(73) Titular(es): (72) Inventor(es): (74) Mandatário:

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1 (11) Número de Publicação: PT (51) Classificação Internacional: A01G 23/06 (2006) (12) FASCÍCULO DE PATENTE DE INVENÇÃO (22) Data de pedido: (30) Prioridade(s): (43) Data de publicação do pedido: (73) Titular(es): ANTÓNIO DOS PRAZERES RAMOS QUINTA CHÃO DE FORA, LOBELHE DO MATO MANGUALDE LOBELHE DO MATO PT ANTÓNIO MANUEL DE AMARAL MONTEIRO RAMOS QUINTA CHÃO DE FORA, LOBELHE DO MATO MANGUALDE LOBELHE DO MATO PT (72) Inventor(es): ANTÓNIO MANUEL DE AMARAL MONTEIRO RAMOS PT (74) Mandatário: (54) Epígrafe: EQUIPAMENTO PARA LIMPEZA FLORESTAL DE ARBUSTOS COM ARRANQUE E ARMAZENAMENTO DE BIOMASSA ARBUSTIVA. (57) Resumo: O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A FERRAMENTA DE LIMPEZA AGRÍCOLA E FLORESTAL ATRAVÉS DE ARRANQUE DE ARBUSTOS E FUNÇÃO DE APROVEITAMENTO DE BIOMASSA PARA LIMPEZA TERRENOS COM INFESTANTES NATURAIS OU ZONAS SUJEITAS A INCÊNDIOS. DE FORMA A REALIZAR ESTAS OPERAÇÕES COMPREENDE UMA ESTRUTURA (1) DE SUPORTE DOS MONTANTES (27) AO BRAÇO DE UMA MÁQUINA. A ESTRUTURA (1) SUPORTA OS CILINDROS HIDRÁULICOS DE ARRANQUE (13), ACIONANDO BRAÇOS DE ARRANQUE (2, 3), COM LÂMINAS DE ARRANQUE (4, 5) E BARRAS DE ENCOSTO DENTES PARALELOS (7) E DE ENCOSTO LISAS (6). A ESTRUTURA (1) ALOJA DOIS BRAÇOS DE RECHEGA (14, 15) ACIONADOS POR CILINDROS HIDRÁULICOS DE ARRANQUE (18), DOIS BRAÇOS DE APERTO SUPERIOR (20, 21) E BRAÇOS DE APERTO INFERIOR (22, 23) ACIONADOS POR CILINDROS HIDRÁULICOS DE APERTO (24). A SEQUÊNCIA DE ARMAZENAMENTO E ARRANQUE É AUTOMATIZADA, COM OBJETIVO DE EXECUTAR AS OPERAÇÕES O MAIS RÁPIDO POSSÍVEL COM MENOR INTERVENÇÃO OPERADOR.

2 Resumo Equipamento para limpeza florestal de arbustos com arranque e armazenamento de biomassa arbustiva. O presente invento refere-se a ferramenta de limpeza agrícola e florestal através de arranque de arbustos e função de aproveitamento de biomassa para limpeza terrenos com infestantes naturais ou zonas sujeitas a incêndios. De forma a realizar estas operações compreende uma estrutura (1) de suporte dos montantes (27) ao braço de uma máquina. A estrutura (1) suporta os cilindros hidráulicos de arranque (13), acionando braços de arranque (2, 3), com lâminas de arranque (4, 5) e barras de encosto dentes paralelos (7) e de encosto lisas (6). A estrutura (1) aloja dois braços de rechega (14, 15) acionados por cilindros hidráulicos de arranque (18), dois braços de aperto superior (20, 21) e braços de aperto inferior (22, 23) acionados por cilindros hidráulicos de aperto (24). A sequência de armazenamento e arranque é automatizada, com objetivo de executar as operações o mais rápido possível com menor intervenção operador.

