Apostila Solos 2010

8/18/2019 Apostila Solos 2010

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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA

MÁQUINAS AGRICOLA

APOSTILA SOLOS

Prof. Engº Carlos Emilio Soder

Carazinho

2010


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Engº Carlos Emilio Soder Máquinas Agrícolas

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1. TIPOS DE SOLOSA superfície terrestre encontra-se exposta, desde o início dos tempos, à

influência de diversos fatores destrutivos. Grandes mudanças de temperatura, ventos,

água e outros fatores produzem a decomposição das rochas. Todo solo tem sua origem,

imediata ou remota, nesta decomposição.

Quando o solo, produto do processo de decomposição, permanece no próprio

local onde se deu o fenômeno, ele se chama residual. Quando, depois de decomposto, é

carregado pela água das enxurradas ou rios, pelo vento, pela gravidade – ou por vários

deste fatores simultaneamente – ele é dito transportado. Existem ainda outros tipos de

solos, entre os quais aqueles que contém elementos de decomposição orgânica que se

misturam ao solo transportado.

Na Engenharia Civil, como a grande maioria das obras apóiam-se sobre a crosta

terrestre, os materiais que formam esta última podem ser ditos materiais de construção,

além de que estes materiais podem ser utilizados nas próprias obras, como materiais de

empréstimo.

Resumindo, o material “solo” é um material de construção natural, produzido

pela natureza ao longo dos tempos, e que se apresenta sob diversas formas. Sob um ponto de vista puramente técnico, aplica-se o termo solo a materiais da crosta terrestre

que servem de suporte, são arrimados, escavados ou perfurados e utilizados nas obras de

Engenharia Civil. Tais materiais, por sua vez, reagem sob as fundações e atuam sobre os

arrimos e coberturas, deformam-se e resistem a esforços nos aterros e taludes,

influenciando as obras segundo suas propriedades e comportamento.

Classificação / Propriedade dos Solos

Este texto, que não tem a pretensão de esgotar o assunto, considerará somente as

características mais pertinentes ao seu objetivo final: facilitar a correta especificação do

tipo de compactador de solos a se utilizar, nos casos mais genéricos desta matéria. Estes

tópicos são exaustivamente abordados nos livros de Mecânica dos Solos.

I – Índices Físicos


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• Porosidade: Relação do volume de vazios pelo volume total da massa de solo

analisada;

• Índice de Vazios: Relação do volume de vazios pelo volume sólidos da massa de

solo analisada;• Grau de Saturação: Relação do volume de água pelo volume de vazios da massa

de solo analisada;

• Umidade Natural: Relação do peso da água pelo peso do material sólido da

massa de solo analisada;

• Peso Específico: É a relação entre o peso de um determinado fragmento pelo seu

volume.

II – Forma das Partículas

A parte sólida de um solo é constituída por partículas e grãos que tem as

seguintes formas:

• Esferoidais: possuem dimensões aproximadas em todas as direções e poderão, de

acordo com a intensidade do transporte sofrido, serem angulosas ou esféricas.

Ex.: solos arenosos ou pedregulhos;

• Lamelares ou placóides: nos solos de constituição granulométrica mais fina,

onde as partículas apresentam-se com estas formas, há predomínio de duas das

dimensões sobre a terceira;

• Fibrosas: ocorrem nos solos de origem orgânica, onde uma das dimensões

predomina sobre as outras duas.

A forma das partículas influi em algumas características dos solos como, por exemplo, a

porosidade.

III – Tamanho das Partículas

O comportamento dos solos está ligado, entre outras características, ao tamanho

das partículas que os compõem

De acordo com a granulometria, os solos são classificados nos seguintes tipos,

de acordo com o tamanho decrescente dos grãos:

•

Pedregulhos ou cascalho

• Areias (grossas, médias ou finas)

• Siltes


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• Argilas

Na natureza, raramente um solo é do tipo “puro”, isto é, constituído na sua

totalidade de uma única granulometria. Dessa maneira, o comum é o solo apresentar

certa percentagem de areia, de silte, de argila, de cascalho, etc. Assim, os solos sãoclassificados de acordo com a seguinte nomenclatura: o elemento predominante é

expresso por um substantivo e os demais por um adjetivo. Exemplo: areia argilosa é um

solo predominantemente arenoso com certa percentagem de argila.

