Resumo Máquinas Agrícolas

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MÁQUINAS AGRÍCOLAS – ME 0950 
Prof. Carlos 
 
 O trator surgiu para automatizar o modo tracionário da agricultura. A tração 
animal é muito mais eficiente e menos agressiva (principalmente ao solo) quando 
comparado aos tratores, contudo, este se faz necessário por conta do aumento de área de 
plantio/propriedades. 
 Os tratores agrícolas podem ser classificados quanto à tração em três grupos: 
 4x2: Comum em pequenas e médias propriedades, usado em serviços de tração 
mais leves. A roda de tração é a traseira e esta apresenta maior diâmetro 
 4x2-A: O 4x2 Assistido permite a possibilidade de tracionar também as rodas 
dianteiras (4x4), como em um Jeep. Comum em médias e grandes propriedades 
para serviços de tração médios e pesados. 
 4x4: é o 4x4 integral, não há a possibilidade de desengatar a tração, usual em 
serviços de tração extra-pesados. 
 
 O uso de esteiras nas rodas dos tratores aumenta a tração e diminui os danos 
causados ao solo (compactação), contudo, reduz a manobrabilidade do veículo 
(dificultando seguir a trajetória da curva de nível), principalmente nas cabeceiras das 
plantações. 
Manobrabilidade: Tem como objetivo direcionar/corrigir a rota desejada. 
 
Dirigibilidade: Tem como objetivo o conforto durante a trajetória, como Pitch And 
Bounce, frenagem brusca. 
 
Estabilidade: Tem como objetivo manter as rodas no chão, se comportando bem devido 
a uma excitação. 
Operações Agrícolas: as operações listadas a baixo não precisam, necessariamente, ser 
executadas na ordem. 
1. Desbravamento: operação praticamente em desuso, trata-se da remoção de 
pedras, árvores, raízes, etc. para tornar uma área agricultável. Utiliza tratores 
com esteiras e pás 
2. Preparo primário do solo: ocorre quando necessário, depende das condições 
antes do início do plantio. Revolve a terra, deixando o solo rugoso (utilizando 
facas e discos). 
3. Preparo secundário do solo: complementa o anterior e/ou pode ser efetuado sem 
a ocorrência da mesma. É o nivelamento do solo para deixa-lo menos rugoso, 
através da operação de gradeamento, nivelando e gerando uma pequena 
compactação do solo. 
4. Plantio: planta-se apenas o que não tem semente, como batata e mandioca. 
Semeadura: para tudo que tem semente, geralmente, cereais . 
Transplante: mudas de plantas jovens são plantadas em covas no solo para suprir 
falhas dos processos anteriores, onde a semente, por exemplo, não foi jogada no 
local correto ou não vingou. Como o problema só se nota quando a plantação 
começa a crescer, planta-se mudas para não ocorrer competição desleal por 
nutrientes entre muda/semente. 
ATENÇÃO! Solos irregulares podem causar problemas no plantio e na semeadura, 
como o deposito irregular das sementes/“fruto”, gerando uma disputa irregular no 
crescimento das plantas. 
5. Adubação 
6. Cultivo: rasga-se o solo mecanicamente para eliminar ervas daninhas, por 
exemplo, que nascem entre as linhas da plantação. 
7. Irrigação 
8. Controle de pragas: pode-se usar tratores, veículos autopropelidos (sprayers) ou 
até aviões. 
9. Colheita: é indispensável e, geralmente, o gargalo da produção. Pode ser 
classificada de três formas. 
10. Transporte 
11. Armazenagem. 
ATENÇÃO! As operações 5, 6, 7 e 8 podem ou não ocorrer; as operações 9 e 10 
apresentam características distantes das condições agrícolas, definidas em razão de 
infraestrutura adequada. 
Trator em Ordem de Marcha (ODM): é o trator com todos os fluidos necessários para 
seu funcionamento (fluido de freio, refrigeração, combustível, etc.). 
Trator em Operação: para a máxima eficiência do equipamento, o trator deve operar 
com tais carregamentos: 
 4x2  Eixo traseiro = 80%; Eixo dianteiro = 20%; 
 4x2-A+ (4x2 assistido acionado)  Eixo traseiro = 60%; Eixo dianteiro = 40%; 
 4x4  Eixo traseiro = 50%; Eixo dianteiro = 50%. 
 