3 Descrição Equipamento para limpeza florestal de arbustos com arranque promovendo aproveitamento de biomassa arbustiva. Área técnica da invenção Atualmente após incêndios florestais ou abandono de terrenos agrícolas e florestais, estes encontram-se infestados com elevada densidade de arbustos em especial nos países mediterrânicos devido às excelentes condições climatéricas para o seu crescimento. Estes arbustos incluem as mais variadas espécies, entre as quais se encontra a Silva, o Tojo, a Giesta, a Acácia entre outras espécies infestantes de difícil eliminação. Para a limpeza destes terrenos, independentemente das espécies a remover utilizam-se técnicas de corte com destroçamento no local ou técnicas manuais de corte de arbustos. Estes processos mecânicos apresentam bom funcionamento em plantações em linha e terreno nivelado, previamente definido para este tipo de equipamento mas sem permitir o aproveitamento da biomassa arbustiva para futuras aplicações. Estas técnicas apresentam ainda a desvantagem de não operarem com pedras ou obstáculos não visíveis pelo operador. As técnicas manuais cortam os arbustos como as técnicas mecânicas, favorecendo a sua rebentação. Sendo esta actividade prática corrente na limpeza florestal e agrícola, não apresentando rentabilidade económica. A aplicação mais comum da biomassa resultante de arbustos de pequena dimensão para fertilizante do solo ou para estábulos 1/11

4 de animais, não existindo aplicação para a biomassa de grande dimensão. A biomassa arbustiva e residual é um combustível para geração de calor e energia, utilizada em produção de energia em centrais de queima ou gasificação de biomassa. Surgindo elevado potencial de aplicação em combustíveis líquidos e novas materiais. Estado da técnica A limpeza da floresta é hoje em dia executada manualmente ou mecanicamente. Manualmente, com recurso a machados, enxadas, ou ferramentas motrizes como motosserras, obtendo-se um produto, designado de biomassa arbustiva. È uma técnica dependente de mão-de-obra com elevados custos e com limitações ao nível da dimensão da biomassa, estando limitada para pequenas densidades. Este tipo de limpeza utiliza o corte dos arbustos, promovendo a sua rebentação. A grande vantagem do trabalho manual é a selectividade da limpeza permitindo a manutenção de pequenos arbustos autóctones importantes na floresta mediterrânica. Mecanicamente, existem duas técnicas designadas de capinagem ou destroçagem do material no local e envolvem o seu corte com pancada dos arbustos existentes. Este corte torna-se difícil em arbustos com pequena dimensão ou verdes. Estas técnicas utilizam o corte com disco, facas ou correntes (EP A1, US A, US A, US A1, US A, US A, WO A1). São realizadas por 2/11

5 equipamentos mecânicos, ficando a biomassa dispersa no solo, não permitindo o aproveitamento de biomassa para subprodutos de queima. Estas metodologias de trabalho não permitem a selecção dos arbustos a manter no terreno, bem como a sua aplicação em terrenos com declive acentuado ou com obstáculos e pedras. A referir que as operações mecânicas com estas ferramentas favorecem a mistura de biomassa com os inertes no solo. Estas tecnologias ainda apresentam como desvantagem a necessidade de elevadas potências e consumo energético para realização da operação de limpeza. As técnicas mecânicas e manuais, deixam uma pequena parte dos arbustos junto à raiz do mesmo devido ao corte promovendo a sua rebentação de seguida, logo apresentam processo de limpeza com pequena eficiência. Existem ainda ferramentas vocacionadas para arranque de cepos, não incluindo a possibilidade de funcionamento com arbusto devido à sua dimensão e geometria. Possuem um sistema com dentes que penetra na terra e corta ou rasga os cepos em pequenos pedaços para posterior arranque (WO ), tendo apenas como vantagem aproveitamento de cepos ou material no subsolo. Outro tipo de ferramentas na floresta inclui o corte com sistema de garra e serra de corte para abate de árvores (WO A1) de dimensões consideráveis. O estado da técnica apenas apresenta ferramentas de corte de arbustos ou seja biomassa de pequena dimensão. Esta nova ferramenta vem romper com as metodologias e processos de extração de biomassa arbustiva. 3/11

