Potência na Agricultura

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Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar – CCTA
Disciplina: Máquinas e mecanização agrícola
Prof.: Marcos Eric Barbosa Brito
Aula 3: Formas de energia e fontes 
de potência
Programa
• Introdução ao estudo da potência aplicada à agricultura;
• Métodos de conversão de energia
• Potência para agricultura
– Potência humana
– Potência animal;
– Potência eólica;
– Potência hidráulica;
– Potência solar;
– Potência elétrica;
– Máquinas agrícolas;
– Potência de biomassa;
Introdução ao estudo da potência aplicada à agricultura
• Potência: é a capacidade de produzir trabalho (Energia)
• Potência na agricultura: captação de qualquer forma de energia para 
transformar em energia mecânica.
• Engenhosidade humana
– Utilização do fogo (primeira experiência descrita)
– Habilidade para alterar o meio
• Consumo de energia pelo Homem
Energia disponível na natureza
Alimentação Conforto físico
Elevações de 
Padrões de vida
Sobrevivência
Introdução ao estudo da potência aplicada à agricultura
• Consumo de energia pelo homem
Figura 1. Consumo diário de energia para
sociedades em 6 estágios de desenvolvimento.
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Como
obter a 
energia da 
natureza???
Introdução ao estudo da potência aplicada à agricultura
• Fontes de Energia Natural (grande significância)
– Radiação solar
– Calor do interior da Terra
– Energia das marés
• Fontes alternativas (menor expressão)
– Humana
– Animal
– Solar
• Captação e conversão direta
• Bioconversão: biocombustíveis, carvão vegetal
– Eólica
– Hidráulica
– Geotérmica
– Marés
– Nuclear
Métodos de conversão de energia
• Considerando a energia mecânica e elétrica as principais
formas de utilização da energia
• Nem todas formas de energias podem ser aproveitadas quase
diretamente
• Conversores de energia:
– Eólicos:
• Um dos mais antigos conversores
• O ar em movimento gera energia cinética e potencial nos chamados
cata-ventos que é transformada em trabalho util (bombeamento...)
– Hidráulicos
• Tem-se os monjolos e rodas d’agua como exemplo
• Convertem energia potencial e cinética em trabalho útil (elétrica e
moagem...)
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Métodos de conversão de energia
• Conversores de energia
– Conversores térmicos de combustão externa
• Queima do combustível (lenha, carvão, etc.) ocorre fora do motor.
Ex.: queima combustível na caldeira produz vapor, aumenta a
pressão movimentando o motor de êmbolos ou turbina gerando
potência mecânica.
– Conversores térmicos de combustão interna
• a queima do combustível ocorre no interior do motor
EX:
– Motor ciclo Otto
– Motor ciclo Diesel
– Conversores de turbinas de combustão interna (turbina à gás. avião) 
– Conversores de reação ( motores de foguete)
• Motores de combustão externa • Motores de combustão interna
Ciclo Otto Ciclo 
Diesel
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Métodos de conversão de energia
• Conversores de energia
– termonucleares
• Convertem energia nuclear em energia elétrica:
a) Reatores usuais
b) Reatores do tipo especial (breeder reactor)
– Pilhas de combustível (trator)
• Converte diretamente energia dos gases em eletricidade, (tratores 
gera até 20 HP)
– Termossolar
• Captam radiação solar em painéis aquecendo sódio líquido e o
Trocador de calor (caldeira) produz vapor que move a turbina do
gerador.
– Magneto dinâmica
• Energia gases combustão superaquecidos é convertida em
eletricidade quando partículas carregadas eletricamente cortam o
campo magnético do imã.
Potencia para a agricultura
• Máquina motora
– Órgãos destinados transmitir efeito de forças e transformar a energia, 
em trabalho útil.
• Orgãos
1. Receptor (energia forma original)
2. Transformadores (recebe receptores, como movimento, energia 
mecânica)
3. Operadores (recebe transf, coloca em ação)
4. Reguladores (regulariza o funcionamento das maquinas, equilibra 
momento motor e resistente)
• Utilização
– Preparo de solo, elevação de água, transporte de insumos...
• Tipos
– Móveis
– Estacionárias
Potencia para a agricultura
• Principais fontes utilizadas para fins agrícolas:
– Potência humana
– Potência animal;
– Potência eólica;
– Potência hidráulica;
– Potência elétrica;
– Motores de combustão;
– Potência solar (biomassa)
Potência humana
• Ponto da vista físico (homem motor), é ineficiente, capacidade 
da trabalho traduzido em cv é pequena. 0,1 HP em trabalho 
contínuo.
