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Agricultura de precisão: Máquinas
Alunos:
Prof. Dr. João Guarnetti dos Santos
Disciplina: Maquinas Agrícolas
Curso: Eng. Mecânica
Data: 30/11/2007
Sumário
1.
Resumo..................................................................
.............................2
2.
Introdução..............................................................
.............................2
3. Conceitos sobre Agricultura de
Precisão............................................3
4. O
processo...............................................................
............................3
5. O GPS - Global Positioning System………………………...............5
5.1. O que é e como
funciona..................................................................5
5.2. O erro do
GPS.......................................................................
...........5
6. Maquinas e equipamentos para a agricultura de
precisão...................6
6.1. O Sistema ASF – CASE e a colheitadeira Axial Flow série 2300...6
6.2. Os Produtos e sistemas da John
Deere.............................................7
6.2.1. Piloto Automático
(AutoTrac)......................................................7
6.2.2. Base RTK (StarFire
RTK).............................................................8
6.2.3. Mapa de Produtividade (Harvest
Doc)..........................................8
6.2.4. Monitor de Colheita (Harvest
Monitor)........................................9
7.
Conclusão...................................................................
.........................9
8. Referências
Bibliográficas..............................................................
....9
1. Resumo
Neste trabalho é apresentado a definição de agricultura de precisão,
descrevendo o processo bem como os equipamentos utilizados.
2. Introdução
Com a globalização da economia e a competitividade de preço dos
produtos agrícolas, surgiu a necessidade de se obter níveis de
competitividade internacionais. Além disto, a busca pela conservação dos
recursos naturais impõe à atividade agrícola novos métodos e técnicas de
produção, aliados à eficiência e ao maior controle dos resultados obtidos
no campo, em relação ao que se pratica hoje.
Além disso, a agricultura moderna está relacionada ao plantio de
extensas áreas de monocultura, e um dos principais problemas que reflete
diretamente na produtividade agrícola de extensas áreas é a distribuição
inadequada de calcário, semente, adubo, herbicida e inseticida no terreno.
Este fato tem acarretado zonas de baixa produção de grãos e cereais dentro
da área cultivada.
Como uma resposta para minimizar estes problemas e com o avanço da
tecnologia, foi possível que satélites, computadores e sensores auxiliassem
a agricultura. Surgiu então um novo sistema de produção que, há alguns
anos já é utilizada pelos agricultores de países de tecnologia avançada,
chamado de Precision Agriculture, Precision Farming, e no Brasil de
Agricultura de Precisão. Este sistema vem resgatar a capacidade de conhecer
cada metro quadrado da lavoura, que foi perdido à medida que as áreas
cultivadas foram crescendo.
Fig. 1- Esquema ilustrativo de um sistema de agricultura de precisão.
3. Conceitos sobre Agricultura de Precisão
A agricultura de precisão é uma tecnologia que utiliza em conjunto,
sinais de satélite e softwares, para interpretação de dados geoprocessados,
isto é, recolhe e reuni informações da área cultivada, sempre com a
localização precisa.
O uso racional dessas tecnologias, utilizadas como ferramentas de
acompanhamento, controle e análise, permitem verificar as variações
espaciais e temporais dos fatores limitantes à produção, orientando no
processo de tomada de decisões, na aplicação localizada de insumos e no
manejo diferenciado das culturas no campo de produção. Assim, pode-se
determinar "qual, quando e onde" o insumo deve ser aplicado e "como" fazê-
lo, permitindo identificar locais específicos com diferentes potenciais de
produtividade, podendo-se determinar ou não, desde que econômica e
tecnicamente viáveis, investimentos em insumos ou na correção de fatores
limitantes à produção, visando a maximização da produtividade e minimização
dos impactos ambientais.
4. O processo
As etapas básicas do sistema de agricultura de precisão são: A coleta
de dados, o planejamento do gerenciamento, e a aplicação localizada dos
insumos.
Na primeira etapa o objetivo é identificar a variabilidade existente
em campo dos diversos fatores de produção (solo, pragas, ervas daninhas,
etc.) e da própria produção da cultura. Para isso, deve-se primeiro ser
feito o mapeamento da produtividade na colheita, feito através de
equipamentos instalados nas colheitadeiras, que marcam cada posição
geográfica no campo através de sinais de satélite recebidos com o GPS. Além
disso informam, através de sensores de rendimento e umidade, a quantidade e
condições físicas dos grãos colhidos em cada trecho percorrido.
As informações recebidas são processadas por programas de computador,
que fazem os mapas relacionando a quantidade produzida à cada trecho
colhido.
Estes mapas permitem individualizar a produção da lavoura. Como, por
exemplo, no caso de uma lavoura cuja produção média é de 100 sc/ha poderá
ter áreas que produzem 60 e outras 130 sc/ha. Com os mapas, estas áreas
podem ser visualizadas e destacadas.