6 Sumário da Invenção O presente invento permite dotar os prestadores de serviço de uma ferramenta para limpeza de arbustos na floresta ou em terrenos agrícolas, baseando-se o seu funcionamento no arranque seletivo dos arbustos em zonas não planas promovendo o aproveitamento de biomassa arbustiva garantindo rentabilidade e melhoramento das atividades de limpeza. O funcionamento do equipamento baseia-se nas diferentes etapas de funcionamento. A primeira etapa (31) consiste no posicionamento da ferramenta para que os arbustos fiquem ao alcance dos seus braços, garantindo seletividade no arranque. A segunda etapa (32) consiste no puxar de arbustos para o interior da ferramenta através de braços laterais. A terceira etapa (33) consiste no arranque de arbustos sendo garantido com dentes oscilantes paralelos entre si permitindo a fixação dos arbustos. A quarta e quinta etapa (34, 35) consistem no armazenamento dos arbustos após arranque, que funciona alternadamente com braços laterais. A última etapa (36) consiste no descarregar da biomassa em lotes. Este equipamento concebido como uma ferramenta adaptativa a qualquer equipamento agrícola ou florestal, está especialmente indicada para aplicação em braços hidráulicos com especial foque em escavadoras giratórias de pequena dimensão. Assim este invento apresenta as seguintes vantagens: - A ferramenta proposta permite o aparecimento de nova metodologia de limpeza florestal, com arranque de arbustos sem alterar o solo ou sem movimentação do solo. 4/11

7 - Ao dispor de sistema de abertura e fecho de braços de arranque (2, 3) permite a adaptação a qualquer dimensão dos arbustos em termos de diâmetro, forma e altura. - Permite o arranque em zonas de elevada densidade de arbustos, arranque seletivo mantendo árvores existentes. - Através de lâminas de arranque (4, 5) permite o arranque pela raiz, gerando mais biomassa por área de limpeza. - Consegue-se com este sistema uma limpeza mais prolongada no tempo comparativamente às soluções existentes pois elabora arranque de arbustos com raiz. - Elevada flexibilidade e mobilidade em zonas com relevo acidentado e obstáculos devido a forma e posição da zona de arranque. - Ao dispor um sistema de braços rechega (14, 15) para puxar os arbustos para o interior da ferramenta na etapa (32) permite recolher arbustos não retos e com diferentes geometrias. - Sistema com braços de aperto (20, 21, 22, 23) para armazenamento de arbustos na etapa (34, 35), por forma a diminuir e facilitar as operações seguintes de aproveitamento de biomassa diminuindo o seu volume. - Aumento da produtividade com custos de limpeza florestal inferior, diminuindo a mão-de-obra e energia consumida por área limpa pois não parte a biomassa. - A biomassa extraída da limpeza fica livre de inertes e permite aumentar a rentabilidade das actividades existentes. - O mecanismo de controlo através de microcontrolador permite a simultaneidade das tarefas automaticamente sem intervenção do operador. 5/11

8 O equipamento de acordo com o presente invento compreende uma estrutura de suporte que liga ao braço do equipamento, e suporta dois braços laterais de aperto. Estes braços montados em quatro apoios na estrutura através de chumaceiras permitem a sua rotação relativa de forma a comprimir o material. Os braços de arranque são acionados por dois cilindros hidráulicos que vão permitir o fecho e abertura com força controlada. Estes braços por sua vez na outra extremidade possuem barras de encosto rotativas para adaptar à forma e dimensão dos arbustos a arrancar. As barras estão montadas em casquilhos ao longo dos baraços laterais para garantir apoio. As barras de encosto possuem um conjunto de duas réguas de dentes paralelos e de encosto permitindo a fixação dos caules dos arbustos no arranque, podendo ser combinadas. Possui ainda um sistema constituído por dois braços de rechega, que vão permitir manter ou arrastar os arbustos para dentro do equipamento, para posterior aperto por braços de encosto após arranque. Estes braços têm por função armazenar os arbustos até que o volume permita a realização de pequenos aglomerados de arbustos para facilitar as operações seguintes. Os braços de aperto trabalham alternadamente por forma a promover armazenamento contínuo de arbustos. Assim, o equipamento objecto do presente invento, é caracterizada por ser um equipamento mecânico, concebido especialmente para arranque e limpeza de arbustos em zonas florestais e agrícolas. O presente invento é seguidamente descrito em pormenor, sem carácter limitativo e a título exemplificativo, por meio de uma sua forma de realização preferida, representada nos desenhos anexos, nos quais: 6/11

