadoras, discos duplos, rodas controladoras de profundidade, discos ou rodas aterradoras e rodas compactadoras. As semeadoras-adubadoras de plantio direto são máquinas que re- alizam a implantação de culturas anuais através da semeadura em terrenos onde não foi realizado o preparo periódico do solo e com a presença de cobertura vegetal. Mobilizam o mínimo necessário o solo, apenas nas linhas de semeadura. Assim, é possível realizar a semeadu- ra logo após a colheita da cultura anterior. Normalmente as unidades das semeadoras são conjugadas as unidades adubadoras, daí o nome semeadora-adubadora (SIQUEIRA, 2008, p.3). O sistema de semeadura direta exige que as semeadoras-adubadoras se- jam: versáteis, para serem utilizadas em culturas com variedades de tamanho e formato de semente; resistentes, para suportarem maiores pressões no corte de cobertura e força de resistência do solo; precisas na abertura do sulco, sem causar movimentação excessiva de palhada ou de solo; resistam ao embuchamento, com o correto corte da palhada; precisão no controle de profundidade da semente e do adubo (LANDERS, 1994). Para que a semeadora-adubadora responda adequadamente às exigên- cias, é importante que o operador seja capacitado e que a manutenção e as regu- lagens sejam minuciosamente observadas. Outro fator importante é o conheci- mento pelo operador dos fatores que afetam a semeadura, bem como o domínio sobre o funcionamento da máquina. Os principais problemas que podem ocorrer com o uso das semeadoras-a- dubadoras são (SIQUEIRA,2008): • corte irregular da vegetação; • embuchamentos; • abertura inadequada dos sulcos; • aderência do solo aos componentes; • profundidade de semeadura desuniforme; • cobertura deficiente do sulco de semeadura e contato inadequado do solo so- bre as sementes. O desempenho eficiente das semeadoras também está ligado à qualidade da semente a ser utilizada, principalmente no que se refere à uniformidade de formato e tamanho, pois tamanhos ou formatos desuniformes podem causar fa- lhas no preenchimento dos alvéolos dos discos e, portanto, falhas na semeadura e posteriormente no stand da cultura, culminando na redução da produtividade. As semeadoras-adubadoras evoluíram com a própria evolução do SPD e, atualmente, possuem variações de acordo com a cultura, com o nível de tec- nologia, com o tamanho da propriedade, além da divisão entre semeadoras de precisão e de fluxo contínuo. 60 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL Semeadoras-adubadoras de precisão: distribuem as sementes espaçadas a distâncias supostamente homogêneas no sulco de semeadura (milho, soja, fei- jão, algodão, sorgo etc.). Semeadoras-adubadoras de fluxo contínuo: distribuem sementes sem precisão no sulco, normalmente apropriadas para trabalhar com sementes de menor tamanho (trigo, aveia, centeio, arroz, azevém etc.), podendo ser montada ou de arrasto. Multissemeadoras-adubadoras: possibilita a distribuição das sementes em precisão e fluxo contínuo, podendo ser montadas ou de arrasto. Semeadoras-adubadoras de precisão com kit de forragem: apropriadas para o uso em propriedades com integração lavoura-pecuária, são semeadoras de precisão que permitem a distribuição de sementes muito pequenas, como são as de forrageiras (brachiarias). 2.3.3 Componentes São componentes gerais de uma semeadora-adubadora de precisão: • chassi ou barra porta-ferramenta; • sistema de engate e acoplamento ao trator; • sistema de transporte; • reservatórios para sementes e fertilizantes; • sistema de acionamento e transmissão; • sistemas de dosagem e distribuição de sementes e fertilizantes; • unidades de semeadura; • marcadores de linha e estribos. As unidades de semeadura são compostas por: • unidade de corte da vegetação; • abridores de sulco para fertilizante; • abridores de sulco para sementes; • sistema de controle de profundidade de sulcos para sementes; • sistema de aterramento do sulco; • sistema de compactação do solo sobre as sementes. • pantógrafo: sistema de paralelogramo (pantógrafo) com duas barras verticais, uma fixa e outra articulada e duas horizontais paralelas articuladas, permitin- do à unidade semeadora adequação às irregularidades do terreno (flutuação). A Figura 8 apresenta uma ilustração dos principais componentes de uma semeadora-adubadora. TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 61 FIGURA 8 – COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA SEMEADORA-ADUBADORA FONTE: Nagaoka e Nerbass Filho (2007, p. 53) 2.3.4 Sistema de corte O sistema de corte é composto por discos de corte que cortam a palha e abrem um sulco, sobre o qual os outros componentes trabalharão (liso, ondulado ou recortado). O corte adequado da palhada é importante para a uniformidade e qualidade da semeadura. 2.3.5 Sistema de abertura de sulcos A abertura de sulcos é realizada pelos sulcadores (discos duplos e hastes). As hastes, que podem ser retas, inclinadas ou em formato parabólico, com pon- teiras em forma de cunha, fazem o corte no solo. O tubo condutor de fertilizantes normalmente está acoplado na parte posterior da haste, possibilitando depósito em maior profundidade. 2.3.6 Dosagem e distribuição de fertilizantes Apoiados na estrutura geral da máquina, eles normalmente são basculan- tes para permitir a limpeza e lavagem. Ainda, acondicionam o produto, o qual passa por um dosador, é direcionado ao tubo condutor e deste para o solo. Exis- tem várias opções de dosadores de fertilizante no mercado brasileiro. 62 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 2.3.7 Dosagem e distribuição de sementes Os mecanismos distribuidores de sementes mais frequentes são os discos horizontais e os pneumáticos. O tipo de dosador utilizado, além de afetar a distribuição de semen- tes, pode interferir na qualidade de semeadura, em função de danos mecânicos ocasionados às sementes. Na maioria das semeadoras de precisão brasileiras, a dosagem de sementes é realizada por discos horizontais alveolados, que têm a função de capturar, individualizar, dosar e liberar as sementes (SIQUEIRA, 2008, p. 19). O sistema de dosagem e distribuição normalmente utiliza o sistema pneu- mático de vácuo e pressão para realizar o trabalho. 2.3.7.1 Velocidade periférica dos discos dosadores A velocidade dos discos dosadores é importante na uniformidade de distribuição e, consequentemente, na uniformidade da área de produção. Altas velocidades periféricas ocasionam maior probabilidade de falhas, pois podem dificultar a deposição da semente no alvéolo. Outro fator a ser considerado é a uniformidade de tamanho e formato das sementes. No entanto, para a definição da velocidade, a razão, de forma simplificada, é de que quanto maior o diâmetro do disco, menor sua velocidade. 2.3.7.2 Tubo de descarga das sementes Tubos responsáveis por conduzir a semente até o solo, sobre os quais é im- portante considerar: a proximidade de alcance do tubo no solo, o diâmetro e o ma- terial do tubo, que pode ampliar a possibilidade de danos por ricocheteamento. 2.3.7.3 Compatibilidade do disco em relação às sementes A correta escolha e uso do disco (número, forma e diâmetro dos furos) deve considerar as características da semente quanto à classificação Além de ofe- recer várias opções de discos, as semeadoras devem conter informações gravadas no disco quanto à peneira adequada para compor o conjunto, as peneiras são indicadas nos lotes da semente adquirida em acordo com os processos de benefi- ciamento e classificação da mesma (SIQUEIRA, 2008). TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 63 2.3.7.4 Sistema de controle de profundidade de semeadura A profundidade de depósito da semente deve ser adequada para cada espécie. Assim, é um fator importante na eficiência do plantio por interferir dire- tamente na germinação. O controle da profundidade de deposição das sementes é feito na maioria das semeadoras-adubadoras de precisão através de articula- ção com furos ou entalhes de regulagem. O controle da profundidade ideal é o independente para cada linha de semeadura. As rodas de controle, duas em cada linha, devem ser instaladas na semeadora em sistema balancim (SIQUEIRA, 2008, p. 24). 2.3.8 Sistema de aterramento e cobertura do sulco Cobrir corretamente a semente é fundamental para proteger e aumentar sua superfície de contato com o solo, favorecendo a germinação. No SPD, esse processo deve ser feito com precisão para não causar grande alternação no solo e palhada no entorno do sulco, evitando a exposição dele. Para a execução dessa tarefa, as semeadoras-adubadoras usam pequenas angulações nas rodas de con- trole de profundidade e de compactação, visando retornar o solo e a palha para seus locais de origem. Alguns modelos utilizam dois discos aterradores côncavos ou planos com a parte traseira convergente para melhor acomodar o solo revolvi- do pelo sulcador e pelo disco de corte. 2.3.9 Sistema de compactação do solo Na finalização do processo de semeadura, a roda compactadora fará o pressionamento do solo junto à semente como forma de normalizar o contato com a água e com os nutrientes do solo. Nessa operação, também são eliminados possíveis bolsões de ar. 2.3.10 Sistema de acabamento da semeadura Trabalho realizado por discos aterradores ou por rodas aterradoras de formato cônico. É importante observar a regulagem correta para que a pressão seja feita lateralmente ao sulco, evitando compactação da superfície – o que pode dificultar a germinação da semente. 64 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADERURAL 2.3.11 Velocidade da operação de semeadoras e distribuição longitudinal de sementes A velocidade de deslocamento na hora do plantio deve estar entre 4,5 a 6,0 km/h (SIQUEIRA, 2008). Ela deve ser imposta conforme o tipo de semente e de dosa- dor do sistema de distribuição, já que velocidades exageradas podem comprometer a acomodação das sementes nos discos e, consequentemente, a qualidade da semeadura. 2.4 PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO AGRÍCOLA DE SPD Todo o bom planejamento parte de uma análise operacional. Entendendo as características da propriedade e conhecendo as necessidades operacionais de cada ação a ser desenvolvida, o planejador terá condições de efetivar seu planejamento. Diversos modelos teóricos e pré-elaborados estão disponíveis para o uso de técnicos e agricultores. No entanto, esses modelos precisam ser adaptados à realidade de cada propriedade. Assim, devem ser considerados objetivos, metas, condições econômicas, ambientais e até mesmo culturais, mão de obra, tempo, formas de seleção de indicadores de avaliação, monitoramento e replanejamento sempre que for necessário. O planejamento não é estático, já que a agricultura possui variáveis, sendo as de clima e mercado as mais importantes a serem con- sideradas. Desta forma, readequar e realocar as ações devem estar no próprio planejamento como uma ação prevista. Planejar o SPD em uma propriedade envolve conhecer todos os aspectos físicos dela, incluindo as aspirações, o objetivo do produtor e minuciosamente o próprio SPD. 2.4.1 Construção de fluxograma e dimensionamento do sistema O modelo de fluxograma e o dimensionamento do sistema de SPD devem conter os itens básicos apresentados na Figura 9. No entanto, um fluxograma de- talhado deve ser parte do planejamento da propriedade. As operações devem ser colocadas em calendários mensais e, se necessário, semanais, com designação de responsável e relato de execução. Planilhas computadorizadas podem ser utilizadas e prioritariamente ali- mentadas. Dependendo do nível tecnológico da propriedade, podem ser utiliza- dos programas específicos de planejamento existentes no mercado. TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 65 FIGURA 9 – FLUXOGRAMA PARA PLANEJAMENTO E DESENVOLVIMENTO DO SPD FONTE: A autora 2.5 CARACTERÍSTICAS E FINALIDADES DAS CULTURAS DE INTERESSE ECONÔMICO A escolha das culturas que serão as principais do sistema deve ser feita antes do planejamento da rotação de culturas do SPD, visto que seus ciclos estão diretamente relacionados à implantação e manejo das culturas de cobertura. A consideração do mercado, suas possibilidades e características também devem ser estudadas e conciliadas à aptidão da propriedade e da cultura de produção do agricultor. Condições financeiras, de maquinário e disponibilidade de mão de obra podem influenciar nessa escolha e, portanto, consideradas na decisão. 2.6 SIMPLIFICAÇÕES DO SPD E A SUSTENTABILIDADE DA PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA. Atualmente, em muitas propriedades rurais, os produtores optam por uma simplificação questionável do SPD. Esse processo ocorre principalmente em sistemas de integração entre lavoura e pecuária, em que o mau manejo da carga animal e das espécies de pastejo provoca uma compactação superficial no solo. 66 UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL Diante da situação, o produtor faz uso da grade niveladora ou em alguns casos da grade aradora para descompactar o solo. O revolvimento do solo, mesmo que superficialmente, descaracteriza o SPD e expõe o sistema à erosão laminar, perda de solo, redução de camada de cobertura e de seu tempo de permanência, visto que provoca o corte e leve incorporação, acelerando a degradação. Em contraponto o planejamento das atividades poderia evitar essa neces- sidade, pois a correta carga animal, retirada em períodos de chuva e de 30 a 40 dias antes do manejo da palhada já seriam suficientes para resolver a questão. TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 67 LEITURA COMPLEMENTAR COMPACTAÇÃO DO SOLO EM SISTEMA DE PLANTIO DIRETO NA PALHA Altamir Mateus Bertollo Renato Levien. Resumo O presente estudo tem como objetivo desenvolver uma revisão bibliográfica de pesquisas que abordam as modificações na estrutura do solo e produção de grãos em áreas compactadas pela ação do tráfego de máquinas em Sistema de Plantio Direto (SPD) na palha. Com base nos estudos analisados, considera-se que o solo é composto por frações minerais, orgânicas e pelo espaço de vazios. A organização dos componentes influencia na capacidade de condução e armazenamento de ar e água no sistema. As práticas de manejo alteram a estrutura do solo, seja pela ação de compactação imposta pelo tráfego ou pela ação de revolvimento resultante dos mecanismos sulcadores das semeadoras e, em condição de manejo intensivo do solo, pela aração/escarificação. Quando o crescimento do sistema radicular das plantas encontra restrição pela presença de camadas compactadas, seu desenvolvimento é prejudicado. A estrutura de poros do solo pode ser formada pela ação do sistema radicular das plantas sucessoras, fauna do solo e/ou de implementos mecanizados. Em condições de sistemas de uso conservacionistas, a rotação de culturas possibilita a formação de poros contínuos, importantes para a condutividade hidráulica e troca de gases com a atmosfera. Por fim, a rotação de culturas proporciona proteção da superfície do solo e possibilita melhores condições estruturais ao solo. Palavras-chave: Estrutura do solo. Porosidade. Desenvolvimento radicular. O solo é um recurso natural de fundamental importância para a produção de alimentos e matérias-primas. Por ser um sistema trifásico (sólido, líquido e gasoso) e dinâmico, é essencial que suas características químicas, físicas e bioló- gicas sejam preservadas. Para isto, faz-se necessário o uso de técnicas de manejo conservacionistas, que incrementem a qualidade do sistema. Para o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (United States Department of Agriculture – USDA), qualidade do solo é definida como a capaci- dade que o solo possui para desempenhar as funções agrícolas e a capacidade de preservação dessas funções para o uso futuro (USDA, 2016). Em uma publicação de 1997, a Sociedade Americana de Ciência do Solo (Soil Science Society of America – SSSA) (KARLEN et al., 1997) elaborou um material para estimular a discussão entre seus membros do tema qualidade do solo. E, em uma metáfora, os integran- tes da SSSA conceituaram a qualidade do solo como um “banco de três pernas”, em que a função e equilíbrio dos três componentes principais o sustentam, por meio da conservação da atividade biológica, da qualidade do ambiente e da saú- de das plantas e animais. UNIDADE 1 | FUNDAMENTOS DA MECANIZAÇÃO NA PROPRIEDADE RURAL 68 A qualidade do solo é geralmente considerada levando-se em conta aspec- tos físicos, químicos e biológicos. É uma forma de avaliação do grau de degradação do solo e, também, para distinção entre práticas de manejo. Dexter (2004) caracte- riza como exemplos de má qualidade física do solo quando há na área um ou mais dos seguintes parâmetros: baixa infiltração de água no solo, escoamento superfi- cial, densidade elevada, aeração reduzida e pouco desenvolvimento radicular. A estrutura do solo é o resultado de um arranjo sistematizado entre seus componentes sólidos, minerais e orgânicos. É no seu sistema físico em que ocorrem as interações entre os gases e a solução do solo (SOUZA et al., 2014), em que a sua estrutura está mais suscetível a ações de manejo ou práticas culturais que resultem em degradação do sistema. Sequinatto et al. (2014) avaliaram a qualidade de um argissolo, em SPD, submetido a práticas de manejo recuperadoras de sua estrutura física, dentre essas o uso de plantas de cobertura. Os autores observaram que a densidade e a porosidade do solo são sensíveis às mudanças do manejo do solo, os quais foram considerados bons indicadores da qualidade do solo. Uma técnicade manejo que contribui para a melhoria da estrutura do solo é por meio do uso de plantas, que proporcionam a formação de bioporos com varia- dos tamanhos, os quais auxiliam na difusão de gases no solo, na movimentação de água e no crescimento das raízes. O desenvolvimento radicular destas plantas auxi- lia na melhoria do estado de agregação do solo. Em Uma visão sobre qualidade do solo, Vezzani e Mielniczuk (2009) destacam que os sistemas agrícolas que favorecem a qualidade do solo são aqueles que utilizam plantas intensamente, de preferência de espécies diferentes, sem o revolvimento do solo. Desta forma, é possível constatar a importância do SPD para o ambiente solo. A degradação do solo está associada ao manejo inadequado dos recursos naturais. No setor agrícola, as causas que mais contribuem para esta degradação são o monocultivo, queimadas da cobertura florestal e vegetação nativa, práticas de manejo que não proporcionam a proteção adequada ao solo e degradam a estrutura (aração e gradagem), o excesso de tráfego de máquinas e o manejo de animais acima da capacidade de suporte de carga nas áreas de pastagens (CHA- VES et al., 2012). A prática de manter os resíduos culturais na superfície do solo, sem incor- poração, traz benefícios para o ambiente. Para as propriedades físicas, contribui na proteção da estrutura do solo ao impedir a ação direta das gotas de chuva sobre a superfície e auxiliar na regulação térmica (FURLANI et al., 2008). Devido à reflexão e absorção de energia solar incidente, diminui as perdas de água por evaporação (GILL et al., 1996) e colabora nas propriedades químicas e biológicas por meio da liberação de nutrientes e exsudatos ao se decomporem. Através da rotação de culturas, tem-se uma diversidade de resíduos que são depositados na superfície do solo. A taxa de decomposição desses materiais varia entre as diferentes culturas, principalmente em razão da sua composição química quanto aos teores de lignina, hemicelulose, celulose e polifenóis, e às relações entre constituintes, como carbono e nitrogênio (C/N) (AITA; GIACOMI- TÓPICO 3 | SISTEMA DE SEMEADURA 69 NI, 2003). Quando permanecem na superfície do solo, os resíduos apresentam menor decomposição do que quando são incorporados ao solo (ALCÂNTARA et al., 2000). Ao comparar diferentes tempos de adoção do SPD, Mazurana (2015) cons- tatou que houve modificações na estrutura do solo. Essas variações não foram pas- síveis de identificação pela análise das variáveis físicas isoladas, e sim pela análise de variáveis físicas que atuam em processos, como fluxos de água e ar. Tais modifi- cações ocorreram nas camadas superficiais do solo, onde se concentra a maior parte do sistema radicular das culturas. No entanto, associado aos benefícios que o SPD traz ao solo, há relatos de formação de camadas compactadas, provocadas por um conjunto de negligencias, de forma que ocorrem modificações no desenvolvimento radicular das culturas. A compactação do solo é a redução do volume de uma massa de solo, reduzindo o volume de poros. No entanto, nem todos os poros são reduzidos de forma semelhante. Os poros maiores são reduzidos primeiro em tamanho, e a compactação cessa quando o solo se torna suficientemente forte para suportar o esforço aplicado (RICHARD et al., 2001). Essa diminuição do tamanho e da distri- buição dos maiores poros altera a característica de retenção e fluxo de água e ar. A estrutura do solo e o estado de compactação são fatores importantes que influenciam o crescimento radicular das plantas. A estrutura do solo é hete- rogênea, tanto espacial como temporariamente, devido aos efeitos do meio am- biente, manejo do solo e crescimento da planta. A compactação do solo é um fenômeno que envolve inter-relações significativas entre as propriedades físicas e biológicas mais reconhecidas dos solos (VEREECKEN et al., 2016). O espaço dos poros do solo, a resistência mecânica e a disponibilidade de nutrientes são todos modificados pela compactação do solo. As raízes que crescem nos solos geral- mente experimentam uma mistura de solo desestruturado e com compactação (WHITMORE; WHALLEY, 2009). A compactação de solo em camadas geralmente limita o crescimento das raízes e a eficiência do uso dos recursos. A variação espacial na resistência mecâ- nica afeta o grau de agrupamento das raízes (GAO et al., 2016). Geralmente, as ca- madas densas são localizadas nas regiões mais profundas do perfil do solo, devido aos efeitos do preparo anterior ao SPD, e manifestam-se por camadas de solo com maior densidade (MOREIRA et al., 2016). Nessas condições, os sistemas radiculares que enfrentam zonas compacta- das de solo têm a oportunidade de se desenvolver em zonas de solos com menor restrição. Mesmo em solos compactados, áreas de menor impedância mecânica são encontradas devido a fendas de encolhimento, canais formados pela fauna do solo, crescimento radicular de culturas ou vegetação anteriormente cultivada (JIN et al., 2013). FONTE: Adaptado de BERTOLLO, A. M.; LEVIEN, R. Compactação do solo em Sistema de Plantio Direto na palha. Pesquisa Agropecuária Gaúcha, v. 25, n. 3, p. 208-218, 2019. Disponível em https://bit.ly/2SiBfBb. Acesso em 16 mar. 2020. 70 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você aprendeu que: • A semeadura é tão importante no processo produtivo que mesmo que o solo apresente boa nutrição, esteja fisicamente adequado e a semente seja de boa qualidade, se a operação no ato de deposição da semente for feito de forma errônea, seja pelo espaçamento inadequado, profundidade ou densidade não recomendadas àquela espécie, as implicações serão vistas na hora da colheita, afetarão o rendimento e a qualidade do produto final e, portanto, a rentabili- dade da produção. Desta forma, conhecer e dominar as técnicas e processos de semeadura é fundamental para o sucesso da produção agrícola. • O Sistema de Plantio Direto (SPD) é um sistema conservacionista de solo que proporciona a redução de processos erosivos, o aumento da fertilidade do solo, a melhoria nas condições de aeração e retenção de água e, consequentemente, melhores índices de produtividade. • No SPD, o manejo e a manutenção dos resíduos vegetais na superfície do solo, provenientes de restos de culturas anteriores ou de espécies de cobertura, é a forma direta de reduzir danos pela erosão, seja por desagregação das partí- culas ou pela perda de solo. Sendo assim, o manejo anterior à semeadura está relacionado ao manejo desses restos culturais ou das plantas de cobertura. • O manejo incorreto da cobertura de solo no SPD pode ocasionar a má distri- buição da palhada, criando pontos de excesso e de falta de cobertura, focos de proteção e germinação de plantas indesejadas, o que dificulta a ação dos herbi- cidas, provocando embuchamentos das semeadoras, reduzindo a eficiência da semeadura e propiciando processos erosivos. Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem pensando em facilitar sua compreensão. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. CHAMADA 71 1 O preparo do solo pode ser realizado dentro das concepções do Plantio Convencional (PC) ou do Sistema de Plantio Direto (SPD). Considerando as diferenças entre os dois formatos, analise as afirmativas a seguir e, assinale a alternativa CORRETA: I- O SPD é considerado um sistema conservacionista de produção por ser capaz de somar benefícios de combate à erosão e incrementos na produti- vidade com menores impactos ambientais. II- O PC exige um preparo anterior à semeadura, com operações de subsola- gem, aração e gradagem. III- No SPD, a cobertura do solo, além do menor efeito erosivo, proporciona a redução de plantas invasoras. IV- O SPD exige do agricultor equipamentos específicos, como o uso de seme- adoras-adubadoras providas de sistema de corte de palhada. a) ( ) Somente as alternativas II e IV estão corretas. b) ( ) Somente a alternativa III está incorreta. c) ( ) Todasas alternativas estão corretas. 2 O uso das semeadoras-adubadoras do SPD exige conhecimento e capacitação do operador, podendo apresentar entre os principais problemas o corte irre- gular da cobertura de solo. Assinale as alternativas que podem ser considera- das os principais problemas no uso de semeadoras-adubadoras no SPD. a) ( ) Embuchamentos. b) ( ) Abertura inadequada dos sulcos. c) ( ) Revolvimento excessivo e pulverização do solo d) ( ) Aderência do solo aos componentes de corte. e) ( ) Distribuição de sementes de maneira desuniforme tanto na linha como em profundidade de sulco. 3 O desempenho eficiente das semeadoras-adubadoras no SPD está ligado à qualidade da semente a ser utilizada. Sobre a relação entre a semente e a máquina, assinale a alternativa INCORRETA: a) ( ) Os discos dosadores de sementes possuem alvéolos de tamanho e for- matos homogêneos, exigindo das sementes a mesma homogeneidade em relação ao formato e tamanho. b) ( ) A escolha do disco dosador correta e adequada a cada cultura é fator decisivo na qualidade de semeadura. c) ( ) Os tubos dosadores devem ser em diâmetro e altura adequados em re- lação ao solo para evitar danos por ricocheteamento. d) ( ) A regulagem dos sistemas de corte da semeadora não tem influência na precisão da deposição das sementes do solo. AUTOATIVIDADE 72 4 Sobre o sistema de aterramento e cobertura de sulco e da semeadora e adubadora de SPD, assinale as alternativas CORRETAS. a) ( ) Ele não possui uma forma de regulagem específica. b) ( ) Tem por objetivo garantir a correta abertura do sulco e deposição da semente. c) ( ) Garante maior contato da semente com o solo e a água, proporcionando melhores condições de germinação. d) ( ) Se regulados erroneamente, podem causar compactação superficial, prejudicando a germinação. 5 A profundidade de depósito da semente deve ser adequada para cada espé- cie, sendo um fator importante na eficiência do plantio por interferir direta- mente na germinação. Assinale os componentes da semeadora envolvidos diretamente na definição da profundidade de deposição da semente. a) ( ) Disco de corte. b) ( ) Rodas de controle. c) ( ) Sulcador. d) ( ) Velocidade de operação. e) ( ) Todos os componentes acima. 73 UNIDADE 2 TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer as principais tecnologias em aplicação nos sistemas de produção agrícola; • entender como a eletrônica embarcada e a agricultura de precisão funcionam, se complementam e atuam no desenvolvimento da produção vegetal; • relacionar e conhecer os principais equipamentos da agricultura de precisão. • compreender os principais elementos e desafios da automação de máquinas agrícolas; Esta unidade está dividida em dois tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS TÓPICO 2 – EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 74 75 TÓPICO 1 ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmicos! Iniciamos a segunda unidade de estudos de Tecnologia Agrícola. Nesta unidade, conheceremos as tecnologias de aplicação em sistemas de cultivo vegetal. Iniciaremos pelo tópico de eletrônica embarcada em máquinas agrícolas, no qual você entenderá o que é e como a automação das máquinas agrí- colas e suas aplicações práticas em diferentes operações são necessárias na busca da eficiência produtiva da agricultura. Na década de 1980, com os desdobramentos da Revolução Verde, o setor de máquinas e mecanização, em busca de elementos para aumentar a produti- vidade e a uniformidade dos cultivos vegetais, começou a juntar fundamentos da engenharia mecânica com eletrônica e computação para obter resultados sem precedentes, que vislumbraram a automação das máquinas agrícolas. Essa bus- ca é responsável pelo grande avanço em automação de máquinas e sistemas na agricultura, e proporciona inúmeros resultados diretos e indiretos de melhoria de produção e vida no meio rural. Em outro parâmetro, o desenvolvimento e a aplicação de tecnologias pas- saram a ser consideradas um elemento de inserção e competitividade no mercado agropecuário, fazendo frente à escassez de mão de obra, à necessidade de otimiza- ção da produção e, em um viés paralelo, à busca da sustentabilidade no meio rural. 2 ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS Toda a máquina que possui qualquer sistema eletroeletrônico montado em uma aplicação móvel é compreendida como uma máquina com tecnologia eletrônica embarcada. Esta definição é importante para evitar a confusão entre eletrônica embarcada, computadores de campo e agricultura de precisão. Sendo assim, seguem as definições a seguir: Eletrônica: parte da física dedicada ao estudo do comportamento de cir- cuitos elétricos ou a fabricação deles (FERREIRA, 1989). Instrumentação eletrônica: consiste em equipar uma máquina para a ob- tenção de dados de desempenho, com o objetivo de estudo, ensaios e pesquisas. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 76 Computadores de campo (de bordo): com características de softwares e hardwares, são projetados para funções específicas de controle e gestão de equi- pamento de precisão. Eletrônica embarcada: todo o sistema eletroeletrônico montado em uma aplicação móvel, como automóvel, máquina agrícola, navio, avião etc. Proporcio- na o desenvolvimento da tecnologia de aplicação nas áreas de monitoramento, gerenciamento, segurança e eficácia, além de proporcionar a prática da agricul- tura de precisão. A eletrônica embarcada em tratores agrícolas, por exemplo, pode ser en- tendida como um sistema o qual executa funções que variam conforme o fabri- cante. No entanto, geralmente são sistemas de monitoramento das atividades re- alizadas, que através de displays digitais ou analógicos, informam ao operador – durante a operação – sobre o andamento da máquina, o consumo, a velocidade, a produção, o deslocamento etc. Em alguns casos, os sistemas realizam o armaze- namento desses dados para a posterior análise. Equipamentos de Agricultura de Precisão: equipamentos desenvolvidos visando a eficiência das operações agrícolas, como controladores de aplicação, barras de luz, monitores de plantio, colheita etc., os quais resultam da junção entre a eletrônica embarcada e o uso dos computadores de campo. Os equipa- mentos operam como sistemas e normalmente possuem um conjunto eletrônico de sensores, antenas e válvulas, que são ligados a um computador para controle por software específico para cada função. Agricultura de Precisão (AP): um sistema de gerenciamento agrícola ba- seado na variação espacial e temporal da unidade produtiva que visa o aumento de retorno econômico, a sustentabilidade e a minimização do efeito ao ambiente (MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO, 2014). A agricultura de precisão compreende o uso e a operacionalização dos sis- temas de automação e equipamentos agrícolas na busca da eficiência produtiva, incluindo conceitos de monitoramento, avaliação e gestão de informações. 