• A capacidade de trabalho esgota-se ao percorrer 25 a 30 
km/dia
• Conduzindo 1 animal o rendimento é equivalente ao de 10 
homens 
Operação Capacidade de campo do homem 
Roçar 
Cortar pasto 
Cortar pasto 
Revolver terra 
Capinar 
Semear a lanço 
Plantio de sorgo, feijão, 
Plantio de milho 
+/– 2.000 m2/dia 
+/- 1.200 m
2
/dia c/ foice 
+/- 2.500 m
2
/dia c/ gadanha 
+/- 100 m
2
/dia c/ enxada 
+/– 500 m2/dia c/ enxada 
2 ha/dia 
1 ha/ 4,5 horas c/semeadora 
1 ha / 12 horas c/ enxada 
 
 
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Potência Animal
• Uso:
– transporte de cargas (no dorso ou carroças), 
– preparo do solo, 
– plantio
– cultivos, etc. 
Potência animal
• Principais animais utilizados
– Bovinos: boa força (1/3 dos animais domésticos)
– Bubalinos: boa força (1/6)
– Eqüinos: Boa força (1/6)
– Asininos: fáceis de treinar, mais usado em regiões áridas (1/6)
– Muares: maior força que eqüinos (1/6)
– Outros – Camelos, lhamas, cachorro, carneiro, etc.
• Tipos de trabalhos
– Transporte de carga no dorso a cangalha com bolsas de couro ou 
balaios (bruacas);
– Movimentação de máquinas estacionárias: atafonas;
– Tração de veículos, principalmente em período de chuvas;
– Carro de boi, consta de mesa de madeira, na qual se fixa um eixo com 
duas rodas
– Tração de máquinas e implementos agrícolas : arado, grades, 
semeadoras pulverizadores, subsoladores,capinadoras, etc
não tem 
água!!!
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Potência Animal
• Vantagens
– Torna o trabalho do produtor mais ameno;
– Aumenta a produtividade do agricultor;
– E uma tecnologia de menor custo;
– Produção e alimentação no local da exploração;
– Possuem grande reserva de força para emergências (de 70 a 75 % do 
peso vivo em força de tração).
• Desvantagens
– Competem com outros sistemas de produção 0,3 UA
– Requerem alimentação quando não trabalham
– São "motores" de baixo rendimento termodinâmico (9,5 12,0%);
– Exigem períodos de recuperação (Boi - 1/2 dia);
– A velocidade de trabalho e baixa;
– Nao são eficientes no acionamento de maquinas estacionarias;
– Susceptivel a doenças infecto-contagiosas (equinos)
Potência Animal
• Potência
tempo
distânciaforça
Pot
*
Potência Animal
• Capacidade de tração
• Adequação animal
– Animais de tração: 57 a 58% do peso
Espécie Veloc. (m/s) Força (%P.V.) P.V. (Kg) T. Trab (h/dia)
Eqüino 0,8 - 1,0 10 a 15% 430 a 540 8 – 10
Asininos 0,5 - 0,8 20% 850 3 – 4
Muares 0,5 - 0,8 10 a 20% 350 a 415 8 – 10
Bovinos 0,6 - 0,8 15 a 20% 565 4 - 5
Vaca igual a 50% do boi
PV = x³ * 40(kg)
PV = C² * L * 92,656(kg) +22,7
Potência Eólica
• Uso Limitado
– Recalque de água
– Energia
– Quebra de grãos (algumas propriedades)
• Altamente dependente da existência de vento
• Tipos
– Rotor de árvore vertical: a superfície movél se desloca a favor do vento
– Rotor de árvore horizontal: o movimento do rotor é perpendicular a 
direção do vento
Moinho
Vento
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Potência Hidráulica
• Uso limitado
– Acionamento de máquinas estacionárias
– Geração de eletricidade
– Recalque de água
• Semi-árido tem alta limitação devidoaos recursos hídricos
• Tipos
– Rodas d’água
– Turbinas
– Carneiro hidráulico
Potencia hidráulica
• Turbinas
Pelton
Francis
Kaplan
Potencia Hidráulica
• Carneiro hidráulico
Potência Hidráulica
• Carneiro hidráulico
hQ
Hq
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Potência Solar
• Uso
– Aquecimento de sistemas hidráulicos
– Utilzação direta em ambientes domésticos e industrias de secagem
Potência Elétrica
• Uso:
– Convertida em energia mecânica
– Acionando bombas d’ água
– Enleiradoras
– Ordenhadeiras mecânicas
• Classificação de máquinas elétricas
– Quanto a voltagem (porte)
• 100v; 220v; até 440v
– Quanto ao nº de fases:
• Monofásicos; trifásicos…
– De acordo com a ABNT
• Motor pequeno
• Motor médio
• Motor de grande potência
Máquinas agrícolas
• Máquina: Conjunto de órgãos, constrangidos em seus
movimentos por obstáculos fixos e de resistência suficiente
para transmitir o efeito de forças e transformar energia. (motor
do trator, arado de discos).