Seleção de Pneus Agrícolas – Modelo de GeeClough: o pneu agrícola é selecionado em 
função da operação a ser realizada. O modelo de GeeClough destaca o pneu, o solo, o 
trator e o implemento: 
 Pneu: largura, diâmetro, deflexão vertical, altura da banda lateral; 
 Solo: é analisado pelo índice de cone (IC), ou seja, qual é a pressão exercida por 
um cone que penetra no solo: 
 
 
 
 
 Trator: leva em consideração a carga nos eixos dianteiro e traseiro; 
 Implemento: leva em consideração a força horizontal na barra de tração. 
 
 O modelo de GeeClough levanta uma curva de Força horizontal x patinagem 
para um determinado trator, com um determinado pneu, num determinado solo com um 
determinado implemento. O modelo diz que a força máxima é aquela que produz uma 
patinagem de 25% (acima disso, o trator entra em regime de atolamento). Se a 
patinagem for inferior a 12%, o trator está superdimensionado. 
 
Modelo Empírico de Seleção de Pneus 
 Coeficiente de Tração (CT): relação entre a força horizontal (solicitação imposta 
pelo implemento) na barra de tração (Fx[N]) e a carga vertical no eixo de tração 
(Rt-eixo [N]). O CT pode ser, no máximo, 60%, ou seja, o veículo consegue 
tracionar até 60% do seu peso (Exigência do equipamento). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Coeficiente de Tração Máximo (CTmáx): é o máximo que o pneu consegue 
transformar/transferir da carga vertical em relação à horizontal, ou seja, é o 
máximo que o pneu consegue fazer de força horizontal em relação à carga 
vertical (Disponibilidade do equipamento). Tem como parâmetro a Mobilidade 
(M): 
 
 
 
 
ATENÇÃO! Pela formula acima, é possível perceber que 79,6% é o máximo que um 
pneu agrícola consegue transformar de carga horizontal em vertical, ou seja, se o 
cálculo do CT for superior ao do CTmáx, o trator não terá condições de executar o 
serviço por conta do pneu. 
 Mobilidade:é a capacidade do pneu de absorver carga vertical 
 
 
 
 
 
 
 
 
 √
 
 
 
IC  Índice de cone [Pa]; l largura do pneu [m]; d diâmetro do pneu [m]; R 
carga vertical na roda [N]; df deflexão vertical [m]; ba altura lateral do pneu [m] 
 
Patinagem (S): o regime desejado de patinagem é entre 12,5% e 25%. Um valor médio 
de patinagem é da ordem de 18%. Acima deste valor, o serviço é considerado pesado e, 
abaixo dele, é considerado leve. 
 
 ( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
CTCoeficiente de tração; CTmáx Coeficiente de tração máximo; KFator de 
Correção; M Mobilidade 
 
Compactação do solo: reduz a produção,a drenagem do solo e pode provocar 
desprendimento de solo. Ocorre em decorrência do peso da máquina, da operação 
agrícola fora de época ou indevidas, dos equipamentos inadequados para a função e 
principalmente pelas configurações do pneu (desenho e tipo). 
 
 O choque (linhas no solo, no desenho acima), depende do tipo de construção do 
pneu que está sendo utilizado: 
 Diagonal: está entrando em desuso, é o que causa maior compactação do solo; 
 Radial: é mais flexível (flanco do pneu trabalha mais) e é mais largo, o que 
apresenta como desvantagem a necessidade de maior espaço para o pneu passar 
sem derrubar nenhuma muda; 
 Baixa Pressão, Alta Flutuação (BPAF): é o que gera menor compactação do 
solo. É a tendência atual do mercado. 
 
 Para reduzir o problema de compactação do solo, algumas propriedades estão 
adotando “linhas de tráfego”, locais determinados para a passagem no pneu, onde o solo 
pode ser extremamente compactado, mas evita a compactação na região plantada. Nas 
linhas de tráfego, eficiência máxima de operação ocorre com patinagem zero (no outro 
caso, esta eficiência máxima ocorre entre 12,5% e 25% de patinagem). 
 
