Por Tiago Rodrigo Francetto E Alfran Tellechea Martini
No universo da mecanização agrícola podemos encontrar uma infinidade de máquinas e implementos com características totalmente distintas, tanto do ponto de vista visual, técnico, como também, do uso da tecnologia embarcada, todas com o objetivo de solucionar ou auxiliar o desenvolvimento de tarefas. Dessa forma, é possível elencar alguma como a mais importante? Para alguns autores, dos quais simpatizamos com o conceito, adotando exclusivamente como embasamento a demanda mundial por alimentos, o que proporciona uma grande produção e geração de renda, a semeadora tem recebido esse crédito.
Mas se analisássemos outra pergunta: Qual é a mais “famosa”? Certamente a resposta seria diferente e, muito provavelmente, o trator agrícola seria o retorno que o entrevistador escutaria. É de se subentender, já que poucas são as máquinas autopropelidas e, portanto, grande parte dos sistemas mecanizados dependem do fornecimento extrínseco de energia para que estas possam executar trabalho.
Esse fornecimento energético, durante um período de tempo significativo, é oriundo do uso de animais domesticados, o que ainda é empregado na atualidade em diversas regiões do planeta, e, posteriormente, passou a ser gradativamente substituído pela introdução da máquina a vapor, em meados do século 19.
Depois, o emprego destas na agricultura começou a ser reduzida e substituída, tendo em vista a crescente necessidade energética nos processos mecanizados, a disponibilidade facilitada do uso de outros combustíveis e o desenvolvimento do trator agrícola como conhecemos hoje.
Essa evolução tecnológica é baseada em três fatores. Primeiro, foi a introdução do motor diesel como fonte de energia, por Cassani, na Europa e pela Caterpillar, nos EUA. Na sequência, uso de pneus de borracha, em substituição às rodas metálicas, iniciando nos anos 30 e se generalizando no final da Segunda Guerra Mundial. E, por último, em uma escala de tempo e não de importância, a introdução do sistema de controle de carga para engate tripontual da Ferguson revolucionou o conceito construtivo de trator e permitiu redução da massa sem perder tração.
Por consequência, exercer esforços de tração sobre máquinas e implementos na execução de trabalhos agrícolas, tornou-se um processo muito mais simples, com redução do consumo e de perdas de energia. Como resultado, o projeto atual do trator tornou-os de aparência similar entre os diferentes fabricantes, consequência da otimização do projeto na execução dessa tarefa prioritária. Todavia, um elevado conjunto de fatos tem ocorrido sobre essa máquina nos últimos anos, tornando o processo evolutivo cada vez mais interessante sobre a perspectiva da eficiência, da segurança e da inovação.
Evolução da transmissão
O sistema de transmissão é o mais importante de um trator, já que deve proporcionar uma notável redução da rotação e disponibilizar um elevado torque, o que evidencia a necessidade de um conjunto de elementos robustos.
Por harmonizar cada vez mais variações no quociente entre a rotação do virabrequim e a dos eixos motrizes, o que possibilita o número cada vez maior de marchas, o sistema tornou-se complexo. Ademais, deve possibilitar a troca entre as distintas relações de transmissão, ou unicamente como um elemento de segurança, e permitir a disponibilidade de acionamentos da tomada de potência e outros engates.
Com relação à caixa de câmbio, a diversidade de pacotes tecnológicos disponíveis torna a seleção do equipamento adequado cada vez mais complexa. Sistemas mecânicos, deslizantes ou sincronizados estão sendo substituídos por princípios que integram soluções mecânicas e hidráulicas.
Atualmente, essa é uma tendência que está ocorrendo em tratores que disponibilizam potência motora mais significativa, mas deve seguir para equipamentos menores tão logo as necessidades dos usuários demandarem-na. Ademais, sistemas hidrodinâmicos e hidroestáticos têm se destacado em nichos de mercado específicos.
Emprego da energia hidráulica
Não é de hoje que a energia oriunda da movimentação de um fluído hidráulico é utilizada em tratores agrícolas. Vale destacar que um dos marcos da evolução dos mesmos é o sistema de engate de três pontos, que é acionado por um sistema hidráulico, o conhecido “sistema hidráulico de três pontos”. O que gostaríamos de destacar é o uso cada vez mais significativo do princípio de transmissão de força e movimento por meio da utilização do fluído hidráulico, tanto na transmissão, como comentado anteriormente, quanto pela disponibilidade de potência em tomadas hidráulicas.
Para a primeira, quando associada a elementos mecânicos, possibilita a disponibilidade de marchas contínuas (transmissão continuamente variável – CVT) com a mesma proporção em ambos os sentidos e utilização de qualquer velocidade que o operador desejar empregar dentro da faixa. Já quando exclusivamente hidráulicas, podem fazer uso da energia cinética do fluido (conversores de torque) ou utilizar a pressão estática do fluido para converter a potência do motor (torque e rotação) em potência hidráulica (pressão e vazão), transmitir até o ponto de interesse, e converter novamente em potência mecânica.
Para a segunda, tendo em vista o aumento da largura de trabalho dos equipamentos agrícolas, o que impede que os mesmos sejam acoplados no sistema de três pontos, impossibilitando a possibilidade de comandar e controlar a posição e tração dos mesmos já que o sistema de engate é de um ponto (ex.: barra de tração), os fabricantes têm oferecido cada vez mais válvulas de controle para serviços externos, chamadas popularmente de controle remoto.
