DESEMPENHO DE UM TRATOR AGRÍCOLA PARA DIFERENTES FORÇAS NA BARRA DE TRAÇÃO E RELAÇÕES ENTRE O PESO E A POTÊNCIA DO MOTOR.

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1 DESEMPENHO DE UM TRATOR AGRÍCOLA PARA DIFERENTES FORÇAS NA BARRA DE TRAÇÃO E RELAÇÕES ENTRE O PESO E A POTÊNCIA DO MOTOR. Masiero F. C. 1, K. P. Lanças 1, L. A. Monteiro 1, A. S. Seki 1, I. Marasca 1. (1) Faculdade de Ciências Agronômicas FCA/UNESP, Caixa Postal, 237, ( ) Botucatu, SP, Brasil. fmasiero@fca.unesp.br RESUMO: A relação entre peso e potência e a força na barra de tração são condições que influem significativamente no desempenho de um trator. O objetivo desse trabalho foi comparar o desempenho operacional e energético de um trator em função da variação de lastragem sólida. Para a realização do experimento utilizou-se a Unidade Móvel de Ensaio na Barra de Tração UMEB, pertencente ao Núcleo de Ensaios de Máquinas e Pneus Agroflorestais - NEMPA, do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agronômicas FCA - UNESP, Botucatu SP, como carro dinamométrico, estando equipado com os sistemas de aquisição e armazenamento de dados obtidos. Foram analisados dados de consumo específico, potência na barra de tração e rendimento na barra de tração em função da relação peso e potência do trator, sendo: 668 N.kW -1 (50 kgf.cv -1 ), 703 N.kW -1 (52,5 kgf.cv -1 ), 750 N.kW -1 (56,2 kgf.cv -1 ) e 780 N.kW -1 (58,4 kgf.cv -1 ), variando-se a força na barra de tração de 5 a 40 kn. Os dados foram submetidos à análise de variância, aplicando o teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação das médias. Ocorreu maior potência e rendimento na barra de tração para as condições de 750 N.kW -1 e 780 N.kW -1, sendo a faixa de força na barra de tração ideal para essas condições de 30 a 35 kn. Palavras chave: Ensaio, potência na barra de tração, lastragem. ACTING OF AN AGRICULTURAL TRACTOR FOR DIFFERENT FORCES IN THE DRAW BAR OF TRACTION AND RELATIONSHIPS BETWEEN THE WEIGHT AND THE POTENCY OF THE MOTOR. ABSTRACT: The relationship between weight and potency is a tuning that influences significantly on the acting of a tractor. The objective of this work was to compare the operational and energetic performance of a tractor in function of the variation of solid ballast. For the accomplishment of the experiment the Movable Unit of Rehearsal was used in draw bar. The UMEB - Mobile unit for traction test was used to realize the tests. The UMEB was built by NEMPA Center of Agricultural and Forest Machinery and Tire Test, of Rural Engineering Department, FCA/UNESP, Botucatu/SP, Brazil, as a dynamometric car, been equipped with a system of data acquisition and storage. Specific fuel consumption, power and income in the draw bar in function of the relationship weight and potency of the tractor, to know: 668 N.kW -1 (50 kgf.cv -1 ), 703 N.kW -1 (52,5 kgf.cv -1 ), 750 N.kW -1 (56,2 kgf.cv -1 ) e 780 N.kW -1 (58,4 kgf.cv -1 ), varying the draw bar pull from 5 to 40 kn. The data were submitted to variance analysis, applying the Tukey test, with 5% of probability, for average comparison. It happened larger potency and income in the traction bar for the conditions of 750 N.kW -1 and 780 kg.kw -1, being the strip of ideal workforce for those conditions from 30 to 35 kn in the draw bar. Keywords: test, power in draw bar, ballast. INTRODUCÃO A caracterização ponderal é a parte do ensaio de uma máquina agrícola que trata especificamente da caracterização e mensuração relativas ao peso do espécime considerado (Mialhe, 1996). A recomendação e o desempenho operacional dos tratores agrícolas, esta diretamente relacionada com o seu peso. Sendo importante na execução de determinadas operações onde as necessidades de força de tração podem variar. Segundo Schlosser et al. (2005), os tratores mais leves, com relações peso/potência em torno dos 35 kg/kw, são adequados à execução de operações mais leves e a maiores velocidades, tais como pulverização, transporte interno e externo à propriedade, entre outras. Já os tratores com