Colheita:é uma das atividades mais severas e pode ser dividia em três grupos: 
A. Manual: é o modo que abastece o mercado nacional, realizada por pequenos 
produtores com mão-de-obra não especializada; 
B. Manual Mecanizada: utiliza de equipamentos simples para auxiliar no processo 
manual. É onde há maior possibilidade de desenvolvimento e oportunidade de 
crescimento no mercado nacional; 
C. Mecanizada: muito especial e cara, utilizada, geralmente, por produtores 
interessados apenas na exportação de commodities. 
 Fatores que influenciam/caracterizam os tipos de colheita: 
Fatores A B C 
Seletividade --- --- --- 
Velocidade --- Pequena Grande 
Custo total (aquisição e operação) Pequeno --- Grande 
Agressividade ao humano Grande --- Pequena 
Necessidade de Existência Grande 
ATENÇÃO! Não existe nenhum processo que faça a seleção do que está sendo colhido 
adequadamente. A Manual-Mecanizada praticamente não existe no Brasil, por conta 
disso, não há dados sobre custo e agressividade ao humano. 
Transmissões hidráulicas: são sempre utilizadas quando o layout do equipamento é 
complexo (como sprayer e colheitadeiras, onde o motor fica distante das rodas e demais 
equipamentos), pois a transmissão da potência é feita através de mangueiras. Uma 
bomba axial de pistões (não permite trabalhar em excesso de potência, sempre utiliza o 
que é necessário) é acionada através de um motor de combustão estacionário 
(funcionando sempre na rotação fixa de máxima potência). Este tipo de transmissão 
permite inverter o sentido de rotação (frente e ré) bem como operar o equipamento com 
mínima velocidade, sempre com máxima potência e torque do motor a combustão, pois 
estas alterações são feitas através da inclinação do prato da bomba de palhetas, 
alterando o volume que será bombeado. A desvantagem deste equipamento é que 
apresenta baixo rendimento. 
Colheita Mecanizada: o equipamento possui transmissão hidráulica e, geralmente 
(principalmente em colheita de grãos), o eixo dianteiro é o tracionário e o traseiro é o 
direcional. Pode ser divida em 4 etapas: 
1. Captação; 
2. Armazenagem (raramente usada para evitar compactação do solo); 
3. Separação; 
4. Descarte. 
 
Componentes da colheitadeira: 
1. Molinete: penteia a planta e a deixa numa posição ideal para o corte. Dimensão 
de duas a três vezes a bitola do equipamento; 
2. Corte; 
3. Sem-fim: transporta o material cortado da lateral para o centro da máquina; 
4. Elevador: eleva as palhas e os grãos para a separação; 
5. Transportador: transporta os grãos para a primeira etapa de limpeza; 
6. Trilha: primeira etapa de separação empurra o material contra o côncavo; 
7. Côncavo: faz a debulha, separação dos grãos da palha; 
8. Bandeja: recebe os grãos já limpos; 
9. Batedor: separa os grãos da palha por impacto; 
10. Rotary ou Retrilha: empurra o material contra a cortina; 
11. Cortina; 
12. Saca Palhas: superfície extremamente rugosa para retirar as palhas restantes; 
13. Saca Palhas e peneiras: separa resíduos indesejáveis; 
14. Saca Palhas: separa resíduos indesejáveis; 
15. Saca Palhas: separa resíduos indesejáveis; 
16. Ventilador: faz a separação através da diferença de densidade; 
17. Retrilha: pega os grãos da última operação e transporta para a armazenagem; 
18. Armazenagem. 
 