Tipos de Solos quanto a sua forma

I – Solos Não Coesivos (Granulares)

Como solos não coesivos compreendem-se os solos compostos de pedras,

pedregulhos, cascalhos e areias, ou seja, de partículas grandes (grossas).

Estas misturas, compostas por muitas partículas, individualmente soltas, que no estado

seco não se aderem uma à outra (somente se apóiam entre si), são altamente permeáveis.

Isto se deve ao fato de existirem, entre as partículas, espaços vazios

relativamente grandes e intercomunicados entre si.

Em um solo não coesivo, em estado seco, é fácil reconhecer, por simples

observação, os tamanhos dos diferentes grãos.

A capacidade para suportar cargas dos solos não coesivos depende da resistência

ao deslocamento, à movimentação, entre as partículas individuais. Ao se aumentar os

pontos, ou superfície de contato, entre os grãos, individualmente, por meio da

quantidade de grãos por unidade de volume (COMPACTAÇÃO), aumenta-se a

resistência ao deslocamento entre as partículas e, simultaneamente, melhora a

transmissão de força entre os mesmos.

II – Solos Coesivos

Individualmente os grãos destes tipos de solos são muito finos, quase farináceos,

se aderem firmemente um a outro e não podem ser reconhecidos a olho nu. Os espaços

vazios entre as partículas são muito pequenos. Devido à sua estrutura estes solos

apresentam resistência à penetração de água, absorvendo-a muito lentamente.

Entretanto, uma vez que tenha conseguido penetrar no solo, a água também encontra

dificuldade para ser extraída do interior do mesmo.


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Ao receber água, tendem a tornar-se plásticos (surge a “lama”). Apresentam

maior grau de estabilidade quando secos.

Devido às forças adesivas naturais (coesão) existentes entre as pequenas

partículas que compõem estes tipos de solo, é que a compactação por vibração não é aideal nesta situação. Estas partículas tendem a agrupar-se, dificultando uma

redistribuição natural entre elas, individualmente.

III – Solos Mistos

Como já foi dito, na natureza a maioria dos solos está composta por uma mistura

de partícula de diferentes tamanhos, ou seja, de grãos finos (coesivos) com outros de

maior granulometria. Seu comportamento está diretamente relacionado à percentagem

de partículas finas existentes, em relação às partículas grossas.

É importantíssimo se dizer que solos mistos compostos de partículas redondas

e/ou lisas são muito mais suscetíveis à compactação que aqueles compostos por

partículas com arestas vivas ou angulares. Entretanto, ao se comparar solos com igual

grau de compactação, aqueles que possuem partículas angulares e/ou de arestas vivas

(alto grau de rugosidade) possuem maior capacidade de carga que aqueles compostos

por partículas de textura lisa, ainda que estes últimos apresentem menor granulaometria.

Tipos de Solo pela sua formação

Os solos são formados a partir da decomposição das camadas rochosas. Em

função do tipo de rocha, formaram-se diferentes solos ao longo dos séculos, ou estão

ainda em vias de formação. A estrutura e as características dos solos, assim como a sua

capacidade de assegurar o crescimento das plantas, variam segundo as dimensões das

partículas de solo e a composição de matérias orgânicas e minerais.

TIPOS COMUNS DE SOLOS

Alguns solos são mais férteis do que outros. As bacias dos rios e os solos de

origem vulcânica são férteis de forma natural. Alguns solos podem ser ácidos. O

Quadro 1 descreve os tipos de solos geralmente encontrados em África, as suas

características, os melhoramentos possíveis e alguns dos aspectos da sua valorização.