2 relação peso/potência em torno dos 60 kg/kw são apropriados a operações de maior exigência de força de tração, desenvolvendo, portanto menores velocidades, tais como aração, escarificação, gradagem e outras. Atualmente os tratores vêm se tornando mais leves, bem como a relação peso/potência vem sendo reduzida, sendo essa redução maior para tratores de potência mais elevada (Márquez, 1990). Conforme Biondi et al. (1996), a redução no peso dos tratores é explicada pelo melhor dimensionamento do chassi, reduzindo os custos de produção. Esta redução provoca diminuição da resistência ao rolamento, com importante decréscimo da potência perdida, e induz ao uso implementos com engate no sistema hidráulico de três pontos, que proporcionam transferência de carga dinâmica às rodas motrizes, substituindo com vantagem o lastro fixo. A redução de peso imprime versatilidade ao trator, entretanto em operações que demandam grande esforço de tração determinam uma alta dependência de lastro. Segundo Schlosser et al. (2005), avaliando os tratores nacionais comercializados atualmente no Brasil verificou um crescimento no peso em função do aumento da potência. Os tratores com potência superior a 100 kw apresentaram um peso de 120 % superior ao dos tratores com potência inferior a 50 kw. Os mesmos autores verificaram que o aumento na potência é proporcionalmente maior que o aumento do peso. Entre os fatores que podem influenciar o desempenho de tração do trator agrícola, destacam-se a pressão de inflação e a carga sobre o rodado motriz (Yanay et al, 1999). Os autores realizaram um trabalho com o objetivo de avaliar, em condições normais de campo, a influência dos fatores da pressão de inflação e da carga sobre o rodado motriz (sob quatro níveis), nas duas condições de tração dianteira auxiliar (acionada ou não). Os resultados evidenciaram a influência significativa da lastragem nos parâmetros patinagem e coeficiente de tração, que aumentaram com a redução da carga sobre o rodado. Os mesmos autores concluíram que a pressão de inflação influenciou significativamente nos parâmetros de patinagem, velocidade de deslocamento e potência na barra. O uso da tração dianteira auxiliar TDA, mostrou vantagens significativas em relação aos mesmos parâmetros anteriores. A interação entre os fatores pressão de inflação e carga sobre o rodado mostrou que determinadas combinações de pressão foram mais favoráveis para o desenvolvimento de maior velocidade e menor patinagem. As características relacionadas ao desempenho do motor (consumo horário de combustível e rotação do motor) não foram afetadas por nenhum dos fatores ou suas interações. O consumo específico de combustível é um indicador consistente para a avaliação do desempenho do trator (Cordeiro, 2000). O autor analisou o consumo de combustível de um trator em função do tipo de pneu e observou que este, quando equipado com pneu radial em comparação com o pneu diagonal e de configuração mista apresentou melhor conversão energética do combustível. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi desenvolvido na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas FCA, Universidade Estadual Paulista - UNESP, Campus de Botucatu, Estado de São Paulo. Os ensaios foram realizados no NEMPA Núcleo de Ensaios de Máquinas e Pneus Agroflorestais, do Departamento de Engenharia Rural, em uma pista de solo firme com 400 metros de comprimento e 20 metros de largura, totalizando m2 de área. A pista apresentava declividade de 0,3% no sentido do comprimento e de 1 % na largura. As coordenadas geográficas da área experimental são: 22º51 S, 48º25 W e altitude de 770m. O solo da área experimental foi classificado por Carvalho et. al. (1983) como Terra Rocha Estruturada, sendo adaptado à classificação da Embrapa (1999), como Nitossolo Vermelho Distroférrico com relevo plano e textura argilosa. Os ensaios foram realizados com um trator marca John Deere, SLC, modelo 6600, com 88 kw de potência no motor, a 2100 rpm, com a tração dianteira auxiliar ligada. A calibragem dos pneus dianteiros e traseiros foi: 14 e 12 psi e a distribuição de peso no trator foram de 40% na dianteira e 60% na traseira. Sendo utilizado em todos pneus lastro líquido de 75 % de água devido ao melhor desempenho do trator equipado com pneus diagonais (Monteiro 2008). Foi utilizado um painel com instrumentos eletrônicos indicadores e um indicador de força instantânea tipo MICRO-P (Figura

3 1), conforme descrito por Jesuíno (2007) para a aquisição e monitoramento dos sinais obtidos pelos sensores instalados nos rodados pneumáticos, no sistema de alimentação de combustível e na barra de tração. Figura 1 painel eletrônico. Para obtenção da força de tração na barra do trator foi utilizada a Unidade Móvel de Ensaio na Barra de Tração UMEB (Figura 2) pertencente ao NEMPA, que operou como um carro dinamométrico instrumentado ou unidade de frenagem. Figura 2 - Conjunto trator e Unidade Móvel de Ensaio na Barra de Tração UMEB. Os valores da força na barra de tração foram obtidos através de uma célula de carga marca SODMEX, modelo N400, com sensibilidade de 2,16 mv/v e escala nominal de 100 kn (Figura 3). Figura 3 Célula de carga.

