6 Sexta Aula Teórica Máquinas e Mecanização Florestal

Prévia do material em texto

Sexta Aula Teórica 
Maquinas e Mecanização Florestal GNE-159 
Prof. Volpato 
Efeitos da relação máquina/solo em sistemas de cultivo 
A) Ação do trator: Pressão sobre o Solo: Ocorrência de Compactação 
O solo é composto de partículas minerais e de espaços porosos, cheios de 
líquidos e gases, entre as partículas sólidas. A redução da porosidade, particularmente 
dos macroporos e, consequentemente a elevação da densidade global é denominada de 
compactação do solo. Antes de ser compactado, primeiramente o solo tem sua estrutura 
deteriorada e, em seguida, suas partículas são rearranjadas, tornando-o mais denso. 
Fisicamente, pode-se definir compactação como a resposta do solo à forças 
externas que implicam em um decréscimo de volume, isto é, um aumento da densidade 
do solo. 
A alteração da densidade, contudo, talvez não seja um fator importante para o 
desenvolvimento das plantas como são os fatores a ela associados, como por exemplo, 
aumento de tensões e redução de condutividade, permeabilidade e difusividade de água 
e ar no sistema poroso do solo. 
Os sistemas de rodados (rodas e esteiras) dos equipamentos agrícolas (tratores, 
colhedoras, semeadoras, adubadoras, transbordos, etc.), em qualquer situação, estática 
ou dinâmica, estarão sempre exercendo uma força (peso do equipamento) sobre a 
superfície do solo (área de contato) que redundará em uma pressão (mecânica) induzida, 
a qual uma determinada porção do corpo (perfil) do solo reagirá em módulo e sentido 
contrário e, que resultará em uma certa deformação de sua estrutura natural, resultante 
da diminuição dos espaços porosos dessa respectiva “porção de solo”, e que definimos 
como compactação. 
 
 
 
 N/m
2
 (Pa); kg/m
2
; g/cm
2
 
 
Assim sendo, podemos definir que sob o enfoque de mecanização agrícola, a 
compactação é o processo de alteração que ocorre na estrutura física de uma 
determinada porção de solo, provocado pela diminuição de seu volume (deformação) e 
mantendo-se a sua massa inicial constante, cuja relação determina um aumento em sua 
densidade 
V
m

 kg/m3 ou g/cm3 
 
 Exemplo 
M1 / V1 = DS1 M2 / V2 = DS2 
 
sendo: V1 > V2 ; 
 M1 = M2 ; 
 DS1 < DS2 . 
onde: 
 M1 = massa inicial; 
 M2 = massa após a deformação; 
 V1 = volume inicial; 
 V2 = volume após a deformação 
 DS1 = densidade do solo inicial 
 DS2 = densidade do solo após a deformação 
 
 
 
B) Ação do Implemento Agrícola 
 Os órgãos ativos (arados, grades, sulcadores, discos, facas, etc.) dos 
equipamentos agrícolas, mesmo os utilizados em “SPD”, por menor que sejam seus 
efeitos, sempre que em contato com solo, provocarão uma determinada desagregação 
em sua estrutura física (rompimento de agregados). 
 
 
 
 
 
 
 
 Ao longo do tempo e sob o efeito da percolação de água no perfil do solo, as 
menores partículas (principalmente argila) de sua textura, com diferentes 
granulometrias, e que se encontram desagregadas, serão transportadas pela infiltração de 
água e depositadas (decantadas) em poros de tamanhos iguais ou menores. 
Assim sendo, com o passar do tempo, uma determinada “porção de solo” terá 
parte de seus espaços porosos preenchidos (colmatação) por essas partículas 
desagregadas, cujo fenômeno físico denominamos aqui de adensamento. 
Dessa forma, podemos definir sob o enfoque dos efeitos provocados pela 
mecanização agrícola, que adensamento é o fenômeno de alteração da estrutura física de 
uma determinada porção de solo, provocado pelo aumento de sua massa (colmatação) e 
mantendo-se constante o seu volume inicial, cuja relação determina um aumento em sua 
densidade 
M1 / V1 = DS1 M2 / V2 = DS2 
 sendo: 
 M1 < M2; 
 V1 = V2 
 DS1 < DS2 
 onde: 
 M1 = massa inicial; 
 M2 = massa após a deformação; 
 V1 = volume inicial; 
 V2 = volume após a deformação 
 DS1 = densidade do solo inicial 
 DS2 = densidade do solo após a deformação 
 
 
 
C) Compactação/Adensamento dos Solos pelas Máquinas Agrícolas 
• Pressão dos Rodados (pneus e esteiras); 
• Pressão de Equipamentos; 
• Emprego e Manejo Inadequado de Máquinas e Implementos. 
 Operação em momento impróprio; 
 Regulagem incorreta e modelo inadequado dos equipamentos. 
 
A) Pressão das Rodas Pneumáticas 
O obletivo de um bom sistema de rodados é obter a maior força de tração 
possível sem a necessidade de lastragem e também redução do recalque provocado pelas 
rodas pneumáticas. Veja algumas considerações sobre o assunto: 
 A pressão média que o pneu exerce sobre a superfície do solo é 
aproximadamente igual à pressão interna de calibragem dos pneus; 
 Quando se trabalha com grandes cargas por eixo, a pressão exercida pelo pneu 
na compactação é muito significativa, principalmente nas camadas entre 200 e 
500 mm. 
 Quando a carga é superior a 6,0 toneladas por eixo, pode causar séria 
compactação abaixo de 400 mm. 
 