Tipos comuns de solos e modos de os melhorar


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Tipo de solo Características Métodos de melhoramento

Arenoso · Estrutura pobre· Fertilidade pobre

· Não retém a água

· Juntar regularmente matériasorgânicas e fertilizantes

· Utilizar adubo verde

· Juntar solo das térmitas

· Praticar o mínimo de lavoura

Limoso

(Lamacento)

· Estrutura pobre · Juntar matéria orgânica grosseiras

Argiloso · Endurece secando· Retém demasiada água

· Juntar matérias orgânicas,composto e gesso*

Subsolo ácido · A camada de subsolo é

tóxica para algumas

plantas

· Cultivar plantas com raízes pouco

profundas (legumes)

· Aplicar calcário em pó (depois dos

resultados da análise do solo) e

estrume

Areno-limoso · Mistura de areia,sedimento e argila

· Manter a fertilidade do solo,aplicando periodicamente

fertilizante e composto

A EROSÃO DO SOLO

A primeira etapa na conservação do solo consiste em impedir a sua perda devidaà erosão. A camada arável é particularmente vulnerável à erosão se não for protegida

por plantas ou por folhagem seca de protecção ou por outras medidas. Depois da perda

da camada arável, o solo é geralmente menos produtivo, o que resulta num rendimento

fraco das culturas da horta. O desafio consiste, pois, em proteger o solo das hortas,

utilizando-o para a produção alimentar e para outras actividades não alimentares.

A erosão do solo é causada principalmente pelo vento e pela água, mas também

por práticas de cultivo incorrectas. A chuva e o vento arrancam as partículas do solo,

levando-as para longe. Quando o solo está descoberto ou quando a vegetação é pobre, a


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água da chuva escorre, em vez de penetrar no solo, levando consigo a frágil camada

arável. Um solo em declive e um solo leve, contendo pouca matéria orgânica, são

ambos propensos à erosão. Uma vez erosionado o solo está definitivamente perdido.

A erosão do solo é um problema em regiões com pouca vegetação, particularmente nas zonas áridas e semi-áridas de África. Nas zonas tropicais húmidas, a

erosão não era considerada um problema quando a terra estava no seu estado natural,

porque uma vegetação natural variada cobria o solo permanentemente. A situação agora

é diferente, desde que se começaram a limpar vastas extensões de terra para fins

agrícolas. As chuvas fortes associadas a uma má gestão do solo nas áreas cultivadas são

agora as causas comuns da erosão do solo nas regiões húmidas.

Erosão hídrica

Há três formas correntes de erosão hídrica

• Erosão por camadas: uma camada fina superior do solo é removida da camada

mãe, pelo impacto da chuva. Com a erosão por camadas, os materiais soltos do

solo (por exemplo a erva) acumulam-se entre finas linhas de areia depois de uma

chuva torrencial. Esta erosão afecta toda a horta ou todo o campo.

• Erosão em sulcos: ou regueiras: as águas correm em pequenas depressões à

superfície da terra e cavam pequenos canais no solo. A erosão faz-se ao longo

destes canais.

• Erosão em ravinas: uma ravina forma-se ao longo de uma depressão natural à

superfície do solo ou em declives. A ravina avança ao longo da encosta na

direcção oposta à do escoamento da água. As ravinas são a marca de uma forte

erosão.

Erosão eólica

A erosão eólica produz-se sobretudo em solos leves e em terras desnudadas. Os

ventos violentos causam grandes danos. A erosão eólica é um problema comum nas

regiões secas e semi-áridas, assim como nas regiões que sofrem chuvas sazonais.


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Contrariamente à água, que só causa erosão em encostas, o vento pode arrancar tanto o

solo dos terrenos planos como dos terrenos de encosta. Também pode transportar as

partículas de solo através da atmosfera e depositá-las muito longe. Os solos vulneráveis

à erosão do vento são secos, soltos, leves, com pouca ou nenhuma cobertura vegetal.Lavrar no sentido da subida ou da descida de uma encosta pode também

favorecer a erosão do solo. Para impedir a perda de solo da horta, devem ser tomadas

algumas medidas.

Elas incluem:

• limpar apenas a terra a cultivar

•

plantar segundo as curvas de nível e utilizar canais cobertos de erva

• instalar quebra ventos e terraços aplainados

• lavrar ao longo das curvas de nível

•

plantar culturas de cobertura e usar folhagem seca de protecção para cobrir o

solo

Quando se limpa a terra para a cultivar, devem-se ponderar os efeitos benéficos

de certas árvores e plantas. Convém deixar algumas árvores, visto que estas podem

fornecer alimentos, medicamentos, sombra ou matéria orgânica, graças à decomposição

das suas folhas. É dada informação de como fazer curvas de nível na Rubrica

Tecnológica de Horticultura 7 " A luta contra a erosão, e conservação dos solos".