4 A determinação da patinagem das quatro rodas do trator foi obtida utilizando-se geradores de pulsos, modelo GIDP-60-U-12V, com uma freqüência de 60 pulsos por volta. Para medição do consumo horário de combustível foi utilizado um fluxômetro volumétrico M-III (Figura 4), da FLOWMATE fabricado pela OVAL Corporation do Japão e distribuído no Brasil pela K&K do Brasil, modelo LSN41L8-M2, vazão de 1 ml/pulso, instalado entre os filtros e a bomba injetora do motor do trator. Figura 4 Fluxômetro. Os tratamentos foram dispostos em faixas, com um arranjo fatorial, sendo analisados a relação entre peso e potência do trator sendo: Condição N.kW -1 (50 kgf.cv -1 ), Condição N.kW -1 (52,5 kgf.cv -1 ), Condição N.kW -1 (56,2 kgf.cv -1 ) e Condição N.kW -1 (58,4 kgf.cv -1 ) e a condição de força na barra de tração (5 kn, 10 kn, 15 kn, 20 kn, 25 kn, 30 kn, 35 kn e 40 kn), com três repetições cada. Os dados foram submetidos à análise de variância, aplicando o teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação das médias. A marcha C1, velocidade teórica de 7 km.h -1, foi selecionada por ser a mais utilizada em operações de campo (preparo do solo, semeadura, cultivo e pulverização). Além de fornecer a maior velocidade de deslocamento, menor consumo específico de combustível, maior potência na barra de tração, mostrando que esta é a melhor marcha a ser utilizada nas operações agrícolas, para as condições apresentadas segundo estudos realizados com mesmo equipamento (Monteiro 2008). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados de consumo específico de combustível mostram que não houve diferença significativa entre as condições entre peso e potência do trator conforme a Tabela 1. Tabela 1. Consumo específico de combustível (kg.kw.h -1 ) em diferentes condições de peso e potência Condição Consumo (N.kW -1 ) (kg.kw.h -1 ) 1 (668) 0,443 A 2 (703) 0,449 A 3 (750) 0,442 A 4 (780) 0,438 A As médias seguidas de mesma letra não diferem entre si, pelo teste Em relação aos dados médios de consumo específico de combustível em relação às diferentes forças simuladas na barra de tração do trator, observa-se que ocorreu uma faixa de trabalho de menor consumo sendo essa a faixa de 20 a 35 kn (Tabela 2). Nas tabelas 3 e 4 os dados obtidos foram descritos conforme a interação entre os fatores avaliados que foram: potência na barra de tração e rendimento na barra de tração em função da variação de peso em relação a potência do trator. Verifica-se nas tabelas 2 e 3 que nas condições 3 e 4, que apresentam maior peso em relação a potência do trator, ocorreram maiores resultados

5 de potência e rendimento na barra de tração do trator sendo a faixa ideal de trabalho de 30 a 35 kn. Para a condição 1 a força na barra de tração ideal é 30 kn. Na condição 2 a faixa de trabalho ideal varia de 25 a 35 kn. Nas condições 3 e 4 a força ideal de trabalho fica entre 30 e 35 kn. Em forças de trabalho de 5 a 20 kn não houve diferença entre as condições de lastragem do trator. Nas forças de tração do trator de 25 e 35 kn a condição 1 apresentou resultados inferiores de potência e rendimento na barra de tração (Tabela 4) sendo que a condição 4 resultou em melhores valores nessas forças de trabalho. Para forças na barra de tração de 30 e 40 kn as condições 4 e 3 são as recomendadas. Tabela 2. Consumo específico de combustível (kg.kw.h -1 ) em diferentes forças simuladas na barra de tração do trator Força na barra Consumo de tração kn (kgf) (kg.kw.h -1 ) 5 (500) 0,766 A 10 (1000) 0,519 B 15 (1500) 0,416 C 20 (2000) 0,372 D 25 (2500) 0,347 D 30 (3000) 0,358 D 35 (3500) 0,364 D 40 (4000) 0,401 C As médias seguidas de mesma letra não diferem entre si, pelo teste Tabela 3. Potência na barra de tração (kw) Força na barra Condição 1 Condição 2 Condição 3 Condição 4 Desvio de tração Média Padrão kn (kgf) (N.kW -1 ) 5 (500) 12,23 F a 11,41 F a 11,40 F a 11,15 F a 11,55 0,47 10 (1000) 20,33 E a 19,83 E a 20,42 E a 20,01 E a 20,15 0,28 15 (1500) 29,92 D a 29,69 D a 27,58 D a 28,18 D a 28,84 1,14 20 (2000) 37,52 C a 37,41 C a 36,83 C a 37,03 C a 37,20 0,32 25 (2500) 42,70 B b 44,24 AB ab 45,01 B ab 45,94 B a 44,47 1,37 30 (3000) 46,96 A ab 44,77 AB b 48,96 A a 49,21 AB a 47,48 2,07 35 (3500) 43,04 B c 45,44 A bc 47,99 AB ab 50,30 A a 46,69 3,14 40 (4000) 41,02 BC b 41,18 B b 44,83 B a 45,79 B a 43,21 2,46 Média 34,22 34,25 35,38 35,95 Desvio Padrão 12,33 12,78 14,08 14,68 Em cada coluna, para cada fator, médias seguidas de mesma letra maiúscula não diferem entre si, pelo teste Em cada linha, para cada fator, médias seguidas de mesma letra minúscula não diferem entre si, pelo teste Coeficiente de variação = 4,01% Tabela 4. Rendimento na barra de tração (%) Força na barra Condição 1 Condição 2 Condição 3 Condição 4 Desvio de tração Média Padrão kn (kgf) (N.kW -1 ) 5 (500) 13,90 F a 12,97 F a 12,96 F a 12,67 F a 13,13 0,54 10 (1000) 23,11 E a 22,53 E a 23,20 E a 22,74 E a 22,90 0,31 15 (1500) 34,00 D a 33,74 D a 31,34 D a 32,02 D a 32,78 1,30 20 (2000) 42,63 C a 42,51 C a 41,86 C a 42,08 C a 42,27 0,36 25 (2500) 48,52 B b 50,27 AB ab 51,14 B ab 52,21 B a 50,54 1,56