• Uso
– Tracionar máquinas e implementos de arrasto (BT);
– Acionar máquinas estacionárias (TOP ou polia e correia);
– Tracionar máquinas simultaneamente com acionamento de seus
mecanismos (BT , TOP, Tres pontos);
– Tracionar e carregar máquina e implementos montados (três pontos
com levantamento hidráulico)
Máquinas Agrícolas
• Avanços tecnológicos na mecanização
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Máquinas agrícolas
• Evolução do custo de máquinas
Tabela: Evolução do custo de um trator médio em função da cultura implantada
Máquinas Agrícolas
• Constituição do trator
– Motor
– embreagem
– Caixa de marchas
– Coroa, pinhão e diferencial
– Redução final
– Rodados
– Tomada de potência
– Sistema hidráulico
– Reguladores
Máquina Agrícolas
• Classificação
– De acordo com o tipo de rodado
– De acordo com o uso
Semi-agrícolas Florestais Agrícolas
Rodas Esteiras
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5.Classificação dos tratores (Daniel, 2002)
5.1.Quanto à Aplicação
Trator agrícola Trator florestal
Trator industrial
5.Classificação dos tratores
5.2.Quanto ao sistema de locomoção e direção (rodado)
a.Trator de esteira metálica
ou borracha
b.Trator de semi-esteira
c.Trator de rodas
5.Classificação dos tratores
5.2.c.1.Tipos de rodas
c.1.1.Rodas Metálicas
c.1.2.1.Rodas pneumáticas 
convencional
c.1.2.2.Rodas pneumáticas duplo
rodado
c.1.2.3.R. p. triplo rodado
5.Classificação dos tratores
5.2.c.2.Transmissão tratória
Tração traseira ( 4 x 2)
Tração traseira com dianteira
auxiliar ( 4 x 2 TDA) ou traçado
Tração traseira/dianteira 
simultânea ( 4 x 4)
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5.Classificação dos tratores
5.2.c.4.Número de eixos
Mono-eixo
(motocultivadores, trator de
rabiças)
Dois eixos (tradicional)
Três eixos ou mais ( super
tratores)
5.Classificação dos tratores
5.2.d.Tratores especiais
Cafeeiro e fruteiro
(bitola estreita)
Trampos
(pulverização)
Triciclo Trator UPF (Field Power
Unit)
5.Classificação dos tratores
5.3.Quanto a potencia nominal do motor
Micro < 30 cv
Pequeno 30 – 50 cv
Leve 51 – 80 cv
Médio 81 – 115 cv
Grande 116 – 180 cv
Super > 180 cv
micro
Leve Super
Potência de Biomassa
• Biocombustíveis
– É qualquer combustível de origem biológica, que não seja de origem 
fóssil
• Uso
– Substituição de fontes fósseis de combustível para motores de 
combustão interna ou externa
• Principais tipos:
– Bioetanol
– Biodiesel
– Biogás
• Vantagens
– Balanço ambiental positivo
• Limitação
– Necessecidade de grandes áreas
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Potência de Biomassa
• Bioetanol
– É o etanol produzido a partir de biomassa e ou da fracção
biodegradável de resíduos para utilização como biocombustível
– Principais fontes
• Cana de açucar (Brasil)
• Milho (EUA)
Potência de Biomassa
• Biodiesel
– ester metílico e/ou etílico, produzido a partir de óleos vegetais ou
animais, com qualidade de combustível para motores diesel
– Principais fontes
• Girassol
• Mamona
• Pinhão-manso
Potência de Biomassa
• Biogás
– É o gás combustível produzido a partir de biomassa e ou da fracção 
biodegradável de resíduos, que pode ser purificado até à qualidade do 
gás natural, para utilização como biocombustível, ou gás de madeira
– Pricipais fontes
• Resíduos da agricultura que possa sofre fermentação
• Nova Fonte de Energia...
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Hidrogênio
Bateria
Hidrogênio O2 do Ar
Liberação de e-
Liberação de H2O
Hidrogênio
Hidrogênio
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Obrigado pela Atenção
Endereço eletrônico: marcoseric@ccta.ufcg.edu.br