O ENRIQUECIMENTO DO SOLO

Um dos principais objectivos a alcançar no desenvolvimento de uma horta é

tornar o solo fértil e bem estruturado, de modo a que uma grande variedade de culturas

úteis possa crescer e ter uma boa produção. Para crescer, as plantas necessitam de

nutrientes que estão presentes nas matéria orgânica, como o azoto, o cálcio e o fósforo,

assim como os sais minerais e os oligo-elementos.

Se o solo tiver uma fertilidade natural ou estrutura fracas, tem de ser

continuamente «alimentado» com matérias orgânicas, tais como as folhas e o estrume, a

fim de melhorar a sua produtividade e a sua capacidade de retenção de água. À medida

que as matérias orgânicas se decompõem, constituem alimento para as plantas. Também

melhoram a estrutura do solo ao amolecerem a argila pesada e ao ligarem o solo

arenoso.

Enriquecer o solo com matéria orgânica é particularmente importante nos primeiros anos do desenvolvimento da horta. A matéria orgânica (por exemplo, os


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restos de plantas e de animais) podem ser recolhidas e enterradas no solo, onde se vai

decompor. Também se pode utilizar a matéria orgânica para fazer composto, que poderá

ser aplicado no solo para o tornar mais fértil.

As raízes das leguminosas contêm bactérias que fixam o azoto. Assim, cultivarleguminosas em associação ou em rotação com outras culturas ajuda a manter ou a

melhorar o conteúdo do solo em azoto, favorecendo o crescimento de outras plantas.

As plantas saudáveis dão melhores rendimentos e estão melhor protegidas contra

os insectos e contra as doenças. A aplicação de matérias orgânicas, tais como o

composto, o estrume animal, o adubo verde e o solo das térmitas, melhora a estrutura do

solo e adiciona-lhe nutrientes.

CONSERVAÇÃO DO SOLO A LONGO PRAZO

A maneira ideal de proteger e alimentar o solo consiste em aplicar regularmente

matérias orgânicas ou composto, e manter uma cobertura vegetal. O sistema da cultura

em diferentes níveis, em que se cultivam em conjunto árvores e plantas com diferentes

tempos de maturação, permite proteger o solo e reciclar os elementos nutritivos. As

leguminosas, tal como o feijão-nhemba, o amendoim e o feijão, são particularmente

úteis, porque fornecem permanentemente elementos nutritivos às culturas da horta.


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2. CLASSIFICAÇÃO DO SOLOClassificação de solo consiste em dividir solos em grupos, cada um com

propriedades distintas. Classificação de solo torna isto possível para descrever uma solo

por suas propriedades. Há diferentes sistemas de classificação de solo. Alguns foram

estabelecidos pelo Departamento Norte-Americano de Agricultura. Estes sistemas de

classificação estão baseados no tamanho das partículas de solo. Com base no tamanho

das partículas o solo é chamado de: pedregulho, arenoso, siltoso, e argiloso. A Figura 1

ilustra os diferentes sistemas de classificação de solo.

Solos naturais geralmente consistem em misturas de várias classificações. Um solo

é nomeado em função de seus componentes principais. Por exemplo, um solo que

contém predominantemente argila, mas também contém algum silte seria chamado

argilo-siltoso. Um método conveniente de nomear as misturadas de solos é o Sistema

de Administração de Estradas Públicas dos EUA, como mostrado na Figura 2. Os lados

do triângulo são eixos, cada um representando porcentagens de argila, silte e areia que

constituem o solo. São dados nomes especiais a várias combinações como mostrado

pelas áreas dentro do triângulo. Assim, se um solo está composto de 40% de areia, 35%

de silte e 25% de argila, é chamado um silte-argiloso. É mostrado com o ponto A naFigura 2.