6 30 (3000) 53,36 A ab 50,20 AB b 55,64 A a 55,92 AB a 53,78 2,65 35 (3500) 48,91 B c 51,63 A bc 54,53 AB ab 57,17 A a 53,06 3,57 40 (4000) 46,62 BC b 46,80 B b 50,95 B a 52,04 B a 49,10 2,80 Média 38,88 38,83 40,20 40,86 Desvio Padrão 14,01 14,45 16,00 16,69 Em cada coluna, para cada fator, médias seguidas de mesma letra maiúscula não diferem entre si, pelo teste Em cada linha, para cada fator, médias seguidas de mesma letra minúscula não diferem entre si, pelo teste Coeficiente de variação = 4,17% Resultados estes que concordam com os de Schlosser et al. (2005), que verificaram que em tratores com valores acima de 638 N.kW -1 devem ser utilizados eficientemente para a execução de operações pesadas, com grande demanda de força de tração, impossibilitando rendimentos semelhantes em operações leves. Esta baixa eficiência em operações leves deve principalmente ao aumento na resistência ao rolamento. CONCLUSÕES Não houve diferença de consumo específico de combustível entre condições de lastragem. A faixa de força de trabalho de menor consumo específico de combustível foi de 20 a 35 kn. Ocorreu maior potência e rendimento na barra de tração para as condições 3 e 4 (76,4 kg.kw -1 e 79,5 kg.kw -1 ), sendo a faixa de força de trabalho ideal para essas condições de 30 a 35 kn na barra de tração. AGRADECIMENTOS À CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior e ao CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico pelas bolsas de Mestrado, Doutorado e PQ concedidas e auxílios para participação no X CADIR e II Congreso de Ingeniería Rural del Mercosur, BIBLIOGRAFIA Biondi, P. et al. Technical trends of tractors and combines ( ) based on Italian typeapproval data. Journal of Agricultural Engineering Research, v.65, p.1-14, Cordeiro M.A.L. Desempenho de um trator agrícola em função do pneu, da lastragem e da velocidade de deslocamento f. Tese (Doutorado em Agronomia/Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema brasileiro de classificação de solos. Rio de Janeiro: Embrapa, 412p Jesuíno, P. R. Desempenho de um trator agrícola em função do desgaste das garras dos pneus e das condições superficiais do solo f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, Márquez, L. Solo Tractor 90. Madrid: Laboreo, p. (Apuntes didácticos). Mialhe, L. G. Máquinas agrícolas ensaios e certificação. Piracicaba, FEALQ, p. Monteiro, L. A. Desempenho operacional e energético de um trator agrícola em função do tipo de pneu, velocidade de deslocamento, lastragem líquida e condição superficial do solo f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Energia na Agricultura)-Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, Schlosser et al. Análise comparativa do peso específico dos tratores agrícolas fabricados no Brasil e seus efeitos sobre a seleção e uso. Ciência Rural, v.35, n.1, jan-fev, 2005.

7 Yanai, K.; Silveira, G.M.; Lanças, K.P.; Corrêa. I.M.; Maziero, J.V.G. Desempenho operacional de trator com e sem acionamento da tração dianteira auxiliar. Pesquisa Agropecuária. Brasileira, Brasília, v.34, n.8, p , 1999.