Viabilidade: para analisar a viabilidade de compra desta máquina, deve-se levar em 
consideração a umidade, o tipo de planta (quando o “fruto” não aceita o ataque 
mecânico como o morango) e se o equipamento será conduzido pelo operador ou não 
(fator decisivo, havendo uma variação de aproximadamente 3% de perda), esses três 
fatores estão em ordem de importância respectivamente. 
Cereais Umidade ideal 
Arroz 26 – 20% 
Feijão 18 – 16% 
Milho 15 – 13% 
Soja 14 – 12% 
Trigo 16 – 15% 
 Esse equipamento possui uma perda de 10 à 15%, tendo uma idade de 
depreciação de 5 anos, aumentando a perda a partir desse tempo. Outro problema esta 
na armazenagem no graneleiro que, geralmente, situa-se no meio e no alto do 
equipamento, sendo utilizado para armazenar os grãos enquanto há a troca de posição 
dos transbordos, aumentando a compactação devido ao peso elevado. Somando este fato 
com o solo irregular, pode gerar o efeito Pitch And Bounce, o que pode danificar a 
soqueira ou alterar a altura do corte. 
_____________________________________________________________ 
P2 
Transmissões: 
 Mecânica: mais comum na agricultura; 
 Hidráulica: mais comum em construção civil; 
 Elétrica: pouco comum, sendo empregada apenas em locais confinados, por 
conta da baixa emissão de poluentes, como metros e mineradoras. 
Diagrama de corpo livre: 
 
 
Coeficiente de Resistência ao Rolamento (CRR): 
 
 
 
 
Potências Envolvidas no Trem de Forças: 
 Potência de Movimento (PM); 
 Potência do Sistema Hidráulico (PH); 
 Potência da Tomada de Potência (PTDP). 
 
Esquema do Trem de Forças: 
 
1. Motor; 
2. Embreagem; 
3. Eixo Primário; 
4. Acoplamento; 
5. Bomba: geralmente rotaciona com a mesma rotação do motor; 
6. Tomada de Potência Traseira: rotação padrão de 540 rpm ou 1000 rpm; 
7. Acoplamento; 
8. Diferencial Traseiro; 
9. Eixo Secundário; 
10. Redução na Roda; 
11. Pneu (rodado) traseiro; 
12. Pneu (rodado) dianteiro; 
13. Redução na Roda; 
14. Acoplamento; 
15. Diferencial Dianteiro; 
16. Tomada de Potência Dianteira: rotação padrão de 540 rpm ou 1000 rpm. 
 
Torque em Cada Roda (Tr): 
 ∑ 
∑ 
Fhorizontais forças horizontais atuantes em cada roda (z-dianteira ou traseira); r raio 
do pneu (z-dianteira ou traseira); %z.Fx porcentagem da força (z-dianteira ou traseira) 
gerada pelo implemento atuante em cada roda; FRR-z Força de resistência ao 
rolamento em cada roda (z-dianteira ou traseira). 
 
Torque no Motor (TM): 
 
 
 
 
 
 
TM-z Torque exigido no motor pela roda (z-dianteira ou traseira); %z.Fx 
porcentagem da força (z-dianteira ou traseira) gerada pelo implemento atuante em 
cada roda; FRR-z Força de resistência ao rolamento em cada roda (z-dianteira ou 
traseira); r raio do pneu(z-dianteira ou traseira); IMRelação de marcha; IRF-Z 
Relação de transmissão do diferencial; ηtrendimento da transmissão; CRR-z  
Coeficiente de Resistência ao rolamento; RD-zCarga atuante no eixo (z-dianteira ou 
traseira). 
 
Potência Exigida no Motor (P): 
 
 [
 
 ]
 
 
 
 
 
 
 
