Semana 5.1 - Energia na Agricultura - Força Humana

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A Força Humana na Agricultura
Disciplina: Fontes de Energia na Agricultura
Semana 5.1
UEM-ESUDER
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Energia na agricultura
A agricultura é essencialmente um processo de conversão de energia 
Energia solar: através do processo fotossintético é convertida em energia (química)/alimentar para os humanos, animais e plantas.
A agricultura primitiva: envolvia não mais do que espalhar as sementes pelo solo e esperar pela colheita “magra” que daí poderia suceder.
A agricultura moderna: é a aplicação da ciência e tecnologia com o objectivo de aumentar a produção. 
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Energia na agricultura
As operações agrícolas (ex: lavoura, sementeira, sacha e colheita) exigem uma fonte de energia.
Esta condição leva a escolha da fonte de potência dentre homens, animais e máquinas motoras,
A maquinaria e a fonte de energia são complementares.
Exemplo: enxada-homem, boi-arado, tractor-grade. 
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Fontes de energia ou potência na agricultura
Tractor agrícola + Tracção animal + Força humana
	A potência do tractor: resulta da transformação de energia química pela queima de combustíveis em trabalho (energia mecânica);
	A tracção animal e a força humana: resultam ambos da transformação de energia química contida nos alimentos que consomem em trabalho (energia mecânica).
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Fontes de energia ou potência na agricultura
Reflexão
Por que razão se verificam Necessidades adicionais de energia para a produção agrícola?
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FORÇA HUMANA-----ERGONOMIA
Quais são as qualidades especiais do humano como fonte de potência?
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FORÇA HUMANA
Quais são as limitações típicas do humano como fonte de potência?
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FORÇA HUMANA
O trabalho humano, característica específica limitado “output” de potência: 
Converte 25% da potência produzida no organismo;
Numa situação de taxa de consumo máxima de 300W, ao longo de um dia de trabalho de 10 horas, sob taxa de conversão de 25%, a produção física de energia (força * distância/tempo) será de?
Potência =_____Watts?
Energia =______Wh?
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Medição da energia dispendida pelo homem 
A quantidade dos alimentos diários consumidos;
Os batimentos cardíacos (são os mais apropriados): 
O consumo de oxigénio;
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Medição da energia dispendida pelo homem 
Metabolismo Basal, depende de:
Idade 
Sexo
Peso
clima
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Consumo de oxigénio e batimentos cardíacos para vários níveis de trabalho
			
	Tipo de trabalho	Consumo de oxigénio
Litros/minuto	Batimentos cardíacos
Pulsaçóes/minuto
	Trabalho leve	Até 0.5	Até 90
	Trabalho moderado	0.5-1.0	90-100
	Trabalho duro	1.0-1.5	100-130
	Trabalho muito duro	1.5-2.0	130-150
	Extremamente duro	Acima de 2.0	150-170
Os batimentos cardíacos
A pessoa, no seu estágio de repouso, tem os batimentos cardíacos considerados normais, embora possa variar de pessoa a pessoa. 
Após o início do trabalho, o número de batimentos aumenta até ficar constante. Após o término do trabalho, o nível volta ao estágio de repouso.
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Batimentos cardíacos
30 pulsações por minuto acima do normal, correspondem a 300w de potência.
Quando não se distingue o ponto de estabilidade (batimentos constantes), significa que o trabalho é pesado demais.
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Consumo da potência humana para várias actividades agrícolas
	Actividade	Potência bruta consumida (Watts)
	Destronca	400 – 600
	Derrube de árvores	600
	Lavoura	300 – 500
	Sulcagem, cavar	400 – 1000
	Sementeira (transplante)	200 – 300
	Lavoura com tracção animal	350 – 550
	Condução de tractor de:	
	 Tracção a duas rodas	350 – 650
	 Tracção a quatro rodas	150 – 300
	Condução de carro no campo	150
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Dispêndio energético e necessidade de repouso
Em geral, as actividades agrícolas consomem muita energia tornando-se desta forma, necessários períodos de descanso.
O consumo de energia quando correlacionado com a subida da pulsação acima do estado considerado de “descanso” varia de pessoa para pessoa. 
A subida de cerca de 30 pulsações por minuto corresponde aproximadamente à taxa máxima sustentável de consumo de energia correspondente a cerca de 300W de potência bruta.
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Dispêndio energético e necessidade de repouso
A taxa de consumo de energia que exceda os 250-300W não pode ser sustentável, num ser humano, por um período longo. 
Um período de descanso será necessário para o organismo se recuperar.
o tempo requerido para o repouso pode ser estimado a partir da Equação: 
			tr = 60 (1-250/E) 
(minutos por hora de trabalho)
tr - tempo de repouso (minutos)
E - taxa de potência fornecida pelo Homem (Watts).
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Dispêndio energético e necessidade de repouso
Exemplo: Suponha que uma pessoa está lavrando com uma enxada estando a produzir uma taxa bruta 300-500W;
Esta pessoa precisa de intervalos de descanso de 10 à 30 minutos por hora de acordo com os seguintes cálculos:
tr = 60(1-250/300) = 10 minutos por hora
tr = 60(1-250/500) = 30 minutos por hora
Elevadas taxas de consumo energético podem ser mantidas só por curtos períodos. 
Quanto maior for o dispêndio energético maior é o tempo de repouso. 
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Dispêndio energético e necessidade de repouso
A eficiência com a qual a energia consumida é convertida em trabalho depende da actividade a executar. 
Em actividades tais como caminhar, pedalar, puxar e empurrar, a eficiência de conversão é de cerca de 25%. 
A eficiência ainda pode ser menor (5% ou menos) se o trabalho for feito de forma intermitente.
Numa situação de taxa de consumo máxima de 300W, ao longo de um dia de trabalho de 8 a 10 horas, sob taxa de conversão de 25%, a produção física de energia (força * distância/tempo) será aproximadamente 75W. 
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Dispêndio energético e necessidade de repouso
Os períodos de descanso são uma exigência fisiológica.
Os métodos de trabalho podem ser melhorados. Por exemplo pela redução da fadiga e melhoria da interacção homem - máquina. 
A Ergonomia é o estudo do delineamento das condições de trabalho baseadas nas ciências de anatomia, fisiologia e psicologia e está estritamente associado com a optimização do desempenho do homem como fonte de potência.
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OBRIGADO PELA
ATENÇÃO!
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