A segunda etapa consiste em processar os dados recolhidos, no caso os
mapas de produtividade da colheita, para avaliar e quantificar a
variabilidade medida, tentar relacionar a variabilidade da produção com a
dos fatores de produção, propor estratégias de gerenciamento agrícola que
levem em conta esse cenário de variabilidade, consolidados na forma de
mapas de aplicação dos insumos.
Após as análises das amostras do solo coletado, das plantas daninhas,
entre outras amostras, o agricultor terá mapas que traduzem a fertilidade
da área, a ocupação das plantas daninhas e muitos outros mapas como,
umidade, pH, estrutura e drenagem do solo, densidade de plantas e estágio
de crescimento e área em metros quadrados e não em hectares como vem sendo
feito até agora.
O mapa de produtividade é interpretado, obtendo-se assim o diagnóstico
correto (concentração de nutrientes, umidade, ocorrência de doenças,
etc...) da situação de cada parte da lavoura.
Já o mapa fertilidade do solo indica o teor da cada nutriente no solo
em cada ponto da área cultivada, permitindo identificar onde existe
ausência ou excesso de nutrientes necessários ao desenvolvimento das
plantas.
Depois da análise e interpretação dos mapas de produtividade e
fertilidade, além de outras informações, confeccionam-se os mapas para
aplicação localizada dos insumos.
Estes mapas indicam qual insumo, quantidade, e posição exata para
aplicação. A grande vantagem é que ao invés de calcular, por uma média, o
quanto a área a ser cultivada necessita de sementes, calcário, adubo,
herbicida e inseticida, o agricultor vai poder aplicar apenas a quantidade
necessária para cada diferente zona do terreno.
Todos estes dados são armazenados num cartão magnético, que será lido
por computadores instalados nos tratores e máquinas de aplicação
localizada.
Na terceira etapa serão utilizadas máquinas agrícolas com a capacidade
de aplicar os insumos em taxa variável ao longo do talhão, de forma
automática, e levando em conta a sua posição no campo, através de
controladores de aplicação inteligentes conectados ao GPS, que seguem as
instruções estabelecidas nos mapas confeccionados com a recomendação da
aplicação detalhada para cada ponto do terreno gerados na etapa anterior, e
informa à semeadora ou adubadora a quantidade e momento exato em que ela
deve despejar os insumos no solo.
Um exemplo é o caso da semeadora que quanto mais fértil for aquele
trecho do terreno, menos sementes serão lançadas e vice-versa. Diversas
máquinas com essa capacidade já estão disponíveis no mercado e estão em
franca evolução tecnológica. Os insumos aplicados podem ser sementes,
pesticidas, fertilizantes, corretivos, defensivos e outros.
5. O GPS - Global Positioning System
5.1. O que é e como funciona
GPS é um sistema que conta com 24 satélites, sendo 3 reservas,
denominados satélites NAVISTAR e que estão distribuídos em 6 órbitas
distintas, a uma altitude aproximada de 20 mil km. Com esta configuração em
qualquer ponto da superfície da Terra há no mínimo 4 satélites acima da
linha do horizonte 24 horas por dia.
Esse sistema foi projetado para fornecer o posicionamento instantâneo
e a velocidade de um ponto sobre a superfície da Terra ou próximo à ela.
Foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA, originalmente criado
com fins militares estratégicos.
A partir de meados da década de setenta o seu uso foi estendido para
aplicações civis, tendo passado por uma contínua evolução desde então,
principalmente no que diz respeito aos equipamentos eletrônicos e programas
computacionais. Representando uma nova alternativa de posicionamento para a
Cartografia e ciências afins, tendo o uso do GPS crescido
significativamente em aplicações nas atividades agrícolas e florestais.
Com esta triangulação a partir de satélites, o sistema determina a
distância entre um receptor (antena) e o satélite, através do tempo que um
sinal de rádio leva, a partir de sua saída do satélite, para chegar ao
receptor, o que é feito através de uma correlação dos códigos gerado e
recebido, onde através da geração simultânea e sincronizada de sinais
idênticos pelo satélite e pelo receptor, se determina a defasagem entre os
sinais e assim determina-se a diferença de tempo em que o sinal demorou
para percorrer a distância receptor-satélite.
5.2. O erro do GPS
O sinal do satélite GPS possui um erro que deve ser corrigido, caso
contrário, o erro no posicionamento vai estar entre 5 a 10 m. Esse erro
pode ser corrigido através de vários métodos disponíveis no mercado,
podendo ser corrigido para uma precisão de ate +ou- 2,5cm, dependendo da
exigência da aplicação.
Fig. 2. Esquema do GPS
6. Máquinas e equipamentos para a agricultura de precisão
6.1. O Sistema ASF – CASE e a colheitadeira Axial Flow série 2300
O sistema de agricultura de precisão da Case é o Advanced Farming
System (AFS), se trata de um sistema integrado de agricultura, que se
inicia pela colheita.