FForça resistiva ao movimento; VVelocidade de operação; ηtrendimento da 
transmissão; TTorque no motor; nrotação do motor; FRRdForça resistiva ao 
rolamento da roda dianteira; FRRtForça resistiva ao rolamento da roda traseira; TM-d 
Torque exigido no motor pela roda dianteira; TM-t Torque exigido no motor pela roda 
traseira) 
ATENÇÃO! As rotações na roda não podem ser muito baixas, o equipamento deve 
sempre operar próximo à máxima potência. Além disso, as rotações exigidas no motor 
pelas rodas dianteira e traseira não podem ser diferentes. 
 Além da potência necessária para o deslocamento do trator, o motor deve 
fornecer potência para outros sistemas, como o hidráulico. Em alguns equipamentos, 
como numa retro-escavadeira, o sistema hidráulico além de promover o movimento 
linear (movimentação das pás e braços através de atuadores lineares) é responsável pelo 
movimento rotativo (tração do equipamento através de atuadores rotativos). Todo 
projeto de trator deve ser iniciado pela tubulação do sistema hidráulico, para facilitar a 
montagem, olayout e a instalação de acessórios (atuadores, por exemplo). 
 Em equipamentos cuja tração é feita através de atuadores rotativos, há duas 
opções de controle de torque e rotação através da Unidade de Comando RC (é o 
conjunto do RC com um Software ASR): 
 Tração 4M: o controle do torque é feito em cada roda, de modo independente. 
Com a variação da vazão, altera-se o torque e a rotação em cada roda. 
 Tração 2M: o controle é realizado no eixo das rotas. 
 
Atuadores Lineares: 
 
Consumo de potência: 
 
 
 
 
 [
 
 ]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para dimensionar o atuador, deve-se utilizar a fórmula de Euler 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FFL Força de Flambagem; Emódulo (E=2,1.10
6
 kgf/cm
2
); Dh  diâmetro da haste; 
C comprimento de flambagem (no nosso caso, é o Tipo 2 do modelo de Euler, ou 
seja, C=L); AcÁrea do cilindro; AeÁrea do embolo; Ah  Área da haste. 
ATENÇÃO! Muda-se o local de ancoragem (fixação) do atuador para diminuir o 
comprimento de flambagem, aumentando assim a FFL permitida (máxima). 
 
 
 
Custos: São divididos em custo fixo (depreciação, juros, alojamento e seguro) e custo 
operacional (combustível, lubrificante, manutenção e salário). 
ATENÇÃO! As fórmulas abaixo são exclusivamente para tratores com pneus. Em 
outros equipamentos (colheitadeiras, sprayers, ou até mesmo tratores com esteiras) as 
fórmulas são outras. 
Custo Fixo: 
 Depreciação (D): 
 
 
 
 
PValor de aquisição do Trator; s Valor de sucata; vvida econômica. 
 Juros (J): 
 (
 
 
) 
PValor de aquisição do Trator; i taxa de juros ao ano (Usualmente 12%). 
 Alojamento: custo da garagem ao ano 
 
PValor de aquisição do Trator; 
ATENÇÃO! Se não falar nada, usar 1% 
 Seguro: 
 
PValor de aquisição do Trator; 
ATENÇÃO! Se não falar nada, usar 1% 
 
Fatores Definidos Pelo Governo: 
 
 
 
sValor de sucata; vvida econômica; PValor de aquisição do Trator. 
ATENÇÃO! Se não falar nada, usar 1500h/ano 
 
Custo Operacional: 
 Combustível (C): fórmula exclusiva para Diesel. 
 [
 
 
] √ 
 
 
 
 
 Lubrificante (L): 
 [
 
 
] 
PPotência Nominal [kW] 
 
 Manutenção (M): 
 [
 
 
] 
 
 
 [
 
 
] 
 
 
 
 
 
 
 
PValor de aquisição do Trator 
 Salário: depende da região que se opera. 
 
Custo Total: 
 ( ) 
CFCusto fixo; COCusto Operacional. 
 