9 - a fig. 1 Esquema das etapas do processo de limpeza de arbustos com equipamento de acordo com invento descrito; - a fig. 2 é uma representação em perspectiva de uma concretização do equipamento de acordo com o invento; - a fig. 3 é uma representação em perspectiva de uma concretização do equipamento acoplado a braço de escavadora; - a fig. 4 representação detalhada da operação de arranque com arbusto no interior da ferramenta. - a fig. 5 representação em perspectiva de uma concretização do equipamento de acordo com o invento em posição contrária à figura 1 para visualização de acionamento dos braços de aparto (20 a 23). 7/11

10 Descrição da concretização preferida A ferramenta de acordo com o presente invento apresenta um método de funcionamento de acordo com o esquema da figura 1. A operação (31) compreende o posicionamento da ferramenta para que os arbustos fiquem na lateral e permitam a visualização do operador na manobra do equipamento exemplificado na figura 3. A operação (32) consiste no puxar dos arbustos para o centro da ferramenta através dos braços (14, 15) especialmente quando os arbustos estão inclinados no solo ou apresentam curvatura elevada do caule. A operação (33) consiste no aperto dos braços de arranque (2, 3) e arranque dos arbustos na vertical, sem que a ferramenta toque no solo. A operação seguinte (34) ocorre após arranque com objetivo de armazenar os arbustos de pequena dimensão, esta é executada com ação dos braços de encosto superiores (20, 21) sincronizados mecanicamente. Após a operação (34) podem ser executadas novamente as operações anteriores até que ocorra novo armazenamento com operação (35) executada pelos braços de aperto inferiores (22, 23). A última operação (35) consiste na descarga dos arbustos armazenados com abertura de todos os braços em ação nas operações anteriores. Estas operações são controladas por microprocessador através do sinal inicial do operador. Fazendo referência às figuras, vai ser agora descrita a concretização preferida do invento, em que o equipamento é constituído por conjunto de órgãos representados nas figuras, montadas com a seguinte descrição. Compreende uma estrutura de suporte (1) aberta na lateral para permitir a visualização pelo operador e entrada de arbustos e que suporta a ligação os montantes (27) os quais permite a ligação ao braço 8/11

11 mecânico da máquina, normalmente escavadoras como exemplo apresentado (fig. 2) fornecendo energia hidráulica e posicionamento da ferramenta. A estrutura suporte (1) permite a ligação de dois braços arranque (2, 3), apoiados em quatro casquilhos de apoio braços (10, 11) permitindo a abertura e fecho no arranque de arbustos. Os braços são accionados mecanicamente por dois cilindros hidráulicos de arranque (13) apoiados através de cavilhas de cilindros arranque (12) e montados em casquilhos rotação braços (16, 17) que permitem a abertura e fecho dos braços em tempo reduzido. Os braços arranque (2, 3) vão permitir o aperto dos arbustos, bem como o arranque de diferentes dimensões de arbustos. Estes por sua vez são sincronizados no seu movimento através de sistema de controlo permitindo manter a posição relativa dos braços laterais (2, 3). Os braços laterais (2, 3) possuem na sua extremidade duas lâminas de arranque (4, 5) que tem como função a adaptação a diferentes espessuras e geometrias bem como formas geométricas e dimensões de arbustos. Estas barras permitem a sua rotação relativamente aos braços (2, 3) através de dois veios de adaptação arranque (8, 9) montados em casquilhos rotativos permitindo a sua adaptação em cada arbusto às irregularidades dos troncos a arrancar. As lâminas de arranque (4, 5) por sua vez possuem duas barras de encosto com dentes (7) e duas barras encosto lisas (7) agrupadas em paralelo ou alternadamente, fixas e posicionadas de forma a permitir o aperto e arranque dos arbustos. As barras de encosto com dentes (7) foram desenvolvidas com espaçamento definido entre dentes por forma a ficar cravado no caule dos arbustos em função da força exercida permitindo 9/11