2.1 DESCRIÇÃO DE SISTEMAS DE INSTRUMENTAÇÃO DISPONÍVEIS NO MERCADO Um sistema de instrumentação é composto por tecnologias específicas e complementares e equipamentos para a obtenção de dados de desempenho com o objetivo de estudo, ensaios e pesquisas, além de diagnosticar e avaliar as operações. As operações previstas ou pretendidas dentro de um contexto de agri- cultura de precisão individualizam os objetivos de intervenção de forma a ma- ximizar os resultados de cada fração dos processos de cultivo. Os instrumentos TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 77 que compõem os sistemasproporcionam os dados iniciais para cada leitura de resultados, que posteriormente irá munir o agricultor de informações importan- tes para o planejamento e tomada de decisão. Atualmente, as demandas apontadas para a aplicação de sistemas de au- tomação estão concentradas em máquinas e implementos agrícolas, irrigação, criadouros, processamento, armazenamento e transporte de produtos agrícolas, e construções rurais e ambiência (SOUSA; LOPES; INAMASU, 2014). O uso da eletrônica embarcada na agricultura tornou-se cada vez mais co- mum e frequente, como em colhedoras de grãos, nas quais é utilizado o sistema GPS para indicar a posição dentro da lavoura. O GPS é associado à instrumentação do sistema e a uma série de sensores eletrônicos, que avaliam a produtividade e a relaciona com a posição exata da máquina dentro do talhão. O processo é capaz de disponibilizar ao agricultor a construção de mapas de produtividade, além de for- necer outras informações, como umidade dos grãos e perdas de colheita. Assim, pode-se entender a AP e os componentes que a possibilitam como o uso de uma escala de amostragem das variáveis envolvidas e a busca da preci- são na execução das tarefas para as novas práticas, demandando tecnologias de informação e comunicação que as viabilizem em custo e eficiência (STEINBER- GER; ROTHMUND; AUERNHAMMER, 2009). O objetivo da individualização dos fatores de produção caminha para a ampliação da frequência e do número de amostragem a fim de tratar a área produ- tiva planta a planta ou talhão a talhão, de acordo com suas especificidades. Dessa forma, considera fatores gerais, como custo e benefício da precisão e valoriza ainda mais o gerenciamento das unidades agrícolas, tanto nos aspectos específicos da produção em questão quanto nos aspectos gerais, como no contexto espaço-tempo. Entre as tecnologias que podem ser consideradas como o estado da arte para automação de máquinas e implementos agrícolas destacam- se: sensores que permitem aferir variáveis agronômicas em campo através de sensoriamento local ou remoto; sistemas de aplicação de insumos em taxa variável e sistemas que realizam sensoriamento, processamento (tomada de decisão) e atuação durante o movimento da máquina (ALVES, 2016, p. 14). Com a evolução dos sistemas eletrônicos, surgiu a necessidade de padro- nização da eletrônica embarcada, atualmente viabilizada pela implantação da ISO 11.783, também conhecida como ISOBUS. A padronização é fundamental para viabilizar a eletrônica embarcada em máquinas e implementos agrícolas na medida em que evita a dupli- cação de instalação, elimina obsolescência por compatibilidade, possibi- lita intercambiabilidade, reduz custo de manutenção, libera o agricultor de fornecedores exclusivos de sistemas comerciais e pode permitir a simplificação da integração de informações com sistemas computacio- nais externos às máquinas (SOUSA; LOPES; INAMASU, 2014, p. 214). UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 78 A instrumentação das máquinas agrícolas pode ser considerada como um processo fundamental – e de certa forma inicial – que compreende a coleta de in- formações que irão alimentar os sistemas, culminando na efetivação da tecnologia embarcada. A tecnologia embarcada começou a ser utilizada na década de 1980 com o uso de sistemas de controles automáticos. Após, foi incrementada na década de 1990 com a incorporação dos receptores GNSS – Sistemas de Navegação Global por Satélites (Global Navigation Satellite Systems), conhecidos no Brasil como GPS (Geo- graphic Positioning System), e o uso de monitores gráficos na cabine dos tratores, os quais são munidos de sistemas capazes de mapear as variáveis de desempenho da máquina e agronômicas da lavoura (SOUSA; LOPES; INAMASU, 2014). As informações geradas pelos processos de georreferenciamento podem re- sultar no mapeamento de pontos específicos para a coleta de informações e amos- tras de áreas de cultivo, elaboração de mapas de variabilidade, interpretação e to- mada de decisões. Georreferenciamento: determinação de coordenadas geográficas durante a coleta de informações de locais específicos. LEMBRETE É importante considerar que os dados coletados pelos sistemas de georre- ferenciamento são a base de vários desdobramentos relacionados à adequação e inovação tecnológica que formam a agricultura de precisão e alimentam os siste- mas de gestão das propriedades. No final da década de 1990, no Brasil, as indústrias internacionais de tra- tores trouxeram a eletrônica embarcada em máquinas de grande porte como as grandes colhedoras, já com capacidade para realizar mapea- mento da lavoura durante a operação, ou seja, apresentaram a eletrô- nica embarcada em máquina para geração de mapa georreferenciado de variável e identificar a variabilidade espacial, como, por exemplo, colhedoras com sistema de mapeamento da produção agrícola. Desde então, a pesquisa em tecnologias para veículos agrícolas e a busca por inovações para atender às necessidades das novas práticas agrícolas cul- minou em alguns produtos comerciais que, atualmente, constituem o estado da arte das tecnologias para automação de máquinas agrícolas. Dentre essas tecnologias, destacam-se a Tecnologia de Aplicação à Taxa Variável (Variable Rate Technology - VRT), sistemas On-The-Go e Piloto Automático (SOUSA; LOPES; INAMASU, 2014, p. 219). TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 79 Os dados coletados, como umidade e perdas de colheita, podem ser utili- zados durante a própria operação, fornecendo ao operador parâmetros para ajus- tar a velocidade de trabalho e a correção de dados de produtividade. Além do uso de dados em tempo real, a análise e a interpretação dos da- dos armazenados e carregados em um Sistema de Informações Geográficas (SIG) podem ser manipuladas e organizadas para a apresentação em mapas, os quais, por sua vez, podem ser sobrepostos a imagens, formando mapas de produtivida- de, fertilidade, custos etc. com precisão e clareza, facilitando a tomada de decisão do agricultor. Como exemplo de descrição de um sistema de instrumentação, pode-se utilizar o mapa de produtividade (Figura 1 e Figura 2). FIGURA 1 – MAPAS DE FERTILIDADE GERADOS A PARTIR DO USO DE SOFTWARES AGRÍCOLAS EM UMA ÁREA DE PRODUÇÃO DE LARANJAS Nota: (a) pontos (variabilidade espacial) de fertilidade ao longo da área; (b) manchas de fertilidade. FONTE: Molin e Mascarin (2007, p. 265) Os sistemas devem ser alimentados com as informações adequadas para gerar resultados confiáveis, que só serão úteis se aplicados como base para as devidas operações de correção. Lembrando que a agricultura de precisão é uma ferramenta e não resolve sozinha os problemas levantados. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 80 FIGURA 2 – MAPAS DE FERTILIDADE DE UMA ÁREA DE SOJA, RELACIONANDO OS PONTOS DE ALTA, MÉDIA E BAIXA PRODUTIVIDADE FONTE: Santi et al. (2012, s.p.) Os componentes e equipamentos eletrônicos utilizados para gerar o mapa de produtividade podem variar em posição, formato e tecnologia, de acordo com os fabricantes da colhedora. Para exemplificar, em algumas máquinas é necessá- ria a instalação de um sensor de fluxo no elevador de grãos limpos, bem como o uso de um sensor específico para medir a umidade do grão. Já a posição do ponto de localização na área é obtida por meio de um receptor de GPS, o qual determi- nará a latitude e a longitude da máquina no momento da leitura. Todas as informações geradas são enviadas a um dispositivo de memória para a posterior geração das análises de limitações e erros. Após, são finalmente enviadas para a elaboração dos mapas. A consideração do mapa nas operações agrícolas pode reduzir custos com fertilizantes e corretivos, proporcionando a sua aplicação localizada, reduzindo o custo energético e contribuindo para a sustentabilidade da produção. 2.2 APLICAÇÕES PRÁTICAS DA INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA EM TRATORES A instrumentalização das máquinasagrícolas proporciona a configura- ção de informações para o dimensionamento e a racionalização das operações e TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 81 dos próprios conjuntos mecânicos, entre outros aspectos. Desse modo, facilita a programação e amplia a capacidade de rendimento do trabalho. Nesse sentido, o trator foi uma das primeiras máquinas a receber os esforços da pesquisa e desen- volvimento de sistemas de instrumentalização eletrônica. O trator é uma invenção de 1850, que começou a se popularizar na agri- cultura após a Primeira Revolução Industrial. Naquela época, o objetivo era obter um automotor capaz de realizar tarefas de tração para aliviar o uso de animais e da própria força humana na realização de tarefas. O nome trator tem origem inglesa e significa motor de tração. Com a Revolução Verde, o trator se transformou em uma fonte de potência e tração. Atualmente, o trator pode ser considerado uma máquina-base para o de- senvolvimento da agricultura, principalmente na produção de cereais. Assumiu o protagonismo de grande parte das operações de cultivo e, portanto, o centro de mui- tos testes, avaliações e processos de aprimoramento de tecnologias, não só de cunho mecânico e eletrônico, como de gestão econômica na propriedade rural também. De acordo com Frantz (2011), o custo com mecanização agrícola varia de 20 a 40% do custo total de produção, dependendo da intensidade de uso e da espécie cultivada. O trator está envolvido no preparo do solo, na semeadura, nos tratos culturais e, dependendo da cultura, nas ações diretas e indiretas de colheita e comercialização. Portanto, no centro desses custos. Como conceito, o trator agrícola é uma máquina autopropelida, com ca- pacidade de manutenção em superfícies, tração e transporte, além de fornecer potência mecânica para movimentar máquinas e implementos agrícolas (MIA- LHE, 1996). Os tratores são movidos por motores de combustão interna e pela con- versão da energia gerada pela queima de combustíveis fósseis em trabalho. Ao configurar o trabalho de um trator, é importante conhecer as estruturas que o compõem (Figura 3) e sobre as quais esse trabalho gerado está alicerçado, princi- palmente o sistema de rodados, a tomada direta de força (TDP), a barra de tração e o sistema hidráulico. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 82 FIGURA 3 – COMPONENTES BÁSICOS DE UM TRATOR AGRÍCOLA FONTE: Santos Filho e Santos (2006, p. 6) A partir da estrutura básica e das demandas registradas com a própria evolução da agricultura, a instrumentalização dos tratores agrícolas foi – e ainda é – o objetivo de diversas pesquisas e empresas do setor. As modificações e cria- ções estão normalmente direcionadas ao aumento da eficiência do trabalho e à redução dos custos energéticos que, entre outros fatores, está ligada à redução de perdas de potência na tração pelas rodas, no eixo TDP e no sistema hidráulico. A Figura 4 mostra um esquema de concentração e distribuição das perdas em um trator agrícola em trabalho. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 83 FIGURA 4 – DISTRIBUIÇÃO DAS RELAÇÕES ENTRE USOS E PERDAS EM UM TRATOR AGRÍCOLA FONTE: Pirot e Vaitilangom (1987) apud Mantovani; Leplatois e Inamassu (1999, p. 1.245) Dessa forma, o desempenho de um trator agrícola e sua máxima eficiên- cia têm relação com o monitoramento, registro, análise, adequação mecânica da operação e até mesmo com a área e a espécie de cultivo. O desempenho de um trator agrícola pode ser avaliado pela força e potência desenvolvida na barra de tração, potência e torque na tomada de potência, eficiência de tração, patinagem das rodas motrizes e con- sumo de combustível (SILVA; BENEZ, 1997, p. 5). Para exemplificar, descrevemos entre os esforços de melhoria e automatiza- ção dos tratores relacionados ao monitoramento das perdas de potência, o realiza- do por Schlosser et al. (2001) que utilizou a instrumentação eletrônica de aquisição de dados. Nesse caso, ela era formada por um conjunto de sensores para medir a velocidade das rodas e a velocidade do trator (radar), além do uso de uma célula de carga, conexões, cabos e um condicionador de sinais, junto com um programa de aquisição de dados e um sistema de armazenamento no computador. O estudo teve por objetivo estudar o fenômeno de vibrações decorrentes da interferência entre eixos em um trator com Tração Dianteira Auxiliar (TDA), considerando que vibrações entre eixos podem causar gasto desnecessário de po- tência – portanto, de combustível – danos no equipamento e prejuízos ao trabalho pretendido. A Figura 5 ilustra de maneira geral a disposição de diferentes sensores instalados no trator e conectados a um sistema de aquisição de dados, conforme o exemplo descrito. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 84 FIGURA 5 – ILUSTRAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO DE SENSORES PARA AQUISIÇÃO DE DADOS RELACIONADOS AO TRABALHO DO TRATOR FONTE: Mantovani, Leplatois e Inamassu (1999, p. 1.243) De maneira geral, os sensores enviam os sinais coletados a uma central de armazenamento. Os sistemas que armazenam os dados são diversos no mercado e, muitas vezes, criados, adaptados ou manipulados de acordo com o objetivo ou necessidade do trabalho em questão. O armazenamento de dados assume grande importância na instrumen- talização das máquinas agrícolas, visto que comporta todos os dados que serão base para as análises necessárias. Dessa forma, veja a seguir, alguns exemplos de registradores de dados e seus direcionamentos na utilização em tratores, ressal- tando que o uso pode ser adequado a diferentes máquinas agrícolas: • Datalogger micrologger CR 23X equipado com uma placa SDMINT8 SN:2094, usado para aumentar a quantidade de canais de entrada de sensores. Esse siste- ma de armazenamento de dados foi utilizado em um trator Valtra BM 100 4x2 TDA para determinar o desempenho dinâmico do trator, utilizando biodiesel destilado etílico e metílico (SORANSO, 2006). • Datalogger CR 23X, utilizado para armazenar, a uma frequência de 20 Hz, os sinais analógicos (célula de carga) e de pulso (patinamento, radar, consumo de combustível e rotação) e o desempenho energético de um conjunto trator-se- meadora (TRINTIN et al., 2005). • Datalogger CR 10, usado pela capacidade de armazenamento e de progra- mação. Possui um teclado com visor alfanumérico que, além de auxiliar na programação, também possibilita o monitoramento dos dados em tempo real (MANTOVANI; LEPLATOIS; INAMASSU, 1999). A variação de datalogger (registrador de dados) é concebida conforme a necessidade e o objetivo do registro. Contudo, em todas as suas versões, os data- loggers são registradores de dados equipados por sensores. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 85 Um datalogger (registrador de dados) é um gravador de dados eletrô- nicos, que armazena os dados de sensores em um intervalo de tempo pré-definido ou conforme uma lógica de programação interna ou ain- da conforme um comando externo. Um datalogger diferencia-se de um sistema de aquisição de dados por ser um equipamento único, possuir uma baixa taxa de amostragem e alta capacidade de armazenamento de dados. De maneira geral, o datalogger utiliza um circuito eletrônico baseado em um microprocessador para controle e memórias de arma- zenamento não voláteis para armazenamento de dados. Geralmente são pequenos e alimentados por baterias. Através de portas de co- municação é possível fazer a aquisição dos dados armazenados para um computador, por exemplo, onde os dados podem ser analisados e tratados convenientemente. Alguns dataloggers possuem ainda uma interface com LCD (Display de Cristal Líquido) e um teclado para faci- litar a programação, alteração de parâmetros e visualização dos dados armazenados (RUSSINI, 2009, p. 30). Ainda com o objetivo de minuciar a instrumentalização eletrônica, a Tabe- la 1 detalha os componentes de um registrador de dados e contorna umaamplitu- de de funcionalidades e a operacionalização do sistema como um todo. TABELA 1 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E COMPONENTES DE UM DATALOGGER FONTE: Adaptado de Russini (2009) Componentes Detalhamento Entradas e Saídas Determinam a quantidade e o tipo de entradas elétricas para sinais de sen- sores e chaves de controle, além da quantidade e tipo de saídas elétricas para controles de atuadores, sinalizadores e outros equipamentos. Podem ser entradas ou saídas digitais, analógicas ou específicas para deter- minadas aplicações. Os níveis de tensão e corrente dessas entradas e saídas devem ser bem observados para evitar danos ao datalogger. Memória de Armazenamento Capacidade e tipo de memória utilizada para o armazenamento do pro- grama principal (quando o datalogger for programável) e dos dados dos sensores. Taxa de Amostragem Intervalo de tempo em que os dados são digitalizados. Esse tempo determina o intervalo de tempo mínimo em que os dados podem ser coletados, gerencia- dos ou programados conforme o objetivo da ação, máquina ou’’ implemento. Precisão Todas as precisões dos dados das entradas e saídas são especificadas indi- vidualmente de acordo com a padronização internacional e a necessidade em questão. Interfaces de Comunicação Canais de comunicação com outros equipamentos elétricos. Elas podem ser de diversas naturezas e formas necessárias à recepção de dados. Alimentação Tensão e corrente nominal de alimentação dos circuitos eletrônicos, com ou sem alimentação dos sensores e atuadores ligados ao datalogger. Grau de Proteção Ambientes agressivos requerem dataloggers herméticos, com grau de pro- teção elevado. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 86 Uma diversidade de trabalhos e ações dos tratores podem ser estudadas, monitoradas e desenvolvidas sob o uso de instrumentos eletrônicos para os mais diferentes e específicos objetivos. Dessa forma, conhecer esses instrumentos e a mecânica da máquina é fundamental para o alcance de resultados que contribu- am com o processo de precisão na produção agrícola. 2.2.1 Medida de velocidade e patinamento A velocidade de um trator está relacionada primeiramente a seu peso, potência, capacidade de deslizamento, força de tração, entre outros fatores ca- racterísticos de cada modelo, marca e função. Da mesma forma, a velocidade in- fluencia diretamente nas variáveis de realização de trabalhos de um trator. Para o estudo do comportamento mecânico do trator em operação de campo, é necessário que se conheça três ramos da física, a estática, a cinemática e a dinâmica. A estática deve abordar a questão do peso e sua distribuição, assim como a localização do centro de gravidade [...] Uma abordagem da dinâmica nos facilitaria entender a relação so- lo-veículo, estudando todas as forças e os sistemas. Também poderia apoiar os estudos de transferência de peso em atividade de desloca- mento e tração, assim como estudar os limites de trabalho, em situa- ções de estabilidade lateral e longitudinal. A cinemática nos apoiaria no entendimento do funcionamento da roda, do patinamento e da ma- nobrabilidade do trator por seu raio de giro (SCHLOSSER, 2001, p. 1). A velocidade, portanto, não pode ser entendida ou considerada de forma isolada, sendo a relação peso/potência definitiva para a correta análise e expecta- tiva do produtor em relação ao dinamismo de suas operações em campo. Nessa perspectiva, os tratores podem ser leves ou pesados. Os leves po- dem receber lastragem para aumentar seu peso e sua capacidade de aderência e tração, porém têm limite para a execução de operações que exijam grande capa- cidade de tração e suporte. Os tratores pesados são recomendados para terrenos mais firmes, pois refletem melhor a potência do motor e a capacidade de tração. Seja qual for a realidade de uma propriedade rural, esses ponderamentos devem ser realizados antes da aquisição de um trator, conciliando a necessidade das operações, as condições do solo e as exigências de cultivo. Atualmente, o peso dos tratores vem diminuindo e a potência, em relação ao peso, aumentando. Isso é consequência do uso de novos materiais na fabrica- ção das peças e componentes, como alumínio, plástico e fibra de vidro, o que, em uma relação direta, reflete no consumo de energia e na possibilidade de compac- tação dos solos. O correto uso da lastragem, da potência e da velocidade é funda- mental para a eficiência energética e de trabalho de um trator. Shlosser et al. (2005) afirmam que, para tarefas pesadas, em que a exigên- cia de força de tração é maior, a relação peso/potência permanece em torno de 60 kg/kW, enquanto para as tarefas mais leves está em torno de 35 kg/kW. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 87 Nessa perspectiva, a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (ANFAVEA) criou uma classificação específica para os tratores com rodas e tração dianteira (TDA), de acordo com sua potência. São considerados tratores de classe I aqueles com potência de até 36,9 kW, classe II de 37 a 73,9 kW, classe III de 74 a 146,9 kW e classe IV com potência superior a 147 kW. Francetto (2017) realizou um estudo que estabelece alguns parâmetros para a potência e peso de acordo com a lastragem. Assim, entre outras análises, foi verificada uma necessidade maior de lastro em tratores de maior potência. Tratores da mesma classe são dimensionados para realizar tarefas dis- tintas, por apresentarem relações desiguais, necessitando de adaptações para determinados trabalhos. Observa-se que em todas as classes, os maiores valores das médias da relação entre o peso e a potência estão presentes nos tratores lastrados, com maior significância para os tratores englobados nas classes II e III. Na primeira, os valores entre lastrados e sem lastro obtiveram uma diferença de 134,61%, enquanto que para a segunda permaneceu em 121,40%. Ressalta-se o fato de que nas classes I e IV essas diferenças foram sutis, de modo que para a primeira foi de 100,32% e de 101,01% para a segunda (FRANCETTO et al., 2011, p. 4). Dessa forma, feitas as considerações sobre peso e potência, a velocidade pode ser entendida e definida de forma a buscar a eficiência da operação. Por exemplo, para velocidades de operação entre 6 e 8 km/h em um trator com TDA, a relação peso-potência deve estar entre 60 e 80 kg/W no mínimo, já que “relações menores indicam que o trator deve ser lastrado, ou operado a maior velocidade, o que nem sempre é possível pelas características do implemento que está sendo utilizado” (SCHLOSSER et al., 2005, p. 3). Nessa perspectiva, a Tabela 2 apresenta dados de material técnico de alguns modelos de tratores nacionais, relacionando a potência à velocidade de trabalho de 6 km/h. Ainda, segundo Schlosser et al. (2005), as reflexões sobre o tema devem partir do conceito de velocidade crítica para dimensionar os aspectos relativos à velocidade, peso/potência e operação. Velocidade crítica: velocidade mínima que deve trabalhar um trator em seu peso original para aproveitar de forma eficiente a potência do motor. IMPORTANT E UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 88 TABELA 2 – DADOS DE ALGUNS MODELOS DE TRATORES NACIONAIS, RETIRADOS DE MATERIAL TÉCNICO E CALCULADOS PARA A VELOCIDADE DE TRABALHO DE 6 KM/H Modelo Peso semLastro (kg) Potência bruta no Motor (cv) Peso suplementar Recomendado (kg) Relação de peso/potencia (Kg/cv) Velocidade Crítica (kg/cv) 100 3100 71,4 2537 43,42 10,91 292 3430 77,3 2615 44,37 10,57 299 4884 97,1 1885 50,30 7,95 985 4650 73,6 241 63,18 6,31 5700 3355 62,6 1562 53,59 8,79 7500 5720 103,0 1163 55,53 7,22 FONTE: Schlosser (2001, p. 3) A tabela acima nos permite fazer uma importante reflexão sobre a perda de energia na forma de potência pelos motores de tratores. A potência do motor jamais poderá ser aproveitada integralmente em trabalhos de tração a 6 km/h, pois o peso recomendado para a las- tragem é muito superior ao quenormalmente se pode adicionar, so- mando-se lastros metálicos e água. Também se nota que, com o seu peso original, poucos modelos avaliados podem aproximar-se ao uso integral de potência do motor a baixas velocidades. Os tratores com alta velocidade crítica são muito versáteis, enquanto que os tratores com velocidade crítica baixa são adequados para o trabalho pesado, embora tenham que carregar peso "morto", quando estiverem fazendo operações de baixa exigência de potência. Estima-se em aproximada- mente 1200 a 1500 kg o lastro máximo que é possível adicionar a um trator (SCHLOSSER, 2001, p. 3). O patinamento do trator é outro fator ligado diretamente ao seu desempe- nho, as suas relações de eficiência, velocidade, peso e potência. Antes dessas rela- ções, é importante o entendimento de que o patinamento está baseado no conjunto de pneus do trator. Esse conjunto é formado pelos pneus e aros que, juntos, são responsáveis pela transmissão da potência do motor para o conjunto trator e solo. Dessa forma, os cuidados com os pneus devem ser considerados, em pri- meiro plano, na manutenção e regulagem, a considerar: a adequação da pressão interna para cada tipo de operação, o uso de modelos indicados pelo fabricante, a correta lastragem, a adequação do implemento à potência do trator agrícola e os cuidados no armazenamento do trator e dos pneus (FRANTZ, 2011). Considerando o conjunto de pneus, podemos definir o patinamento, que “representa, em termos percentuais, o deslizamento da banda de rodagem dos pneus motrizes do trator sobre uma superfície de apoio” (FERREIRA et al., 2000, p. 254) e a relação desse com a força de tração, a qual é proveniente da interação superfície do pneu e solo acrescida de uma força de autopropulsão. É essa força que, dependendo das características dos rodados e do solo, deve ser capaz de vencer a resistência oferecida pelo conjunto de fatores, deslocando a carga da barra de tração na velocidade adequada à operação (MIALHE, 1980). TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 89 Um patinamento excessivo pode aumentar o gasto energético do trator, reduzindo a força de tração e, por fim, a eficiência da operação. Da mesma forma, sem patinamento, o trator fica muito leve e, ao exercer força de tração, terá um patinamento excessivo. O patinamento está ligado ao lastro, peso e potência do trator e diretamente à força de tração necessária para determinada operação. O valor do patinamento para se obter a máxima eficiência de tração deve ficar entre 8 a 10% para solos sem mobilização, 11 a 13% para solos revolvidos e de 14 a 16% para solos arenosos (ASAE, 1989). Os sistemas eletrônicos de medição, como visto no item anterior, são capa- zes de, pelo uso de sensores específicos, normalmente magnéticos, captar pulsos. Esses pulsos são transmitidos para os programas de dados e analisados com base em parâmetros determinados. Após, são disponibilizados ao operador para que ele possa realizar as adequações nas regulagens, velocidade e peso necessárias para que o trator seja capaz de promover o correto patinamento na velocidade de trabalho adequada para alcançar a eficiência da operação. 2.2.2 Medida de fluxo de combustível O consumo de combustível dos tratores agrícolas é umas das variáveis que mais compromete o fluxo de energia nas operações de produção agrícola. Ele está relacionado ao uso e peso de lastro, demanda de carga na barra de tra- ção, pneus, velocidade de operação e às condições de solo. Conhecer os dados e controlar essas variáveis é fundamental para evitar consumo desnecessário e o consequente aumento de custos de produção. Nesse sentido, o monitoramento do fluxo de combustível pode ser usado como um alerta ao operador de que algo está sendo realizado em desacordo com a operação pretendida ou com a regula- gem aferida dos equipamentos envolvidos. A medida do fluxo de combustível é realizada pelo fluxômetro: O fluxômetro é um medidor de fluxo ou vazão de líquidos e gases. Existem vários tipos de fluxômetro, sendo que os mais comuns usam engrenagens dispostas no caminho do fluxo a ser medido. Quanto maior for o fluxo, maior é a rotação das engrenagens. No caso de um fluxômetro eletromecânico, a rotação de uma engrenagem é converti- da em tensão (saída proporcional) ou em pulsos por unidade de fluxo (saída por pulsos) (RUSSINI, 2009, p. 39). Os pulsos gerados pelo fluxômetro (Figura 6) são convertidos em medi- das de vasão, as quais podem ser em L/h-1, que não considera a temperatura e a potência desenvolvida; kg/h-1, que apesar de considerar a temperatura, não re- laciona à potência; ou g.kW.h-1, que relaciona a unidade de massa à unidade de potência (Russini, 2009). UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 90 FIGURA 6 – SISTEMA DE ENGRENAGENS DO FLUXÔMETRO FONTE: Oval Corporation (2008) apud Russini (2009, p. 39) O fluxômetro é apenas uma parte do sistema de monitoramento de con- sumo de combustível nos tratores, pois também podem ser considerados os sen- sores para medição de temperatura, a célula de carga para a medida de força de tração, as caixas de acomodação de registros, além de sistemas de aquisição e análise de dados. 2.2.3 Medida de área trabalhada A medição da área trabalhada durante uma operação é a base para cálcu- los de rendimento de trabalho por tempo, de consumo de energia por operação, de capacidade efetiva e teórica da máquina, além da avaliação econômica e do planejamento de operações. A medição é uma operação simples e básica realizada por um receptor GPS que determina a posição atual e anterior além do tempo entre elas, possibili- tando o cálculo da velocidade e demais variáveis. O GPS faz parte de um sistema automático de aquisição de dados no qual uma unidade de aquisição de dados monitora os sensores (GPS, consumo de combustível) e filtra os dados antes de serem armazenados na memória de bordo, geralmente através de um relógio in- terno, associando a informação à data e hora de sua obtenção. Assim, insere mais detalhes no banco de dados da área. 2.3 APLICAÇÕES PRÁTICAS DE INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS A tecnologia incorporada às máquinas agrícolas é cada vez mais ampla, rápida e dinâmica, exigindo de gestores, produtores e operadores atualizações constantes para aproveitar todos os recursos que a máquina oferece. Dessa for- ma, a tecnologia melhora a qualidade da operação, evita perdas desnecessárias, aumenta a produção e reduz os custos operacionais. Com a automação das máquinas agrícolas, algumas operações receberam maior intensidade de possibilidades e modificações, entre elas a pulverização e a se- meadura. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 91 2.3.1 Pulverização Pulverização consiste na distribuição de uma substância líquida em deter- minada superfície. Em pequenas partículas, a substância atinge a área desejada, seja ela foliar ou de solo. Na agricultura, a pulverização é conhecida desde o período de 1800, quando os agricultores utilizavam a lavação de folhas para evitar doenças em plantas. Na ocasião, ela era feita através do uso de escovas, seringas e, posterior- mente, com bombas manuais (CHAIM, 1999). O processo foi evoluindo com o desenvolvimento dos agrotóxicos, principalmente com a descoberta do DDT e uma gama de organoclorados na década de 1940. Esse processo de evolução foi acompanhado do desenvolvimento e do aprimoramento das formas de aplicação. Atualmente, a pulverização é utilizada para a aplicação e distribuição de pro- dutos agroquímicos, nutrientes ou fertilizantes de maneira geral. Ela pode ser feita por terra ou por via aérea, sendo por terra a mais utilizada na produção vegetal. O objetivo da pulverização é distribuir o produto na quantidade correta e no local desejado, auxiliando no combate a pragas e doenças, insetos e outras es- pécies indesejadas, além de possibilitar a distribuição de fertilizantes, perfazendo no atual sistema agrícola uma ferramenta fundamentalde produção. Os pulverizadores podem ser manuais, elétricos ou a combustíveis, sendo mais utilizados em culturas de maior extensão aqueles com motores movidos por combustíveis fósseis, principalmente óleo diesel. Nesta categoria, destacam-se os pulverizadores de barras (principalmente para cereais, verduras e legumes), além dos autopropelidos e atomizadores (culturas perenes). De maneira geral, são componentes dos pulverizadores: tanque ou reser- vatório em que a calda fica armazenada, bomba, agitador mecânico ou hidráulico, filtros, manômetro, regulador de pressão, mangueiras, conjunto de acionamento, dispositivo de aplicação e bicos de pulverização. Com a automação das máquinas agrícolas, atualmente, também podem ser considerados como componentes os medidores de volume aplicado, o localizador GPS, os sistemas de controle remo- to, entre outros dispositivos de monitoramento e coleta de dados. A escolha de um pulverizador deve considerar inicialmente a cultura ou culturas vegetais que serão alvos do uso do equipamento e a área a ser trabalha- da. Com relação à área, deve-se considerar especialmente a capacidade de ar- mazenamento do produto, cuja adequação reflete na eficiência econômica das operações. Independentemente da tecnologia a ser utilizada na ação, as questões de manutenção das máquinas (Tabela 3) devem ser priorizadas. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 92 TABELA 3 – PRINCIPAIS PRÁTICAS DE MANUTENÇÃO DE PULVERIZADORES Operação Objetivo Limpeza (tanque, bicos, gatilho e filtros) Garantir a remoção de qualquer residual de agroquímico de forma a evitar contaminações de operadores e do meio ambiente, bem como reações di- versas aos produtos utilizados. Os equipamentos de proteção individual devem ser utilizados inclusive na limpeza. Regulagem e calibração Garantir que o produto seja utilizado de forma e na quantidade correta, verificando a pressão, tipos e condições dos bicos, e vazão. Além de pro- ceder a ação de regulagem e calibração, é importante e possível, pelo uso de equipamentos de precisão, fazer o monitoramento e análise dos dados obtidos. Troca de bicos e peças A troca de bicos deve receber atenção prioritária, pois eles devem ser adequados ao tipo de aplicação e cultura e estar em perfeitas condições de uso para evitar prejuízos financeiros e técnicos. Da mesma forma, deve-se observar a máquina como um todo, tendo atenção ao desgaste, quebra ou desajuste de peças. FONTE: A autora Para que as ações de monitoramento, adequação e avaliação das operações de pulverização possam ser corretamente feitas, os parâmetros devem ser conheci- dos e definidos. Entre os principais parâmetros da pulverização, estão: dose, volu- me de aplicação por área, cobertura, tamanho das gotas, pressão, vento, temperatu- ra e umidade relativa do ar, deriva, tipo e condições dos bicos de aplicação. Os bicos do pulverizador têm papel fundamental na aplicação. Portanto, a sua escolha deve ser realizada com pleno conhecimento das possibilidades, das adequações e dos resultados a serem alcançados. Basicamente, os bicos podem ser do tipo: leque, cone, de impacto ou com indução de ar. Dessa forma, proporcionam gotas de tamanhos diferentes, pa- drões específicos de propagação de jato e exigem faixa de pressão de trabalho específica. O produtor deve ficar atento aos manuais do fabricante, nos quais es- ses dados são considerados e as indicações de uso são feitas com boa margem de precisão (Figura 7). TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 93 FIGURA 7 – TABELA DEMONSTRATIVA DO FABRICANTE RELACIONANDO CATEGORIAS E ESPECIFICIDADES DOS BICOS DE PULVERIZAÇÃO FONTE: Mestreagro (2020, s.p.) UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 94 Na Figura 7 é possível observar a adequação e a indicação de diferentes bicos e pontas de acordo com o produto agroquímico a ser utilizado. Ainda, é possível observar dados da fase de desenvolvimento da planta e a perspectiva de vazão esperada. Por exemplo, o uso do bico BD 02, com pressão de 3,1 bar, proporciona uma vazão de 0,82 l/min e 246 l/ha a uma velocidade de 4 km/h, com tamanho de gota média (250 a 350 micras). De posse dessas informações, o planejamento e a adequação das operações de pulverização podem ser realizados de forma eficiente. Com a automação das máquinas agrícolas, deve-se considerar o uso cres- cente do GPS e do controle remoto de processos. Nesse sentido, o mercado já proporciona as opções de máquinas automotrizes, dos conceitos e técnicas da agricultura de precisão, de aplicativos e smartphones, além do crescente cuidado com os recursos naturais na operacionalização dos processos de pulverizações. Máquinas automotrizes: com chassi e motor próprio, elas têm grande ca- pacidade de armazenamento e permitem que um grande volume de calda seja pulverizado sem a necessidade de parar a máquina. Ainda, proporcionam o uso do dispositivo GPS para mapear e rastrear o processo e das barras de controle hidráulicas. Smartphones e aplicativos: alguns aplicativos já desenvolvidos auxiliam na escolha dos bicos de pulverização, no cálculo de vazão e na adequação a espé- cies e estágio de desenvolvimento. Olá acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você e dinamizar ainda mais os seus estudos, a Uniasselvi disponibiliza materiais que possuem o código QR Code, que é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar mais essa facilidade para aprimorar seus estudos! UNI TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 95 Fundamentos da agricultura de precisão: são utilizados sistemas de co- leta de dados, GPS, sensores e outras tecnologias para promover uma distribui- ção variável de insumos. Com a agricultura de precisão, apenas as áreas que realmente demandam vão receber um determinado produto em determinada quantidade. Sustentabilidade: é a preocupação com a quantidade de produto utilizado e com o seu destino. Os pulverizadores, quando bem empregados, são capazes de otimizar a produtividade e garantir que o agricultor tenha controle de tudo o que está sendo usado na sua lavoura. 2.3.2 Semeadura Na Unidade 1 desta disciplina, o tema semeadura foi detalhadamente apresentado e discutido. Dessa forma, aqui trazemos algumas questões adicio- nais referentes à precisão, adequação e automação do conjunto trator-semeadora. Para SENAR (2015, p. 8) a semeadura adequada possui três principais ca- racterísticas: 1. mínima diferença entre as quantidades de sementes depositadas no solo e as emergidas; 2. espaçamento uniforme; 3. o tempo necessário para emergência de todas as plântulas é mínimo e uniforme. Como se pode perceber, a qualidade de semeadura é obtida pela interação de vá- rios fatores, tais como: bom desempenho dos componentes de corte, sul- cadores, compactadores, dosadores e distribuidores das semeadoras-a- dubadoras em condições variadas de velocidade e condições de solo. O monitoramento das operações agrícolas pode acrescentar elementos va- liosos antes, depois e durante a safra. No caso da semeadura, o monitoramento tem grande valia, especialmente durante a operação de plantio, quando ainda é possível identificar qualquer irregularidade e corrigi-la; e após a emergência das plantas, quando é possível identificar as irregularidades, mas não as reverter, apenas usá-las como base para o planejamento da próxima operação. Esses dados são obtidos e configurados através de softwares e sensores, os quais determinam as características da semeadura e fornecem dados de diver- sas características, que são analisadas em tempo real para o acompanhamento a distância ou diretamente em monitores acoplados nos tratores. O salvamento dos dados na memória para a posterior análise também é possível. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃOEM SISTEMAS AGRÍCOLAS 96 2.3.3 Medida de vazão de calda em pulverizadores O volume de calda transportado em um intervalo de tempo é a relação que determina a vazão de uma operação de pulverização, normalmente expressa em l/min, que pode ser medida na bomba e na ponta de pulverização. A vazão é medida pelo fluxômentro montado na linha de pressão. Ele mede a quantidade de calda que passa pelo comando em direção às barras de pulverização. A medida da vazão é exibida diretamente no monitor do pulverizador (autopropelidos) e pode ser acompanhada em tempo real pelos operadores, pro- porcionando a identificação e correção ou adequação de diferentes variáveis, como um bico ou ponta entupida ou danificada, um filtro que deve ser trocado ou limpo, mudança de condições ambientais ou fases vegetativas, índices de in- festação por talhão ou por área pré-determinada. Ainda que haja o uso e sejam disponibilizados instrumentos e equipamen- tos que automatizam os processos da operação de pulverização, é importante rea- lizar a calibração ou verificação da vazão da máquina. O objetivo dessa calibração é atualizar a vazão informada no monitor de acordo com a real vazão da máquina. Na calibragem, a vazão deve ser verificada em pelo menos duas pontas por seção da barra. Assim, são determinadas as médias individuais, as quais são multiplicadas pelo número de pontas, resultando na vazão total da barra. Portan- to, o valor obtido deve ser informado no monitor. Considere os itens abaixo para a realização da calibragem (SENAR, 2015): a) lave e limpe os componentes do circuito; b) abasteça o pulverizador de água; c) ligue a bomba; d) acelere o motor diesel na rotação de trabalho; e) posicione a pulverização no modo manual; f) abra a pulverização total da barra; g) ajuste uma pressão intermediária para o tipo de ponta; h) colete a vazão em litros por minuto de, no mínimo, duas pontas de cada seção da barra; i) calcule a média da vazão das pontas em l/min; j) multiplique a vazão média pelo número de pontas da barra, obtendo a vazão total. É importante lembrar que a variedade de marcas e modelos de pulve- rizadores disponíveis no mercado proporciona diferenças entre os recursos de automação ofertados ao agricultor. Alguns modelos, por exemplo, possuem um controlador de pulverização capaz de manter a dose de defensivo em litros por hectare (l/ha) desejada pelo usuário, independentemente das variações de veloci- dade do pulverizador. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 97 Para isso, o equipamento realiza a leitura dos pulsos dos sensores de roda e vazão para calcular, a velocidade de deslocamento do pulverizador e a vazão de líquido nas barras de pulverização respectivamente. O controlador calcula, então, a dose real em l/ha, a partir da equação mos- trada, e compara com o valor desejado. Se diferente, o controlador atua no regulador de pressão do comando de pulverização aumentando ou diminuindo a pressão e, consequentemente, a vazão nas barras de pulve- rização, para manter sempre a dose pelo usuário em l/ha desejada. Isso garante economia de produto, cobertura eficiente da lavoura e riscos mí- nimos de contaminação ambiental (MENEZES; MARTINS, 2009, p. 26). Nesse caso, o controlador visualiza no monitor a leitura – disponibilizada por um sensor – do nível do tanque de abastecimento em função da quantidade de calda e da vazão realizada. 2.3.4 Medida de fluxo de sementes em semeadoras A manutenção do correto fluxo de sementes desde o reservatório até o solo é fundamental para a instalação da cultura, uniformidade de stand e renta- bilidade da produção. Dessa forma, medir e monitorar o fluxo de sementes faz parte da rotina de plantio da agricultura moderna. Através da automação das máquinas agrícolas, estão disponíveis softwa- res para serem utilizados como ferramentas de acompanhamento dos parâmetros referentes à operação de semeadura. As leituras de dados são realizadas pelo uso de um sensor de massa no in- terior do tubo que leva a semente até o solo, o que possibilita a leitura de quantas sementes estão caindo em um determinado intervalo de tempo e a distância entre elas. Todos os dados analisados são apresentados em um monitor no interior da cabine do trator, podendo também ser acessados a distância em tempo real. Entre as informações disponibilizadas pelo sistema estão: a densidade de plantas (plantas/ha), o percentual de sementes liberadas de forma individual, percentual de sementes que estão caindo dentro do espaçamento determinado, área semeada e a ser semeada, espaçamento médio entre as sementes, velocidade de deslocamento da máquina durante a semeadura, entre outros dados que per- mitem ao operador parar, recomeçar e providenciar regulagens de acordo com seus objetivos de produtividade. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 98 Você poderá acompanhar uma aula prática de regulagem de semeadoras! Confira no link: https://www.youtube.com/watch?v=E_kIIZeY1Q8&t=11s. DICAS 2.4 MEDIDA DE PERDAS DE GRÃOS EM COLHEDORAS O processo de colheita de espécies vegetais é suscetível a perdas relacio- nadas à interação da máquina e da planta. Essas perdas podem ser maiores ou menores, de acordo com a condição de manutenção da máquina, do porte das plantas, do estágio de desenvolvimento e das características da própria espécie (altura de inserção de vagens, número e características de ramificações). Esse aspecto adquire maior importância quando há um atraso na co- lheita, pois retardamentos muito prolongados acarretam perdas na qualidade e na quantidade produzidas, especialmente sob condições de alta umidade e temperatura elevada. É importante destacar que, quanto mais tempo a planta permanecer em ponto de colheita no cam- po, maior será a probabilidade da ocorrência de abertura das vagens, seja por fatores genéticos de cada cultivar ou induzida (chuva de gra- nizo ou torrencial, ventos fortes entre outros), o que acarreta a deiscên- cia parcial ou total dos grãos (SILVEIRA; CONTE, 2013, p. 7). Os métodos manuais de cálculo de perda de colheita, muito usados em propriedades agrícolas que não possuem colhedoras de alta tecnologia, exigem muito esforço físico e tempo do agricultor, porém são importantes para a ava- liação da colheita e do estado da máquina, sendo utilizados como base para o planejamento das próximas safras. Atualmente, máquinas colhedoras possuem modernos sistemas automa- tizados, detalhados na Tabela 4, que coletam e processam dados e, entre outras possibilidades de análise, permitem a elaboração de mapas de produtividade em tempo real. Os mapas de produtividade podem individualizar áreas de acordo com sua produtividade, permitindo ao produtor conhecer a variabilidade espa- cial e temporal de sua área produtiva. O uso de softwares específicos possibilita o armazenamento dos dados e sua exibição no monitor da máquina em tempo real. Apesar da automação, os cui- dados com a regulagem e calibragem dos sensores e mecanismos que compõem a colheita são essenciais para evitar dados errôneos ou interpretações equivocadas. Os mecanismos que compõem uma colhedora são: corte, alimentação, tri- lha, separação e limpeza, os quais devem funcionar de forma sincronizada para proporcionar a correta trilhagem dos grãos, evitando perdas e danos de colheita. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 99 Normalmente, os componentes gerais de um sistema automatizado da co- lhedora são: sensor de velocidade do fluxo de massa, sensor de placa de impacto e sensor de umidade (Tabela 4). TABELAS 4 – COMPONENTES DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO DE COLHEDORAS DE GRÃOS Sensor Finalidade Sensor de velo- cidade do fluxo da massa Sistema baseado na medição da velocidade do fluxo da massa de grãos que atravessa um tubo de dimensões conhecidas. Nesse caso, mede-se a velocidade do fluxo por meio de micro-ondas e calcula-se a densidade média da massa de grãos. Este sistema tem a vantagem de não interferirna velocidade do fluxo da massa e ter bom tempo de resposta. No entanto, pode ser acometido por varia- ções na inclinação da colhedora durante o deslocamento no campo. Portanto, é preciso um sensor de inclinação para corrigir esse erro. Sensor de placa de impacto Outro sistema utilizado pelas empresas para a medição da produtividade nas colhedoras é a placa de impacto, que intercepta a quantidade do fluxo de grãos. Quanto maior o impacto ou deslocamento da placa, maior é a produtividade no local colhido. A placa deve passar por constantes limpezas a fim de evitar acú- mulo de sujeira e, consequentemente, erros na coleta de informações. Sensor de umi- dade Para que o mapa de produtividade represente a produtividade com base no peso dos grãos no estado seco, é necessário medir a umidade em que estão sendo colhidos. Para tanto, utiliza-se um sensor de umidade, normal- mente localizado entre o meio e a saída do elevador de grãos. FONTE: SENAR (2015, p. 17) Os resultados são disponibilizados nos monitores da cabine da colhedora, que são ligados a computadores de bordo, os quais coordenam as informações captadas pelos sensores. As informações são armazenadas em cartões de memó- ria e podem ser disponibilizadas por conexões sem fio para o acompanhamento a distância pelos agricultores. 2.5 ADEQUAÇÃO DO USO DA TECNOLOGIA À TIPOLOGIA DE PRODUÇÃO As facilitações e a precisão de dados proporcionada pelo uso da tecnolo- gia na agricultura são inegáveis. Assim, o aumento e regulação da produtividade, a ampliação das áreas cultivadas, entre outros benefícios também devem ser con- siderados. No entanto, as particularidades que envolvem o uso dessas máquinas automatizadas e altamente tecnológicas não podem ser ignoradas, sob a perspec- tiva de causar prejuízos a médio e longo prazo à agricultura de forma geral. Alguns pontos a serem considerados na adequação das propriedades agrícolas à tecnologia são: UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 100 • condições econômicas para aquisição e manutenção das máquinas; • capacitação dos agricultores e operadores para a correta manutenção, aplica- ção e interpretação dos dados coletados; • disponibilidade de assistência técnica especializada ao alcance geográfico e finan- ceiro para a resolução de possíveis problemas, sejam mecânicos ou eletrônicos; • adequação de aptidão de solo, declive e acesso físico das propriedades a deter- minada tecnologia; • adequação da espécie vegetal à tecnologia disponibilizada; Atento às condições de adaptabilidade, o agricultor poderá utilizar com segurança a tecnologia proposta e, de forma ampla, os seus resultados. TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 101 LEITURA COMPLEMENTAR REDES EMBARCADAS EM MÁQUINAS E IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS: O PROTOCOLO CAN (CONTROLLER AREA NETWORK) E A ISO11783 (ISOBUS) Rafael Vieira de Sousa Eduardo Paciência Godoy Arthur José Vieira Porto Ricardo Yassushi Inamasu Introdução O desenvolvimento de sistemas computacionais e o desenvolvimento de re- des computacionais para integração destes sistemas foram conquistas tecnológicas marcantes do século XX, que influenciaram direta ou indiretamente os diversos seto- res de atividade humana. Pesquisas em diversas áreas da ciência têm possibilitado o surgimento de no- vas tecnologias que ampliam as definições clássicas de sistema computacionais e de redes computacionais. Sistemas computacionais baseados em dispositivos ópticos, ou ainda, baseados em interações moleculares são exemplos da diversidade destas novas tecnologias. Neste documento, um sistema computacional, ou simplesmente computador, em sua forma mais elementar, deve ser entendido como um conjunto formado por unidade de processamento, unidade de armazenamento e unidade de interface de en- trada e saída para interação com sistemas externos. Tais unidades são compostas por circuitos elétricos analógicos e/ou digitais e por programas computacionais. Por sua vez, uma rede computacional, ou simplesmente rede, deve ser entendida como um conjunto computadores com circuitos elétricos analógicos e/ou digitais e programas computacionais de interface, que permitam a comunicação entre estes computadores, através de um ou mais meios físicos, utilizados para propagação de informação. Outros dois conhecimentos importantes para entendimento de redes digitais de comunicação de dados são o conceito de Bit e o processo de transmissão de infor- mações binarizadas. As informações em redes digitais trafegam no formato binário, ou seja, as informações são representadas (codificadas) por bits e transmitidas nesse formato. Assim, pode-se afirmar que o bit (simplificação para dígito binário, BInary digiT em inglês) é a menor unidade de informação e pode ter dois valores, 0 ou 1, ou verdadeiro ou falso, ou neste contexto quaisquer dois valores mutuamente exclusivos. A transmissão dos bits (comunicação digital) através de um meio físico con- siste, geralmente, na variação de uma característica de um sinal de acordo com os zeros e uns que representam a informação. Pode-se ilustrar a comunicação digital através do processo para transmissão da letra S (informação) em um sistema simples mostrado na figura. Nesse processo, podemos identificar as seguintes etapas: UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 102 a) codificação: para transmitir a letra S, representa-se (codifica-se) essa letra por um número binária, por exemplo, 0101 0011 (informação digital); b) transmissão: varia-se a tensão elétrica sequencialmente (pulsos) em um extre- mo do condutor através de uma chave simples. A variação ocorre com uma determinada frequência e em dois níveis, 0V e 5V, sendo que 0V representa o bit 0 e 5V representa o bit 1. c) recepção: a variação da tensão (pulsos) pode ser medida no outro extremo do condutor e a informação digital interpretada. EXEMPLO DE UM DE UM SISTEMA PARA TRANSMISSÃO DIGITAL FONTE: SOUSA et al. (2007, p. 10) A informação digital é transmitida pelo sistema da figura através da ope- ração da chave que, quando aberta elimina a fonte de sinal (pilha) do circuito impondo 0V aos terminais do instrumento de medida no outro extremo do meio condutor (bit 0). Quando a chave é fechada a fonte de sinal é inserida no circuito impondo 5V aos terminais do instrumento de medida (bit 1). Em sistemas de comunicação, o volume de tráfego em redes digitais é geralmente descrito em bits por segundo (b/s), que no exemplo da figura rela- ciona-se com a frequência com que a chave opera. Por exemplo, “um modem de 56 kpbs é capaz de transferir dados a 56 kilobits em um único segundo” (o que equivale a 7 kilobytes, 7 KB, com B maiúsculo para denotar a unidade em bytes e não a bits 1 byte é um conjunto de oito bits). Redes de Computadores Com a finalidade de facilitar a compreensão, o projeto e a implementação de uma rede de computadores, a estrutura de uma rede é dividida em níveis ou TÓPICO 1 | ELETRÔNICA EMBARCADA EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS 103 camadas que têm a função de oferecer determinado serviço para camada imedia- tamente superior. Assim, uma camada é constituída por um conjunto de circuitos eletrônicos e/ou programas que implementam determinados serviços a uma ca- mada superior, formando uma interface transparente entre as camadas, ou seja, a camada superior utiliza os serviços de uma camada inferior, sem a necessidade da camada superior ter informações sobre a implementação dos serviços pela ca- mada inferior. A divisão em camadas e a implementação de serviços transparen- tes permitem que uma determinada camada em um computador se comunique com uma camada análoga em outro computador, trocando informações sem a necessidade de conhecerem de que forma as camadas inferiores implementam a comunicação. O conjunto de regras e convenções que uma camada utiliza para se comu- nicar com a camada análoga em outra máquina é denominado protocolo. Uma camada pode ser constituída por um ou mais protocolos, que são definidosde forma a implementarem os serviços de cada camada. A International Organization for Standardization – ISO propôs um modelo para a estrutura de camadas de uma rede. Este modelo é denominado Modelo de Referência OSI (Open Systems Interconnection), ou simplesmente modelo OSI, e foi sugerido com o intuito de padronizar internacionalmente o projeto de redes. O modelo OSI foi definido com sete camadas, que são: física, enlace de dados, redes, transporte, sessão, apresentação e aplicação. Indústrias, universidades, associações de normas e outros grupos interes- sados em integrar sistemas computacionais em redes específicas para aplicações próprias têm desenvolvido padrões em que utilizam os conceitos do modelo OSI. Muitos desses padrões são desenvolvidos com apenas alguns protocolos ou ca- madas, proporcionando a cada usuário desenvolver outros protocolos e cama- das, para criar, desta forma, uma rede adequada à aplicação desejada. Existe um número grande de padrões para atender as necessidades de aplicações diversas, como por exemplo, em redes de computadores pessoais, sistemas de comunica- ção de voz e imagem, sistemas de posicionamento, sistemas de instrumentação e sistemas de automação e controle em veículos, plantas industriais e residências, entre outros. [...] FONTE: Adaptado de SOUSA, R. V. et al. Redes Embarcadas em Máquinas e Implementos Agrícolas: o Protocolo CAN (Controller Area Network) e a ISO11783 (ISOBUS). São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária, 2007. Disponível em: https://core.ac.uk/download/pdf/15427557. pdf. Acesso em: 23 mar. 2020. 104 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você aprendeu que: • Um sistema de instrumentação é composto por tecnologias específicas e complementares, além de equipamentos para a obtenção de dados de desempenho, com objetivo de estudo, ensaios, pesquisas, além do diagnóstico e avaliação das operações. • Com a Revolução Verde, o trator transformou-se em uma fonte de potência e tração, podendo ser considerado uma máquina-base para o desenvolvimento da agricultura. É o centro de muitas pesquisas e ações de instrumentalização eletrônica, em que as modificações e criações estão direcionadas para o aumento da eficiência do trabalho e à redução dos custos energéticos. • De maneira geral, nos processos de automatização de máquinas agrícolas, os sensores são dispostos em locais estratégicos e enviam os sinais coletados a uma central de armazenamento. Existem diversos sistemas que armazenam os dados no mercado, que muitas vezes são criados, adaptados ou manipulados de acordo com o objetivo ou necessidade do trabalho em questão. • A medição da área trabalhada durante uma operação é a base para cálculos de rendimento de trabalho por tempo, de consumo de energia por operação, e de capacidade efetiva e teórica da máquina, além de avaliação econômica e do planejamento de operações. • As facilitações e a precisão de dados proporcionadas pelo uso da tecnologia na agricultura é um fato consolidado, assim como o aumento e a regulação da produtividade e a ampliação das áreas cultivadas, entre outros benefícios. No entanto, as particularidades que envolvem o uso dessas máquinas não podem ser ignoradas, sob a perspectiva de poder causar prejuízos a médio e longo prazo à agricultura de forma geral. 105 AUTOATIVIDADE 1 Sobre a eletrônica embarcada em máquinas agrícolas, é CORRETO afirmar que: a) ( ) Máquinas móveis ou estacionárias que possuem um sistema eletroele- trônico montado são reconhecidas como máquinas com tecnologia eletrôni- ca embarcada. b) ( ) A instrumentação eletrônica consiste em equipar uma máquina para o exclusivo armazenamento de dados de desempenho com o objetivo de informação pós-operação. c) ( ) Equipamentos de agricultura de precisão são equipamentos desenvol- vidos para buscar a eficiência das operações agrícolas e resultam da junção entre a eletrônica embarcada e o uso dos computadores de campo. d) ( ) Computadores de campo são computadores com programas usuais de qualquer área da informatização de dados. 2 As operações previstas ou pretendidas dentro de um contexto de agricultu- ra de precisão individualizam os objetivos de intervenção de forma a ma- ximizar os resultados de cada fração dos processos de cultivo, sendo que os instrumentos que compõem os sistemas proporcionam os dados iniciais para cada leitura de resultados. Sobre essa afirmação, assinale a alternativa INCORRETA: a) ( ) A individualização de objetivos corresponde ao tratamento segmenta- do de uma área ou cultura, de forma a diagnosticar e tratar de forma pon- tual suas deficiências ou potencialidades. b) ( ) A intervenção individual para maximizar os resultados corresponde a uma possível economia de insumos e energia no tratamento de um talhão ou planta específica, sem generalizar diagnósticos. c) ( ) Maximizar os resultados de cada fração dos processos significa tratar a área de forma global, usando um diagnóstico, dado ou leitura específica como base para o tratamento de um todo. d) ( ) Os instrumentos que compõem os sistemas proporcionam a obtenção dos dados iniciais para cada leitura de resultados. Esse conjunto de instru- mentos corresponde exclusivamente ao uso de sensores e à transmissão dos dados coletados para uma central de informações. 3 O uso de GPS (Geographic Positioning System) nos sistemas eletrônicos em- barcados proporciona a determinação dos pontos de localização em ope- rações agrícolas. Com base nessa afirmativa, marque com X os resultados diretos e indiretos possíveis de serem alcançados com o uso do GPS: 106 a) ( ) Determinação do tamanho da área. b) ( ) Determinação do tempo de execução das operações. c) ( ) Mensuração do custo das operações. d) ( ) Determinação dos teores de umidade de grãos. e) ( ) Determinação dos índices foliares. 4 O datalogger (registrador de dados) é um gravador de dados eletrônicos que armazena os dados de sensores em um intervalo de tempo predefinido, conforme uma lógica de programação interna ou comando externo. Sobre os principais componentes e características de um datalogger, assinale a alternativa INCORRETA. a) ( ) As entradas e saídas podem ser digitais, analógicas ou específicas para determinadas aplicações. b) ( ) Memória de armazenamento é a capacidade e tipo de memória utiliza- da para o armazenamento do programa principal (quando o datalogger for programável) e dos dados dos sensores. c) ( ) A taxa de armazenagem é considerada o intervalo de tempo em que os dados são digitalizados. Esse tempo determina o intervalo de tempo míni- mo em que podem ser coletados os dados. d) ( ) Alimentação é o termo usado para determinar a tensão e a corrente no- minal de alimentação dos circuitos eletrônicos. e) ( ) O grau de proteção necessário para obtenção de dados confiáveis preconi- za o fato de que independentemente do ambiente, o datalogger é capaz de reali- zar o armazenamento sem necessidade de adaptações ou maiores cuidados. 