Figura 1 - Classificação do solo através de tamanho


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Figura 2 - Classificação de solo do Sistema Público de Administração de Estradas

(EUA)

Propriedades Físicas dos Solos

Porosidade (η) é uma medida da quantia relativa de volumes sólidos no solo. É a

relação do volume de poros (Vv) para o volume total (V) da amostra de solo (Figura 3),

ou:

η = Vv / V............................(1)

onde: Vv = volume de poros ; V = volume total

Índice de poros (e) é a relação entre o volume de poros e o volume de sólidos em

uma amostra de solo, ou:

e = Vv / Vs .....................(2)

onde: Vs = volume de sólidos.


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Figura 3 - Frações do volume do solo

O conteúdo de água do solo (w) é a relação do peso de água (Ww) para o peso dos

sólidos (Ws), expresso como uma porcentagem, ou:

w = Ww / Ws................................(3)

onde: Ww = peso de água ; Ws = peso de sólidos

O grau de saturação (S r ) é a porcentagem de espaços porosos que é ocupado por

água, ou:

Sr = (Vw / Vv) . 100 ..................(4)

Onde: Vw = volume de água.

A densidade (γ ) é definida como o peso dividido pelo volume. Para solos:

= W / V ........................(5)

A densidade aparente seca (γd) é o peso de sólidos dividido pelo volume total, ou:

d = Ws / V ......................(6)


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Finalmente, a densidade das partículas sólidas no solo (γs) é expressa como segue:

s = Ws / Vs ..................(7)

A densidade dos sólidos nos solos, em média, é um pouco constante. Ela

geralmente fica entre 2,6 e 2,8 g/cc. O valor médio é 2.65 g/cc para areia e silte e 2.75

g/cc para argila.

Exemplo 1:

Uma amostra de 100 cc de solo pesa 165 g e seu conteúdo de água é de 49%. Se é

assumida a gravidade específica dos sólidos como sendo 2.6, ache o índice de poros, a

porosidade, o grau de saturação, e a densidade aparente seca.

Solução: Primeiro ache os pesos e volumes de todas as frações da amostra de solo.

W = Ww / Ws = 0,49 ou

Ww = 0,49 Ws

Ws + Ww = 165 g ou

Ws + 0,49 Ws = 165 g

Ws = 165 / 1,49 = 110,74 g

Ww = 165 - 110,74 = 54,26 g

Vs = Ws / γs = 110,74 / 2,6 = 42,59 cc

Vw = Ww / γw = 54,26 / 1,0 = 54,26 cc

Va = V - Vs - Vw, onde: Va = volume de ar

Va = 100 - 42,59 - 54,26 = 3,15 cc

Agora ache as relações exigidas do peso e volume, como computado acima.


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Relação de poros, e = Vv / Vs = (Vw + Va) / Vs

= (54,26 + 3,15) / 42,59 = 1,35

Porosidade, η = Vv / V = (54,26 + 3,15) / 100 = 0,57

Grau de saturação, Sr = (Vw / Vv) . 100

= (54,26 / 57,41) . 100 = 0,95 %

Densidade seca, d = Ws / V = 110,74 / 100 = 1,107 g/cc

PROPRIEDADES MECÂNICAS DO SOLO

Resistência ao Cisalhamento.

Se um espécime de solo é sujeito a tensão de cisalhamento, um diagrama força-

tensão pode se parecer como uma das curvas na Figura 4, que depende da condição de

solo. Um solo altamente cimentado resultará em um ponto bem definido, como

mostrado pela curva A. Solo solto pode não mostrar nenhum ponto definido e a tensão

pode aumentar exponencialmente com a força alcançando um pouco de valor de

máximo como mostrado pela curva B. A curva C é para um solo que é bem compactado

mas não cimentado inteiramente. A força do solo se refere ao valor da tensão de

cisalhamento em um plano dentro da amostra de solo onde o rompimento da amostra

aconteceu ou por ruptura ou por quebra. Para as curvas A e C este ponto é definido

claramente mas para a curva que B o rompimento não é característico. As curvas

mostradas na Figura 4 são para uma determinada tensão normal na amostra. Se a tensão

normal é mudada o diagrama mudará e por conseguinte o valor da tensão de

cisalhamento máximo também mudará. Um aumento na tensão normal causaria um

aumento em cisalhamento máximo. Então, a resistência ao cisalhamento é uma função

da tensão normal no plano de ruptura.