Ergonomia: o trator apresenta baixa ergonomia principalmente por não ter suspensão 
para minimizar as excitações provenientes do solo. Há ausência de suspensão, pois ao 
arrancar (assim como em caminhões), o trator sofre um momento, “forçando” um dos 
lados do trator e aliviando o outro, o que faria com que o lado “forçado” “afundasse” 
enquanto o outro lado levantaria, fazendo o trator patinar. O amortecimento de tratores é 
proveniente dos pneus e/ou de uma mola (ou bolsa pneumática) localizada abaixo do 
banco e com altura regulável. 
Fatores Ergonômicos: 
 Frequência Natural: a região do tórax humano tem uma frequência natural entre 
2 e 10 Hz, na qual os órgãos internos são severamente danificados; 
 Visibilidade: torsão constante do tronco para visualização do implemento 
traseiro ou torsão lateral para visualização da dianteira (por conta do campo de 
visão limitado pela frente do trator); 
 Comandos: minimização de esforços e melhoria nas posições de acionamento; 
 Força Pulsante: a força resultante do implemento gera uma excitação pulsante, 
pois o solo não se comporta de forma homogênea. 
 Climatização: na maioria das vezes não está ligada ao conforto térmico e sim à 
segurança do operador, isolando-o de agentes tóxicos (como pó de cimento e 
agrotóxico dos sprayers). 
 Atualmente, alguns sistemas de controle são empregados ao trator para melhorar 
a ergonomia, reduzindo, por exemplo, o efeito Pitch & Bounce resultante da excitação 
pulsante. 
Tombamento Lateral e Longitudinal: é complicado de se resolver em tratores em virtude 
de sua característica construtiva. São alternativas para minimizar o risco: 
 Melhora na estabilidade: através do emprego de sistemas de controle; 
 Variação da bitola: a variação pode ser feita mudando o comprimento do eixo 
através de obilongos (ver animação no slide 260) ou através do offset da roda 
(lado da roda). Entretanto, esta alternativa é limitada pela largura das linhas de 
tráfego; 
 Direção Diagonal: rodas traseiras esterçam paralelamente as dianteiras para 
facilitar para fazer a curva (ver animação no slide 261); 
 Direção Coordenada: rodas traseiras esterçam de modo “concorrente” para 
diminuir o raio de giro (pode aumentar a chance de tombamento lateral) (ver 
animação no slide 262); 
 Pivotamento: garante que as 4 rodas estejam sempre em contato com o solo (ver 
animação no slide 263, 264, 265 e 266); 
 Distância Entre Eixos: quando a distância entre eixos é grande, é indicado que o 
trator seja 4x2, pois a força sobre o eixo dianteiro é menor. Já quando a distância 
entre eixos for menor, é indicado que o trator seja 4x4, pois a carga no eixo é 
maior, contudo, pode-se evitar o uso de lastros. 
 A máquina tomba quando a linha de ação da força peso ultrapassa a linha da 
bitola, pois o momento de ação ultrapassa o resistivo. 
 
 
 
 
PtPeso do trator; θângulo do plano inclinado; hCGAltura do centro de gravidade; 
BBitola do trator 
 Com isso, pode-se determinar o ângulo máximo de tombamento lateral: 
 
 
 
 
θângulo do plano inclinado; hCGAltura do centro de gravidade; BBitola do trator 
Mecanização Agrícola: O solo do Brasil é ruim para a agricultura, pois é raso, necessita 
de adubação constante e possui poucas áreas agricultáveis (por conta da topografia e das 
áreas de preservação de mata atlântica) e, mesmo assim, apenas 60% da área 
agricultável do país é utilizada. 
Agricultura de Precisão: necessita de alto investimento (o qual demora para retornar) e 
muito tempo para se aplicar este tipo de agricultura. A propriedade é dividida em 
matrizes (geralmente quadradas ou retangulares) e, através da instrumentação instalada 
na colheitadeira (GPS, célula de carga), é possível gerar um Mapa de Produção, através 
do qual é possível determinar o volume colhido por hectare em cada matriz, permitindo 
a análise de cada região, dando “o que é necessário onde se necessita”, como adubo, 
melhor preparo do solo. Apenas após os três primeiros anos de implantação deste 
sistema que se começa a ter retorno de investimento e a produção começa a aumentar. 
Antes disso, a produção apresenta queda em relação ao processo de agricultura anterior 
(de “não precisão”). 
 Para se aplicar esta técnica, é necessário conhecer a fundo a propriedade. A 
agricultura de precisão aumenta a produtividade, reduz drasticamente o gasto com 
insumos e permite a homogeneização da colheita em toda a propriedade. 
 Para aumentar ainda mais a produtividade, depois que esta técnica foi 
corretamente aplicada, pode-se fazer o adensamento da plantação, fazendo com que as 
plantas fiquem o mais próximas possíveis, massem que uma compita por nutrientes do 
solo com a outra. 
 
Lucas Cremonese Rodrigues.