5 O patinamento do trator é um fator ligado diretamente ao seu desempenho, as suas relações de eficiência, velocidade, peso e potência. Nesse sentido, marque V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas. a) ( ) O patinamento está baseado no conjunto de pneus do trator. Formado pe- los pneus e aros, o conjunto de pneus do trator é responsável pela transmissão de potência do motor para o conjunto trator-solo. b) ( ) Entre os cuidados com os pneus, estão: a adequação da pressão interna a cada tipo de operação, o uso de modelos indicados pelo fabricante, a correta lastragem, a adequação do implemento à potência do trator agrícola e os cui- dados no armazenamento do trator e dos pneus. c) ( ) O patinamento não interfere nos gastos energéticos do trator. Pelo contrá- rio, quando o patinamento é intensificado, ele é capaz de intensificar a força de tração e proporcionar a redução desses gastos. d) ( ) Retirando toda a capacidade de patinamento, o trator fica leve e, ao exercer força de tração, terá um patinamentoreduzido e força de tração ampliada. 107 TÓPICO 2 EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmicos! Neste tópico, discutiremos a agricultura de precisão, suas principais operações e equipamentos, e os sistemas disponíveis no mercado. A produção agrícola vista nos primórdios, que tinha o objetivo de sub- sistência, passou, a partir da Revolução Verde, a ocupar grandes áreas de terra, a utilizar insumos e maquinários, e a demandar tecnologias cada vez mais espe- cíficas e adequadas às questões regionais, à espécie de cultivo e aos diferentes mercados. Ainda, vista de forma homogênea em uma área de produção, a agricultu- ra alcançou altos índices de produtividade e caminhou para a profissionalização do campo. Nesse limiar, o caminho para a especialização produtiva configurou- -se na chamada Agricultura de Precisão (AP), que passou a trabalhar as especifi- cidades dos componentes produtivos e a individualização na busca da precisão e potencialidade produtiva. A agricultura de precisão considera a variabilidade de atributos fundamen- tais à produção agrícola para cada talhão da propriedade. Os componentes solos, fertilidade, uso de insumos e gestão deixam de ser analisados por médias e passam a ser analisados de forma individual para cada parte singular da produção. A re- lação entre agricultura de precisão e automação de máquinas agrícolas é estreita e codependente, visto que a AP usa a automação em sua operacionalização. No inicio da década de 1930, nos Estados Unidos, despontaram os primei- ros conceitos de AP, que foram concretizados e disseminados a partir da década de 1980, quando microcomputadores, sensores e sistemas de rastreamento terrestres e via satélite surgiram, assegurando a aplicação e a disseminação dos métodos de determinação e gestão da variabilidade espaço-temporal (COELHO, 2005). No Brasil, as primeiras ações de pesquisa na área da AP foram realiza- das na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, da Universidade de São Paulo (ESALQ/USP) em 1997, e expandiram-se, com o apoio da USP, para a Uni- versidade Estadual Paulista (UNESP), Embrapa, Fundação ABC, Instituto Agro- nômico do Paraná (Iapar) e Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), além de empresas privadas do setor agrícola e tecnológico, cooperativas agrícolas e, isoladamente, para alguns produtores rurais (EMBRAPA, 2018). UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 108 A agricultura de precisão é a tecnologia cujo objetivo consiste em au- mentar a eficiência, com base no manejo diferenciado de áreas na agri- cultura. A agricultura de precisão não consiste simplesmente na habili- dade em aplicar tratamentos que variam de local para local, porém, ela deve ser considerada com a habilidade em monitorar e acessar a ativi- dade agrícola, precisamente em um nível local, tanto que as técnicas de agricultura de precisão devem ser compreendidas como uma forma de manejo sustentável, na qual as mudanças ocorrem sem prejuízos para as reservas naturais, ao mesmo tempo em que os danos ao meio ambiente são minimizados (TSCHIEDEL; FERREIRA, 2002, p. 160). Apesar do fato de a AP tratar de especificidades, o tema também deve ser visto de maneira abrangente, sistêmica e multidisciplinar (Figura 8), como uma designação global dada a sistemas tecnológicos integrados que permite a leitura e o acompanhamento remoto das informações sobre os componentes e operações de produção, e compará-los a parâmetros predefinidos, que embasarão com pre- cisão as decisões de produtores e operadores, visando a expansão dos conceitos de variabilidade de espaço-tempo, além da sustentabilidade dos ecossistemas ambientais, produtivos e econômicos. FIGURA 8 – ESQUEMA ILUSTRATIVO DA AGRICULTURA DE PRECISÃO FONTE: HEXASTEP (2020, s.p) TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 109 Os itens seguintes abordarão os componentes e suas especificidades e con- tribuições para a precisão na agricultura e para a rentabilidade e sustentabilidade. 2 EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO Os equipamentos para a agricultura de precisão correspondem aos instru- mentos que comportam as tecnologias necessárias e disponíveis para a operacio- nalização da AP. Para Coelho (2005), as tecnologias disponíveis podem ser agrupadas em seis principais categorias: computadores e programas, GPS (sistema de posicio- namento global), SIGs (Sistemas de Informação Geográfica), sensoriamento re- moto, sensores e controladores eletrônicos de aplicação. Grande parte das tecnologias utilizadas na AP foi concebida para as mais diferentes áreas e adaptadas para a necessidade das operações da AP. TABELA 5 – PRINCIPAIS INSTRUMENTOS DE USO DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Instrumento Descrição Uso Computadores e programas Computadores velozes, munidos de eficientes programas responsáveis por armazenar, manipular e analisar uma variada gama de dados que devem ser processados para fornecer informações para a tomada de decisões. Os progra- mas podem variar em complexidade, indo de simples, para elaboração de mapas, a complexos, capazes de anali- sar múltiplas camadas de dados. Elaboração de gráficos e mapas de colheita, levantamento de dados de culturas e amostragem sistematiza- da de solos, além do fornecimento de dados sobre a variabilidade das culturas e solos em uma determina- da área. Sistemas de Infor- mações Geográfi- cas – SIGs Conjunto de programas, equipamen- tos, metodologias, dados e usuários integrados de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, o proces- samento e a análise de dados georre- ferenciados, bem como a produção de informação derivada de sua aplicação. Análise espacial das relações de ob- jetos geográficos pela combinação e processamento de dados (gráficos e alfanuméricos) de diversas fontes, produção de mapas, sobreposição de camadas e mapas diferentes, e simplificação de análises. Sistema de Posi- cionamento Global – GPS Possibilita determinar a posição ge- ográfica em qualquer parte do globo terrestre. Recebe os sinais emitidos via satélite e os transforma em informação disponível para os sistemas de infor- mação. A aplicação na agricultura depende do uso de antena, receptor e cabos para a conexão do receptor a outros equipamentos, como monitores de colheita, equipamentos para avaliar propriedades dos solos e cultura, e controladores para a aplicação de in- sumos a taxas variáveis. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 110 Sensoriamento Remoto Proporciona a aquisição de informa- ções a respeito de algum objeto sem estar em contato físico com ele. Envol- ve um conjunto de técnicas e procedi- mentos tecnológicos, como o uso de sensores e unidades de controle. Possibilita acessar uma variabili- dade espacial e temporal dentro de uma área em uma propriedade, ba- cia hidrográfica ou região. Usado para uma variedade de apli- cações, que vão desde a avaliação do estado nutricional e hídrico em plantas até a detecção de plantas daninhas e insetos. Pode fornecer informações sobre propriedades dos solos, diferenças entre tipos de estresses abióticos das plantas (água ou nutricional) e estimar a produção relativa das culturas. Sensores Instrumentos que transmitem impul- sos elétricos em resposta a estímulos físicos, tais como calor, luz, magnetis- mo, movimento, pressão e som. Utili- zando computadores para armazenar o impulso emitido pelo sensor, o GPS para medir a posição e o SIG para ana- lisar e mapear os dados, qualquer in- formação gerada pelo sensor pode ser detalhadamente mapeada com o uso das tecnologias complementares. Quantificação de propriedades dos solos: matéria orgânica; pH; umi- dade; profundidade do horizonte superficial. Identificação de variáveis de mane- jo: tipo e intensidade de ocorrência de plantas daninhas para aplicação intermitente de herbicidas; detecção de estresses abióticos para a aplica- ção de fertilizantes; população de plantas e produçãodas culturas. Colheita: quantidade de grãos, umi- dade de grão e suporte para mapea- mento de produtividade. Controladores Eletrônicos de Aplicação Componente de um sistema automa- tizado (computadores de bordo) no qual a informação armazenada é usa- da para influenciar o estado do siste- ma para a aplicação localizada de in- sumos. Sistemas eletrônicos de controle que variam em graus de precisão. São disponíveis para taxa variável de distribuição de calcário, fertilizantes (sólidos e líquidos), sementes, apli- cação de herbicidas e inseticidas, ir- rigação, aplicação de esterco e vários equipamentos de preparo do solo. FONTE: Adaptado de Coelho (2005) A separação ou visão isolada dos instrumentos utilizados na AP é possível e aconselhável. No entanto, de maneira prática, esses instrumentos são usados de forma complementar e conjunta, podendo ser vistos como instrumentos de manipulação e aná- lise conjunta do determinado resultado pretendido. IMPORTANT E TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 111 2.1 PRINCIPAIS OPERAÇÕES DESENVOLVIDAS PELA AGRICULTURA DE PRECISÃO Como visto na Figura 8, diversas técnicas podem ser utilizadas na AP em culturas comerciais, muitas em fase de desenvolvimento e outras em plena aplicação a campo. A abordagem para o uso das técnicas da AP pode ser dada por duas ações principais, das quais se desdobram outras técnicas. Abordagem 1 – Aplicação de dosagens de fertilizantes e corretivos na ins- talação ou manutenção da cultura: as aplicações são feitas de acordo com a recomen- dação de uso para cada local do campo de produção. São utilizados distribuidores de fertilizantes e corretivos que fazem a regulagem da dosagem automaticamente, obedecendo às informações processadas no mapa de fertilidade. Os chamados dis- tribuidores VRT (Variable Rate Technology), são as máquinas usadas para essas aplica- ções predeterminadas. Abordagem 2 – Mapeamento de produtividade: elaboração de mapas que ilustram minunciosamente a produtividade da cultura em cada ponto do talhão, o que proporcionará o manejo adequado para cada talhão, além de produzir um amplo banco de dados para o estudo e diagnóstico de locais e causas de baixa fertilidade. 2.2 EQUIPAMENTOS MAIS UTILIZADOS NAS OPERAÇÕES Como visto nos itens anteriores, vários instrumentos são considerados bá- sicos e de uso conjunto para a obtenção e a análise dos dados na AP. Nos itens a seguir, alguns desses instrumentos serão detalhados, considerando as principais operações do cultivo vegetal. Você encontra uma explanação prática de como usar um kit básico para a agricultura de precisão, com dicas importantes sobre a instalação e o uso das tecnologias, no link: https://www.youtube.com/watch?v=1fPjy0KDCQA. DICAS UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 112 2.2.1 Barra de luzes Uma das ferramentas de grande eficácia da agricultura de precisão é a orien- tação das máquinas agrícolas de forma a evitar a sobrepassagem e, ao mesmo tempo, precisar a adjacência das faixas de passagem dos insumos, adubos e corretivos. Por métodos convencionais, a aplicação em faixas adjacentes pode ser feita pelo uso de marcadores de espuma, pela orientação das fileiras de plantio, pelos ris- cadores de solo, entre outros. O objetivo desses métodos é evitar a sobreposição, o consequente aumento de custo e falhas, as quais podem comprometer a eficiência da distribuição do insumo ou controle fitossanitário. Nesse sentido, a AP desenvolveu novas técnicas, ferramentas e conceitos, dentre eles a barra de luzes (Figura 9). FIGURA 9 – MONITOR COM A DISPOSIÇÃO DA BARRA DE LUZES PARA A MARCAÇÃO DE OPERAÇÃO FONTE: Tecnoparts (2020, s.p) A barra de luzes, como as demais tecnologias da AP, tem seu funcionamen- to ligado a outros equipamentos, como o painel luminoso (display), o controle com botões de acionamento e o receptor GPS (Sistema de Posicionamento Global). O painel luminoso é um conjunto de luzes (LEDs) que se acendem na medida em que o veículo se afasta do alinhamento predeterminado, in- dicando ao operador a correção necessária no percurso. É comum tam- bém a existência de um visor que pode informar ao operador qual o erro em metros em relação ao alinhamento predeterminado, qual o tiro da aplicação, dentre outras informações (BAIO; ANTUNIASSI, 2003, p. 1). Os equipamentos embarcados nos modelos mais avançados são capazes de operar tanto em linha reta quanto curva, fazendo com eficiência as manobras de final de linha. Para operá-lo, inicialmente o operador deve localizar os pontos inicial e final em um alinhamento de referência. A partir desses pontos, o equipa- mento detectará automaticamente a manobra final do alinhamento, indicando o posicionamento seguinte. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 113 A tecnologia da barra de luzes é comumente utilizada para pulverizações aé- reas e na pulverização terrestre, através do uso dos autopropelidos e pulverizadores de barras. Outro uso em expansão da barra de luzes é na distribuição de corretivos de solo a lanço. Na semeadura, o equipamento pode fazer uma acentuada diferença, porém exige o uso de um GPS geodésico, o qual dispõe de precisão milimétrica, mas tem um custo elevado de aquisição, o que deve ser considerado pelo agricultor. Entre as vantagens do uso das barras de luzes, estão: Maior utilização do GPS na propriedade, diluindo seu custo, maior acurácia no alinhamento, possibilidade de retorno ao ponto de parada da aplicação, pode ser utilizada durante a noite, pode ser utilizada em qualquer estágio de desenvolvimento da cultura, a barra de luz não possui problemas com tiros longos, pode-se aumentar a velocidade da aplicação, sua utilização melhora a ergonomia para o operador, a barra de luz não tem problema com a velocidade do vento (BAIO; AN- TUNIASSI, 2003, p. 1). As vantagens do uso do equipamento, principalmente as relacionadas à precisão, dependem da habilidade do operador em corrigir, se necessário, a rota de aplicação e da precisão do GPS no fornecimento da informação de posicio- namento. Em um estudo comparativo realizado por Baio e Antuniassi entre o método de marcação por espuma e um autopropelido com barra de luzes, os resultados foram favoráveis para o uso da tecnologia da AP. Foi comparada a precisão média obtida com o marcador de linha por espuma e uma barra de luz instalada com um GPS Trimble Ag110 em um pulverizador autopropelido operando em reta e em curva. Nesse trabalho, foi observado que a precisão da barra de luz operando em reta foi de 0,40 m e operando em curva foi de 0,60 m, enquanto que a precisão obtida com o marcador de linha foi de 1,0 m (BAIO; ANTU- NIASSI, 2003, p. 2). Diante da eficiência da tecnologia, o agricultor deve realizar cálculos para conferir seu custo e benefício. Além disso, deve realizar a capacitação do opera- dor para obter o máximo de vantagem possível com o uso da barra de luzes. 2.2.2 Sensores e atuadores Os sensores podem ser definidos como conversores de grandezas físicas em sinais elétricos, enquanto atuadores são componentes que realizam a conver- são da energia elétrica, hidráulica e pneumática em energia eletrônica ou mecâni- ca (Figura 10). Como componente desse conjunto, a unidade de controle é respon- sável pelo gerenciamento e monitoramento dos parâmetros de operacionalização necessários para a realização das tarefas. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 114 Os sensores e atuadores ou transdutores são utilizados em conjunto. Para diferenciá-los, podemos associar a palavra sensor a perceber; e atuador a levar a frente, ou seja, o sensor detecta e transforma em sinal, e o atuador grava e transfe- re para outro sistema de forma convertida. Todo atuador possui um sensor, e boa parte dos sensores têm, de maneira embutida, atuadores. Os sensores são capazes de detectar e sinalizar luz, calor, movimento, umidade, pressão ou qualquer ou- tra variável detectável em um ambiente. FIGURA10 – EXEMPLIFICAÇÃO DE UM SENSOR E ATUADOR FONTE: Silveira (2018, s.p. ) Os sensores podem ser ativos ou passivos: Ativos: medem pela emissão de energia para o ambiente ou pela modifi- cação promovida pela energia no respectivo ambiente (sensores de laser, ultras- som, contato). Passivos: não emitem, apenas recebem energia do ambiente (sensores óp- ticos). Pelo tipo de grandeza mensurada, os sensores podem ser de distância (laser, ultrassom), de posicionamento absoluto (GPS), ambientais (temperatura, umidade) e de inércia (aceleração, velocidade). A Tabela 6 exemplifica alguns mo- delos de sensores com os estímulos de entrada e sinais de saída. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 115 TABELA 6 – EXEMPLOS DE FORMATO DE SENSORES DE ACORDO COM O ESTÍMULO E SINAL FONTE: Silveira (2018, s.p.) Sensores Estímulo Sinal Acústico Onda (amplitude, fase, polarização), espectro e velocidade de onda. Elétrico Carregamento, corrente, tensão, permissividade e condutividade. Magnético Campo magnético, fluxo magnético e permeabili- dade. Óptico Onda (Amplitude, fase, polarização), velocidade de onda, índice de refração, emissividade, absorção e refletividade. Térmico Temperatura, fluxo, calor específico e condutividade térmica. Mecânico Posição (linear, angular), aceleração, força, massa, densidade, momento, tor- que e orientação. Atuadores: a potência mecânica gerada pelos atuadores é responsável pela sua movimentação. Para tal, é enviada aos elos pelos sistemas de transmis- são, proporcionando a movimentação. Os atuadores são classificados pelo tipo de energia que utilizam em hidráulicos, pneumáticos e eletromagnéticos. Unidade de controle: responde pelo gerenciamento e monitoramento dos parâmetros operacionais requeridos para realizar tarefas. Os comandos de movi- mentação enviados aos atuadores são originados de controladores de movimento e baseados em informações obtidas pelos sensores (FELIZARDO; BRACAREN- SE, 2005). Assim, são capazes de oferecer aos atuadores sinais de erros, que serão transmitidos aos sistemas. Tanto as unidades de controle quanto os atuadores são ferramentas de- senvolvidas para viabilizar os dados e sinais detectados pelos sensores. Dessa UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 116 forma, fazem parte dos sistemas de sensoriamento. De maneira geral, a vasta quantidade de sensores disponíveis no mercado pode ser dividida em dois gru- pos: direto e remoto. Ambos têm por finalidade obter dados eletronicamente para a automatização de processos ou para tomada de decisões. A Tabela 7 apresenta as principais aplicações dos sistemas de sensoriamento na agricultura. TABELA 7 – PRINCIPAIS APLICAÇÕES DOS SISTEMAS DE SENSORIAMENTO NA AGRICULTURA FONTE: Adaptado de SENAR (2015) Área de aplicação Detalhamento Índices de vegetação Utilizados para desenvolver índices de vegetação, como indicadores de crescimento da cultura; do estado nutricional e da produtividade; reflec- tância espectral de culturas (sinais de estresses bióticos e abióticos do ambiente); avaliação do estado nutricional; estimação do crescimento e monitoramento das condições da planta; e estimativa de produtividade das culturas. Características de solo Usado para medições das características do solo em escala de campo e em tempo real. Esta aplicação proporciona agilidade e eficiência, com obten- ção de dados in situ (nas condições reais de campo). Condutividade elétrica Realizada com o auxílio de GPS, tem sido utilizada para determinar a tex- tura e outras propriedades do solo. Obtém significativa correlação com o resultado de análises dessas características com os laboratórios e integra os efeitos da argila (tipo e quantidade) e teores de sal (cátions e ânions solúveis). Considera toda a massa de solo, representando bem a condição real. Outros levantamentos Levantamento de características do solo, como o teor de matéria orgâ- nica, com o uso de técnicas de mapeamento por sensoriamento remoto, importantes para a tomada de decisões técnicas do produtor. Permite acompanhar o dinamismo das alterações rápidas do ambiente da lavoura com a coleta dessas informações, que podem ser a base para a aplicação dos insumos adequados em tempo real. A diferença entre sensoriamento direto e indireto está no contato ou não com o elemento a ser sinalizado. Por exemplo, o sensoriamento direto é realizado pelo contato físico do sensor com o solo, planta, fruto, umidade, pH etc. Já o re- moto é atribuído à observação indireta, como a observação terrestre ou aquática a distância, que resulta em imagens aéreas e imagens de satélites (SENAR, 2015). Embora automatizado, o sistema de sensoriamento somente terá êxito com a correta postura do operador na manutenção das máquinas, na leitura e interpretação dos dados e na calibração periódica dos sensores. A calibração deve ser feita de acordo com o manual do fabricante e, em alguns casos, varia conforme a cultura em questão e/ou a operação a ser realizada. Mas, atenção: não calibrar significa comprometer a qualidade e a confiabilidade dos dados gerados. 2.2.3 Piloto automático Há algum tempo, imaginar um trator ou colhedora movimentando-se ou realizando uma operação sem o condutor era impossível. No entanto, a AP já uti- liza esse instrumento para garantir eficiência em suas operações. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 117 O mecanismo consiste em um controlador de direção acoplado ao trator, que recebe informações do satélite por meio de uma antena instalada no teto do equipamento e as envia diretamente para as válvulas eletrônicas que comandam a direção do equipamento. Esse comando aciona os ci- lindros hidráulicos que, por sua vez, determinam o direcionamento das rodas. Além de evitar falhas nas aplicações ou sobreposição entre passa- das, proporciona maior conforto ao operador, cuja finalidade principal passa a ser monitorar o equipamento (SENAR, 2015, p. 66). O uso do piloto automático permite o desenvolvimento do trabalho se- guindo linhas previamente desenhadas pelo sistema de posicionamento, bem como armazenar os dados para operações futuras, integrando as operações auto- matizadas na bases de dados da AP. Diferentes modelos de tratores e máquinas podem receber o sistema de pilotagem automático, que é eletrohidráulico e de simples instalação e manutenção. A operacionalização do piloto automático demonstra a evolução das téc- nicas de uso do GPS, somando esse a outras técnicas de automação, como o uso do sistema RTK (Real Time Kinematic): Onde o sinal de correção, a ser utilizado nas passagens é obtido a partir de uma base fixa, que corrige o posicionamento dado pelo si- nal dos satélites e repassa ao receptor móvel (trator e outros veículos agrícolas) via comunicação de rádio em ondas UHF, garantindo uma acurácia estática no posicionamento em torno de 0,025 m (OLIVEIRA; MOLIN, 2011, p. 335). O sistema é eficaz, porém, depende da capacidade do operador de criar uma linha de referência que definirá o espaçamento entre as passadas. A partir dessa linha, o software do sistema RTK replica linhas para ambos os lados do ve- ículo, sendo o posicionamento corrigido automaticamente. A correção de trajeto é realizada utilizando o sensoriamento do volante e do rodado. Dependendo do nível tecnológico do modelo do equipamento, o operador poderá acompanhar os dados e assumir o controle durante as manobras de cabeceira (OLIVEIRA; MO- LIN, 2011). O sistema de pilotagem automática pode ser do tipo elétrico, como nos primeiros modelos, ou hidráulico, que é o mais atual. Assim como outras téc- nicas da AP, esse sistema é utilizado em conjunto com outras tecnologias, como a barra de luzes e os mapas de produtividade, além do sistema de sensoriamento e georreferenciamento. Entre os benefícios dos sistemas de piloto automático estão (RAUPP, 2012): • Menor estresse para o operador, que pode monitorar de forma mais segura e pre- cisa outros equipamentos utilizadosem sua jornada de trabalho. • Maior produtividade, ao permitir maiores velocidades de operação, inclusive du- rante a noite. • Maior acurácia no seguimento das trajetórias previamente definidas durante todo o dia, reduzindo custos e melhorando a utilização do solo. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 118 • Capacidade de seguir qualquer tipo de trajetória existente no campo (retas, curvas, pivô), com uma margem de erro inferior a cinco centímetros. • Operar nas faixas de velocidades compreendidas entre 3 e 25 km/h. • Tempo de aproximação a trajetória inferior a dez segundos, com baixa sobrepas- sagem. • Zelo pela segurança do condutor. • Robustez, sendo capaz de operar nos mais variados modelos de máquinas agríco- las e em qualquer tipo de solo (planos e acidentados). • Fácil instalação e manutenção. Um sistema hidráulico de pilotagem automática geralmente consiste em uma válvula hidráulica conectada a um cilindro de direção do veículo, que será responsável pelo acionamento do sistema. De maneira mais detalhada, um piloto automático, dependendo do fabricante e da máquina, é composto por: Um sensor (rotativo e absoluto) é instalado em uma das rodas do veí- culo para obtenção do ângulo das mesmas. [...] a posição absoluta do veículo é obtida via receptores GPS instalados sobre a cabine (ou na área mais elevada e livre de obstáculos do veículo) enviando continuamente as informações de localização geográfica (latitude e longitude), orienta- ção em relação ao norte geográfico da Terra e a velocidade (em módulo) do veículo, para o computador de bordo (RAUPP, 2012, p. 16). Portanto, as informações passarão para a decodificação e cálculo de erro da trajetória (sistemas DGPS ou RTK), que é mensurado em relação às informa- ções armazenadas no sistema de dados do veículo. Nesse momento, deve-se con- siderar a velocidade do veículo sob responsabilidade do operador, que está em- basada nas informações do protocolo CAN. O controlador deve então realizar a leitura do sensor de posição das rodas, e calcular a lei de controle em tempo hábil, enviando o sinal de comando para os atuadores. Além destas funções, o circuito do contro- lador deve obter a inclinação do veículo (ângulos de roll e pitch), além de gerenciar rotinas de segurança, enviando esses dados, e qualquer outra informação que seja de interesse do agricultor ou do projeto (RAUPP, 2012, p. 16). A Figura 11 ilustra o fluxo de informações do sistema de pilotagem automá- tica de um trator, desde a recepção dos dados até o processamento dos parâmetros. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 119 FIGURA 11 – FLUXO BÁSICO DE INFORMAÇÕES NO FUNCIONAMENTO DO PILOTO AUTOMÁTICO FONTE: Raupp (2012, p. 16) Em todo o sistema, estão envolvidos vários modelos matemáticos, tanto para a interpretação quanto para a leitura dos dados, como o que ocorre no sen- soriamento de ângulo de inclinação do veículo e na correção de erros de coorde- nadas de posicionamento de GPS. As teorias da física e matemática dão o suporte desde a coleta até a interpretação dos dados finais na maioria dos sistemas de AP. No link https://bit.ly/2zKUAVf, você terá acesso ao artigo Uso de piloto auto- mático na implantação de pomares de citros, de Tiago Oliveira e José Molin, que traz uma importante discussão sobre o uso dessa tecnologia! Confira! DICAS 2.2.4 Computador de bordo Os computadores de bordo são equipamentos capazes de transformar as informações geradas pelos demais componentes da AP, como GPS, sensores, atu- adores etc. em dados que possam ser compreendidos e interpretados pelo opera- dor e/ou agricultor. Pode-se dizer que eles estão entre as ferramentas e os objeti- vos de cada operação da AP. Por exemplo, em uma operação de pulverização, o GPS determina as coordenadas iniciais de localização. O sistema de sensoriamen- to sinaliza dados, como velocidade de movimentação e consumo de combustível, que são enviados a um sistema de computador de bordo para gerar informações, como o tempo necessário para desenvolver a operação (velocidade/km) e o custo da operação. De posse desses dados, o operador ou gestor pode realizar diversos desdobramentos, como área/dia/hora a ser trabalhada, prever valores necessários para as diferentes operações de uma safra ou fase, entre outras ações que podem ser importantes na tomada de decisões. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 120 Os computadores de bordo também podem informar níveis de combustí- vel, a temperatura, estimar a necessidade de manutenção, mostrar erros de per- curso e de desenvolvimento, proporcionar conexão com redes de comunicação e monitoramento remoto (wi-fi, Bluetooth, GPRS, DoR), entre outras informações. São equipamentos imprescindíveis para o sistema de piloto automático, de barra de luzes, de gestão e de produção e interpretação de mapas de variabilidade es- paço-temporal. Os computadores de bordo (Figura 12) das máquinas agrícolas normal- mente estão fixados nas cabines das colhedoras, tratores e pulverizadores auto- propelidos. Eles são compostos por sistemas de armazenamento e processamento de dados, softwares e outras programações específicas, como o datalogger, que já visto em itens anteriores. FIGURA 12 – EXEMPLO DE COMPUTADOR DE BORDO ACOPLADO A UM TRATOR AGRÍCOLA FONTE: Deere (2019, s.p.) É importante ressaltar a capacidade do computador de bordo na integra- ção das informações da máquina. Portanto, para o uso agrícola, ele deve ter o implemento de vedação de poeira e água e resistência à vibração e trepidação. 2.3 SISTEMAS COMERCIAIS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Para Inamasu e Bernardi (2014) a AP, apesar dos intensos processos de aperfeiçoamento, ainda preserva elementos que necessitam ser aprimorados. Os autores apresentam um organograma (Figura 13) com a pretensão de listar cau- TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 121 sas a serem consideradas diante da variabilidade e do grau de dificuldade envol- tos na visão pontual das especificidades dos sistemas produtivos. Os autores citam Molin (2004), que lista causas de variabilidade e grau de dificuldade para a sua intervenção e conclui que muitas das prováveis causas são do tipo que não permitem intervenções, e sim exigem a convivência. FIGURA 13 – CICLO DA AGRICULTURA DE PRECISÃO EM TRÊS ETAPAS FONTE: Inamasu e Bernardi (2014, p. 23) Com a crescente exigência e demanda por aprimoramento e resultados, o consumo das tecnologias da AP está em amplo processo de crescimento. O uso dos autopropelidos e das colhedoras cada vez mais automatizadas coloca os ins- trumentos da AP nas propriedades agrícolas em diferentes proporções e deman- da pesquisas de desenvolvimento cada vez mais adequadas às questões ambien- tais, com um reduzido custo de aquisição pelo agricultor. Nesse sentido, ocorrem esforços também para a otimização do uso dos instrumentos da AP, conforme ilustra a Figura 13. O fluxo em 3 etapas deve ser seguido, analisado e aplicado pelo produtor. A aquisição e o correto uso dos equi- pamentos não terão seu aproveitamento máximo caso o produtor não faça a cor- reta leitura, interpretação, planejamento e aplicação dos resultados obtidos. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 122 2.4 MAPAS DE ATRIBUTOS DE SOLO Os mapas de atributo de solo são um importante instrumento para o al- cance da precisão. Eles permitem ao agricultor diagnosticar, do ponto de vista químico e físico, parte a parte de sua área produtiva e proceder à correção e tra- tamento necessários, de acordo com cada leitura. Para atender a essa perspectiva, consolida-se no mercado a tecnologia de aplicação à taxa variável VRT (Variable Rate Technology), desenvolvida em máquinas agrícolas para permitir a aplicação controlada de insumos. Ela é utilizada na fertilização, mas também em pulveriza- ções e algumas operações específicas de plantio. Normalmente, necessitam de controle automático de velocidade e re-ceptor GNSS instalado na máquina agrícola para reconhecimento da coordenada geográfica de onde se localiza. Contam com um sistema computacional de apoio prévio para estudo e geração de mapa de re- comendação (SOUSA; LOPES; INAMASU, 2014, p. 216). A tecnologia VRT normalmente é aplicada em conjunto com o piloto au- tomático, ampliando ainda mais a precisão. O mapeamento dos solos é uma das aplicações da AP mais utilizadas. Obtido por análises de solo, ele proporciona a tomada de decisão sobre adubação em taxas variáveis. A aplicação de fertilizantes e corretivos em taxa variável, diferente do tra- tamento por médias da agricultura convencional, proporciona melhor produtivi- dade e eficiência no uso de nutrientes, resultando em uma redução da poluição ambiental (BERNARDI et al., 2004). A Figura 14 mostra um comparativo do nível de cálcio em uma área usando a amostragem por média (B) e a amostragem pelas técnicas da AP (A). TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 123 FIGURA 14 – NÍVEL DE FERTILIDADE DO ELEMENTO CÁLCIO EM AGRICULTURA DE PRECISÃO (A) E AMOSTRAGEM TRADICIONAL (B). BELA VISTA DO PARAÍSO, 2013 FONTE: Almeida (2016, p. 60) Os mapas (A) e (B) da Figura 14 permitem, em rápida interpretação, con- cluir que: O mapa de teor de Ca para AT e AP numa área de 8,34 ha, onde foi observado 0,63 cmolc dm-³ de cálcio em AT, índice considerado baixo (ALVARES et al., 1999a). Em AP, em torno de 0,75 ha obtiveram-se ní- veis de cálcio de 1,05 a 1,25 cmolc dm-³, considerados valores médios para o elemento. Já os outros 7,59 ha da AP apresentaram níveis de 0,41 a 1,04 cmolc dm-³ Ca, valores considerados baixos. Podemos ob- servar que se realizada a calagem através da agricultura tradicional haverá um desperdício de calcário numa área de 0,75 ha onde os níveis são considerados médios, não necessitando de aplicação do mesmo (ALMEIDA, 2016, p. 58). Esses e muitos outros resultados evidenciam a eficácia da AP relacionada à amostragem de solos, pois possibilita a correção adequada, o consequente aumento de rentabilidade, além de assegurar o uso eficiente dos recursos financeiros. Uma das metodologias mais utilizadas para a amostragem de solo na AP é a amostragem com malhas regulares. De maneira geral, o que mais varia nesse tipo de amostragem é a forma de retirada do solo da área de amostragem, que pode ser manualmente com o uso de um enxadão, até com equipamentos de AP acoplados aos tratores. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 124 É importante considerar que a principal diferença entre a amostragem de solo realizada na agricultura convencional e na AP é o critério de coleta e a representatividade das amostras, que estão naturalmente interligadas. O critério da AP é a variabilidade, normalmente dada pelos mapas de variabilidade, e a representatividade está vinculada ao número de amostras por área. Por exemplo, na agricultura convencional, uma gleba com 10 hectares pode ser considerada ho- mogênea e compor uma única amostra, composta ou não. Já na AP, essa mesma área corresponderia a uma amostra composta subdividida em subglebas de 1, 2 ou 2,5 hectares, considerando os mapas de variabilidade. Esta subdivisão é o que se pode chamar de malha de amostragem ou grade de amostragem. É como se pegássemos a área e colocasse sobre ela uma malha quadriculada, onde cada quadricula corresponde a 1 hectare por exemplo. Neste caso, dentro desta gleba teríamos, portan- to, 10 subglebas ou 10 grades de amostragem. Para cada subgleba será georreferenciado um ponto central. Neste ponto central será realizado uma amostragem de solo, outros pontos serão amostrados para com- por a amostra representativa, pode-se coletar dentro desta subgleba de 20 a 30 pontos aleatórios para compor a amostra composta desta subárea ou fazer uma amostragem pontual na qual as subamostras são coletadas em um raio de 3 a 6 m do ponto central. Portanto neste caso, seriam realizadas 10 amostragens de solo para esta área de 10 hectares com uma grade de 1 hectare (OLIVEIRA, 2013, p. 1). Quanto menor o quadro de amostra, mais preciso o processo. Contudo, não há uma regra geral. Assim, a definição deve partir da indicação técnica perante a análise dos mapas de variabilidade de produtividade, por exemplo, ou da análise visual de diferenças de textura e estrutura. Nessa definição, o agricultor deve consi- derar também o custo do processo, seja da coleta ou posterior à análise laboratorial. A malha amostral pode variar quanto ao formato, podendo ser triangular, quadricular, retangular ou hexagonal (Figura 15). A configuração de malha mais difundida é a quadricular, tanto pela maior simplicidade de geração nos diferentes softwares, quanto pela maior fa- cilidade de orientação e localização dos pontos amostrais no campo. Ma- lhas retangulares são preferidas quando a variabilidade espacial dos atri- butos do solo é mais pronunciada em uma direção (ex. Leste para Oeste). Isso pode ser observado em área com declive. Desta forma, utilizando malha retangular [...] os pontos amostrais poderiam ser dispostos mais próximos na direção transversal ao declive (maior variabilidade espacial) e ser dispostos mais espaçados na direção longitudinal ao declive (menor variabilidade espacial) (SANTI et al., 2016, p. 83). TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 125 FIGURA 15 – ILUSTRAÇÃO DAS ETAPAS DE ELABORAÇÃO DO MAPA AMOSTRAL PARA A REALIZAÇÃO DA COLETA DE SOLO FONTE: SANTI et al. (2016, p. 84) A sequência do processo pressupõe a escolha de um laboratório de con- fiança e, de posse dos resultados, a emissão dos mapas de fertilidade que, por sua vez, nortearão a aplicação dos fertilizantes e corretivos em taxa variável. SANTI et al. (2016) alertam para um aspecto importante relacionado ao uso e a aplicação de tecnologias, refletindo que, em algumas ocasiões, uma gama de tecnologias não é mais eficiente que a observação do agricultor ou técnico. Segundo os autores, isso significa “ir à lavoura, de talhão por talhão, e observar problemas que não aparecem em análises de solo, e consequentemente não se identifica como fator limitante, como a erosão laminar ou em sulcos ou a falta de biodiversidade edáfica” (SANTI, et al., 2016, p. 260). 2.5 MAPAS DE RENDIMENTO E DE CUSTOS Os programas de coleta e análise de informações que compõem os siste- mas de informação da AP são importantes instrumentos de gestão das proprie- dades. Todas as informações são processadas e geram dados, como rendimento UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 126 e custo por área trabalhada, por cultura, por operação, por hora, entre outros diversos recortes que o gestor queira analisar. O acompanhamento e a análise desses dados pelo agricultor deve considerar que, entre os elementos a serem considerados na gestão, um deles é a análise pontual sobre o custo de aquisição e manutenção da AP, tecnologia que ainda apresenta custos considerados eleva- dos, os quais precisam ser diluídos em seus benefícios de maneira eficiente, o que pressupõem o conhecimento detalhado de sua composição e variabilidade. Uma das bases para esses sistemas de gestão são os mapas de produtivida- de e rendimento, capazes de gerar informações sobre custos, lucro e espacialização da produtividade ou rendimento, conforme melhor visualizado na Figura 16. FIGURA 16 – EXEMPLO DE ESPACIALIZAÇÃO DOS VALORES DE PRODUTIVIDADE DE GRÃOS (KG HA-1) Nota: (A) receita líquida (R$ ha-1) (B) da cultura da soja, safra 2010/11. FONTE: Russini, et al. (2016, p. 131) A Figura 16 é resultado de um estudo de caso desenvolvido pelos autores no Rio Grande do Sul. Ainda que os resultados tenham sido considerados acima da nacional, o mapeamento de custos e produção forneceu importantes informa- ções sobre a variabilidade dentro da área de cultivo. Segundo os autores: O mapeamento dos custos de produção, receitas e resultados econô- micos fornecem informações importantes para subsidiar futurases- tratégias de manejo e investimentos na área. Indica-se a análise eco- nômica de pelo menos 3-4 safras, incluindo diferentes culturas, para obter padrões consistentes de variabilidade espacial da lucratividade da lavoura. Com base nisso, sub-regiões da lavoura (zonas) menos lucrativas devem ser manejadas diferentemente de sub-regiões mais lucrativas (Russini et al., 2016, p. 136-134). TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 127 Esta é a função, de maneira simplificada, dos mapas de produtividade: permitir ao agricultor precisão no uso de técnicas de manejo, em que a AP pre- coniza a visão “talhão a talhão” ou “planta a planta”, e englobar essa visão aos aspectos de gestão financeira da propriedade. As metodologias de coleta de informações que baseiam os mapas são es- pecíficas de cada cultura. Para grãos, por exemplo, sensores instalados na pla- taforma de colheita e no elevador de grãos fundamentam os principais dados, norteados pelas informações dos programas de georreferenciamento, que aferem os aspectos de localização espacial. É importante salientar que se discute atualmente a avaliação do solo via imagens de satélite e drones, usando os princípios da reflectância (radiação re- fletida ou emitida), ou o uso de sensores que medem a condutividade elétrica do solo e mensuram as suas condições físico-químicas. Esses métodos já apre- sentam resultados compatíveis com os métodos tradicionais e trazem vantagens importantes aos produtores. No entanto, ainda precisam de estudos de aferição e especialização que os habilite, entre outros aspectos, a diferenciar as causas das diferenças de reflectância para assegurar suas leituras e interpretações. 2.6 APLICAÇÃO DE PRODUTOS EM TAXA VARIÁVEL A aplicação de insumos a taxas variadas pode ser utilizada para fertilizan- tes, corretivos, agrotóxicos, produtos biológicos, para a adubação no processo de semeadura, tendo como base os mapas de produtividade e, mais recentemente, para a aplicação de fertilizantes em tempo real e o sensoriamento do estado nutri- cional das plantas. As metodologias de aplicação em taxa variável estão em pleno uso na AP, porém, em constante processo de aprimoramento e aferição, buscando melhor sinalizar e interpretar os dados. Atualmente, os sensores de vegetação são ópticos e utilizados para men- surar o teor de nitrogênio das plantas. De maneira simplificada, atuam pela de- tecção e mensuração das bandas de absorção da clorofila e espectros de luz re- lacionados à coloração da vegetação, pré-relacionando, por exemplo, sintomas como o amarelecimento das plantas à falta de nitrogênio (RUSSINI et al., 2016). O mesmo autor alerta que, apesar de estudos que certificam o uso desses pa- râmetros como eficientes para a determinação do estado nutricional da planta, alguns cuidados devem ser tomados em relação a condições associadas, como a influência de fatores bióticos e abióticos, aos quais se pode atribuir a causa do amarelecimento das plantas. Para a aplicação em taxa variável, após a aquisição dos dados, interpreta- ção e determinação das quantidades específicas para cada talhão analisado (ma- nualmente ou de forma automatizada), esses dados devem ser transferidos em arquivo digital para os programas de computação de bordo que, devidamente UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 128 configurados, irão utilizar os dados de posicionamento global (GPS) para deter- minar a localização da máquina e do referido ponto do mapa de prescrição. As- sim, o computador enviará os sinais para os atuadores, que farão a regulagem de vazão de acordo com cada equipamento de aplicação (PEREIRA, 2019). Esse procedimento se repetirá ao longo do deslocamento da máquina por toda a área mapeada. 2.7 DIAGNÓSTICO DE FALHAS E CORREÇÃO DE EQUIPAMENTOS O diagnóstico de falhas na AP é um processo contínuo de análise de da- dos e imagens. Ele pode iniciar pela correção do posicionamento dado pelo DGPS (correção via satélite submétrico), que se faz necessário em virtude do erro de precisão nos sistemas GPS, calculado entre 5 e 10 m. Sendo assim, na agricultura, os três tipos de GPS mais precisos são: DGPS (correção via satélite, submétrico), GPS absoluto com correção por algoritmo (também submétrico, mas possui uma degradação da precisão em relação ao tempo, mas funciona muito bem para direcio- namento manual), e o RTK (“Real Time Kinematic”, milimétrico). Claro que dependendo da precisão desejada para uma determinada aplica- ção na agricultura é necessária uma ou outra tecnologia de correção dos erros GPS. Por exemplo, não é preciso GPS RTK para fazer mapas de produtividade do algodão, mas certamente é necessário para fa- zer “plantio do adubo” técnica com grande expansão no oeste baiano (ANTUNIASSI et al., 2016, p.2). A correção dos dados de posicionamento ocorre, portanto, de forma auto- mática com o uso do DGPS, sistema indispensável no uso do piloto automático e em aplicações em taxa variada. Alguns programas em uso nos computadores de bordo realizam a teleme- tria das máquinas com a referida tecnologia remota. Pela telemetria, o gestor pode ficar atento a dados de consumo fora do normal, como de combustível, falhas na queda de sementes, na umidade dos grãos em colheita, quedas de produtividade, entre outros aspectos que podem apontar falha mecânica, de aferimento ou fun- cionamento dos sensores envolvidos. Os programas de telemetria podem apontar rapidamente o problema sinalizado e, em alguns casos, dar um diagnóstico das causas possíveis. Logo, o alerta ao gestor ou diretamente ao operador pode garantir a correção, evitando problemas de manejo e garantido a eficiência produtiva. A referida possibilidade reforça ainda mais a necessidade de o gestor acompanhar detalhadamente os relatórios, realizar o monitoramento e avaliar as operações em campo. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 129 2.8 USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS (VANT) NA AGRICULTURA DE PRECISÃO O termo VANT é utilizado para designar Veículos Aéreos Não Tripulados controlados remotamente. Em consenso mais recente da ANAC, surgem as Aero- naves Remotamente Pilotadas (RPAS), tidas como um subgrupo dos VANT. Inter- nacionalmente, RPAS deriva da sigla Remotely Piloted Aircraft System e é o termo técnico e padronizado pela Organização da Aviação Civil Internacional (OACI) para se referir aos sistemas de aeronaves remotamente pilotadas e utilizadas com propósitos não recreativos. O termo drone é popularmente utilizado para qualquer veículo aéreo não tripulado e não é reconhecido formalmente (PEDROSA, 2015). O uso das RPAS na agricultura atende uma das necessidades mais laten- tes da AP, a disponibilização de informações de forma rápida e precisa, consi- derando principalmente os estágios críticos das culturas relacionados a ataques de insetos, fungos e/ou outros organismos indesejáveis na produção. Portanto, o rápido diagnóstico pode indicar o nível de dano e a forma/urgência de reação de manejo. Outro aspecto atribuído as RPAS é a redução do uso e custos com com- bustível e, indiretamente, de danos físicos à cultura. Inicialmente, os primeiros exemplares apresentavam algumas restrições de uso pela dificuldade de manutenção e suporte de carga, necessitando do au- mento do número de voos, principalmente em áreas maiores de terra, comuns na AP. Com o aprimoramento da tecnologia, além da ampliação da capacidade de carga, realizou-se a adaptação nas RPAS de câmeras simples ou de comprimentos de onda vermelho, verde e azul (RGB). Essa nova funcionalidade ampliou o leque de possibilidades de uso e aplicação da tecnologia. A utilização de câmeras RGBs deu início ao conceito de “ver por cima”, que consiste em realizar vistorias rotineiras na lavoura, como falhas de plantas, focos de doenças, processos erosivos entre outras aplicações. Essa ferramenta passou a ser utilizada baseando-se nos conceitos bási- cos do sensoriamento remoto (JORGE; INAMASU, 2014, p. 110).O uso de câmeras auxilia na verificação de focos de doenças e ataque de organismos danosos, bem como na verificação de falhas de plantio e elaboração de mapas de ataque ou incidência. Mais recentemente, com o surgimento dos sensores de leitura vegetal, o uso de RPAS ganhou uma ampliação de perspecti- va, passando a utilizar sensores ópticos embarcados. A adaptação de sensores vegetação em RPAS, teve uma maior aceitação pelo fato de que as leituras com os mesmos normalmente são feitas ma- nualmente pelo usuário, ou em certos casos, são adaptados nas máqui- nas agrícolas no momento da aplicação de insumos, ou que apresentam a limitação, de leituras que necessitam ser feitas em outros estágios da cultura sem afetar a logística operacional das máquinas e o aumento de custos com combustível (JORGE; INAMASU, 2014, p. 109). UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 130 Existem variações de modelos utilizados na agricultura (Figura 17), po- rém, os componentes básicos são comuns para a operacionalização das RPAS. • Aeronave: modelo físico de veículo aéreo. • Estação de controle em solo: Ground Control Station (GCS), é a base para planejamen- to e acompanhamento da missão e do trabalho realizado remotamente, permitindo a visualização do mapa da área. • GPS: sistema de posicionamento global acoplado, determina a localização espacial do veículo e das operações. • Unidade de navegação inercial: o veículo não aceita comandos de movimento dire- tamente ligados ao GPS devido à grande margem de erro. Por isso, recorre a uma unidade de navegação inercial (IMU) para garantir uma melhor precisão da posição. FIGURA 17 – ILUSTRAÇÃO DE MODELOS MAIS COMUNS DE RPAS FONTE: Andrade (2013, p. 113) O mesmo autor pontua as etapas que devem ser consideradas na utilização de uma RPA na agricultura de precisão: • planejamento de voo; • voo com sobreposição; • obtenção das imagens georreferenciadas; • processamento das imagens; • geração de mosaico; • análise em uma ferramenta GIS; • geração de relatórios. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 131 O custo dessa tecnologia está cada vez mais acessível ao agricultor. No en- tanto, o agricultor deve planejar, calcular e se capacitar para adquiri-la de forma a utilizar todo o seu potencial. UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 132 LEITURA COMPLEMENTAR AGRICULTURA DE PRECISÃO NO RIO GRANDE DO SUL Resumo A agricultura brasileira tem passado por uma série de transformações visando tornar os sistemas produtivos mais competitivos diante de uma conjun- tura econômica desfavorável. Esse novo momento da agricultura exige que os agricultores invistam cada vez mais na tecnificação e gestão de suas atividades. Nesse cenário, a agricultura de precisão (AP) tem desempenhado um papel im- portante devido ao constante aprimoramento de suas técnicas e ferramentas em nível de campo, bem como o desenvolvimento de novas tecnologias referentes à eletrônica embarcada em máquinas agrícolas, com o intuito de se obter melhor qualidade, otimização e redução dos custos de produção. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo demonstrar através de estudos de caso, a importância da análise e da viabilidade econômica da apli- cação das técnicas de AP. Diversos trabalhos realizados nessa área demonstram vantagens na utilização da AP, porém muitos agricultores desconhecem ou de certa forma negligenciam a análise econômica no processo de implantação de novas técnicas em suas propriedades ou aquisição de máquinas e equipamentos. A utilização das técnicas de AP independe do tamanho da propriedade, porém o nível de investimento e de recursos irá depender diretamente do tamanho e da capacidade de investimento de cada agricultor. Os resultados dos estudos de caso apresentados demostraram que a adoção de ferramentas de AP, tais como a aplicação de fertilizantes em taxa vari- ada apresenta viabilidade e retorno do investimento a curto e médio prazo, mas alertam para a questão do planejamento, pois a AP envolve muito mais que o simples aumento no rendimento das culturas, racionalização no uso de insumos e redução nos custos de produção. Assim, dependendo da capacidade de investi- mento do produtor rural, muitas vezes é preferível terceirizar algumas atividades em vez de investir em mão de obra e máquinas/equipamentos. Além disso, ver- ificou-se que a AP tem uma grande potencialidade como ferramenta de gestão rural, gerando informações que podem subsidiar a tomada de decisão dos produ- tores frente às futuras estratégias de manejo e investimentos. Palavras-chave: gerenciamento rural, manejo localizado, planejamento de inves- timentos, tecnologia, viabilidade econômica. Introdução A agricultura brasileira vem passando por intensas transformações, baseadas na modernização e intensificação dos processos produtivos. Dentre os agentes dessas transformações, destaca-se a agricultura de precisão (AP). TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 133 Desde sua introdução no Brasil, no final da década de 90, até os dias atu- ais, a AP tem constantemente evoluído, possibilitando ao produtor rural sua apli- cação nas diferentes etapas do processo produtivo e como uma ferramenta de gerenciamento agrícola. As ferramentas da AP têm sido amplamente adotadas em áreas de pro- dução de grãos e cereais no centro-sul do Brasil. Mais recentemente, a AP tem expandido para áreas de algodão, cana-de-açúcar, café, citros e outras frutíferas, hortaliças e espécies florestais. Os principais responsáveis por impulsionar o crescimento da AP são as universidades e os órgãos de pesquisa que geram as informações e dão o respaldo técnico/cientifico às ferramentas adotadas no campo, bem como as empresas de prestação de serviços e de máquinas agrícolas que atuam diretamente com o pro- dutor rural e no desenvolvimento de novos equipamentos e aparatos tecnológicos. Novas tecnologias requerem, em geral, maiores investimentos, no entan- to, nem sempre esses investimentos em tecnologias garantem maior rentabili- dade ao agricultor. Neste sentido, torna-se muito importante o conhecimento, capacidade interpretação e correlação entre fatores técnicos e econômicos envol- vidos no planejamento dos investimentos e atividades agrícolas. No que se refere ao gerenciamento no uso de fertilizantes, em uma área piloto do Projeto Aqua- rius – UFSM, Amado et al. (2006) verificaram que a utilização das ferramentas da AP permitiu uma racionalização no uso e na quantidade de fertilizantes de 53% quando comparado ao sistema tradicional utilizado na propriedade para as cul- turas como soja, milho e trigo. Os autores destacaram que essa economia no uso de fertilizantes deveu-se a um bom histórico de adubação na área. Por outro lado, em outra área do Projeto Aquarius, os autores verificaram que mesmo obtendo uma redução de 25% no uso de fertilizantes, o custo operacional da AP foi maior comparado à agricultura convencional. Para Werner (2007), a comparação entre a AP e agricultura tradicional, per- mitiu inferir que houve uma redução de 0,3% nos custos de produção de soja, au- mento na margem líquida em 14,8% e na rentabilidade da cultura em 0,6% em relação à agricultura tradicional. Cherubin et al. verificaram que a utilização de ferramentas de AP proporcionou uma redução de 3,8% dos custos de produção re- lativos a aplicação de corretivos e fertilizantes em taxa variável na cultura do milho. Nesse estudo todas as operações foram terceirizadas. Mainardi (2015), estudando os custos de produção na utilização das técnicas de AP na cultura do arroz irrigado verificou aumento de 30,2% nos custos de produção quando comparado ao siste- ma convencional de cultivo, no entanto, obteve um aumento de produtividade de 14,3% e lucratividade 10,8% superior em relação ao sistema convencional. A maior parte dos estudos realizados contemplam análises econômicas comparando a AP e agricultura convencional através de estudosde caso e/ou simulações. Neste sentido, salienta-se que para a realização da análise da viabili- dade econômica, diversos outros fatores devem ser levados em consideração, tais UNIDADE 2 | TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS 134 como aqueles que fazem parte do ciclo de AP e outros que não estão diretamente envolvidos com aplicação das técnicas, por exemplo, as máquinas e implementos agrícolas que muitas vezes não estão prontamente disponíveis na propriedade e que devem ser adquiridos. Muitos questionamentos surgem no que se refere ao tamanho de propriedade e nível tecnológico do agricultor para que essas técnicas tornem- se economicamente viáveis. A resposta não é tão simples, necessitando de um estudo detalhado visando apontar as principais alternativas para cada caso, conforme as condições econômicas e nível tecnológico do produtor e o tamanho das áreas de cultivo. Embora a AP possa ser aplicada em qualquer condição citada anteriormente, deve-se atentar ao grau de intervenção e aplicação das técnicas, pois será diferente em cada situação, em que muitas vezes torna-se mais viável terceirizar partes do processo, em vez de investir em mão de obra, máquinas e equipamentos. Diante disso, o objetivo deste artigo foi apresentar uma abordagem eco- nômica da AP, visando orientar e instigar o interesse de técnicos e pesquisados que atuam com AP. Para tanto, a seguir serão apresentados dois estudos de caso. O primeiro ilustra a viabilidade econômica da utilização de ferramentas de AP comparada com a agricultura tradicional, e o segundo demonstra a potencialida- de da AP como uma ferramenta de gestão rural. Desenvolvimento e principais avanços Diante da atual situação econômica do Brasil, os produtores rurais estão cada vez mais preocupados com custos de produção. As atenções estão voltadas diretamente para a otimização das atividades visando uma posterior redução dos custos. O custo relacionado com a mecanização das operações agrícolas tem assu- mido uma parcela significativa dos custos finais de produção. Entretanto, isso não significa necessariamente que os gastos no sistema produtivo aumentam em função do incremento de tecnologia embarcada nas máquinas agrícolas. Deve-se atentar que tais avanços tecnológicos permitem ex- plorar de forma mais produtiva um determinado conjunto mecanizado, tendo-se muitas vezes aumentos no rendimento e na capacidade operacional. A AP utilizada nas lavouras comerciais esta diretamente relacionada com a mecanização, necessitando constante adequação e renovação de máquinas e im- plementos, de modo que permita a otimização de todas as etapas do ciclo da AP em nível comercial. Nesse ponto, a análise dos custos deve levar em consideração o custo envolvendo esse aparato tecnológico, bem como os ganhos no rendimen- to operacional das atividades agrícolas. TÓPICO 2 | EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO 135 A análise econômica não pode partir de um único ponto de observação, ou seja, envolvendo apenas os fatores agronômicos. É necessária uma análise conjunta entre o retorno obtido nos parâmetros agronômicos em função da apli- cação das técnicas de AP, com os custos demandados pela aquisição, renovação, manutenção, depreciação e operação dos conjuntos mecanizados utilizados no processo. Essa análise permite dimensionar de forma correta e precisa se o pro- dutor rural realmente está tendo retorno do capital investido. FONTE: Adaptado de SANTI, A. L. et al. Agricultura de precisão no Rio Grande do Sul. 1. ed. Santa Maria: CESPOL, 2016. Disponível em: https://www.ufsm.br/cursos/pos-graduacao/santa-maria/ ppgap/wp-content/uploads/sites/526/2019/01/AP_RS.pdf. Acesso em: 23 mar. 2020. Consulte o conteúdo completo! São 13 capítulos que tratam de agricultura de precisão e estão disponíveis em: https://www.ufsm.br/cursos/pos-graduacao/santa-ma- ria/ppgap/wp-content/uploads/sites/526/2019/01/AP_RS.pdf . DICAS Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem pensando em facilitar sua compreensão. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. CHAMADA 136 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • A agricultura de precisão considera a variabilidade de atributos fundamentais à produção agrícola para cada talhão da propriedade. Os componentes solos, fertilidade, uso de insumos e gestão deixam de ser analisados por médias e passam a ser analisados de forma individual para cada parte singular da produção. • Os equipamentos para a Agricultura de Precisão (AP) correspondem aos instrumentos que comportam as tecnologias necessárias e disponíveis para a operacionalização da AP, sendo as principais categorias: computadores e programas, GPS (sistema de posicionamento global), SIGs (sistemas de informação geográfica), sensoriamento remoto, sensores e controladores eletrônicos de aplicação. • A abordagem para o uso das técnicas da AP pode ser dada por duas ações principais, das quais se desdobram outras técnicas: a aplicação de dosagens de fertilizantes e corretivos na instalação ou manutenção da cultura, e o mapeamento de produtividade. • Os sensores podem ser definidos como conversores de grandezas físicas em sinais elétricos, enquanto os atuadores são componentes que realizam a conversão da energia elétrica, hidráulica e pneumática em energia eletrônica ou mecânica. • O uso do piloto automático permite o desenvolvimento do trabalho seguindo linhas previamente desenhadas pelo sistema de posicionamento, bem como permite armazenar os dados para operações futuras, integrando as operações automatizadas a bases de dados da AP. • Os computadores de bordo são equipamentos capazes de transformar as informações geradas pelos demais componentes da AP, como GPS, sensores, atuadores etc. em dados operacionais que possam ser compreendidos e interpretados. • O acompanhamento e a análise dos dados da AP são de grande importância para o agricultor. Entre os elementos a serem considerados na gestão, está uma análise pontual sobre o custo de aquisição e manutenção da própria AP, tecnologia que ainda apresenta custos considerados elevados e que precisam ser diluídos em seus benefícios de maneira eficiente, o que pressupõe o conhecimento detalhado de sua composição e variabilidade. 137 AUTOATIVIDADE 1 A Agricultura de Precisão (AP) considera a variabilidade de atributos fundamentais à produção agrícola para cada talhão da propriedade. Nesse sentido, analise as seguintes afirmativas e assinale a alternativa CORRETA. I- Na AP, os componentes solos, fertilidade, uso de insumos e gestão deixam de ser analisados por médias e passam a ser analisados de forma individual com variedade de amostragem e de dados para cada realidade de talhão, cultura, operação. II- Não há relação entre a AP e a automação de máquinas agrícolas, sendo esta última restrita a operações de plantio. III- Apesar do fato de a AP tratar de especificidades, ela deve ser vista como um conceito abrangente, sistêmico e multidisciplinar, pertinente a uma designação global dada a sistemas tecnológicos integrados. IV- A automação de máquinas agrícolas é um processo complementar que proporcionou a aplicabilidade da AP. a) ( ) Todas as alternativas estão corretas. b) ( ) Somente a alternativa II está incorreta. c) ( ) As alternativas I e II estão incorretas. d) ( ) As alternativas I e III estão corretas. 2 As tecnologias disponíveis para a Agricultura de Precisão (AP) são agrupadas nas categorias: computadores e programas; GPS (sistema de posicionamento global); SIGs (sistemas de informação geográfica; sensoriamento remoto; sensores; controladores eletrônicos de aplicação. Sobre essas categorias, relacione as colunas de acordo com sua função nos sistemas da AP. Em seguida, assinale a alternativa CORRETA: 1- Computadores e programas. 