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Figura 4 - Diagramas força-tensão para solos em três condições:

A: cimentado, B: solto, e C: denso.

A teoria do rompimento de Mohr-Coulomb diz que o rompimento em um material

acontece se a tensão de cisalhamento em qualquer plano iguala a resistência ao

cisalhamento do material. Além disso, a tensão de cisalhamento (s) ao longo de

qualquer plano está uma função da tensão normal (σ) no plano, como mostrado abaixo:

s = f (σ) .........................(8)

Coulomb, em 1776, conduziu experiências para determinar a tensão de

cisalhamento máxima que potênciaia ser aplicada em um plano, dentro de uma amostra

de solo, a níveis variados de tensão normal. Ele plotou os valores máximos da tensão

de cisalhamento no rompimento, contra a tensão normal correspondente no plano de

rompimento e sugeriu a seguinte relação linear:

s = c + σ . tang ...................(9)

O critério de Coulomb é mostrado como uma linha direta na Figura 5, com um

interceptação no eixo da tensão de cisalhamento (τ) igual a c e uma rampa igual a tang

φ. As quantidades c e φ freqüentemente são propriedades dos materiais chamadas de

coesão e ângulo de fricção interna, respectivamente. A força de cisalhamento como

definida através da equação 9 representa a tensão de cisalhamento máxima que pode ser

sustentada em qualquer plano, em um determinado material.


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Figura 5 - Modelo de rompimento do solo

Determinação da Resistência ao Cisalhamento.

Testes de cisalhamento direto e o teste triaxial são os dois métodos usados para

determinar a resistência ao cisalhamento. O propósito destes testes é determinar o valor

de c e φ, necessários na equação 9 para definir o modo de rompimento do solo.

O teste de cisalhamento direto. O teste de cisalhamento direto usa um aparato como ilustrado na Figura 6. A

caixa consiste em duas partes iguais onde se introduz a amostra de solo a ser testada.

Uma tensão normal é aplicada por um conjunto de pesos e a tensão de cisalhamento é

aumentada até a ruptura ocorrer. Uma curva de tensão-deformação é obtida através de

plotagem da tensão de cisalhamento contra o deslocamento de cisalhamento.

As amostras são tracionadas em uma taxa lenta para permitir mudanças de volume

ao longo do tempo. Se a força de cisalhamento é plotada contra a tensão normal, nós

obtemos a linha sólida na Figura 7.


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Figura 6 – Teste de cisalhamento direto

Figura 7 – Resultado típico de um teste de cisalhamento direto

FRICÇÃO.

Há três tipos de parâmetros em problemas que envolvem dinâmica de solo.

Estes são fricção metal-solo (µ'), fricção solo-solo (µ) e fricção interna do solo (tg φ).Fricção interna do solo foi discutida acima em referência a resistência de cisalhamento.

Para determinar fricção solo-solo e fricção de solo-metal, nós fazemos uso do conceito

de coeficiente de fricção de Coulomb.

µ ou µ’ = F / N = tg ψ

onde:

F = força de fricção tangente à superfície de contato

N = força normal para a superfície de contatoψ = ângulo de fricção


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Um aparato para medir fricção solo-metal é mostrado na Figura 8. Deve ser

mostrado que há uma diferença entre a fricção solo-solo e o ângulo de fricção interno.

Em fenômeno de fricção de solo-solo, a solo move-se como um corpo rígido contra

outra superfície de solo. Por outro lado, a fricção interna de solo entra em jogo quandosolo rompe sob cisalhamento. Então, se nós continuamos aplicando uma carga de

cisalhamento em um teste de cisalhamento depois do rompimento que nós medimos,

comportamento seguinte será de fricção solo-solo.

Figura 8 – Medição da fricção solo-metal.

ADESÃO.