As colheitadeiras Axial Flow série 2300 são equipadas com sensores de
fluxo de grãos que determinam o peso da produção, sensores de umidade e
temperatura e receptores de sinal de satélite GPS e DGPS que determinam o
posicionamento exato da máquina no campo.
Todas estas informações são enviadas em um intervalo de 1 a 3 segundos
para o monitor de produtividade, instalado dentro da cabine, que
possibilita ao operador consulta em tempo real, além de possibilitar o
armazenamento destes dados no cartão magnético que por sua vez permite a
confecção de mapas de produtividade com auxílio de um software da Case,
instalado em um computador doméstico.
O mapa de produtividade permitirá individualizar as áreas de produção,
que serão localizadas com o sistema AFS da Case. Depois de identificadas e
analisadas, as áreas poderão ser tratadas de maneira diferenciada, com
aplicação em taxas variadas de insumos (calcário, fertilizantes,
herbicidas, etc.) Esta distribuição poderá ser feita com equipamentos de
aplicação com taxas variáveis, também monitorados pelo sistema de satélite,
que são oferecidos na linha CASE IH.
6.2. Os Produtos e sistemas da John Deere
6.2.1. Piloto Automático (Autotrac)
É um sistema de direcionamento via satélite automático que opera em
reta ou em curva e é extremamente preciso, pois não tem a interferência do
operador. Direciona automaticamente o equipamento sobre uma linha planejada
de aplicação através do acionamento automático do comando da direção.
O Piloto Automático (Autotrac) é um sistema de navegação onde o
operador somente necessita realizar as manobras de cabeceira. Suas
principais aplicações são em situações em que os erros devem ser muito
próximos de zero, como em plantio, pulverização, porem podem ser utilizado
também na sulcação, adubação, calagem, preparo de solo e etc.
O aproveitamento é de até 100% da área plantada. Os equipamentos onde
se pode instalar esse sistema são: pulverizador 4720 e trator 8420.
Fig. 3. Componentes de um sistema de agricultura de precisão em um
trator
6.2.2. Base RTK (Star Fire RTK)
A base RTK é o melhor padrão de precisão que existe, podendo chegar a
1 cm de precisão. Este equipamento é necessário em várias atividades como o
plantio de algodão de dia e noite para colheita com qualquer número de
linhas e pode ser utilizado em operações como a sulcação da cana,
aproveitando ao máximo o campo de produção e facilitando a colheita
mecanizada, ou na utilização de diversas máquinas ao mesmo tempo em uma
frente de trabalho utilizando uma correção extremamente precisa.
Fig.4. Base RTK
6.2.3. Mapa de Produtividade (Harvest Doc)
O Mapa de Produtividade produz informações detalhadas da produtividade
do talhão e dá parâmetros para diagnosticar e corrigir as causas de baixas
produtividades em algumas áreas do talhão e/ou estudar o por quê de que em
algumas áreas a produtividade é elevada. Além disto, o sistema faz os
registros dos talhões, das variedades, das descargas, dos tempos e todas as
informações da colheita que poderão ser utilizadas posteriormente.
O sistema do Mapa de Produtividade gera os mapas (kg/ha ou sc/ha)
através da localização dada pelo GPS e mais as informações disponibilizadas
pelos sensores instalados na máquina, como o sensor de produtividade e o
sensor de umidade.
Este equipamento pode ser utilizado nas Colheitadeiras STS e nas
colheitadeiras de Algodão 9986 e 9996.
Fig.5 Exemplo de mapa de prdutividade Fig.
6.Colhedora de cana com equipamentos instalados.
6.2.4. Monitor de Colheita (Harvest Monitor)
Este monitor de colheita fornece leituras precisas da produtividade e
da umidade dos grãos durante a colheita, através de sensores instalados na
colheitadeira. Proporcionando informações ininterruptas e instantâneas a
respeito da colheita, como, por exemplo, variações de produtividade
instantânea, leituras de umidade e área colhida.
O sensor de produtividade realiza medições instantâneas de todo o
fluxo de grãos de acordo com um sensor de impacto. O sensor de umidade
converte a produção colhida em sacas secas/ha.
Este sensor foi desenvolvido especificamente para as colheitadeiras
John Deere, sem nenhuma adaptação, o que lhe proporciona uma maior
confiabilidade.
Fig.7. Colheitadeira STS
7. Conclusão
A agricultura de precisão é uma tecnologia que proporciona o melhor
aproveitamento da área disponível para a produção, preservando as condições
de plantio do solo, podendo assim gerar maior rentabilidade.
Por ser uma tecnologia nova no mercado ainda requer um grande
investimento inicial, porém por estar em constante inovação a tendência é
se popularizar cada vez mais, tendo cada vez mais produtos e opções no
mercado.
8. Referências Bibliográficas
www.webrural.com.br
www.embrapa.br
www.agriculturadeprecisao.gov.br
www.johndeere.com.br
www.unicamp.br