2- Sistemas de Informações Geográficas – SIGs. 3- Sistema de Posicionamento Global – GPS. 4- Sensoriamento Remoto. 5- Sensores.6- Controladores Eletrônicos de Aplicação. ( ) Instrumentos que transmitem impulsos elétricos em resposta a estímulos físicos, tais como: calor, luz, magnetismo, movimento, pressão e som. ( ) Componente de um sistema automatizado (computadores de bordo) no qual a informação armazenada é usada para influenciar o estado do sistema. ( ) Responsáveis por armazenar, manipular e analisar uma variada gama de dados que devem ser processados a fim de fornecer informações para a to- mada de decisões. 138 ( ) Proporciona a aquisição de informações a respeito de algum objeto sem estar em contato físico com ele ( ) Possibilita determinar a posição em qualquer parte do globo terrestre. ( ) Conjunto de programas, equipamentos, metodologias, dados e pessoas (usu- ários) perfeitamente integrados de forma a coletar, armazenar e processar infor- mações. a) ( ) 5 – 6 – 1 – 4 – 3 – 2. b) ( ) 6 – 5 – 4 – 2 – 1 – 3. c) ( ) 4 – 2 – 3 – 1 – 5 – 6. d) ( ) 2 – 1 – 3 – 5 – 6 – 4. 3 A abordagem para o uso das técnicas de AP pode ser dada inicialmente por duas ações principais das quais se desdobram outras técnicas. Sobre essas abordagens, assinale a alternativa CORRETA. a) ( ) A Abordagem 1 trata da aplicação de insumos sob taxas variáveis, que é realizada com base em análises de valores médios da área total de cultivo. b) ( ) As recomendações para a Abordagem 1 são referentes ao uso do piloto automático nas operações, tendo como regra básica a correção dos dados de GPS pelo DGPS. c) ( ) Os chamados distribuidores VRT (Variable Rate Technology) são programas baseados no sensoriamento remoto e na análise das coordenadas geográficas. d) ( ) O mapeamento de produtividade ilustra o detalhamento da produtivi- dade da cultura referente a cada talhão, que dará base para a análise de custo e de correção de fertilidade. 4 Sobre sensores e atuadores, assinale F para as sentenças falsas e V para as verdadeiras. Em seguida, assinale a alternativa CORRETA: ( ) Os sensores podem ser definidos como conversores de grandezas físicas em sinais elétricos, enquanto atuadores são componentes que realizam a conversão da energia elétrica, hidráulica e pneumática em energia eletrônica ou mecânica. ( ) A unidade de controle é um componente a parte, responsável por captar e sinalizar os parâmetros diretamente aos sensores, que farão o seu gerencia- mento e monitoramento para a operacionalização e a realização das tarefas. ( ) Todo atuador possui um sensor, e boa parte dos sensores estão embutidos nos atuadores. ( ) Os atuadores podem ser ativos ou passivos, sendo que os passivos não emitem, mas recebem energia do ambiente. ( ) A potência mecânica gerada pelos atuadores é responsável pela sua movi- mentação e, para tal, é enviada aos elos pelos sistemas de transmissão pro- porcionando a movimentação. 139 a) ( ) V – V – F – V – F. b) ( ) V – F – F – F – V. c) ( ) F – V – V – V – V. d) ( ) F – V – F – F – V. 5 Os computadores de bordo são equipamentos capazes de transformar as informações geradas pelos demais componentes da agricultura de precisão. Sobre os computadores de bordo, assinale V para as sentenças verdadeiras e F para as sentenças falsas. Em seguida, assinale a alternativa CORRETA: ( ) São fontes de informações para os computadores de bordo: o GPS, sen- sores e atuadores, que emitem os dados para que possam ser convertidos diretamente pelo computador de bordo em operações mecânicas ( ) Os computadores de bordo sinalizam dados, como velocidade de movi- mentação e consumo de combustível, que, enviados para o DGPS, são trans- formados em informações para o operador. ( ) Os sistemas de computador de bordo podem gerar informações, como o tempo necessário para desenvolver a operação (velocidade/km) e custo da operação, importantes para a gestão e planejamento de operações. ( ) Os computadores de bordo são imprescindíveis para o sistema de piloto automático, de barra de luzes, de gestão e de produção e interpretação de mapas de variabilidade espaço-temporais. a) ( ) F – V – V – F. b) ( ) F – F – V – V. c) ( ) V – F – V – F. d) ( ) V – V – F – V. 140 141 UNIDADE 3 AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer a aviação agrícola e sua aplicação como ferramenta de desenvolvimento na agricultura; • entender o complexo legislativo que envolve as operações aeroagrícolas; • conhecer os componentes básicos de uma aeronave agrícola, suas funções e noções de tecnologia de aplicação; • compreender o fluxograma dos produtos agrícolas na pós-colheita, componentes e procedimentos básicos; • entender os procedimentos e estruturas envolvidas na pós-colheita de grãos, frutas e hortaliças. Esta unidade está dividida em dois tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – AVIAÇÃO AGRÍCOLA TÓPICO 2 – TECNOLOGIA PÓS-COLHEITA Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 142 143 TÓPICO 1 AVIAÇÃO AGRÍCOLA UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO Olá, acadêmicos! Neste tópico, vamos falar sobre aviação agrícola, usada principalmente nas pulverizações aéreas. Abordaremos os regulamentos, a lega- lização das operações e as características da tecnologia. Após, faremos um resu- mo do tópico e autoatividades. Bons estudos! A aviação agrícola consiste no uso de veículo aéreo para a aplicação ou distribuição de produtos agrícolas em determinada área rural. Os produtos vão desde insumos até sementes e repovoamento de peixes em rios, embora a ati- vidade seja mais conhecida na agricultura pelo uso de produtos fitossanitários, principalmente herbicidas, fungicidas e inseticidas. As aplicações aéreas evitam a compactação do solo e o amassamento das plantas e proporcionam um melhor aproveitamento em relação ao tempo e custo. Assim, de maneira geral, oferece ganho operacional ao produtor. As pulverizações aéreas exigem cuidados específicos e acordados em le- gislação, haja vista seu potencial poluidor relacionado à deriva de produtos tóxi- cos. No sentido de minimizar esse potencial, o uso minucioso da tecnologia ade- quada de aplicação e da correta aplicação da legislação são fundamentais, tanto para viabilizar a tecnologia econômica e tecnicamente quanto para a preservação dos ecossistemas, incluindo a saúde da população. 2 AVIAÇÃO AGRÍCOLA O primeiro voo agrícola no Brasil foi realizado em Pelotas, no Rio Grande do Sul, em 19 de agosto (dia nacional da aviação agrícola) de 1947. O objetivo do voo foi combater uma nuvem de gafanhotos no município (SINDAG, 2015). A partir disso, essa tecnologia foi aprimorada gradativamente até se transformar em uma ferramenta eficiente e cada vez mais utilizada na produção vegetal. Somente na década de 1960 é que se iniciou o processo de discussão e estudo para a regulamentação da atividade, sendo a sua primeira normatização a edição do Decreto-Lei nº 917, de outubro de 1969 (SINDAG, 2015). Segundo o Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA) a aviação agrícola é: UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 144 Um serviço especializado que busca proteger ou fomentar o desen- volvimento da agricultura por meio da aplicação em voo de fertilizan- tes, sementes e defensivos, povoamento de lagos e rios com peixes, reflorestamento e combate a incêndios em campos e florestas. Regida pelo Decreto Lei nº 917, de 7 de setembro de 1969, e regulamentada pelo Decreto nº 86.765, de 22 de dezembro de 1981, a aviação agrícola brasileira pode ser conduzida por pessoas físicas ou jurídicas que pos- suam certificado para esse tipo de operação (MINISTÉRIO DA AGRI- CULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO, 2018, p. 1). A aviação agrícola permaneceu sem um veículo específico até 1970, quando o primeiro avião agrícola fezseu voo inaugural. Desde então, a atividade foi alavanca- da por empresas privadas e alcançou níveis tecnológicos avançados, tendo inclusive uma legislação específica, o que será contextualizado no decorrer deste tópico. Caro acadêmico, você terá acesso a um vídeo com dados gerais sobre a aviação agrícola no link: https://www.youtube.com/watch?v=N32UtDtSo1E. Vale a pena conferir! DICAS 2.1 REGULAMENTOS E NOÇÕES DE AERODINÂMICA A atividade aeroagrícola está regulamentada por um conjunto de decre- tos, regulamentos e normativas específicas, que são válidas em território nacional. a) Legislação e regulamentação: o marco inicial da regulamentação da atividade aeroagrícola foi obtido pelo Decreto-Lei nº 917, de 1969, e pelo Decreto Regulamentador nº 86.765, de 1981, além de portarias complementares, emitidas pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, das quais podemos destacar a Instrução Normativa nº 2, de 2008, que manifesta as normas técnicas e de trabalho da aviação agrícola. Outros órgãos reguladores importantes são a Secretaria de Aviação Civil, a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) e o Ministério da Defesa Comando da Aeronáutica. Juntos, eles são responsáveis pela Lei nº 7.565/1986, que define o Código Brasileiro de Aeronáutica, pelas Portarias nº 190 e 890, de 2001, pelo Regu- lamento Brasileiro de Homologação Aeronáutica (RBHA-91), de 2003, que define as regras gerais para as operações de aeronaves civis, e pelo Regulamento Brasilei- ro da Aviação Civil (RBAC-137), de 2012, que trata da certificação e dos requisitos operacionais para as operações aeroagrícolas, o qual foi atualizado em 2019. TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 145 A íntegra do conjunto de normas e regulamentos está indicada como lei- tura complementar ou como dica de estudo no decorrer deste tópico. Na Tabela 1, faremos um apanhado geral da legislação, destacando seus principais tópicos. TABELA 1 – PRINCIPAIS ASPECTOS NORMATIVOS E DE LEGISLAÇÃO PARA AVIAÇÃO AGRÍCOLA Operadores Os operadores de aviação agrícola se dividem em três categorias principais: aqueles vinculados a empresas de aviação agrícola como prestadores de serviço; operado- res privados, vinculados diretamente a agricultores; e aqueles vinculados a órgãos públicos. Todos devem estar registrados no Ministério da Agricultura e na Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) e obter deles a autorização para operar. Os pilotos devem ter habilitação técnica específica, após capacitados em um Curso de Formação de Piloto Agrícola (CAVAG) e habilitados pela ANAC. As aeronaves As aeronaves devem ser homologadas na categoria aeroagrícola. Os aviões agrícolas devem ter sua operação acompanhada, em terra, por um técni- co em agropecuária habilitado por um curso de especialização (Curso de Executor em Aviação Agrícola – CEAA). As empresas Cada empresa de aviação agrícola deve manter sob contrato um Engenheiro Agrô- nomo como Responsável Técnico (RT). Devem estar registradas na ANAC e apresentar até o 15º dia do mês subsequente um relatório mensal assinado pelo RT. Devem informar a localização geográfica de pouso e decolagem, bem como man- ter um local específico, como um pátio de descontaminação, para realizar a limpe- za das aeronaves após a operação. As aeronaves agrícolas não necessitam operar a partir de aeródromos homologa- dos. Podem operar em áreas improvisadas a critério do operador, desde que não interfiram no tráfego aéreo controlado. Os produtos e aplicações Somente produtos fitossanitários com registro nos órgãos competentes e sob pres- crição agronômica podem ser aplicados por aeronaves agrícolas. As aplicações devem respeitar as distâncias: 500 metros de povoações, cidades, vilas, bairros e mananciais de captação de água para abastecimento de populações; 250 metros de mananciais de água, moradias isoladas e agrupamentos de animais. Os moradores da área devem ser avisados antecipadamente da realização da operação. FONTE: Adaptado de Sindag (2011). A fiscalização da atividade é atribuída ao MAPA por meio dos fiscais agropecuários, os quais devem ter concluído o Curso de Coordenador em Avia- ção Agrícola e ser reconhecidos e certificados pelo próprio órgão. Você encontrará o Decreto-Lei nº 917/69 e sua regulamentação no link: https://www2.camara.leg.br/legin/fed/declei/1960-1969/decreto-lei-917-7-outubro- -1969-375251-norma-pe.html. Leia com atenção! DICAS UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 146 b) Noções de aerodinâmica: a definição teórica de aerodinâmica trata do estudo do movimento de fluidos gasosos (RODRIGUES, 2016), teoria que parece distante das relações com aeronaves. No entanto, devemos lembrar que a aeronave é um corpo sólido em ação em um espaço de gases: a atmosfera. Desta forma, a sua operação e concepção estão totalmente submersas nas teorias aerodinâmicas, mais especificamente nas forças que esses gases exercem sobre a aeronave. O estudo dos fenômenos que envolvem a aerodinâmica é de funda- mental importância para o projeto global da aeronave, pois muitos as- pectos estudados para se definir a melhor configuração aerodinâmica da aeronave serão amplamente utilizados para uma melhor análise de desempenho e estabilidade da aeronave, bem como para o cálculo es- trutural, uma vez que existem muitas soluções de compromisso entre um bom projeto aerodinâmico e um excelente projeto total da aerona- ve (RODRIGUES, 2016, p. 15). De maneira simplificada, quatro forças são atuantes na relação entre ar e corpo sólido em movimento (Figura 1): o peso ou gravidade, a tração, a sustenta- ção e a resistência ao avanço. FIGURA 1 – QUATRO FORÇAS ATUANTES EM UM CORPO SÓLIDO EM MOVIMENTO NO AR FONTE: <https://bit.ly/2SldtEL>. Acesso em: 24 mar. 2020. • Peso ou gravidade (massa): a gravidade exerce atração sobre os corpos. Dessa forma, o peso é a resultante dessa atração em relação à massa do corpo físico. No caso específico da aeronave, esse peso comporta todas as suas partes físicas, incluindo o combustível, a carga e os passageiros, Esse peso é direcionado para um centro de gravidade e comporta todas as suas partes físicas, incluindo o combustível, a carga e os passageiros. Em voo, uma aeronave gira sobre o centro de gravidade, e o sentido da força do peso dirige-se sempre para o centro da terra. O peso e a sua distribuição fazem variar o centro de gravidade de uma aeronave durante o voo e por isso o piloto deve constantemente ajustar os con- troles, ou transferir o combustível entre os depósitos, para manter a aeronave equilibrada (VICENTE, 2008, p. 1). TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 147 Assim, a carga de uma aeronave necessita ser planejada para não alterar o centro de sua gravidade. Esse é um fator delicado quando se considera o con- sumo e o peso inconstante de combustível, ou seja, o peso não é fixo e irá alterar durante o voo pelo consumo de energia combustível. A força de sustentação ne- cessária deve estar localizada o mais próximo possível do centro de gravidade. Em outro ângulo, o peso atrai o avião para baixo pelo efeito da gravidade e se opõe à sustentação ao atuar verticalmente para baixo em função do centro de gravidade (VICENTE, 2008). Segundo o mesmo autor, o peso e a gravidade também atuam em relação à velocidade, visto que cargas desbalanceadas podem causar cauda ou nariz pe- sado, o que obriga o piloto a alterar o posicionamento do leme de profundidade. Isso, por sua vez, aumenta a deflexão na área frontal, reduzindo a velocidade. • Sustentação: a força de sustentação se opõe à força de gravidade ou peso, atuando verticalmente e sustentando o avião no ar. A maior parte da sustentação do avião é gerada pelas asas. Na sua des- locação no meio atmosférico, a asa funciona como um plano inclinado, a diferença de pressões entre as superfícies inferior e superior atira a asa para cima. O ar em movimento tem de percorrer mais caminho por cima da asa do que por baixo. Se a velocidade do ar aumenta por cima da asa, a pressão estáticadiminui, passa a ser menor que na parte inferior forçando a subida da asa na direção da pressão mais baixa (ALFAIATE, 2008, p. 1). A força de sustentação é produzida pelo efeito aerodinâmico do ar que age na asa durante o deslocamento. Nesse momento, o ar escoa com mais veloci- dade pela parte superior da asa (extradorso), que possui uma curvatura maior do que na parte inferior (intradorso). Este fenômeno é designado por efeito de Bernoulli, graças à forma e orientação dos perfis aerodinâmicos, a asa é curva na sua face superior e está angulada em relação às linhas de corrente incidentes. Por isto, as linhas de corrente acima da asa estão mais juntas que abaixo, pelo que a velocidade do ar é maior e a pressão é menor acima da asa (o aumento da velocidade do ar reduz a pressão estática), ao ser maior a pressão abaixo da asa, gera-se uma força resultante acima chamada sustentação. A diferença de pressões entre as duas superfícies produz 70% da sustentação. O impacto da pressão na superfície inferior pro- duz os restantes 30% da sustentação (ALFAIATE, 2008, p. 3). Conforme o mesmo autor, algumas características e propriedades podem al- terar a sustentação da asa, como o aumento do ângulo de ataque, a forma do perfil, a velocidade, o tamanho da asa e a densidade do ar. A força de sustentação define a habilidade de um avião em se manter em voo e é utilizada como forma de vencer o peso da aeronave. Nessa relação física estão envoltos principalmente a terceira lei de Newton e o princípio de Bernoulli. A lei e o princípio se aplicam no deslocamento da asa pelo ar. Nesse processo, parte do ar é direcionada para a parte superior e outra parte para o inferior da asa (Figura 2). UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 148 FIGURA 2 – ESCOAMENTO DO AR PELA ASA FONTE: Rodrigues (2008, p. 16) Como afirmado anteriormente, o ângulo formado pela aerodinâmica da asa é fundamental para a sustentação da aeronave. Se existir um ângulo positivo entre a asa e a direção do escoamento, o ar é forçado a mudar de direção, assim, a parcela de escoamento na parte inferior da asa é forçada para baixo e em reação a essa mudança de direção do escoamento na parte inferior da asa, a mesma é força- da para cima, ou seja, a asa aplica uma força para baixo no ar e o ar aplica na asa uma força de mesma magnitude no sentido de empurrar a asa para cima. Essa criação da força de sustentação pode ser expli- cada pela terceira lei de Newton, ou seja, para qualquer força de ação aplicada existe uma reação de mesma intensidade, direção e sentido oposto (RODRIGUES, 2008, p. 17). A velocidade do ar é maior na parte superior da asa porque as partículas de ar percorrem uma superfície maior do que as que incidem na parte inferior. Assim, a pressão estática na superfície superior é menor do que na superfície inferior, o que cria uma força de sustentação de baixo para cima. Essa constatação é explicada pelo princípio de Bernoulli, que é definido da seguinte forma: "se a velocidade de uma partícula de um fluido aumenta enquanto ela escoa ao longo de uma linha de corren- te, a pressão dinâmica do fluido deve aumentar e vice-versa" (ALFAIATE, 2008, s.p.). Esses conceitos permitem compreender o porquê dos aviões se sustentarem no ar. Segundo Alfaiate (2008), são fatores que influenciam a sustentação do avião: • as asas com maior comprimento e maior curvatura têm maior sustentação; • uma asa comprida e estreita tem melhor sustentação que uma asa curta e larga; • pontas de asas mais pequenas desenvolvem menos vórtice e, por isso, menos arrasto; • a razão entre a envergadura e a corda média é o alongamento. Quanto maior o alongamento, maior a eficiência; • quanto mais rápido é o avião, maior a sustentação; • as altas velocidades do ar fluem mais rápido em torno das asas, decrescendo a pressão na superfície superior e aumentado o impacto na inferior; • a densidade do ar varia com a altitude, a temperatura e a umidade; • quanto maior é a densidade do ar, maior é a sustentação; • os hipersustentadores, como os flaps, slots e slats, são superfícies móveis que se destacam nas asas para reduzir a velocidade nas aterragens e nas descolagens. Quando acionados, aumentam o arrasto e a sustentação pelo aumento da su- perfície e da curvatura da asa. TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 149 Tração: a força de tração é proporcionada por uma hélice, um reator ou por um motor. Ela é a força que puxa ou empurra o avião para a frente e que se opõe à resistência ao avanço. Atualmente, a aviação utiliza motores convencionais, de quatro tempos, e motores de reação, turbojatos e turbofan (aviação em elevada altitude). Os moto- res convencionais são basicamente semelhantes aos motores de automóveis, utili- zando cilindros os quais geram a energia que impulsiona a hélice. Os motores de reação funcionam de acordo com a terceira lei de Newton – ação e reação –, em que a ação se situa na expulsão dos gases para trás, provo- cando a reação do deslocamento do avião para frente (turbojato e turbofan). O sistema em si utiliza-se de um conjunto de pás na parte da frente, formando o primeiro compressor e a parte de trás, segundo compres- sor da turbina, e no meio contendo uma câmara de combustão, onde se dará a queima da mistura de ar comprimido com o combustível [...] que aumentará ainda mais a pressão dos gases originando uma saída dos mesmos muito forte. Neste caso, está presente a força de empuxo devido ao deslocamento dos gases (UFRGS, 2016, p. 2). Os motores de reação são utilizados em aeronaves maiores, para voos co- merciais, podendo conter até quatro motores a reação, próprios para grandes ve- locidades e altitudes. Os modelos aeroagrícolas utilizam motores convencionais. Resistência ao avanço ou arrasto: força que se opõe ao movimento da aeronave. É a resistência do ar à progressão do movimento e se opõe à tração produzida pelo motopropulsor. Essa força depende de alguns fatores, como a forma do corpo da aeronave, sua rugosidade e o efeito resultante da pressão entre a parte inferior e superior da asa. O arrasto pode ser dividido em arrasto de atrito, de forma e induzido (Tabela 2). TABELA 2 – TIPOS DE ARRASTO E RESPECTIVAS DEFINIÇÕES FONTE: Adaptado de UFRGS (2016) Arrasto de atrito Está relacionado às características da superfície da aeronave, sendo ela lisa ou áspera. Quanto mais próximo dela o ar estiver, forma-se uma camada limite, que se move de forma laminar se a superfície for lisa ou, se for rugosa ou áspera, ocorrerá um fluxo de ar turbilhonado, aumentando o arrasto. Preferencialmente, as aerona- ves são feitas com um material mais liso na sua área externa, possibilitando econo- mia e melhor rendimento em voo. Arrasto de forma Está relacionado à área na qual o ar colide frontalmente, quando ocorre a chamada deflexão (desvio do ar pelo corpo físico da aeronave). Dessa forma, a aerodinâmica das partes que compõe um avião deve ser arredondada ou ter o efeito de flechas, evitando superfícies retas perpendiculares ao deslocamento. O arrasto de forma depende de alguns fatores, como a densidade do ar, velocidade e área frontal do corpo. Arrasto induzido Está relacionado à diferença de pressão entre a parte superior e inferior da asa. O ar que está no intradorso (parte inferior) tende a fluir para o extradorso (parte supe- rior), originando um turbilhonamento na ponta da asa. Com isso, é provocada uma resistência ao avanço do avião, diminuindo a sustentação. UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 150 Existem alguns dispositivos para corrigir a força de arrasto, como os win- glets, localizados nas pontas das asas, principalmente em aviões mais modernos, que impedem a passagem de ar de cima para baixo. Observe a aerodinâmica de um avião agrícola em deslocamento no link: ht- tps://www.youtube.com/watch?v=i64uvNziAsg. DICAS 2.2 CARACTERÍSTICAS DO AVIÃO AGRÍCOLA Segundo Araújo (2018) a frota de aeronaves agrícolas cresceu 3,74% em 2018, registrandojunto à Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) um aumen- to de 3,7% no número de empresas no setor (253), somando 585 produtores ru- rais com aeronaves próprias, um aumento de 3,5% em relação ao ano anterior. Até 2019, contabilizou-se 2.194 aeronaves registradas no país. Segundo o mesmo autor, desta frota de aeronaves, 2.182 são aviões e 12 helicópteros, além de pro- tótipos e aeronaves pertencentes ao governo ou autarquias federais e estaduais, como bombeiros e força aérea nacional. O estudo mostra que o estado de Mato Grosso possui o maior número de aeronaves do país (494) e o maior número de operadores privados (233). O Rio Grande do Sul, que possui a segunda maior frota (427), manteve a frota de 2017 e abriga o maior número de empresas prestadoras de serviço nessa área (72). Entre as empresas, a EMBRAER tem 58% do mercado, mantendo variantes do primeiro modelo de avião agrícola – o Ipanema – movido a etanol. Contudo, são crescen- tes os números de novos modelos que utilizam turboélices, principalmente de empresas norte-americanas, que já são mais de 18% da frota nacional. Com maior capacidade de carga e potência a categoria está em consolidação junto à realida- de de mercado nacional. Em um cenário mundial, a frota brasileira é a segunda maior, atrás apenas do EUA, que possuem 3,6 mil aeronaves. Os números demonstram que a agricultura nacional está em crescente adesão ao uso da aviação agrícola, impulsionados pela expansão da agricultura de precisão, entre outros fatores. Mhereb e Norder (2018) apresentam um pano- rama nacional em relação ao uso da aviação agrícola e salientam a contradição e a escassez de dados no setor. Segundo os autores: TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 151 Em 2011, o Sindag estimava a área total pulverizada pelos aviões em 20 milhões de hectares, o que corresponderia a 15% de toda aplicação de agrotóxicos no Brasil. Ao considerar somente as áreas cultivadas atendidas pela aviação agrícola, o Sindag chegou à estimativa de 6,7 milhões de hectares (Cartilha Técnica da Aviação Agrícola, 2011). Em 2016, dados da ANAC, com base nas estimativas elaboradas pelo Sin- dag, colocaram a aviação agrícola como responsável por 25% de toda aplicação de agrotóxico no país, estimando 72 milhões de hectares de área total pulverizada, um aumento de 3,5 vezes em quatro anos (MHEREB; NORDER, 2018, p. 6). Entre as culturas vegetais atendidas, estão, respectivamente: a soja (8,1 milhões de hectares), a cana de açúcar (2,4 milhões de hectares), milho (1,6 mi- lhões de hectares), arroz (0,8 milhão de hectares), algodão (0,42 milhão de hecta- res) e laranja (0,27 milhão de hectares) (ANTUNIASSI, 2016). De maneira geral, as aeronaves agrícolas são pequenas, leves e realizam voos baixos, próximos ao solo, para evitar o máximo possível a deriva de produ- tos e insumos, muitas vezes realizando manobras consideradas perigosas para a aviação convencional. No cenário nacional, a classificação das aeronaves está relacionada à potência e capacidade de carga. Dentro do segmento existem três principais categorias de aeronaves dis- poníveis: leve = PA-18 e similares; média = Ipanema e similares, pesada = air tractor e similares. As aeronaves utilizadas para a pulverização nas lavouras têm capacidade variada, em função do uso ao qual se desti- nam. Entre os aviões médios (com reservatório para até 900 litros) estão o Piper Pawnee, Cessna AG-Wagon, Ag-truck e o Ipanema. Dentre os aviões de maior capacidade, de 1000 a 4000 litros, existem o Air Trac- tor e o Trush, aviões importados de ampla utilização em áreas extensas tais como as encontradas no Mato Grosso, Goiás, Oeste Baiano ou Nor- te de Minas Gerais. Na categoria das aeronaves de grande porte, que costumam ser pouco utilizadas, temos ainda o Grumann, um biplano agrícola ou o Dromader (HANGAR33, 2015, p. 1). Entre as informações básicas sobre a aplicação aérea, é importante regis- trar que a tecnologia de aplicação corresponde, de maneira geral, à tecnologia de aplicação terrestre (estudada na Unidade 2 deste material). Assim, as precau- ções na escolha dos bicos, pontas de bicos, preparação da calda, manutenção das barras de aplicação, verificação da vazão e no uso da tecnologia embarcada, do DGPS e dos computadores de bordo, em regra, seguem os mesmos princípios das aplicações terrestres. Com essa consideração, a Figura 3 mostra os componentes de uma aeronave agrícola. UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 152 FIGURA 3 – COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA AERONAVE FONTE: Amorim (2015, s.p.) Em complementação à Figura 3, a Tabela 3 nomina e descreve os compo- nentes e funções básicas na estrutura de um avião agrícola. TABELA 3 – PRINCIPAIS COMPONENTES E FUNÇÕES BÁSICAS DA ESTRUTURA DE UM AVIÃO AGRÍCOLA Componente Função Asa É a espinha dorsal do avião, seja ela rotativa ou fixa. Gera a força de sustentação que permite ao avião o voo. Motor Elemento fundamental para vencer a força de arrasto e proporcionar o movimento. Charuto Compõe a estrutura aerodinâmica e permite efetuar nele a acomodação de pessoas, cargas e aparelhagem necessária para o controle do avião. Estabilizador horizontal É composto por pequenas asas que ficam próximas ao estabilizador vertical, o qual tem o objetivo de fazer com que a cauda do avião se levante ou abaixe, fazendo com que o avião aumente ou diminua a altitude em relação ao solo. Estabilizador vertical Tem a função de estabilizar o avião nas curvas, fazendo com que ele não faça uma curva derrapada. Profundor Localizado na parte traseira do estabilizador horizontal, é uma superfície móvel que se movimenta para cima e para baixo. Quando acionado pelo manche do pilo- to, faz o avião levantar ou abaixar o nariz. Trem de pouso É o conjunto de rodas que serve de apoio para o avião no solo. A parte que fica no meio do avião, geralmente embaixo da asa, é chamada de trem principal, enquanto a que fica na parte dianteira é o trem do nariz. Podem ser de pneus ou flutuadores (anfíbios). Hopper Compartimento em que são acondicionados os insumos agrícolas. Possui capacida-de variável, conforme a marca e modelo. Cabine de comando Local onde fica o piloto. Deve ter altura e estrutura adequada para permitir os equipamen- tos de computador de bordo e para o conforto e condição de realização das manobras. GPS Para localização Geográfica. Altímetro Indica a altitude da aeronave em relação ao nível do mar (unidade: pés ou metros). Barra de pul- verização Localizada ao longo das asas, é responsável por distribuir o produto ao longo da disposição dos bicos. TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 153 Bicos Estrutura final de distribuição dos produtos ao longo de uma área agrícola. Barra de luzes Instrumento da agricultura de precisão que impulsionou a pulverização aérea, evi- tando áreas sobrepassadas ou sem produto. Aileros Presente no bordo de fuga (parte traseira da asa) e próximo à ponta da asa, é uma su- perfície móvel que se movimenta para cima e para baixo. Quando o aileron esquerdo sobe, o direito desce. Esse sistema permite que o avião incline as asas para o lado. Leme de direção Fica na parte traseira do estabilizador vertical. É uma superfície móvel que se movimenta para a esquerda e para a direita, permitindo que o nariz do avião vire para os lados. Turbina É uma parte interna dos motores turbojato, turbofan e turboélice. É o coração da aeronave. Além de gerar a energia necessária para levantar voo, também alimenta outros sistemas da aeronave. Bordo de ataque A parte frontal da asa que recebe o primeiro impacto do ar durante o deslocamento. Bordo de fuga A parte traseira da asa, por onde o ar escoa. Fuselagem É o corpo do avião, que abriga as cabines de comando e de passageiros. Nela, são fixadas a asa, a empenagem, o trem de pouso e outros sistemas do avião. Empenagem Localizada na cauda do avião, é o conjunto de superfícies composto pelo estabiliza-dor horizontal, profundor, estabilizador