Validação de Uma Célula de Carga para Aferir Esforço de Tração em Um Trator Agrícola

Resumo

Atualmente, fruto do crescimento populacional, há uma grande necessidade de investimento em ramos como a produção alimentícia. O monitoramento do desempenho de máquinas agrícolas visa otimizar o uso por meio da correção de pontos de operação críticos. Nesse contexto, o trator agrícola, por ser a base das operações no campo, torna-se o principal foco desse acompanhamento e melhoria. Considerando o crescimento populacional e o consequente aumento da demanda por produção agrícola, justifica-se a necessidade de investimentos em tecnologias voltadas à otimização das operações realizadas a campo pelo maquinário. Este trabalho teve como finalidade realizar a calibração e validação de uma célula de carga para aferir o esforço de tração de um trator agrícola. A célula de carga foi fabricada em aço ABNT 1045 e o suporte em aço ABNT 1020, ambos usinados e confeccionados na UNIPAMPA/Campus Alegrete, com o auxílio dos softwares SOLIDWORKS (modelagem 3D) e ANSYS Workbench (análises numéricas). A célula foi produzida em torno CNC ROMI Centur 30D, enquanto o suporte foi fabricado manualmente. Já a adaptação, feita em aço ABNT 1020 em barras e passou por análise metalográfica antes da utilização. A célula de carga, após ser instrumentada, foi conectada ao condicionador de sinais Spider 8 e calibrada em ensaio de tração na máquina universal EMIC DL 200, com aquisição de dados feita pelo software Catman Easy em um notebook com Windows. Para as avaliações de campo foram utilizados dois tratores: um New Holland TL 75E, pertencente ao Laboratório de Mecanização Agrícola Aplicada (LAMAP/UNIPAMPA Campus Alegrete), e um New Holland 7630, cedido temporariamente pela Prefeitura Municipal de Alegrete/RS. O TL 75E, cuja capacidade de tração foi avaliada, apresenta potência de 78 cv (57,37 kW) a uma rotação de 2400 rpm, torque máximo de 264 Nm a uma rotação de 1400 rpm, pneus do tipo R1 (18.4-30 traseiros e 12.4-24 dianteiros), este trator possui peso total, incluindo lastro metálico e 50% do volume interno total de cada pneu com água, de 4080 kg. Já o trator 7630 foi utilizado como lastro, possuindo potência de 110 cv (80,9 kW) a uma rotação de 2200 rpm, torque máximo de 528 Nm a uma rotação de 1400 rpm, pneus R1 e peso máximo admissível de 5900 kg. Para validar o projeto, a célula de carga foi avaliada conforme as normas ABNT ISO 789 e o Código 2 da OECD. Com base nos dados, o trator TL75E pode desenvolver até 69,69 kN de força na barra de tração antes de perder a estabilidade. Nos ensaios de tração, como os tratores não possuíam controle automático de velocidade, foram definidas combinações de marcha e rotação do motor para simular diferentes níveis de carga. As velocidades foram medidas em pista de 30 m, resultando em média de 4,77 km/h para o trator principal e de 4,60 a 3,66 km/h para o trator lastro, cujas variações geraram resistências crescentes (níveis T1 a T4). Durante os testes, o trator principal apresentou patinamento variando de 2,58% a 15,78%. A calibração apresentou erro máximo de 3,83% para 30 kN. Nos ensaios de tração, a célula de carga registrou o comportamento esperado: após um pico inicial (6kN), a força se estabilizou em valores médios consistentes para cada nível de carga 4 kN (T1), 11,3 kN (T2), 20 kN (T3) e 24 kN (T4), acompanhados da redução gradual da velocidade de 4,65 km/h (T1) para 4,12 km/h (T4). Assim, o ensaio demonstrou comportamento coerente entre níveis de carga, patinamento e forças desenvolvidas, validando a célula de carga para aplicação em tração agrícola. De modo geral, os resultados atenderam ao objetivo do trabalho, demonstrando que a célula de carga projetada é funcional e adequada para monitorar forças de tração em tratores agrícolas. O trabalho alcançou com êxito o objetivo de acompanhar a força na barra de tração de um trator agrícola em operação. Para isso, foram projetados e fabricados a célula de carga e o sistema de fixação, resultando em um transdutor de baixo custo, alta sensibilidade e capacidade de 504,91 kN, com coeficiente de segurança de 2,73. Ensaios de campo confirmaram a eficiência e adequação do sistema, validando sua aplicação prática.