Bragantia vol.71 no.1 Campinas 2012 Epub 22-Mar-2012
http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87052012005000003
Carlos Alessandro Chioderoli*; Rouverson Pereira da Silva; Rafael Henrique de Freitas Noronha; Marcelo Tufaile Cassia; Edvaldo Pereira dos Santos
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal (FCAV/UNESP), Departamento de Engenharia Rural, Área de Máquinas e Mecanização Agrícola, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane, 14884-900 Jaboticabal (SP), Brasil
Key words: control charts, combine, speed of harvest.
A soja (Glycine max. (L.) Merril) é uma cultura de grande importância na economia brasileira, com área de 24 milhões de hectares para semeaduras realizadas até dezembro de 2010, representando aumento de 2,4% em relação à safra 2009/2010 e com produtividade de 70,3 milhões de toneladas, com aumento de 2,3% em relação à safra anterior (CONAB, 2011).
As perdas na colheita são influenciadas tanto por fatores inerentes à cultura em especial, como por fatores relacionados à colhedora (FERREIRA et al., 2007; CARVALHO FILHO et al., 2005). O processo produtivo da soja pode ser totalmente mecanizado e um dos pontos importantes dessa mecanização é a regulagem a ser utilizada na colhedora. A regulagem deve ser adequada conforme a cultura, material genético, teor de água do grão, velocidade da colhedora e finalidade dos grãos.
FERREIRA et al. (2007) constataram diferenças quanto às perdas quantitativas em função das velocidades de deslocamento de uma colhedora de fluxo tangencial com potência de 103 kW (140 cv), e para as menores velocidades ocorreram as maiores perdas. A interação entre os fatores velocidade e abertura de côncavo (39 e 29 mm) ocasionou diferença nas perdas somente para a menor abertura, também maiores para a menor velocidade. MESQUITA et al. (2006) afirmam que as menores perdas na colheita são observadas para velocidades próximas à faixa de 4,5 a 5,5 km h-1.
Pesquisa realizada por TOLEDO et al. (2008), trabalhando com caracterização das perdas e a distribuição de cobertura vegetal em colheita mecanizada de soja, observaram que tais perdas e distribuição da cobertura vegetal tiveram, respectivamente, coeficientes de variação altos e médios, e a distribuição de palha manteve-se em processo controlado, porém com tendência à maior variabilidade, que pode ter sido influenciada pelo relevo mais inclinado.
A fragmentação e a distribuição da palha são realizadas, na maioria das vezes, por meio da colhedora, que possui em seus mecanismos um dispositivo picador do tipo aletas para essa finalidade. A distribuição uniforme da palha é de fundamental importância para o bom desempenho da semeadora, permitindo maior eficiência operacional, melhor controle de plantas daninhas e distribuição regular de sementes, promovendo maior lucratividade e qualidade operacional.
O Controle Estatístico de Processo (CEP) tem como objetivo detectar rapidamente alterações dos parâmetros de determinados processos para que os problemas possam ser corrigidos antes que muitos itens não conformes sejam produzidos (MINGOTI e FIDELIS, 2001). O controle de qualidade é perfeitamente adaptável ao sistema de produção agrícola. Com a correção e a eliminação de desperdícios e falhas, redução de custos e aumento da produtividade, inúmeras vantagens serão acrescidas à competitividade do campo (BONILLA, 1994).
Considerando-se que a qualidade da operação de colheita está relacionada com a regulagem das máquinas e fatores inerentes à cultura, o trabalho teve como objetivo determinar perdas quantitativas, distribuição de palha e determinação das características operacionais da colhedora por meio do controle estatístico do processo, bem como verificar a qualidade da operação.
O presente trabalho foi realizado no município de Santa Juliana (MG), situado a oeste do Alto Paranaíba, na safra 2009/2010, com as coordenadas geográficas de referência 19º 18'S e 47º 31'O, e altitude local de 980 metros. O solo da área foi classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo (EMBRAPA, 2006).
A área amostrada constou de 40 pontos distribuídos em malha retangular, espaçados de 4 x 10 pontos, equidistantes de 50 m, selecionados sequencialmente a partir do início da colheita. A cultivar de soja analisada foi a Nidera NA 8500, semeada por sistema de semeadura direta no dia 25/11/2009, em área em pousio. A área foi cultivada anteriormente com soja por um período de cinco anos no Sistema Plantio Direto. A densidade de semeadura foi de 15 sementes m-1, com espaçamento entrelinhas de 0,45 m, com população aproximada de 334 mil plantas ha-1.
A colheita foi realizada em 14/4/2010 com colhedora combinada de fluxo axial de duplo rotor, motor de 290 kW de potência (394 cv), eletrônico, sistema de injeção "Common-Rail", intercooler ar-ar, equipada com plataforma de corte de 9,14 m de largura, picador de palha, distribuidor de palhiço e monitor de desempenho Intelliview, utilizado para coleta das especificações e das variáveis de desempenho da máquina (potência no motor, rotação no motor, velocidade do rotor, velocidade de deslocamento e consumo de combustível).