12 o seu arranque. Este equipamento compreende ainda meios de comando e controlo hidráulico dos cilindros e ainda possibilidade de rotação com rotor, não descritos por serem convencionais. O funcionamento do equipamento baseia-se na combinação dos dentes (7) e na sua disposição relativa à barra de encosto (6), que permite a fixação dos arbustos para arranque. O operador regula a abertura a fecho do sistema bem como a sua posição relativa em cada momento. Os arbustos são arrastados para o centro da ferramenta através de braços de rechega (14, 15) e uma vez no centro do mecanismo são apertados por ordem do operador. O aperto dos cilindros hidráulicos permite a adaptação do sistema à dimensão e forma do caule. Posteriormente dá-se o arranque com energia da escavadora. O conjunto de braços de rechega (14, 15) montados na estrutura (1) acionados por dois cilindros hidráulicos de rechega (18) suportados por cavilhas de apoio (19) sincronizados por sistema de controlo que permite puxar e manter os arbustos na vertical antes e após arranque. Estes braços de rechega (14,15) permitem facilitar as operações seguintes de armazenar arbustos durante a operação de arranque através dos braços de aperto (20, 21, 22, 23) montados na estrutura (1) em posições extremas paralelas sobre casquilhos de rotação (25). Os dois conjuntos de braços de aperto têm por função armazenamento de arbustos. Um conjunto de braços de aperto inferior (22, 23) e conjunto de braços aperto superior (20,21) são acionados por dois cilindros hidráulicos (24) e sincronizados mecanicamente por tirantes (28, 29). Os dois conjuntos braços inferiores (22, 23) e superiores (20, 21) funcionam alternadamente por forma a permitir o armazenamento de biomassa arbustiva e facilitar as tarefas seguintes de 10/11

13 transporte de biomassa. Este armazenamento é garantido através de aperto dos braços superiores (20, 21) e inferiores (22, 23) de encontro à chapa de encosto (26) com a mesma curvatura dos braços de aperto. A estrutura possui ainda uma porta de acesso (30) montada na estrutura (1) que serve para manutenção e montagem, de todo o sistema interno hidráulico não representado por ser convencional. Após este processo, é possível ordenar a biomassa em pequenos montes para facilitar a operação seguinte. Obtendo assim um conjunto de arbustos limpos de inerte já pré-condicionado para transporte e aproveitamento da biomassa arbustiva. Paralelamente, podem ser utilizados diferentes tipos de accionamento mecânico e hidráulico e ser variada a potência e força exercida, o mesmo acontecendo com o tipo de cilindro ou dimensão do equipamento em função da força a aplicar. O comando da ferramenta é executado por joystick com microcontrolador com dois modos de funcionamento, manual e automático, possuindo no modo automático um conjunto de pressostatos de fim de curso para realização da operação de arranque e armazenamento automático. Lisboa, 12 de Março de /11

14 Reivindicações 1 A ferramenta para arranque e limpeza de arbustos na floresta e terrenos agrícolas com aproveitamento de biomassa arbustiva, sendo caracterizado por compreender uma estrutura de suporte (1) que permite a fixação à máquina através de suporte montantes (27), suporta dois braços de rechega (14, 15), superiormente a montagem de dois braços de aperto superior (20, 21), e inferiormente dois braços de aperto inferior (22, 23), servindo ainda de suporte aos braços arranque (2, 3), acionados todos os braços por cilindros hidráulicos sincronizados por meios mecânicos ou hidráulicos. 2 Equipamento de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por possuir estrutura (1) aberta em U e simétrica que permite a ligação a braço da máquina pelo suporte (27) através de cavilhas. 3 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 e 2 caracterizado por acoplar três conjuntos de braços (14, 15, 20 a 23) paralelos ao solo e perpendiculares ao eixo da estrutura (1). 4 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a 3 caracterizado por o movimento de rotação sincronizado dos braços horizontais de rechega (14, 15) saliente da estrutura (1) e desnivelados. 5 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a 3 caracterizado por o movimento de rotação sincronizado dos braços horizontais de aperto superior (20, 21) e inferior 1/3