Adesão é definida como a força de atração entre dois corpos distintos. No caso

de solos, adesão está devido ao filme de umidade entre as partículas de solo e a

superfície de contato no solo. A força de adesão é devida à tensão de superfície da água

e por conseguinte depende do valor de tensão de superfície e conteúdo de umidade no

solo. Em aplicações de mecânica é virtualmente impossível diferenciar entre fricção e

adesão. Um coeficiente aparente de fricção freqüentemente é usado para usar tanto

fricção e adesão. A Figura 9 mostra o efeito do conteúdo de umidade no coeficiente

aparente de fricção. Pode ser visto que inicialmente em baixo conteúdo de umidade, a

fricção é devido a pura ação de deslizamento. Com aumentos no conteúdo de umidade,

aumentam os valores de fricção devido a adesão. Quando o conteúdo de umidade é

aumentado até mesmo mais adiante, a fricção reduz devido ao efeito lubrificante criado

pelo filme de umidade. O modelo seguinte foi proposto para incluir adesão:


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F = a . C + N . tg ψ

Onde:

C = adesão

a = área da superfície

Figura 9 - Efeito do conteúdo de umidade do solo no coeficiente aparente de fricção


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3. COMPACTAÇÃO DO SOLO

A compactação é o aumento da densidade como resultado de cargas ou pressões

aplicadas ao solo. Sua magnitude geralmente é expressada como um incremento da

densidade aparente que é a relação existente entre a massa de solo e o volume que ocupa

esta massa; ou através da resistência do solo, quer dizer, a habilidade que apresenta para

resistir a penetração ou deslocamento de um corpo.

Este fenômeno tem implicância direta no desenvolvimento dos cultivos afetando

principalmente o abastecimento de água e nutrientes por parte da planta. Também altera

a capacidade de infiltração da água, e sua distribuição no perfil do solo, na aeração e na,

transferência de calor e movimento de nutrientes. A redução da taxa de infiltração de

água aumenta as perdas por deslizamento e erosão.

A compactação é causada em grande parte pelo tráfego da maquinaria agrícola, pelo

pisoteio animal e pelas operações de preparo do solo.

Na atualidade existem alternativas técnicas para prevenir ou reduzir os efeitos da

compactação e o impacto que tem sobre a produção.

O solo é um material poroso

Um determinado volume de solo é uma combinação em uma parte sólida: partículas

minerais e substâncias orgânicas e um espaço poroso: que pode ser ocupado pela fração

líquida: água ou solução da fração gasosa: composta pelo ar do solo, que contém

principalmente nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono, vapor de água e pequenas

quantidades de outros gases. (Figuras l e 2)


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Figura 1: Composição ideal de um solo

Figura 2: Ilustração esquemática das fases sólida, líquida e gasosa, presentes na estrutura de um solo não

compactado. Um equilíbrio ideal entre as três fases é fundamental para o crescimento dos cultivos.


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A proporção das três frações minerares do solo são: areia, limo (silte) e argila, que

determinam a textura do solo.

A forma como essas partículas se agrupam ou se juntam formando um agregado, é

denominado estrutura. Quer dizer aquele a forma estrutural descreve o ordenamento

heterogêneo da parte sólida e do espaço poroso de um solo.

Em função do manejo que se adote, dificilmente será capaz de produzir mudanças

importantes na textura do solo, mas sim pode modificar parcial ou totalmente a

estrutura, incidindo sobre o desenvolvimento das plantas de forma positiva ou negativa.

Um solo em boas condições de funcionamento para o desenvolvimento de plantas

deveria apresentar uma estrutura estável capaz de permitir ao vegetal a expressão de seu

potencial de crescimento, principalmente do sistema de raízes, sem impedimentos para a

exploração do maior volume possível de solo. Isto implica:

a) condições de superfície com boa estabilidade de agregados, para uma entrada

correta e circulação de água e ar, e transferência de calor no solo.

b) boa capacidade de armazenamento de água e livre movimento da solução

(água + nutrientes) desde o solo até a raiz.

c) ausência de limitações para o desenvolvimento de raízes na profundidade dosolo, quer sejam genéticas (naturais) ou induzidas.

Um solo possui uma estrutura estável quando pode conservar ordenamento de

sólidos e o espaço poroso ante a incidência de agentes externos: ação da água ou

perturbações mecânicas como forças impostas por implementos, rodados das máquinas

agrícolas ou pisoteio de animais.


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De acordo com as características intrínsecas, os solos podem em maior ou menor

percentagem, recuperar a estrutura de sua forma por processos naturais. A restauração

natural é possível no momento que diminuem ou eliminem as perturbações externas.