O teor de água dos grãos foi determinado em cada ponto por meio de medidor portátil. Para determinar as características agronômicas da cultura, foram coletadas plantas, em três linhas, na distância de dois metros em cada linha, correspondendo à área útil da parcela. A altura de planta, inserção de primeira vagem e número de vagens por planta foram obtidos por meio de medição, com régua milimetrada, de 10 plantas aleatórias da área útil de cada parcela. Para determinação da produtividade de grãos (kg ha-1), foram coletadas as plantas da área útil de cada parcela e posteriormente realizou-se a trilha das plantas coletadas em uma trilhadora estacionária, avaliando-se a massa de grãos e os valores extrapolados para kg ha-1 (13% b.u.).
Na determinação das perdas foram utilizadas armações retangulares, construídas com duas barras metálicas e dois cordões de náilon, com medidas ajustáveis para obter a mesma largura da plataforma de corte da colhedora em estudo, mantendo-se a área interna de 2,0 m², segundo método proposto por MESQUITA et al. (1998). Todos os grãos presentes dentro da armação, após a passagem da colhedora, foram coletados, sendo classificados como: perda provocada pelo sistema de trilha (PGS), para os grãos dentro de vagens dispostas no solo; perda pelo sistema de limpeza (PGL), determinada pela massa de grãos livres encontrados no solo dentro da armação e perda de grãos total (PGT). A PGT foi calculada pela soma aritmética das perdas anteriores, em kg ha-1. Não foram observadas perdas naturais anteriores à colheita, assim como perdas por deficiência na altura de corte. A perda na plataforma não pôde ser avaliada por se tratar de área de produção comercial, em que o proprietário solicitou que a colhedora não parasse durante a operação, para não afetar a capacidade de campo operacional. Porém, determinou-se a média das perdas na plataforma a partir de avaliações realizadas em quatro pontos amostrais, sendo estes valores utilizados para a determinação das demais perdas. Entretanto, constatou-se que, pela colhedora estar configurada com uma plataforma com controle de altura e flutuação lateral conjugados, acionados por sensores elétricos, não houve perdas significativas que poderiam afetar as avaliações in loco das varáveis PGS, PGL e PGT.
Os valores da porcentagem de cobertura vegetal foram obtidos por meio de cordões de náilon de 9,14 m com 90 pontos espaçados a cada 0,10 m, para determinar a distribuição de palha realizada pela colhedora, nos 40 pontos amostrais com método adaptado de LAFLEN et al. (1981).
Utilizando-se estatística descritiva permitiu-se a visualização geral do comportamento dos dados (VIEIRA et al., 2002). Foram calculados a média aritmética, a mediana, máximo, mínimo, desvio-padrão e os coeficientes de variação, assimetria e curtose. A averiguação da normalidade dos dados foi realizada pelo teste de Anderson-Darling. Os métodos estatísticos utilizados para as determinações de perdas foram as cartas de controle para cada variável. As cartas de controle têm como linha central a média geral e amplitude média, bem como os limites superior e inferior de controle, definidos como LSC e LIC, calculados com base no desvio-padrão das variáveis (para LSC, média mais três vezes o desvio-padrão, e para LIC, média menos três vezes o desvio, quando maior que zero).
Os fatores de perdas e distribuição da cobertura vegetal foram comparados com limites aceitáveis, denominados de LIE (limite inferior especificado) e LSE (limite superior especificado). O limite especificado para a perda total em colheita mecanizada de grãos foram de 0 e 60 kg ha-1, propostos por COSTA e TAVARES (1995), e para a distribuição da cobertura vegetal, 80% e 100% de área coberta, conforme considerado ideal por TOLEDO et al. (2008), respectivamente, para LIE e LSE.