A.a Determinação da Área de contato pneu-solo 
 
 
A.a.a. Área de contato pneu solo Arp = (Arq / Aqf) x Apf 
onde: 
Arp - área real do pneu (m
2
); 
Arq - área real do quadro de madeira (m
2
); 
Aqf - área do quadro na foto, também obtida através do AUTOCAD® (m
2
). 
Apf - área do pneu na foto obtida através do AUTOCAD® (m
2
); 
 
A.a.b. Área de contato pneu solo Ac = 0,78 b.l, cm
2 
b = bitola cm 
 l = cumprimento cm. 
 
 
A.1 Soluções mitigadoras 
A.1.1). Usar pneus de baixo impacto, como pneus BPAF, pneu radial preferencialmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A.1.2. Usar duplo ou triplo rodado. 
 Trata-se de uma adaptação para colocação de uma ou duas rodas a mais anexa a 
já existente, que tem por objetivos: 
 Aumentar a área de contato pneu/solo 
 Aumentar a eficiência trativa 
 Diminuir os efeitos de compactação sobre o solo. 
Características 
 O trator tem que possuir potencia superior a 80 cv; 
 A pressão de insulflagem do pneu interno tem que ser em torno de 2 psi 
maior que a do externo, para evitar o que chamamos de efeito alavanca; 
 Se necessitar de lastro, fazer somente nos pneus internos, para evitar o que 
chamamos de efeito alavanca; 
 
 
 
 
 
 
 
 
A.2. Características do Pneu de Baixa Pressão e Alta Flutuação (PBAF) 
 Baixa pressão de insulflagem (< 1 Bar ou <15 libras/pol2); 
 Alto volume de ar; 
 Carcaça flexível; 
 Maior área de contato; 
 Alta capacidade de amortecimento (absorção de energia); 
 Menor resistência ao rolamento. 
B) Pressão de Esteira 
A pressão na superfície do solo é calculada dividindo-se o peso da carga 
(máquina) pelo produto entre a largura da esteira e a distância entre eixos de tração. 
P = [peso/(2*largura da esteira*bitola trator))] 
Ex: D4 ESR CAT 
Peso: 9400 kgf 
Largura da esteira: 40,6 cm 
Bitola: 1,83 m = 183 cm 
P = W/2(L * B) => 9400/2(40,6 * 183) 
P = 0,64 kgf/cm
2
 
Comparando-se pneu com esteira de mesma largura e mesma carga, pode-se 
afirmar que, a dada profundidade no solo, a tensão causada pelo pneu é sempre maior 
que a causada pela esteira. 
Pesquisas mostram que a 250 mm de profundidade no eixo vertical da carga, a 
pressão causada no solo por um trator de pneu com 0,8 MPa (8,16 kg/cm
2
) de pressão é 
de 0,096 MPa (0,978 kg/cm
2
), enquanto para uma esteira de 305 mm de largura, essa 
pressão é de aproximadamente 0,035 MPa (0,357 kg/cm
2
), aproximadamente 3 vezes 
menor. 
 
 
Quem compacta mais: Trator Agrícola , cavalo ou uma gatinha de salto alto?Exemplo: 
Área de contato pneu solo (A = 0,78 b.l), 
Onde 
 b = 30 cm 
 l = 48 cm. 
Área da pata cavalo = 10 cm
2 
Peso do cavalo= 500 kg 
Área do salto do sapato da gatinha Ac = 0,8 cm
2 
Peso da gatinha: 50 kgf 
Trator 
Área de contato = 0,78 x 30 x 48 = 1123,2 cm
2 
P = (5000/4)/1123,2 = 1,1 kgf/cm
2 
Cavalo 
P = (500/4)/10 = 10 kgf/cm
2 
Gatinha 
P = (50/2)/0.8 = 20 kgf/cm
2 
Conclusão: 
O cavalo compacta 10 vezes mais que o trator e a gatinha de salto alto compacta 20 
vezes mais que o trator!!!!!!!!!!!!! 
 
Determinação da compactação do solo Agricola 
Densidade do solo e porosidade 
Infiltração de água 
Exame de trincheiras 
Resistencia a Penetração 
 
Determinação da compactação do solo Agricola 
A porosidade total do solo (P) é obtida através da expressão: P = (1-Ds/Dp), sendo Ds: 
densidade do solo (obtida pelo método do anel volumétrico) e Dp: densidade de 
partículas (obtida através do método do balão volumétrico), de acordo com EMBRAPA 
(1997). 
 
 
 
Infiltração de água 
A velocidade de infiltração básica (VIB), foi determinada seguindo metodologia de 
BERNARDO et al. , (2006), utilizando-se o método do infiltrômetro de anel, que 
consiste em dois anéis, colocados concentricamente,sendo o menor com diâmetro de 25 
cm e o maior com 50 cm, e altura de 30 cm. 
 
Exame de trincheiras 
 
 
 
 
 
 
Resistência a Penetração 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Limites de classes de resistência de solos à penetração e graus de limitação 
ao crescimento das raízes (adaptada de Canarache, 1990) 
 
Classes Limites 
Limitações ao 
crescimento das raízes 
 MPa 
Muito baixa < 1,1 Sem limitação 
Baixa 1,1 a 2,5 Pouca limitação 
média 2,6 a 5,0 Algumas limitações 
Alta 5,1 a 10,0 Sérias limitações 
Muito alta 10,1 a 15,0 
Raízes praticamente não 
crescem 
Extremamente alta > 15,0 Raízes não cescem 
 
 Curva típica de compactação