Potência necessária para tracionar uma grade: como calcular?

Muitos sistemas de exploração agrícola proporcionam ao solo um acelerado processo de degradação, que acabam provocando um desequilíbrio de suas características físicas, químicas e biológicas e consequentemente afetam o seu potencial produtivo. Para cada operação agrícola e condição de solo, existe um equipamento adequado para se utilizar, de forma que se a operação não for planejada de maneira adequada, poderá proporcionar efeitos indesejáveis ao solo, como por exemplo, a deterioração da sua estrutura devido à compactação, perda de nutrientes em camadas mais profundas e de matéria orgânica em profundidades superiores.

O preparo do solo pode ser definido como a manipulação física, química ou biológica do solo. Dentre as possibilidades da operação, é capaz de realizar a descompactação do solo, o controle de ervas daninhas, a incorporação de sementes, fertilizantes e o manejo de resíduos de plantas, otimizando as condições para a germinação e emergência das sementes, assim como o estabelecimento das plântulas (Knob, 2012).

Dentre os implementos utilizados nas operações de preparo de solo, as grades de discos leve, figuram-se entre as mais difundidas pelos produtores. Estas destinam-se, basicamente, ao preparo secundário do solo, no qual constitui atividades como nivelamento e desagregação de leivas e torrões após o preparo primário, visando condições adequadas à semeadura (Becker et. al., 2014).

Para a realização destas operações, com a função de tracionar as grades, são utilizados tratores agrícolas, considerados principais fontes de potência das propriedades. No entanto, quando empregados de forma equivocada, o sistema trator-implemento pode elevar os custos de produção, uma vez que sua sustentabilidade está diretamente vinculada a eficiência energética e economia no consumo de combustível.

A eficiência energética global é a relação entre a energia transferida do trator para o implemento e a energia equivalente ao consumo de combustível necessário para executar a operação. Por ser um sistema complexo, é dependente de uma gama de fatores de desempenho como motor, transmissão de potência e a interação dos pneus com o solo. Esse último implica na influência definitiva da máquina para com o solo, destacando-se como uma das variáveis mais importantes na eficiência energética global.

Ainda sob a ótica da relação do rodado com o solo, Silveira et al., (2011) afirma que essa força de tração também é influenciada pelas condições do solo e cobertura. Essa relação pode ser evidenciada na Tabela 1.

Considerando tais aspectos, pode-se afirmar que a escolha de um conjunto trator-implemento adequado e equilibrado pode determinar a lucratividade do agricultor em sua atividade, tornando-se, portanto, essencial conhecer alguns aspectos operacionais das máquinas afim de embasar essa decisão.  

Em relação a operação, a capacidade de um sistema de máquinas configura-se como uma das variáveis mais importantes, podendo ser determinada pela taxa de trabalho alcançada na operação e, pela quantidade de tempo em que a máquina é operada. A capacidade pode ser definida como a quantidade de produto (área, peso ou volume) que pode ser manuseada num dado período de tempo (Alonço, 2011).

Assim sendo, a simples relação de multiplicação entre velocidade de operação (expressa em km/h), largura nominal (expressa em metros) e eficiência de campo (expressa em decimal), dividido pelo valor constante 10, resulta na capacidade operacional da máquina (comumente chamada de “C”) e expressa em hectares/hora. 

A eficiência de campo é a razão entre a capacidade teórica da máquina (valor referente ao trabalho da máquina na sua máxima eficiência, por exemplo, largura) e sua capacidade real de campo (valor que a máquina realmente realiza, com exceção dos tempos de manobras, etc.). American Society of Agricultural Engineers –ASAE - (1984) apresenta os valores de referência, para essa variável, conforme Tabela 2.

Determinação da potência usável na barra de tração 

A determinação da potência disponível na barra de tração dos tratores é baseada num fator de conversão de 0,86 em relação a potência máxima desenvolvida nos motores. Proposto por Bowers (1978), pode ser expresso por: 

• Potência máxima no motor = Potência máxima no motor x 0,860
• Potência máxima na tomada de potência = Potência máxima no motor x 0,861
• Potência máxima na barra de tração em solo de concreto = Potência máxima no motor x 0,862
• Potência máxima na barra de tração em solo firme = Potência máxima no motor x 0,863
• Potência usável na barra de tração em solo firme = Potência máxima no motor x 0,864
• Potência usável na barra de tração em solo trabalhado = Potência máxima no motor x 0,865
• Potência usável na barra de tração em solo fofo = Potência máxima no motor x 0,866

Resistência ao rolamento

Em relação a resistência do solo, ainda segundo Bowers (1978), apesar de ser uma situação evidenciada e determinada na prática, há valores indicativos de força por metro, variando de acordo com o tipo de solo, os quais embasam a tomada de decisão para o conjunto trator – implemento (Tabela 3).

Potência para implementos

Para Alonço (2011), a potência requerida para tracionar um implemento de preparo do solo (comumente chamado de “P” e expresso em kW), é uma função de multiplicação direta entre a força de tração necessária para o implemento (expressa em kN/m), a largura nominal do implemento (expressa em metros) e a velocidade de operação (expressa em km/h), tudo dividido pelo valor constante de 3,6. 

Já para Silva (2005), a força de tração necessária para tracionar uma grade varia de acordo com o tipo de solo, de forma que:

1. Em solos argilosos, a força de tração (“P” e expressa em Newton) é determinada pela multiplicação entre a massa da grade (expressa em kg) e o valor constante de 14,7. 
2. Em solos franco argilosos, a força de tração (“P” e expressa em Newton) é determinada pela multiplicação entre a massa da grade (expressa em kg) e o valor constante de 11,7. 
3. Em solos arenosos, a força de tração (“P” e expressa em Newton) é determinada pela multiplicação entre a massa da grade (expressa em kg) e o valor constante de 7,8. 

O mesmo autor ainda cita que, na média, em condições de solo, por ele denominado de brando, uma grade irá consumir aproximadamente 2,7 cv por discos. Já em terrenos por ele denominados de duros, irá consumir 3,4 cv por discos. 

Situação hipotética 

Se considerarmos uma grade com 32 discos, de 22”, espaçados entre si por 200 mm, com uma largura de trabalho de 3,10 m e um peso de 1229 kg, segundo o fabricante a demanda de potência será entre 89 cv e 96 cv.

Ao utilizarmos a metodologia proposta por Silva (2005), observa-se que seria necessário 86,4 cv em solo brando e 108,8 cv em solo duro:

Utilizando a proposta de Bowers (1978) e conforme apresentado abaixo, a potência demandada para esta grade niveladora seria de 53,91 cv em solo pesado e 13,47 cv para solos leves, quando se considera uma velocidade de 8 km/h, sendo esses valores de potência usável na barra. 

Entretanto, se for um solo fofo, porém pesado irá exigir 133,25 cv ou 33,30 cv: 

Dessa forma, torna-se evidente a discrepância da potência demandada pelas grades, informado pelo fabricante e o evidenciado segundo a literatura. Assim, é recomendado, sempre que possível, a realização de uma verificação na prática com o conjunto trator-implemento, buscando a melhor condição para a realização do preparo do solo. 

*Por Eder Dornelles Pinheiro, Airton dos Santos Alonço, Luana Freitas Knierim e Gessieli Possebom (Laserg/UFSM)