A análise descritiva para as características agronômicas da soja (Tabela 1) mostra que somente no número de vagens (NV) houve distribuição de frequência assimétrica, com valores de curtose e assimetria positivo, com a maioria dos valores abaixo da média, além do alto valor de amplitude, ou seja, diferença entre máximo e mínimo. Nas demais variáveis a distribuição de frequência foi normal, com valores de coeficiente de variação considerados médios, segundo (PIMENTEL-GOMES e GARCIA, 2002). Na altura de inserção de primeira vagem os valores médios foram de 0.14 m, concordando com os resultados observados por JÚNIOR et al. (2010), quando afirmam que os padrões normais para altura de corte na colheita mecanizada de soja seria de 0.15 m. O valor observado justifica a não avaliação de perdas ocasionadas por deficiência da altura de corte, devido à inserção da primeira vagem estar próxima ao ideal, reduzindo desse modo as perdas motivadas por vagens não colhidas
Os resultados da análise descritiva indicam que, no momento da colheita, o teor de água dos grãos (Tabela 2) proporcionou coeficiente de variação médio, considerado normal de acordo com o teste de Anderson-Darling. O valor médio do teor de água dos grãos foi de 13,6%, considerado próximo ao ideal, pois, de acordo com EMBRAPA (2005), o teor de água ótimo para colheita da soja está na faixa de 12% a 14%. Além disso, a regulagem dos mecanismos internos da colhedora (rotação do cilindro de trilha, abertura entre cilindro e côncavo, etc.) pode ser mantida, dentro de certos limites, reduzindo-se, assim, perdas e danos mecânicos, pois não há grande variação no teor de água dos grãos. Neste aspecto, de acordo com WRIGHT et al. (2004), o teor de água ideal para colheita de soja, na faixa de 12% a 14%, é fundamental para minimizar danos físicos e perdas por quebra de grãos, que são potencializados quando a colheita é realizada com teor de água abaixo de 12%.
A cobertura vegetal (Cob%) foi distribuída normalmente, devido à semelhança nos valores da média e mediana, bem como, do baixo desvio-padrão, do coeficiente médio de variação, conforme PIMENTEL-GOMES e GARCIA (2002), uma vez que a variabilidade de um atributo pode ser classificada conforme a magnitude do seu coeficiente de variação (FREDDI et al., 2006). Portanto, para as variáveis de perdas, verifica-se alta variabilidade dos valores encontrados. Para as perdas no sistema de trilha (PGS), sistema de limpeza (PGL) e total (PGT), os valores de assimetria e curtose são positivos, explicando a maior concentração dos valores abaixo da média. Em especial para PGL e PGT, nota-se maior afastamento entre a média e a mediana, explicado pelos altos valores de mínimo e máximo. Para a perda de grãos total (PGT), a distribuição de frequências foi assimétrica, bem como para as perdas PGS e PGL. O coeficiente de curtose positivo para PGS, PGL e PGT demonstra que as perdas tendem a se concentrar em torno da média.
Para as médias de perdas de grãos no sistema de trilha (Figura 1), a distribuição propiciou comportamento instável, considerado fora de controle, pois a amplitude observada entre os pontos 4-5 e 5-6 ultrapassou o limite superior de controle, indicando que causas especiais de variação interferiram no processo, refletindo diretamente sobre o ponto 5, que atingiu perda superior ao LSC, devido à alta variação em relação ao ponto anterior. Estas causas especiais podem ser atribuídas ao aumento da taxa de alimentação da colhedora, uma vez que nos pontos 5 e 6 houve maior quantidade de grãos colhidos (Figura 2) e no ponto 6 houve queda na rotação do motor (Figura 3).
As médias de perdas de grãos no sistema de limpeza e totais ficaram também fora de controle, pois para o PGL, nos pontos 2, 3, 5 e 6, a amplitude ultrapassou o limite superior de controle, refletindo sobre os pontos 3, 6 e 7. A amplitude para PGT ultrapassou o LSC no ponto 4, contribuindo diretamente para os valores de PGT nos pontos individuais 5 e 7. Essas variações dos valores de PGT ocorreram devido ao agrupamento de dados e a oscilação dos dados em relação à média que foi de 61,9 kg ha-1, proporcionada por alguma causa não inerente ao processo, porém MESQUITA et al. (2001), preconiza perdas aceitáveis de 60 kg ha-1, semelhantes às desta pesquisa. Os valores de PGT são semelhantes aos de CAMPOS et al. (2005) que, avaliando perdas na colheita mecanizada de soja, no Estado de Minas Gerais, notaram valores variando de 24 a 126 kg ha-1.
De acordo com MARTINS e LAUGENI (2005), as causas de variação do processo produtivo são classificadas em dois grupos: causas de variação comuns (ou não assinaláveis) e especiais (ou assinaláveis). Os mesmos autores afirmam que as causas comuns não podem ser evitadas, e quando o processo contém somente causas de variação comuns, as variáveis do processo seguem uma distribuição normal. Já as causas especiais podem ser eliminadas e são ocasionadas por motivos claramente identificáveis e alteram os parâmetros do processo, média e desvio-padrão. Assim, as causas especiais em operações agrícolas podem estar ligadas a diversos fatores; neste caso, pode-se citar: regulagem incorreta da colhedora, experiência do operador, diferenças nas condições do solo, variações na velocidade de deslocamento, ataque de pragas, entre outros.