vertical e leme de direção. MancheÉ o volante do avião. Quando o piloto puxa o manche, ele movimenta o profundor e o avião levanta o nariz. Flape Localizado no bordo de fuga da asa, mas próximo à fuselagem, o flape é um dis- positivo hipersustentador. Quando é estendido, ele aumenta a curvatura da asa, dando mais sustentação ao avião. O flape é utilizado durante pousos e decolagens, permitindo que o avião voe com velocidade mais baixa. Slat É outro dispositivo hipersustentador, porém localizado na parte da frente da asa (bordo de ataque). Quando é estendido, o slat altera o fluxo de ar sobre a asa, per- mitindo mais sustentação em baixa velocidade. Spoiler Fica na parte superior da asa (extradorso). Quando o avião pousa, uma placa se levanta no meio da asa. O spoiler é um freio aerodinâmico, que aumenta a resistência do ar. FONTE: Adaptado de Todos a Bordo (2017) As estruturas complementares da aeronave estão ligadas diretamente a sua função que, segundo a legislação, pode compreender as atividades de aplica- ção de defensivos agrícolas, aplicação de fertilizantes, semeaduras, povoamento de águas, combate a incêndios em campos e florestas e outros empregos que vie- rem a ser aconselhados. Confira detalhes práticos do uso das aeronaves na produção agrícola no ví- deo: https://www.youtube.com/watch?v=x0t0429oaAo. DICAS UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 154 2.3 PISTAS E ESTRUTURA DE ABASTECIMENTO: REQUISITOS BÁSICOS A aviação agrícola está submersa em legislações pontuais e complemen- tares relacionadas ao trafego aéreo e às questões ambientais. Dessa forma, tra- taremos neste item, de forma separada e complementar, as regulamentações re- lacionadas às pistas de pouso e decolagem e às estruturas de abastecimento e descontaminação das aeronaves. a) Pistas de pouso e decolagem: as atividades de aeronaves para fins agrícolas não exige um registro específico das áreas de pouso de decolagem. No entanto, exige a localização geográfica dessas áreas que devem ser informadas no rela- tório operacional ou no certificado de operador agrícola – quando a pista em questão já estiver registrada como aeródromo. O Regulamento Brasileiro de Aviação Civil (RBAC) nº 137 regulamenta o uso de pistas registradas ou não (de pouso eventual) na ANAC e estabelece os procedimentos necessários para a segurança da operação. No link da ANAC, você encontrará a legislação vigente sobre o uso e o cadastro de aeródromos: https://bit.ly/3cXyjla. Confira! DICAS É importante salientar que, quando o aeródromo é privado, o operador deve ter a autorização para o seu uso e considerar que ele deve ser utilizado somente como suporte à operação, e não como sede operacional da empresa, visto que, em sua maio- ria, os aeródromos não possuem as estruturas necessárias para abastecimento e des- contaminação. Nesse sentido, é expressamente proibida a estocagem de agrotóxicos em aeródromos públicos, sendo permitida somente naquele destinado à operação em andamento e observadas as normas de saúde pública e preservação ambiental. As pistas de pouso e decolagem podem ser de terra, asfalto, concreto, pedra ou grama. Devem ser planas e de dimensões adequadas para suportar a necessidade do percurso para alcançar voo e aterrissagem. Além disso, devem considerar a neces- sidade de arremeter em caso de urgência. A definição do local de instalação de uma pista de pouso e decolagem deve considerar a altitude e os ventos, as temperaturas e a incidência de nevoeiros. São in- desejáveis ventos laterais e opostos, os quais podem causar dificuldades e acidentes nas operações. O comprimento da pista para pouso deve considerar que a aeronave pouse e pare em 60% do comprimento de pista disponível para pouso. Diversos fato- res devem ser considerados na escolha ou construção de uma pista, como: TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 155 • Características do avião: capacidade de aceleração, capacidade de alçar voo, carga alar (relação da área da asa por unidade de peso), capacidade de frena- gem após atingir determinada velocidade e a resistência dos pneus. • Da operação: do peso bruto de decolagem, das condições operacionais especí- ficas como posição dos flapes e tipo de pneu. • Da pista: declividade da pista e condições de atrito do pavimento. • Das condições atmosféricas: altitude (pressão), temperatura do ar externo e vento (direção e intensidade). A recomendação geral é de que a pista tenha ao menos 1800 m de compri- mento, considerando áreas de segurança nas extremidades e laterais (Figura 4). FIGURA 4 – DESENHO REPRESENTATIVO DAS ESTRUTURAS MÍNIMAS DE UMA PISTA DE POUSO E DECOLAGEM FONTE:<https://bit.ly/3aOEaYQ>. Acesso em 23 mar. 2020. b) Estruturas de abastecimento: a estrutura de abastecimento de uma operação de aviação agrícola pode referir-se ao abastecimento da aeronave com combustível ou para abastecimento com produto a ser aplicado. Com relação ao abastecimento com combustível, o primeiro passo é de- terminar a quantidade necessária para a operação. Assim, deve-se considerar a distância do voo (horas) e a capacidade do tanque de reabastecimento, o peso da aeronave, o peso da carga total e a capacidade do tanque de cada modelo/mar- ca a ser utilizado na operação. Ainda, é importante considerar uma quantidade de combustível como faixa de segurança, caso a aeronave não consiga abastecer na próxima parada esperada. O extremo cuidado durante o abastecimento de ae- ronaves é necessário devido ao risco de contaminação, uma vez que combustíveis contaminados ou adulterados podem causar falhas no motor e acidentes aéreos. Os aeródromos ou pista de pouso e decolagem devem ter uma estrutura chamada UAA – Unidade de Abastecimento de Aeronaves, que podem ser de duas categorias: • O Caminhão Tanque Abastecedor (CTA): é um veículo constituído de tanque sobre chassi, carretéis de mangueira e sistemas de bombeamento, filtragem, medição e controles, destinado a transportar o combustível do Parque de Abastecimento de Aeronaves (PAA) até a aeronave e efetuar seu abastecimento (RANP 18, 2006). UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 156 • O Servidor de Hidrantes (SRV): o SRV é outro tipo de veículo de abastecimento de aeronaves que realiza a mediação entre uma rede de hidrantes de combus- tível e o veículo aéreo. Essa rede é, em geral, composta por tanques, bombas e filtros, que se conectam por tubulações até o pátio onde estacionam os aviões. A função do servidor de hidrantes é filtrar, medir e transferir o combustível entre a rede e a aeronave (RANP 18, 2006). Como em qualquer ação de manipulação de combustíveis, alguns cuida- dos devem ser priorizados. No caso da aviação, dois são essenciais para garan- tir o grau de pureza necessário do combustível. São eles: o laudo de qualidade, emitido pela empresa de abastecimento, e o teste de pureza, que confirma alguns minutos antes do início do processo que o combustível não está contaminado por água ou por materiais particulados. Em outro ângulo, o abastecimento ou reabastecimento estão diretamente ligados ao rendimento da operação, que é uma das principais vantagens do uso de pulverizações aéreas. Nesse sentido, Santos (2005) desenvolveu um trabalho relacionando vantagens e limitações do uso de pulverizações aéreas e terrestres, no qual é possível verificar a importância da capacidade de carga de combustível e de insumo do modelo e marca da aeronave escolhido e da localização da unida- de de abastecimento para o rendimento da operação. A pulverização com aeronaves agrícolas (aviões e helicópteros) é o grande trunfo da atividade, pela rapidez de execução, quando a com- paramos com os pulverizadores terrestres tratorizados de barras ou turbo pulverizadores. Um avião médio, tipo IPANEMA, operando com sua carga operacional de 500 litros (carga máxima operacional total de 700 litros) pulverizando um volume de 15 litros/hectare (BVO) ou 50 litros/hectare (citros), poderá apresentar um rendimento apro- ximado de 100 Ha e 50 Ha por horarespectivamente, tendo-se a pista de pouso e decolagem há uma distância máxima de 5 km do centro da área a ser pulverizada e a extensão do “tiro” (comprimento de cada passada) com um mínimo de 500 metros. Um trator auto propelido de barras pulverizando o volume de 100 litros em uma lavoura de soja ou um turbo pulverizador pulverizando um volume de 500 litros de calda em uma lavoura de citros, apresentarão um rendimento médio de 350 hectares/dia e de 25 hectares/dia em 10 horas de trabalho respectiva- mente, em condições normais de operação com as máquinas. No caso dos turbo e pulverizadores terrestres, em condições de chuvas inten- sas ou solos encharcados a operacionalidade torna-se bastante crítica ou não executável. O que não ocorreria para as aeronaves agrícolas, tornando-as bastante vantajosas (SANTOS, 2005, p. 2). Atualmente, muitos aeródromos utilizam módulos de abastecimento mó- veis que facilitam o processo e a rapidez da operação (Figura 5). TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 157 FIGURA 5 – EXEMPLO DE MÓDULO DE ABASTECIMENTO MÓVEL FONTE: <https://bit.ly/3f28vq2>. Acesso em: 9 fev. 2020. De maneira geral, um módulo de abastecimento (Figura 5) é constituído por uma bacia de contenção, tanque de armazenamento e skid de descarga e abas- tecimento, dotado de válvulas para operações de enchimento e descarga. FIGURA 6 – ELEMENTOS CONSTITUINTES DE UMA UNIDADE DE ABASTECIMENTO FONTE: Arxo (2016, s.p.) 01 – Tanque 02 – Bacia de contenção 03 – Skid 04 – Tampa da boca de visita 05 – Respiro 06 – Medidor Volumétrico (NKL) 07 – Extintor de incêndio 08 – Engate rápido para descarga 09 – Pontos de aterramento 10 – Olhais de içamento 11 – Placa de identificação do tanque. UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 158 A escolha da empresa abastecedora e a certificação da qualidade das uni- dades de abastecimento de aeronaves escolhidas devem estar entre os procedi- mentos de planejamento das operações ou da contratação da empresa que execu- tará a ação. No momento do abastecimento, uma ferramenta muito importante é o piloto que irá acompanhar o procedimento, o qual deve ter conhecimento dos procedimentos para a verificação do cumprimento das etapas que, por sua vez, envolvem sua própria segurança. c) Pátio de descontaminação: após um período de vazio legal, o MAPA publicou, em 2 de janeiro de 2008, a Instrução Normativa nº 2 (IN 2), a qual estabelece em seu artigo 5º que: [...] os restos de agrotóxicos remanescentes no avião e as sobras de lavagem e limpeza da aeronave ou dos equipamentos de apoio no solo somente poderão ser descartados em local apropriado, o pátio de des- contaminação, observados os modelos próprios, aprovados pelo Mapa [...] (BRASIL, 2008, s.p.). O novo modelo de pátio de descontaminação estabelece quatro requisitos básicos para sua construção e operacionalização: • piso de escorrimento; • tanque de decantação; • reator de ozonização; • leito de volatização. A IN 2 de 2008, em seu artigo 7º, estabelece nos mínimos detalhes um modelo padrão (Figura 7) para os pátios de descontaminação, informando até mesmo a espessura e a composição dos materiais a serem utilizados. Conside- rando que todas as regras impostas referenciam à proteção do solo e dos lençóis freáticos em uma análise básica do modelo, segue conceitualmente o relatado por Furtado e Hoff (2017) sobre os principais pontos do padrão: • uso de processo oxidativo por ozônio como indutor da aceleração da degrada- ção do agrotóxico que acelera a mineralização dos compostos orgânicos, con- vertendo-os em CO2, H2O e ácidos minerais, como o HCl. • uso de tanque de retenção do efluente depois de sua passagem pelo sistema de oxidação, o que impede o descarte direto sobre o meio ambiente e propicia a evaporação, eliminando, assim, o excesso de água e gerando como resíduo final somente os compostos mineralizados. Ainda, segundo Furtado e Hoff (2017), o sistema evita o lançamento dos agrotóxicos no ecossistema e promove a decomposição dos princípios ativos que possam estar presentes nos efluentes, considerando sua retenção em ambiente impermeabilizado até que os compostos tóxicos sejam mineralizados. TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 159 FIGURA 7 – MODELO PADRÃO DE PÁTIO DE DESCONTAMINAÇÃO SEGUNDO A IN 2 DE 2008 FONTE: Brasil (2008, s.p.). O processo de responsabilização das empresas e usuários da aviação agrí- cola pelos impactos causados ao ecossistema envolve (VILELA, 2017): • tríplice lavagem: três lavagens sequenciais do tanque da aeronave, além da aplicação das caldas resultantes na lavoura. Essa operação reduz em 99,9% a concentração dos defensivos da calda de lavagem. • tratamento do resíduo da lavagem final com o ozônio: a ozonização, método pioneiro do Brasil, é atualmente o método mais adequado para a degradação das caldas residuais dos agrotóxicos nas águas de lavagem. • recolhimento do resíduo não oxidado em tanque adequado para a degradação por solarização e hidrólise em local adequado. • a calda da lavagem final, que em média tem 200 litros quando proveniente de avião agrícola ou pulverizador, é coletada em um reservatório de decantação e bombeada para um equipamento descontaminador. Circula através de um cir- cuito hidráulico de forte agitação, em que recebe ozônio (O3), um gás agressivo UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 160 que destrói as moléculas dos agrotóxicos por oxidação, além de vírus, fungos e bactérias nocivos ao homem, plantas e animais. Após esse procedimento, a água resultante já pode ser transferida para o tanque de contenção e evaporação. A Figura 8 ilustra uma possível distribuição dos diferentes e complemen- tares elementos de um pátio de descontaminação para aeronaves. FIGURA 8 – MODELO ILUSTRATIVO DE DISTRIBUIÇÃO EM UM PÁTIO DE DESCONTAMINAÇÃO FONTE: <https://bit.ly/3aKEGac>. Acesso em: 12 fev. 2020. Além das especificidades acima relatadas, vale constar que: • as estruturas do pátio de descontaminação devem ser aprovadas pelo MAPA; • as embalagens utilizadas e vazias devem obrigatoriamente ser devolvidas ao seu proprietário para serem por ele destinadas, conforme legislação específica; • as empresas ficam obrigadas a entregarem aos contratantes as embalagens após realizar a tríplice lavagem; • o pátio de descontaminação das aeronaves agrícolas deverá ser construído sob orientação de técnico habilitado e em local seguro em relação à operação aero- náutica e à contaminação ambiental. 2.4 TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO COM AVIÃO A aplicação de um produto fitossanitário tem por objetivo a colocação da quantidade mínima do ingrediente ativo sobre o alvo para a obtenção da máxima eficiência, evitando a contaminação de áreas adjacentes e sendo capaz de con- trolar de maneira efetiva o problema a que se destina (CHAIM, 2009). Para essas TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 161 operações no Brasil, a maior parte dos agricultores utiliza pulverizadores terres- tres de funcionamento hidráulico (conforme o Tópico 2 da Unidade 2). No entanto, a aplicação terrestre envolve problemas como a compactação de solo, perdas por amassamento, limite de desenvolvimento vegetal para a en- trada das máquinas e baixa capacidade operacional. Considerando esses aspec- tos, o uso da aviação para as operações agrícolas tem vantagens consideráveis, tanto econômicas quanto técnicas. Com relação à tecnologia de aplicação, os fundamentos básicos são os mesmos da aplicação terrestre, porém algumas especificidades devem ser consi- deradas como pontos críticos (Tabela 4) a serem observados (ANDEF, 2010): TABELA 4 – PONTOS CRÍTICOS E TECNOLOGIA DE CONTROLE DE APLICAÇÃO AÉREA Pontos críticos Tecnologia de aplicação aérea Faixa de deposição A faixa de deposição em uma pulverização aérea é proporcional à extensão das asas da aeronave, à velocidade, à rota e ao deslocamento do voo. Característica específica para cada tipo ou modelo do avião em uso, representa um fator de grande influência nos resultados inadequadosou de baixa eficiência devido à preocupação geral no rendimento da operação em detrimento da qualidade de deposição adequada sobre o alvo desejado. Faixas maiores do que permite a aerodinâmica do voo reduzem a efetividade e a eficiência do produto nos cruzamentos das faixas nas pontas das asas. Voos muito baixos, além de tornar a deposição das gotas irregular, ocasionam maiores concentrações de produto no alvo de deposição sob a área correspondente à “barriga” do avião. Redução ou fechamento de bicos nas pontas das asas evita perdas da pulverização por influência dos vórtices e não reduz a faixa de deposição. Altura do voo Parâmetro característico para modelo/tipo de cada avião que permite o me- lhor desempenho das gotas de pulverização através de uma deposição mais uniforme sobre e dentro da massa foliar da cultura em aplicações em pré e pós-emergência, respectivamente, nos cultivos agrícolas. Voos muito próxi- mos ao solo ou topo da cultura ocasionam distorções na deposição das gotas de pulverização. Derivas longas das gotas deverão ser corrigidas pelo ângulo das barras/bicos de pulverização. Voos muito altos podem causar perdas e contaminação pela deriva. Tipo e número de bicos A quantidade de bicos nas barras de pulverização dos aviões agrícolas varia de modelo/tipo de avião. De maneira geral, para aviões similares ao IPANE- MA, são recomendados de 40 a 42 bicos para cultivos anuais. Para aviões maiores, as barras poderão ter mais bicos. Como recomendação geral, po- de-se usar bicos de jato plano (ex.: leque) para aplicações de pré-emergên- cia (herbicidas de pré-emergência) e de jato cônico vazio para aplicações de pós-emergência (inseticidas, fungicidas, herbicidas de pós-emergência, des- secantes, maturadores, fitorreguladores e nutrientes foliares). Ângulos dos bicos e linha de voo Artifício técnico que permite controlar a deriva das gotas geradas durante a aplicação, ajustando seus diâmetros para reduzir as perdas por evaporação, de acordo com a variação das condições climáticas, principalmente da umi- dade relativa do ar. A variação do ângulo dos bicos será de 90º a 180º, sempre em relação à linha de voo do avião. Deriva A aplicação correta e adequada de um defensivo está na escolha das gotas adequadas às condições climáticas locais, principalmente a umidade relativa do ar. Gotas de pulverização que se elevam ou se deslocam para fora da área de aplicação deverão ser evitadas. Deslocamentos laterais das gotas dentro da área de aplicação são necessários para melhorar a penetração e deposição dentro da massa foliar das culturas. FONTE: Adaptado de ANDEF (2010) UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 162 Para Justiniano (2014) a pulverização aérea é uma ferramenta para exten- sas áreas com alto rendimento operacional em curto espaço de tempo. O autor define algumas vantagens e desvantagens para a pulverização aérea. Entre as vantagens, temos: • rápida aplicação em áreas extensas (maior capacidade operacional); • condições do solo não limitam a aplicação; • baixo volume de calda; • altura da cultura não dificulta aplicação. Entre as desvantagens da pulverização aérea, o autor lista: • custos de aquisição e manutenção de equipamentos elevados; • limitações: obstáculos (postes, árvores), tamanho e formato das áreas; • alto potencial de deriva (vento é limitante); • gerenciamento da operação. De maneira geral, o uso adequado dos bicos, pontas e a pressão da apli- cação são fundamentais em qualquer aplicação de produto fitossanitário. Nas aplicações aéreas, esses quesitos redobram seu requerimento de atenção, pois é fato que, quando não utilizada a correta tecnologia de aplicação, a pulverização aérea pode provocar danos ao ecossistema e à saúde da população em virtude do seu potencial de deriva. O controle das pragas agrícolas só será efetivo se a geração e distribui- ção das gotas for adequada, o que se obtém por meio de um bico/ponta de pulverização selecionado em função da posição e tipo do alvo bio- lógico, das condições climáticas e do volume e pressão de trabalho. Os maiores problemas ocorrem com o uso de aeronaves agrícolas (aviões e helicópteros) nas quais as resultantes aerodinâmicas do equipamen- to em voo podem modificar o diâmetro, a dispersão e deposição das gotas (SANTOS, 2006, p. 2). O mesmo autor salienta que, em razão da velocidade das aeronaves, a turbulência, especialmente à relacionada aos vórtices das pontas das asas, pode causar perdas estimadas em 30% das gotas geradas pelos bicos fixados nas barras presas às asas. A correção desse fator está relacionada à observação das questões climáticas, do momento correto da aplicação, do ajuste adequado dos bicos e das influências aerodinâmicas do avião na geração, distribuição e deposição das go- tas, além das características do alvo biológico e da responsabilidade profissional do piloto/empresa prestador dos serviços (SANTOS, 2006). 2.5 VOO DO AVIÃO AGRÍCOLA: NOÇÕES DE PILOTAGEM E MANOBRAS As operações da aviação agrícola são normalmente realizadas com um mínimo de infraestrutura, como em pistas não pavimentadas. Assim, são realiza- TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 163 das dezenas de decolagens por dia e com o máximo de carga possível nos perío- dos mais quentes, como em safras de verão. Um piloto aeroagrícola enfrenta inúmeras adversidades, tais como horá- rios concentrados em quatro ou cinco meses de trabalho ao ano e longos períodos diários, podendo chegar a 90 decolagens e pousos em um único dia, ou até 12 horas de operação em um dia. Somando-se o desgaste da própria operação, as manobras em baixa altitude e o uso de pistas reduzidas, são fatores que exigem do piloto ainda mais perícia e exatidão de manobras (PRADO, 2002). O operador é uma peça essencial no resultado das operações aéreas, sen- do considerado por muitos autores como uma parte integrante do sistema de aplicação. Nesse sentido, a adequada certificação, capacitação e formação são, de certa forma, o aval para uma operação eficiente. A grande parte dos operadores segue o Procedimento Operacional Pa- drão (POP), que é implantado conforme a legislação nacional junto a empresas e aeródromos. O Procedimento Operacional Padrão (POP) tem por objetivo descrever um roteiro padrão para a prática eficaz e segura da aplicação aérea. O procedimento descrito envolve diretamente o piloto agrícola e indireta- mente o coordenador, secretaria de operações, técnico executor, auxiliar de pista e mecânico de manutenção de aeronaves. [...] entre as respon- sabilidades do piloto agrícola, estão: a correta execução dos serviços de aplicação, seguindo rigorosamente os critérios técnicos e normativos da empresa e dos órgãos reguladores sem se distanciar da segurança de voo, seguir o fluxograma operacional; do coordenador, a integração com os pilotos e demais membros do departamento operacional sem se desviar das funções descritas em seu POP (FARIA, 2017, p. 26). Durante o treinamento, o piloto terá conhecimento de uma série de roti- nas de inspeção pré-voo (inspeção interna e externa) para, então, assumir a po- sição na cabine e seguir a sequência de manobras necessárias para a operação. Neste sentido, pode-se considerar a sequência de manobras padrão em cursos de pilotagem, regidas pelo manual de padronização de manobras adotado pelas escolas e aeroclubes, que relaciona como procedimentos e manobras básicas as sequências a seguir: • Acionamento do motor, operação no solo: taxiamento, cheque de motor, decola- gem que pode ser normal, decolagem curta sem obstáculos, decolagem curta com obstáculos, decolagem sem flape. • Após o cheque de motor, o piloto fará a subida, seguida do nivelamento na área de instrução. Após, fará as manobras necessárias para a execução de sua atividade. • Manobras gerais: curvas, pequena inclinação, média inclinação (padrão), grande inclinação, coordenação; redução e aumento de velocidade; voo planado com e sem flape; estol com e sem motor;“s” sobre estrada; “8” ao redor de marcos; glissa- das; descida para o tráfego; tráfego padrão; perna do vento; través da cabeceira em UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 164 uso; perna-base; arremetida no ar; arremetida na aproximação final; arremetida no solo; final pouso normal; pouso sem flape; pouso curto; aproximação de 90°; aproximação de 180°; aproximação 360°. • Manobras após o pouso: corte do motor, abandono. Embora em ambiente de rotina, o operador deve seguir todos os passos que antecedem a operação, o que garante a eficiência do trabalho e a segurança da atividade. De forma estratificada, podemos dizer que primeiro acontece, a fase de preparação para o voo: cálculo de área pulverizada; interação das condi- ções meteorológicas; carga do avião (calibragem); etapas que precedem o voo; conferência dos equipamentos; verificação da jornada de trabalho (tempo para cumprir a demanda); checagem geral da aeronave; aferi- ção dos equipamentos; e verificação das condições de segurança da ae- ronave. Com o voo em execução: controlar a saída do produto (bicos/ barra); observar a área todo o tempo (presença de obstáculos); atenção à quantidade de combustível (geralmente abastecem menos para não pesar a aeronave e assim comprometer o desempenho da máquina) e finalização do voo: aterrissagem; recolhimento da aeronave; verificação e conferência de possíveis danos durante a atividade e, enfim, descanso em alojamentos nas próprias propriedades contratantes ou hotéis cir- cunvizinhos (FARIA, 2017, p. 45). Como parte da rotina de operação, cabe ressaltar a importância da realização de um estudo prévio, em que devem ser observados pela equipe os seguintes itens: • desempenho anormal de alguma aeronave; • condições da pista de pouso; • atritos entre pilotos e auxiliares técnicos; • dificuldades com os equipamentos agrícolas instalados nas aeronaves; • funcionamento dos equipamentos de apoio à operação; • novos obstáculos na área de aplicação; • condição das acomodações, alimentação e higiene; • pressões externas ou reconhecidamente autoprovocadas; • qualidade e estrutura de apoio à equipe; • e dificuldades logísticas diversas. Muitos dos acidentes na aviação agrícola estão relacionados à falta de pla- nejamento e à execução de manobras perigosas. Na última década, os tipos mais comuns de acidentes na aviação agrí- cola foram os seguintes: perda de controle em voo – 23,7%, falha de motor em voo – 18,9%, colisão em voo com obstáculo – 17,1%, perda de controle no solo – 15,1%, manobras a baixa altura – 8,2% e pane seca – 3,8%. Com relação às fases de operação aerogrícola mais comumen- te associadas aos acidentes, estes foram os números para o período observado: curva de reversão (balão) – 30,6%, passagem de aplicação (tiro) – 22,1%, pouso – 19,6%, Decolagem - 10,6% e translado – 2,6% (SIPAER, 2016, p. 18). TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 165 Entre os fatores que contribuem para as estatísticas (2015), o mesmo autor pontua o julgamento de pilotagem (16,75%), a supervisão gerencial (13,33%), o planejamento de voo (12,99%), a aplicação de comandos (8,38%), a manutenção da aeronave (5,45%) e a indisciplina de voo (4,32%) (SIPAER, 2016). 2.6 ELABORAÇÃO E FISCALIZAÇÃO DO GUIA DE APLICAÇÃO A elaboração e a fiscalização do guia de aplicação estão vinculadas res- pectivamente à empresa ou ao usuário da atividade e aos órgãos reguladores MAPA e CREAs. Nesse sentido, o Decreto nº 86.765, de dezembro de 1981, em seu art. 6º estabelece que: As empresas somente poderão obter registro e operar em território na- cional, desde que atendam às seguintes exigências: I. Ter autorização de funcionamento do Ministério da Aeronáutica; II. Possuir engenhei- ro agrônomo, responsável pela coordenação das atividades a serem desenvolvidas com o emprego da Aviação Agrícola, devidamente re- gistrado no CREA; III. Possuir pilotos devidamente licenciados pelo Ministério da Aeronáutica e portadores de certificado de conclusão de curso de Aviação Agrícola, desenvolvido ou reconhecido pelo Ministé- rio da Agricultura e devidamente homologado pelo Departamento de Aviação Civil - DAC; IV. Possuir responsáveis pela execução dos tra- balhos de campo, que deverão ser técnicos em agropecuária, de nível médio, possuidores de curso de executor técnico em Aviação Agrícola, desenvolvido ou reconhecido pelo Ministério da Agricultura; V. pos- suir aeronave equipada dentro dos padrões técnicos estabelecidos pe- los Ministérios da Agricultura e da Aeronáutica (BRASIL, 1981, p. 1). Complementar ao decreto acima, está a orientação técnica Coordenação Geral de Agrotóxicos e Afins (CGA) nº 01/2011, o qual estabelece que os órgão es- taduais de defesa sanitária vegetal são responsáveis pela fiscalização da emissão e uso do guia de aplicação, que deve ser emitido por profissional habilitado pelo uso de Anotação de Responsabilidade Técnica (ART). Ainda sobre a habilitação, o Conselho Federal de Engenharia e Agronomia (CONFEA), pela Resolução nº 377, 28 de setembro de 1993, resolve: Art. 2º - As atividades de Aviação Agrícola referentes à aplicação aérea de agrotóxicos e outros insumos serão precedidas de "Guia de Aplica- ção", preparadas por Engenheiro Agrônomo que a assinará. § 1º - En- tende-se por "Guia de Aplicação" o documento referente à aplicação do agrotóxico ou do insumo agrícola onde constam as informações necessárias antes, durante e após o voo, inclusive dados da receita agronômica e o número da ART. § 2º - Não será necessário incluir o relatório de bordo na "Guia de Aplicação", podendo ser emitido sepa- radamente. Art. 3º - Para cada Guia de Aplicação corresponderá uma Anotação de Responsabilidade Técnica (ART) que deverá ser efetiva- da até a data de realização do serviço (CONFEA, 1993, p. 20). A guia de aplicação deve conter no mínimo: UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 166 • nome do usuário e endereço; • cultura e área ou volumes tratados; • local da aplicação e endereço; • nome comercial do produto usado; • quantidade empregada do produto comercial; • forma de aplicação; • data da prestação do serviço; • precauções de uso e recomendações gerais quanto à saúde humana, animais domésticos e proteção ao meio ambiente; • identificação e assinatura do responsável técnico, do aplicador e do usuário. 