Segurança ocupacional
A preocupação com segurança e ergonomia em máquinas agrícolas tem se tornado significativa, tendo origem em necessidades dos agricultores, concorrência entre fabricante e novas normas.
No que tange à utilização das soluções tecnológicas para evitar condições inseguras relativas ao equipamento, sistemas de segurança caracterizados por proteções fixas, móveis e dispositivos interligados, objetivando proporcionar proteção à saúde e a integridade físicas dos operadores, tem sido adotadas desde o inicio do projeto.
Com relação a questões ergonômicas, visando adequar o trabalho às características fisiológicas e psicológicas do ser humano, preocupações relativas com a vibração, ruído, temperatura, elementos suspensos no ar, iluminação e visibilidade, além dos esforços elevados ou repetitivos também têm ganhado atenção dos fabricantes, visando, implementar sistemas que possibilitem minimizar ou eliminar os efeitos provocados por estes aos operadores.
Dupla tração
O uso da potência em tração nos rodados motrizes é influenciado por diversos fatores, mas principalmente por características operacionais e de projetos do equipamento. Outrossim, pela crescente demanda por força de tração, oriundas pelo emprego de máquinas e/ou implementos maiores, o desenvolvimento de tratores com maior desempenho em utilizar a energia fornecida pelo motor em tração. Isso obrigou os fabricantes a empregar em sistemas que disponibilizem parte desta também na dianteira, quando necessário (tratores 4×2 com TDA) ou ininterruptamente (tratores 4×4), possibilitando uma parcela maior da massa do mesmo na geração de tração.
Elementos normatizados
A padronização de alguns acionamentos já é tão trivial no trator que algumas questões passam despercebidas.A tomada de potência (TDP), por exemplo, começou a ser utilizada em 1919, mas ganhou dimensão e posição padronizada apenas em 1944, enquanto que sua rotação somente em 1958. Como resultado, a normatização é essencial nos sistemas mecanizados para que, independentemente da marca e modelo, a fonte motora e o equipamento sejam compatíveis.
Atualmente, grande parte dos sistemas mecânicos já encontram-se padronizados. Contudo, ainda existe a necessidade de uniformização do uso de sistemas de comunicação de dados e informações (trator, implemento e computador), elétricos e hidráulicos.
Redução do consumo de combustível
O consumo de combustível é, inevitavelmente, uma das variáveis de análise no momento de aquisição de qualquer máquina motriz. Contudo, é uma variável influenciada tanto pelo uso quanto pelas características da concepção do equipamento, oriundas de questões projetuais, regulamentadas ou não.
A quantidade de combustível consumida por um motor pode ser expressa de duas formas: em relação ao tempo e ao trabalho mecânico. O primeiro é designado de consumo horário, adquirido pela razão entre o volume de combustível consumido por unidade de tempo (litros por hora, por exemplo), enquanto que o segundo é denominado consumo específico, o qual é adquirido pelo quociente entre o produto da densidade do combustível e o do consumo horário pela potência demandada na barra de tração (gramas de combustível consumido por unidade de potência por hora). Dessa forma, por considerar a massa do combustível e a potência requerida, demonstrando a eficiência térmica do motor em transformar o combustível em trabalho, pode ser utilizado para realizar comparações entre diferentes máquinas.
Nesse cenário, os fabricantes têm buscado soluções que possibilitem a redução do consumo de combustível. Uma delas é propiciar condições para que o motor agrícola possa trabalhar em situações de rotação menor, permitindo que tanto o consumo horário quanto o específico possam ser reduzidos ao gerar a mesma potência de trabalho. Além disso, o emprego de sistemas de alimentação de ar tem feito com que os projetistas diminuam o número de componentes móveis internos, o que, aumenta o rendimento mecânico pela redução do atrito interno e pelo adequado coeficiente de enchimento dos cilindros. Ademais, podemos ainda destacar a qualidade de injeção de combustível, fazendo que este seja adicionado de acordo com a rotação do motor e a carga imposta, na quantidade correta e no tempo adequado.
Eletrônica
A potência desenvolvida no motor é gerenciada e distribuída por diversos elementos, e entregue a distintos “consumidores” dispostos de múltiplos locais no trator. Assim, torna-se cada vez mais necessário o uso de sistemas que possibilitem implementar processos mais eficientes, com maior controle e precisão.
Desse modo, soluções totalmente elétricas ou híbridas têm surgido, apesar do evidente problema de armazenamento da energia elétrica. Dessa forma, sistemas de soluções híbridas elétricos mecânicos têm sido implementados em substituição aos hidráulicos mecânicos em caixas de câmbio, acionamentos elétricos como por exemplo o acelerador, disponibilidade de eletricidade para implementos, motores híbridos e tratores elétricos.
Considerações finais
Com a crescente evolução e implementação de novas soluções nos tratores agrícolas, reconhecer sua constituição e compreender seu funcionamento tem se tornado uma tarefa dedicada a profissionais qualificados. Estes conhecimentos propiciam a correta recomendação e utilização da máquina agrícola mais “famosa” da agricultura. Aguardaremos para assistir ao que o futuro nos reserva.