Para a média de produtividade (Figura 2), verifica-se comportamento estável na distribuição dos valores, com os mesmos dentro dos limites aceitáveis de controle inferior e superior. A distribuição dos valores torna-se próxima da média a partir do ponto 25, podendo estar relacionada com a uniformidade dos atributos físicos e químicos do solo, refletindo na produtividade estável no decorrer dos pontos. Para essa variável, a média de produtividade de grãos avaliada foi de 3470 kg ha-1 (57,8 sacas ha-1), estando 11,4% da média brasileira (CONAB, 2011).
A potência no motor (PM) e o consumo de combustível (C) tiveram distribuição de frequência normal (Tabela 3), e a concentração dos valores ao redor da média, por sua vez próximo da mediana, foram diferentes das demais, com distribuição assimétrica. Para todas as variáveis verifica-se que os valores de assimetria são negativos e os valores de curtose são positivos, explicando o porquê da maioria dos pontos terem valores acima da média.
Para as médias das especificações da colhedora e regulagens, ou seja, para os valores das variáveis analisadas, todas tiveram istribuição instável, fora do limite superior e/ou inferior de controle. A explicação para essas variações é devido às causas inerentes ao processo, principalmente a variação da velocidade de deslocamento da colhedora. A variação na velocidade promove maior ou menor fluxo de material presente dentro dos mecanismos internos, que afetam de maneira significativa os padrões aceitáveis de controle. A potência e rotação no motor, velocidade do rotor e consumo de combustível tiveram número de execuções em relação à mediana, acima ou abaixo, menor que o esperado, indicando agrupamento e presença de tendência dos dados analisados. Para a velocidade de deslocamento, houve agrupamento e oscilação dos dados, porém com valores próximos da média a partir do ponto 21 (Figura 6). As variáveis dependentes da colhedora (Figuras 3, 4, 5 e 7) são afetadas diretamente de acordo com a variação da velocidade de deslocamento. Verifica-se que, com velocidade próxima da média e constante, nas demais características a distribuição foi estável, assim como as perdas, confirmando a importância da velocidade no sistema, pois tais perdas foram menores nas velocidades próximas da média (Figura 1). Esses resultados são semelhantes aos analisados por FERREIRA et al. (2007) que, em função da variação da velocidade de deslocamento, obtiveram maiores perdas nas menores velocidade de colheita.
Para o consumo de combustível (Figura 7), verifica-se comportamento instável das observações. A amplitude está fora de controle, bem como os valores individuais 7 e 16 também estão fora de controle, ultrapassando o LIC e o LSC respectivamente. Comparando-se a figura 6 com a 7, na figura 6 nota-se claramente que o consumo é dependente da variável principal velocidade, ou seja, a partir do ponto 21, a velocidade é constante e próxima da média, refletindo diretamente no consumo de combustível, que também se torna próximo da média e dentro dos limites de controle. O consumo médio horário foi de 48,67 L h-1 correspondendo a 7,54 L ha-1, semelhante ao analisado por MAZETTO e LANÇAS (2009). Os autores avaliaram três colhedoras com larguras de plataforma diferentes e equipadas com medidor de combustível do tipo "fluxômetro" de marca Flowmate Oval MIII, modelo FLSN 45. Eles concluíram que a utilização de colhedoras com larguras maiores de plataforma proporcionou menor consumo de combustível por área.
O controle na uniformidade de distribuição da palha pela colhedora pode ser observado pelo coeficiente de variação de 13,43% (Tabela 1). A porcentagem de distribuição da cobertura vegetal manteve-se fora de controle (Figura 8), ou seja, os pontos 1 e 38 estão fora dos limites inferior e superior de controle; o ponto 38, porém, é considerado desejável, pois localiza-se entre os limites inferior e superior especificados, que é de 80% a 100%. Para essa variável, a média encontrada foi de 71,22% de solo coberto, valor considerado baixo, principalmente para o funcionamento adequado da semeadora em sistema plantio direto (PRADO et al., 2002). Resultados semelhantes foram constatados por KUNZ et al. (2008) que, avaliando a distribuição de palha de diversas colhedoras na região de Cascavel (PR), observou que as colhedoras equipadas com distribuidor de palha proporcionaram distribuição mais próxima do limite considerado aceitável. Já TOLEDO et al. (2008) verificaram que a distribuição de cobertura vegetal após a colheita mecanizada manteve-se em processo controlado e com a maioria dos valores entre os limites inferior e superior especificados. Por esses resultados, observa-se a importância de uma regulagem adequada dos mecanismos de distribuição de palha e palhiço da colhedora, principalmente na agricultura de precisão relacionada aos atributos químicos do solo, que visa à uniformidade dos nutrientes na área com a finalidade de obter produtividade uniforme e sustentabilidade do sistema de produção agrícola.
A perda de grãos ocasionada pela colhedora nos sistemas de trilha e de limpeza, bem como a perda total estão fora dos limites de controle, porém dentro dos padrões aceitáveis de perdas para cultura da soja.
As especificações e regulagens da colhedora são dependentes da velocidade de deslocamento.
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