2.7 RELATÓRIO DE APLICAÇÃO Pela Instrução Normativa nº 2, de 3 de janeiro de 2008, o MAPA estabele- ceu a obrigatoriedade de emissão e apresentação de relatórios de atividades aero- agrícolas. Estes estão previstos em dois formatos: relatório mensal de atividades (Figura 9) e relatórios operacionais de serviços realizados (Figura 10). Segundo a legislação, os relatórios possuem as seguintes especificidades: [...] V – o relatório operacional dos serviços realizados deverá ser man- tido à disposição da fiscalização na base operacional ou no escritório, da jurisdição dos trabalhos, durante o período constante da autoriza- ção; e VI – o relatório mensal, de atividades da empresa aeroagrícola com sede em outra unidade da federação, deverá ser encaminhado à SFA no respectivo estado onde atuou, até o décimo quinto dia do mês subsequente, sem prejuízo das informações a serem prestadas a SFA da unidade da federação onde é registrada (IN 2, 2008, p. 6). FIGURA 9 – MODELO DE RELATÓRIO MENSAL DE ATIVIDADES FONTE: Brasil (2008, s.p.) TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 167 FIGURA 10 – FORMULÁRIO DE RELATÓRIO OPERACIONAL FONTE: Brasil (2008, s.p.) Em seu art. 9º, a IN nº 02/2008 determina que o relatório operacional deve estar em campo no momento da realização das operações, podendo ser dispo- nibilizado aos membros da equipe e para possíveis fiscalizações. A normativa estabelece que deve constar no relatório: I- nome da empresa operadora aeroagrícola, pessoa física ou jurídica e número de registro no MAPA; II- nome do contratante; III- localização da propriedade, município e unidade da federação, da área do serviço; IV-tipo de serviço a ser realizado; V- cultura a ser tratada; VI- área tratada em hectare; VII- nome do produto a ser utilizado, classe toxicológica, formulação e dosagem a ser aplicada por hectare, número do receituário agronômico e data da emissão, quando for o caso; VIII- tipo e quantidade de adjuvante a usar, quando for o caso; IX- volume de aplicação em litros ou quilograma por hectare; X- parâmetros básicos de aplicação, relacionados com a técnica e equipamentos de aplicação a serem utilizados, como a altura do voo, largura da faixa de depo- sição efetiva, limites de temperatura, velocidade do vento e umidade relativa do ar, modelo, tipo e ângulo do equipamento utilizado; XI- croqui da área a ser tratada, indicando seus limites, obstáculos, estrada, redes elétricas, aguadas, construções, norte magnético e coordenadas geográficas em pelo menos um ponto; XII- data e hora da aplicação, demonstrando os horários do início e término da aplicação; UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 168 XIII- direção das faixas de aplicação (tiros) e o sentido do vento; XIV- dados meteorológicos de temperatura, umidade relativa do ar e velocidade do vento, no início e ao final da aplicação; XV- localização da pista através de georrefenciamento; XVI- prefixo da aeronave; XVII- indicar se a aplicação foi realizada com uso do Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS); XVIII- e outras observações necessárias. Algumas informações devem ser preenchidas antes e outras durante a operação. O relatório deve ser assinado e datado pelo responsável técnico, sendo concedidos dez dias para a sua entrega, a contar da data da operação. No relató- rio, deve estar anexada uma cópia da receita agronômica do produto fitossanitá- rio utilizado, a qual deve ser arquivada com os documentos da empresa. É importante lembrar que muitas aeronaves possuem o sistema do DGPS, com capacidade de gravação de dados e emissão de relatório. Nesse caso, uma cópia do mapa da aplicação deverá ser arquivada com o relatório operacional. Para finalizar, os relatórios operacionais devem ser arquivados pelas empresas pelo prazo mínimo de dois anos. A IN 2/2008 (Brasil, 2008, s.p.) também discorre sobre o relatório mensal de atividades, que deve utilizar as informações dos relatórios operacionais e se- guir as instruções a seguir: I- O campo reservado para identificação da entidade deverá anotar o nome, ende- reço, mês, ano e número de registro no MAPA. II- Na coluna UF, anotar a sigla da Unidade da Federação onde realizou o traba- lho. III- Na coluna município, indicar o nome do município onde trabalhou. IV- Na coluna tipo de serviço, indicar o serviço realizado, que pode ser aplicação de fertilizantes, inseticidas, herbicidas, semeadura ou outros. V- Na coluna cultura, indicar o nome da cultura em que realizou a atividade, ou seja, indicar em qual cultura foi realizado o serviço. VI- Na coluna área, indicar o número de hectares trabalhados em uma atividade numa determinada cultura, durante o mês relatado, no final da coluna somar os hectares trabalhados, para obter o total mensal. VII- O campo destinado à informação dos produtos utilizados está dividido em cinco colunas, devendo relacionar apenas nomes comerciais, sem identificar do- sagem ou quantidade aplicada. VIII- Na coluna reservada à identificação das aeronaves, relacionar o prefixo des- tas, utilizadas pela pessoa física ou jurídica, nas operações descritas no mês. IX- Na parte inferior do relatório, existe espaço reservado para colocar local, data e assinatura, com identificação do diretor da empresa e do engenheiro agrônomo responsável técnico, conforme determina o art. 14, § 2º, do Decreto nº 86.765, de 1981. TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 169 2.8 LEGISLAÇÃO E SEGURANÇA DE USO DA AVIAÇÃO AGRÍCOLA A legislação que contempla as operações aeroagrícolas forma um com- plexo de instruções, orientações e decretos de diferentes órgãos envolvidos. De maneira geral, as disposições básicas foram abordadas ao longo deste tópico. Dessa forma, listamos os pontos principais, de forma pontuada, do arcabouço legislativo que baseia a atividade direcionada ao uso de produtos fitossanitários em operação aérea. Lembrando que a consulta e o conhecimento minucioso deve ser realizado para o aprofundamento da atividade aeroagrícola. a) Legislação sobre o uso de agrotóxicos (Lei Federal nº 7.802, de 11/07/1989): dispõe sobre o uso e a fiscalização de agrotóxicos, seus componentes e afins. Art. 4. As pessoas físicas e jurídicas que sejam prestadoras de serviços na aplicação de agrotóxicos... ficam obrigadas a promover os seus re- gistros nos órgãos competentes, do Estado ou do Município. Art. 10. Compete aos Estados e ao Distrito Federal, nos termos dos arts. 23 e 24 da Constituição Federal, legislar sobre o uso, a produção, o consumo, o comércio e o armazenamento dos agrotóxicos, seus com- ponentes e afins, bem como fiscalizar o uso, o consumo, o comércio, o armazenamento e o transporte interno. (BRASIL, 1989, p. 2-4). b) Decreto Federal nº 4.074, de 04/01/2002: regulamenta a Lei nº 7.802, de 11 de julho de 1989, que dispõe sobre a pesquisa, a experimentação, a produção, a embalagem e rotulagem, o transporte, o armazenamento, a comercialização, a propaganda comercial, a utilização, a importação, a exportação, o destino final dos resíduos e embalagens, o registro, a classificação, o controle, a inspeção e a fiscalização de agrotóxicos, seus componentes e afins, e dá outras providências. c) Orientação Técnica CGA nº 01/2011: baseada nas competências definidas para a fiscalização de agrotóxicos da Lei nº 7.802, de 11 de julho de 1989, conforme artigo 4º – que trata das empresas prestadoras de serviço – orienta os órgãos estaduais a adotar procedimentos para a fiscalização do uso de agrotóxicos em aviação agrícola. d) Fiscalização: Decreto-Lei nº 917, de 7 de setembro de 1969; Decreto nº 86.765, de 22 de dezembro de 1981; Instrução Normativa nº 2, de 3 de janeiro de 2008; Instrução Normativa SARC nº 7, de 20 de setembro de 2004, alterada pela IN nº 42, de 12 de setembro de 2007, estabelecendo que: A fiscalização, bem como a aplicação de sanções as empresas infra- toras deverá ocorrer de acordo com a legislação específica do Estado no qual a empresa encontra-se instalada, conforme o art. 10 da Lei 7.802de 11 de julho 1989 (MAPA, 2011, s.p.). UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 170 No site do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, você irá en- contrar todo o sistema de legislação federal sobre o uso, comercialização e a aplicação de agrotóxicos, confira em: http://www.agricultura.gov.br/assuntos/insumos-agropecuarios/ insumos-agricolas/agrotoxicos/legislacao/legislacao do NOTA e) Fiscalização estadual: deve considerar as disposições legais sobre a emissão de receituário agronômico da Lei Federal nº 7802, de 11 de junho de 1989, que, no art. 13, determina que a venda de agrotóxicos e afins aos usuários será feita através de receituário próprio. Ainda, o Decreto Federal nº 4.074, de 4 de janeiro 2002, em seu Capitulo I e Capitulo IV, trata das disposições preliminares e define que receita ou receituá- rio é a prescrição e orientação técnica para a utilização de agrotóxico ou afim por profissional legalmente habilitado. f) Fiscalização Estadual – CDA: as Coordenadorias de Defesa Agropecuária (CDA) tratam também sobre o tipo, uso e disponibilidade de Equipamentos de Proteção Individual (EPI). Nesse sentido, é importante lembrar que o empre- gador é responsável pelo uso de EPI dos seus funcionários. Em caso de irregu- laridades, o empregador será autuado. Da mesma forma, o funcionário que se recusa a usar EPI pode ser demitido por justa causa. São pontos importantes da legislação sobre EPI: • o proprietário deve fornecer EPI completo, em perfeitas condições e exigir que o funcionário use de maneira correta; • a equipe de campo que trabalha em contato direto com agrotóxicosdeverá obrigatoriamente usar os equipamentos de proteção individual. g) Fiscalização Estadual relacionada ao depósito de agrotóxicos: a empresa que somente presta serviço na aplicação de agrotóxicos: • não armazena produtos, já que o produto é entregue no momento da aplicação; • armazena produtos de clientes para a respectiva aplicação e deve possuir de- pósito que obedeça às normas da ABNT NBR 9843-3 e manter arquivadas as respectivas receitas agronômicas. A empresa que comercializa agrotóxico, além de prestar o serviço de apli- cação deve: TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 171 • ter registro na CDA como comerciante de agrotóxicos; • possuir depósito que obedeça às normas da ABNT NBR 9843-2; • se emissor de receitas, recolher as ARTS sobre as receitas emitidas. h) Fiscalização Estadual (CDA) relacionada a embalagens vazias: para empresas que somente prestam serviços na aplicação de agrotóxicos, as embalagens vazias utilizadas deverão ser obrigatoriamente devolvidas aos seus proprietários já tríplices lavadas para serem destinadas, conforme legislação específica. A responsabilidade pelo armazenamento e devolução das embalagens vazias (quando existirem) é do proprietário rural contratante do serviço de aplicação aérea de agrotóxicos. Para empresas que comercializam agrotóxicos além de prestar serviços de aplicação, armazenar e destinar as embalagens conforme os procedimentos da legislação são de responsabilidade da empresa. i) Fiscalização Estadual – CDA relacionada a distâncias de aplicação: as normas relacionadas a distâncias de aplicação estão na IN nº 2, de 3 de janeiro 2008, e devem estar nas bulas e rótulos dos agrotóxicos utilizados. Em resumo: • É proibida aplicação aérea de agrotóxicos em áreas situadas a uma distância inferior a 500 metros de povoações e mananciais de captação de água para abastecimento público. • É proibida a aplicação aérea de agrotóxicos em áreas situadas a uma distância inferior a 250 metros de mananciais de água, moradias isoladas, agrupamentos de animais e de vegetação suscetível a danos. • É importante constar que, nas aplicações realizadas próximas às culturas sus- cetíveis, os danos serão de inteira responsabilidade da empresa aplicadora. UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 172 LEITURA COMPLEMENTAR PANORAMA DA AVIAÇÃO AGRÍCOLA NO BRASIL Perspectivas A despeito de algumas crenças sobre a iminente substituição dos vetores aéreos (aviões e helicópteros) por drones (veículos não tripulados), acredita-se que tal processo, embora provável, não se dará de forma tão acelerada, ao menos no Brasil. Em outras palavras, os aviões e helicópteros ainda serão os principais responsáveis pela pulverização aérea das lavouras brasileiras. Assim, se consi- derarmos a presença majoritária dessas máquinas tripuladas por ao menos uma década, este manual já terá mais do que cumprido sua finalidade. Essa perspectiva se respalda em várias questões de natureza técnica, eco- nômica e também política. A despeito dos avanços tecnológicos e dos empreen- dimentos já consolidados na área de desenvolvimento de drones, o fato é que nossas áreas cultiváveis vão demandar equipamentos de grande capacidade para serem mais eficientes que os atuais vetores. Ainda sobre a questão técnica, há de se pensar no desenvolvimento e im- plementação de uma legislação que regulamente a operação dos veículos não tri- pulados, de forma a cumprir com os requisitos mínimos de segurança operacional. Por fim, a indústria da aviação agrícola alimenta uma cadeia produtiva que emprega muitas pessoas. Logo, uma mudança dessa natureza tem de ser equacionada, ou ao menos deveria ser, por meio de um planejamento de médio a longo prazo. Operação heliagrícola Em complemento às perspectivas expostas anteriormente, observa-se, desde 2015, o ressurgimento no Brasil da pulverização aérea envolvendo heli- cópteros. O cenário de grandes incertezas políticas e econômicas, frequentes em intervalos de oito anos quase que regularmente, gera circunstâncias propícias à reorientação do mercado, conforme as novas e eventuais demandas. Para exemplificar essa situação, ao fim da década passada e início da pre- sente, notou-se uma grande procura por cursos de piloto de asas rotativas. Mui- tas escolas de pilotagem surgiram para atender a demanda promissora da aviação executiva e também da operação em plataforma de petróleo. Contudo, a atividade econômica encolheu e muitos helicópteros de instrução pararam de gerar receita. Considerando a versatilidade do helicóptero, capaz de rapidamente ser convertido para outra missão, bem como a demanda do praticamente inabalá- vel agronegócio, juntou-se a necessidade com a oportunidade. Logo, percebe-se claramente boas perspectivas para esse nicho, caso bem gerido e regulamentado. TÓPICO 1 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA 173 A fiscalização Há muito se escuta sobre as deficiências na fiscalização da atividade aero- agrícola. É verdade que problemas burocráticos e de natureza técnica podem ter gerado descréditos e descrenças afins, no entanto, quaisquer deficiências têm de ser analisadas em um contexto maior. Com essa premissa, é necessário esclarecer que o número de servidores públicos encarregados de fiscalizar a operação aeroagrícola é ínfimo e infinita- mente menor que o (no mínimo) razoável. Ainda, também se faz necessário men- cionar que nem os países mais desenvolvidos possuem servidores em número condizente com as respectivas demandas. Assim, é preciso equacionar o problema com “os pés no chão” e prag- matismo. Isto é, o número de servidores não vai aumentar. O que deve ocorrer é o aperfeiçoamento dos servidores e dos processos, de forma a “fazer mais com menos”. Essa tendência no gerenciamento de recursos humanos é geral, pública e privada. Nessa mesma linha de aperfeiçoamento, o que deve aumentar não é a fiscalização, mas o nível de educação. Quando se fala em educação, na verdade devemos englobar a ética, o pro- fissionalismo e o acatamento das leis, normas e regulamentos. Em resumo, quan- to mais cultura, menos necessidade de fiscalização. Nota São numerosas as investigações de ocorrências aeronáuticas, envolvendo a aviação agrícola, em que estão evidenciadas violações e exibicionismos, que provam a deficiência cultural na operação aeroagrícola. Algumas tão engenhosas que dificilmente seriam detectadas, nem pela mais rigorosa fiscalização. Por esta razão, é preciso que todos reconheçam suas deficiências e limita- ções, antes de apontar o problema alheio. Assim, precisamos fazer, primeiramen- te, a nossa parte, sempre lembrando que antes dos direitos existem os deveres. Aliás, no dicionário o dever vem antes do direito também! O ambiente aeroagrícola A agricultura se desenvolve em um ambiente rural, ou seja, afastada dos grandes centros urbanos. Assim, a operação aeroagrícola nesse contexto é muito sensível às limitações logísticas, operacionais e de infraestrutura. Em curtas pa- lavras, o ambiente é quase hostil ao desenvolvimento seguro da atividade aérea. Muitas são as pressões sobre os envolvidos na atividade de pulverização aeroagrícola; meteorologia, cobranças do patrão, cobranças do dono da lavoura, prazos para cumprimento dos compromissos, obstáculos físicos na área de apli- UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA 174 cação, pistas em mau estado, condições de aeronavegabilidade do equipamento, intervalo de tempo exigido para a aplicação oportuna do produto, condição física do aeronavegante entre tantas outras. Assim, se a informalidade for a lei em um ambiente isolado e sujeito a tantas restrições, criam-se as condições favoráveis à improvisação e obviamente a supramencionada fiscalização passa a não ser bem-vinda, ainda que obviamen- te necessária. Essa contextualização é importante, pois muitos são atraídos para esse universo aeroagrícola, sem ter a noção exata do que vai encontrar, sobretudo o piloto agrícola. Por que piloto agrícola? O piloto, de forma geral,já é ou nasce motivado. Contudo, o ambiente da aviação agrícola é bem diferente daquele normalmente imaginado pelos inician- tes na carreira. Uns cresceram nesse ambiente, trabalhando com ou por serem parentes de pilotos agrícolas. Outros, todavia, são atraídos para o segmento em virtude das poucas oportunidades de mercado e do retorno financeiro. Exata- mente para estes últimos valem muitas reflexões. A aviação agrícola opera em locais remotos e longe dos grandes aeroportos, suas estruturas e rotinas. Existe a compensação financeira, mas a atividade cobra um preço caro: desgaste físico e psicológico, afastamento prolongado de casa e dos familiares, altos riscos associados ao voo à baixa altura, conforto inexistente ou mo- desto e estrutura precária para atendimento a eventuais emergências e muito mais. Parece óbvio, mas ainda que muitos recursos financeiros já tenham sido comprometidos com a formação até aquele momento, os pilotos, antes de iniciar um Curso de Aviação Agrícola (CAVAG), devem ser muito bem esclarecidos so- bre a realidade que lhes espera. Ainda, vale também a lei da oferta e da procura. Ou seja, pode ser que nem todos os pilotos agrícolas recém-formados consigam emprego. Aí, mais recursos serão comprometidos sem retorno. A aviação agrícola também seleciona seus pilotos. lembrem-se disso. FONTE: SIPAER. Manual de boas práticas da aviação agrícola. Brasília, 2016. Disponível em: http://sindag.org.br/wp-content/uploads/2017/01/Manual-de-Boas-Pr%C3%A1ticas-da- Avia%C3%A7%C3%A3o-Agr%C3%ADcola.pdf. Acesso em: 12 fev. 2020. 175 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você aprendeu que: • A aviação agrícola consiste no uso de veículo aéreo para a aplicação ou dis- tribuição de produtos agrícolas em determinada área rural. Os produtos vão desde insumos até sementes e repovoamento de peixes em rios. • As operações aéreas devem considerar as relações aerodinâmicas do avião. Nesse sentido, a aeronave é um corpo sólido em ação em um espaço de gases, a atmosfe- ra, onde está submetido às forças que esses gases exercem sobre a aeronave. • Os números demonstrar que a agricultura nacional está em crescente adesão ao uso da aviação agrícola, impulsionada, entre outros fatores, pela expansão da agricultura de precisão. • De maneira geral, as aeronaves agrícolas são pequenas, leves e realizam voos baixos, próximos ao solo, de forma a evitar o máximo possível a deriva de pro- dutos e insumos, muitas vezes realizando manobras consideradas perigosas para a aviação convencional. • As estruturas complementares da aeronave estão ligadas diretamente a sua função. Segundo a legislação, a função pode compreender: as atividades de aplicação de defensivos agrícolas, aplicação de fertilizantes, semeaduras, po- voamento de águas, combate a incêndios em campos e florestas, e outros em- pregos que vierem a ser aconselhados. • O Regulamento Brasileiro de Aviação Civil (RBAC) nº 137 regulamenta o uso de pistas registradas ou não (de pouso eventual) na ANAC, bem como estabe- lece os procedimentos necessários para a segurança da operação. • O modelo de pátio de descontaminação é obrigatório e estabelece quatro requi- sitos básicos: piso de escorrimento, tanque de decantação, reator de ozoniza- ção, leito de volatização. • Com relação à tecnologia de aplicação, os fundamentos básicos são os mesmos da aplicação terrestre, porém algumas especificidades devem ser consideradas como pontos críticos a serem observados. • De maneira geral, o uso adequado dos bicos, pontas e a consideração da pres- são de aplicação são fundamentais em qualquer aplicação de produto fitossa- nitário. Nas aplicações aéreas, esses quesitos redobram seu requerimento de atenção, pois é fato que, quando não utilizada a correta tecnologia de aplicação, a pulverização aérea pode provocar danos ao ecossistema e à saúde da popula- ção dado seu potencial de deriva. 176 • O operador é uma peça essencial no resultado das operações aéreas, sendo considerado por muitos autores como uma parte integrante do sistema de apli- cação. Nesse sentido, a adequada certificação, capacitação e formação são, de certa forma, o aval para uma operação eficiente. • Muitos dos acidentes na aviação agrícola estão relacionados à falta de planeja- mento e à execução de manobras perigosas. 177 1 A atividade aeroagrícola está regulamentada por um conjunto de leis e re- gulamentos específicos no plano nacional. Sobre a legislação que envolve as operações aeroagrícolas, analise as afirmativas a seguir e marque a alterna- tiva CORRETA: I- Os pilotos ou operadores de aviões agrícolas devem ter habilitação técnica específica, recebida depois de capacitados e habilitados pelas empresas con- tratantes. II- Operadores de aviação agrícola se dividem em três categorias principais, de acordo com a instituição de vinculação: empresas de aviação agrícola (presta- dores de serviço); operadores privados (agricultores) e órgãos públicos. III- As aeronaves devem ser homologadas na categoria aeroagrícola e os operado- res certificados pela ANAC para, então, proceder às operações. IV- Os aviões agrícolas devem ter sua operação acompanhada, em terra, por um técnico em agropecuária habilitado por um curso de especialização (Curso de Executor em Aviação Agrícola – CEAA), que poderá também ser o responsá- vel técnico pelos procedimentos da operação. a) ( ) As alternativas I e III estão incorretas. b) ( ) As alternativas I e IV estão incorretas. c) ( ) As alternativas III e IV estão corretas. d) ( ) Todas as alternativas estão corretas. 2 As empresas atuantes na aviação agrícola são responsáveis por diversas ações junto aos órgãos reguladores para a realização das operações de pul- verização aérea. Das alternativas a seguir, marque um X nas que represen- tam essas responsabilidades legais. a) ( ) A empresa deve estar registrada na ANAC e apresentar até o 15º dia do mês subsequente um relatório mensal assinado pelo RT. b) ( ) A empresa deve informar a localização geográfica da pista de pouso e decolagem, independentemente do registro da pista junto à ANAC. c) ( ) Os órgãos reguladores são responsáveis pela manutenção dos pátios de descontaminação anexos às pistas de pouso e decolagem, sejam elas formais ou informais. d) ( ) Em caso de irregularidade e contaminação de áreas vizinhas ao local de aplicação, as empresas podem ser responsabilizadas pelos danos ocasiona- dos a humanos, animais ou vegetais. 3 As empresas aeroagrícolas devem manter distâncias mínimas de áreas po- pulosas e de cursos d’água. Sobre as distâncias a serem obedecidas para a aplicação de produtos fitossanitários, marque com X a alternativa INCOR- RETA. AUTOATIVIDADE 178 a) ( ) Devem ser considerados 500 metros de distância de povoações, cidades e vilas ou bairros. b) ( ) Devem ser considerados 50 metros de distância dos mananciais de água, moradias isoladas e agrupamentos de animais. c) ( ) Os moradores das áreas vizinhas devem ser avisados antecipadamente da realização da operação. d) ( ) Devem ser considerados 500 metros de distância dos mananciais de captação de água para abastecimento de populações. 4 São quatro forças atuantes na relação ar e corpo sólido em movimento: o peso ou gravidade, a tração, a sustentação e a resistência ao avanço. Sobre essas forças, marque com X nas alternativas corretas. a) ( ) No caso específico de uma aeronave, o peso considera todas as partes físicas da aeronave, incluindo o combustível, a carga e os passageiros, sendo estabelecido de forma distribuída nos pontos de ação de cada componente. b) ( ) A força de sustentação se opõe à força de gravidade ou peso, e atua verticalmente sustentando o avião no ar. c) ( ) A força de sustentação define a habilidade de um avião se manter em voo e é utilizada como forma de vencer o peso da aeronave. Nesse processo, parte do ar é direcionada totalmente para a parte inferior da asa. d) ( ) A força de tração é proporcionada pela hélice, por um reator ou motor,e é a força que puxa ou empurra o avião para frente e que se opõe à resis- tência ao avanço. e) ( ) A força de arrasto depende da forma do corpo da aeronave, da sua rugo- sidade e do efeito resultante da pressão entre a parte inferior e superior da asa. 5 A aviação agrícola está submersa em legislações pontuais e complementa- res relacionadas ao trafego aéreo e às questões ambientais. Nesse sentido, sobre as questões que envolvem as regulamentações relacionadas a pistas de pouso e decolagem e as estruturas de abastecimento, assinale com X a alternativa INCORRETA. a) ( ) O Regulamento Brasileiro de Aviação Civil regulamenta o uso de pis- tas registradas ou não (de pouso eventual) na ANAC, bem como estabelece os procedimentos necessários para a segurança da operação. b) ( ) É expressamente proibida a estocagem de agrotóxicos em aeródromos pú- blicos, não sendo permitido nem aquele destinado à operação em andamento. c) ( ) Os aeródromos ou pistas de pouso e decolagem devem ter ao menos uma unidade de abastecimento de aeronaves. d) ( ) A manipulação de combustíveis exige cuidados no caso da aviação, como a garantia do grau de pureza pelo laudo de qualidade e das estruturas legais de combate a vazamentos e combustão. 179 TÓPICO 2 TECNOLOGIA PÓS-COLHEITA UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO Caros acadêmicos, neste tópico, abordaremos a tecnologia pós-colheita de produtos agrícolas, suas generalidades e especificidades, principalmente em relação a grãos, frutas e verduras. Assim, serão discutidos, processo, etapas, instrumentos e estruturas utilizadas. Ao término do tópico, estarão disponíveis o resumo e autoati- vidades para sua melhor compreensão! Devemos considerar inicialmente que o processo de pós-colheita de alimentos compreende o espaço desde a saída do produto da lavoura até a sua disponibilização para consumo. Cada espécie vegetal ou animal requer procedimentos e tecnologias específicas para sua manutenção pós-colheita, que estão ligadas às características fi- siológicas de cada espécie e a normas e regulamentos que regem a produção e con- sumo de alimentos. Secagem, triagem, armazenamento, acondicionamento e transporte são eta- pas que podem compor o caminho do produto desde a colheita até o consumo. Téc- nicas que podem conservar as condições organoléticas físicas e químicas dos produ- tos podem ser aplicadas em cada uma das etapas, e subetapas do processo. Dessa forma, o conhecimento minucioso dessas etapas e das características dos produtos é decisivo para a rentabilidade da produção agrícola e para a qualidade do alimento produzido. 2 TECNOLOGIA PÓS-COLHEITA Após a colheita dos produtos agrícolas, um conjunto de técnicas passa a ser utilizado com o objetivo de preservar, conservar e até melhorar as condições do pro- duto para o consumo. O termo pós-colheita refere-se ao estudo e conjunto dessas técnicas. Técnicas capazes de manter íntegros os tecidos e processos fisiológicos e bio- químicos desses produtos são cada vez mais estudadas e aplicadas tanto a produtos comestíveis quanto a não comestíveis, como flores e plantas ornamentais. Entre as técnicas utilizadas para a manutenção da qualidade dos alimen- tos, está o uso de temperaturas baixas, atmosfera modificada, atmosfera controlada, 180 UNIDADE 3 | AVIAÇÃO AGRÍCOLA E TECNOLOGIAS DE PÓS-COLHEITA limpeza, sanificação e a combinação dessas técnicas. Vale ressaltar que os processos não térmicos estão em crescente estudo e aplicação em diferentes etapas da pós- -colheita. Em geral, esses métodos proporcionam a redução do uso de energia e melhor retenção de nutrientes e sabor em boas condições de sanificação. Entre os métodos não térmicos, podemos registrar o uso da alta pressão, os pulsos elétri- cos, o aquecimento ôhmico, a irradiação, a engenharia genética e a biotecnologia. Ainda, entre os métodos de pós-colheita, deve-se observar aqueles que evi- tam injúrias e danos na própria colheita e no decorrer da cadeia. Esses podem ace- lerar os processos de deterioração da qualidade do produto final. A pós-colheita está baseada nas diferentes funções fisiológicas dos tecidos vegetais, considerando que essas funções permanecem após a colheita, porém des- conectadas da fonte geradora de energia e utilizam as reservas (compostos orgâni- cos e substratos), como os açúcares e amido, para a manutenção dessas funções, en- tre elas a respiração. Contudo, como resultado da respiração pós-colheita, diversas transformações são desencadeadas, como a perda de peso, volume, aroma e valor nutritivo, além da consequente redução de tempo de viabilidade de consumo. Nesse sentido, no desenvolvimento e escolha de tecnologias pós-colhei- ta, é fundamental conhecer os fatores que afetam a respiração, dentre os quais se destacam a temperatura, composição atmosférica e estresse físico. Ainda, podemos considerar a incidência de luz, estresse químico, radioativo, aquoso, reguladores de crescimento e ataque de micro-organismos patogênicos. Em outro ângulo, a qualidade da pós-colheita está relacionada às questões de cultivo e colheita, como a escolha da região, microclima, cultivo, espaçamento, preparo do solo, disponibilidade de água e nutrientes, manejo integrado de pra- gas e doenças, determinação do ponto de colheita para, então, passar ao manuseio pós-colheita. Os métodos de controle e tratamento pós-colheita variam de acordo com a espécie a ser tratada e também podem ser divididos entre físicos, culturais, biológicos e químicos. Métodos culturais: São os cuidados na realização das operações e no manuseio dos produtos no cultivo, colheita, transporte e casa de embalagens. Métodos físicos: a) Termoterapia: imersão ou pulverização em água quente, vapor aquecido ou ar seco aquecido, normalmente elevando a temperatura a 50 a 55 ºC, dependendo do produto em questão. É usado principalmente no processamento dos produtos. b) Refrigeração: é o mais antigo método físico, utilizado principalmente no con- trole de doenças em produtos frescos. Pode variar de temperaturas negativas a de manutenção, entre 10 e 15 ºC. É importante ressaltar que, na maioria das TÓPICO 2 | TECNOLOGIA PÓS-COLHEITA 181 ocasiões, as baixas temperaturas não destroem os patógenos, porém retardam ou inibem seu desenvolvimento. c) Irradiação: consiste na exposição dos alimentos à radiação ionizante. Como efeito, promove a ionização, resultando em alterações químicas e biológicas, podendo induzir a formação de produtos radiolíticos, como glicose, ácido fór- mico e dióxido de carbono. É utilizada com êxito na conservação de alimentos pela redução de processos fisiológicos, como brotação, maturação e envelheci- mento. No Brasil, o uso da radiação é regido pela Resolução nº 21 da ANVISA, de 26 de janeiro de 2001, que, entre outros aspectos, obriga a identificação dos produtos irradiados pelo uso da expressão "alimento tratado por processo de irradiação", inclusive quando um alimento irradiado é utilizado como ingre- diente em outro produto (ANVISA, 2001). O uso da Radura (Figura 11), símbo- lo internacional de identificação do uso da irradiação, é opcional internamen- te no Brasil, porém obrigatório em diversos países, sendo exigido em muitos destinos de exportação. A Radura deve ser acompanhada da frase “alimento tratado com radiação”. FIGURA 11 – LOGOTIPO OBRIGATÓRIO PARA ALIMENTOS IRRADIADOS FONTE: Alves (2016, p. 15) Controle químico: a) Pré-colheita: deve-se usar produtos registrados para cada espécie e proceder a todos os cuidados e exigências legais relacionadas, desde o uso de EPIs até o cumprimento dos períodos de carência. b) Pós-colheita: podem ser utilizados produtos residuais e/ou sistêmicos. Entre as desvantagens do uso do controle químico, está a permanência de resíduos e/ ou odor nos vegetais, o possível surgimento de estirpes resistentes do patóge- no e o risco de fitotoxidez. Controle biológico: Faz uso de micro-organismos saprófitos como antagonistas aos patógenos que possam ser prejudiciais aos alimentos