15 (22, 23) funcionarem em sentido rotação contrário e sincronizado através tirantes (28, 29) e desnivelados. 6 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 e 2 caracterizado por acoplar um conjunto de dois braços de arranque (2, 3) perpendiculares ao solo e paralelos entre si sincronizados. 7 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a 6 caracterizado por possuir cilindros hidráulicos (13, 18, 24) que podem ser pneumáticos ou elétricos que geram força de aperto nos braços sincronizados. 8 - Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a 7 caracterizado por possuir uma superfície de contacto côncava de armazenamento (26) contra a qual os braços se movimentam (20 a 23). 9 Equipamento de acordo com as reivindicações 1, 6, 7 caracterizado por o movimento de rotação dos braços arranque (2, 3) funcionarem sincronizados em sentido contrário com a mesma velocidade e posição Equipamento de acordo com as reivindicações 1, 6 e 9 caracterizado por possuir lâminas de arranque (4, 5) montadas na extremidade braços arranque (2, 3) e paralelas no fecho e alinhadas Equipamento de acordo com a reivindicação 1, 6, 9 e 10 caracterizado por possuir lâminas de arranque (4, 5) rotativas sobre eixos (8, 9). 2/3

16 12 - Equipamento de acordo com as reivindicações 1, 10 e 11 caracterizado por duas barras de encosto com dentes fixos (7) montadas paralelamente ao solo e às lâminas de arranque (4, 5) Equipamento de acordo com as reivindicações 1, 10 a 12, caracterizado por possuir barras de encosto (7) com dentes paralelos e ângulo de 120º que impedem o escorregamento. 14 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 e 14 caracterizado por as barras de encosto com dentes fixo (7) e de barra lisa (6) funcionarem paralelas e em sentido contrário Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a 14 caracterizado por funcionar na posição de trabalho horizontal e arranque vertical de arbustos. 16 A ferramenta de acordo com as reivindicações de 1 a 15 carateriza-se por possuir mecanismo de controlo automático e manual através de joystick e microprocessador com sensores de pressão. Lisboa, 12 de Março de /3

17 1/5 Fig. 1

18 2/5 Fig. 2

19 3/5 Fig. 3

20 4/5 Fig. 4

21 5/5 Fig. 5

22 Relatório de Pesquisa de Portugal Ref. do pedido: CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA A01G23/06 De acordo com a Classificação Internacional de Patentes DOCUMENTAÇÃO E BASES DE DADOS ELECTRÓNICAS PESQUISADAS Epodoc, Espacenet, Google, SI INPI DOMÍNIOS TÉCNICOS PESQUISADOS A01G23/06 A01G23/00 De acordo com a Classificação Internacional de Patentes DOCUMENTOS CONSIDERADOS RELEVANTES Categoria* Citação do documento, com indicação, sempre que apropriado, das passagens relevantes Relevante para a reivindicação X WO A1 (DURBAN AB [SE]; GUSTAVSSON SVEN-AAKE [SE]) , todo o documento 1 6 X WO A1 (TREE TEC PTY LTD [AU]; SMITH IAN DOUGLAS [AU]) , todo o document 1 6 A RU C1 (MARIJSKIJ GTU) , resumo e desenhos 1 6 A WO A1 (HULTDIN SYSTEM AB [SE]; KARLSSON EINAR [SE]) , todo o documento 1 6 A EP A1 (KRAAIJEVELD MACHB B V GEB [NL] ) , todo o documento 1 6 * Categorias dos documentos citados: A Estado da técnica; X Documento de particular relevância quando considerado isoladamente; Y Documento de particular relevância quando combinado com um ou mais deste tipo de documentos; E Pedido de patente anterior publicado na mesma data ou em data posterior à do pedido; L Documento citado por qualquer outra razão; Data do termo da pesquisa Data de elaboração do Relatório de Pesquisa T & P D O Princípio ou teoria subjacente à invenção; Documento membro da mesma família de documentos de patente; Documento publicado antes da data de pedido mas depois da data de prioridade; Documento citado no pedido; Documento que se refere a uma divulgação oral, uso, exibição ou qualquer outro meio. Técnico examinador: Luis Mesquita Telefone: INPI, Campo das Cebolas, LISBOA Fax: Assinatura M /2

23 Anexo ao Relatório de Pesquisa de Portugal Informação sobre os membros da família de documentos de patente Ref. do pedido: Documento de patente citado no relatório Data de publicação Membro(s) da família Data de publicação WO A EP A SE C SE A SE L WO A AU B AU A ZA A RU C Não tem WO A FI A SE A SE C EP A NL C M /2