Compressão e compactação

Se entende por compressão a redução de volume do solo (densidade maior). Em

solos saturados de água, a compressão é conhecida como consolidação, enquanto que

naqueles com conteúdos menores de umidade o processo é denominado compactação.

Em um processo de compactação se expulsa o ar do espaço poroso, a água é

expelida entre as partículas e se produz uma mudança na posição delas por rolamento oudeslocamento. É gerado assim um aumento de contato na superfície entre partículas e

uma redução de volume original (a densidade aumenta).

O grau de deformação está principalmente relacionado com a magnitude da força

de compressão aplicada, com a matriz do solo (elasticidade, resistência) e com o

conteúdo de água que está presente.

Causas principais da compactação do solo

1 - Natural

a) Compressão natural das partículas minerais durante os processos de formação dos

solos.

b) Contração natural no processo de umedecimento – secagem do solo.

2 - Induzida

c) Pisoteio de animais.

d) Pressões geradas pela passagem dos rodados de máquinas e de implementos

agrícolas.

e) Ação da água em plantios irrigados por aspersão ou inundação.

O homem pode agir sobre os fatores c, d e e, e então os efeitos dependerão da

tomada de decisão quanto ao uso da terra e das técnicas de manejo adotadas.


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Efeitos da compactação sobre as propriedades do solo

O impacto principal das forças de compressão sobre o solo, é a mudança que

acontece na sua porosidade e que se entende como uma relação existente entre ovolume de poros e o volume de solo total. (Figura 3)

Figura 3: Efeitos da compactação sobre a porosidade.

A - não compactado; B - compactado.

De mesma importância são as variações que se produzem na distribuição do

tamanho de poros. Como forças de compressão aumentam, os poros maiores se

colapsam. Em outras palavras, um incremento na densidade do solo implica numa

redução do espaço poroso, especialmente os poros de grande tamanho, como pode ser

visto no exemplo do Quadro 1.

Quadro 1. Distribuição de tamanho de poros em um solo franco arenoso, para duas

densidades aparentes: 1,24 e 1,52 g/cm3 (Rusell, 1977)


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Dada a relação direta que tem com crescimento de raízes, é importante considerar o

volume total ocupado por poros que superam esses 0,1 mm de diâmetro, desde que na

maioria dos cultivos excedem a 0,06 mm de diâmetro.

O tamanho de poros também afeta a capacidade de armazenamento e o movimento

de água no solo.

Hipoteticamente, pode ser considerado que a capacidade de armazenamento deágua do solo, disponível para o uso do cultivo está compreendida em um volume de

poros de diâmetros entre 0,2 e 30 mícrons (poros capilares).

Em condição geral pode se dizer que a máxima quantidade de água que pode reter

um solo diminui com o aumento de sua compactação, embora dependa da textura do

solo e do incremento de sua densidade. (Figura 4)


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Como o volume de água que flui por um tubo por unidade de tempo é proporcional

a quarta potência de seu raio (Princípio de Pouseville), quando a seção do tubo diminui

pela metade, o volume do fluxo diminui 16 vezes.

A compactação do solo, causas uma redução no tamanho dos poros e causa uma

grande diminuição do volume de água que os atravessa. Este conceito também explica

por que a compactação do solo afeta a velocidade de infiltração e o movimento de água

e de nutrientes para as raízes das plantas.

Outro aspecto diretamente relacionado com a porosidade e distribuição do tamanho

de poros justamente é a capacidade de aeração do solo.

Pode assumir-se uns 10% como valor crítico de capacidade de aeração (ou porosidade de ar) abaixo da qual a troca gasosa com a atmosfera pode limitar as

atividades biológicas.


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EFEITOS DA COMPACTAÇÃO SOBRE OS VEGETAIS

Sobre a emergência de plântulas

A emergência é afetada pelo grau de compactação ou resistência do solo que estásobre a semente, causando, muitas vezes, redução dos rendimentos pelas reduções de

stand de plantas.

Em um ensaio levado a cabo na Universidade de Iowa o milho semeado sobre as

rodas de um trator teve 10% menos de emergência e uma redução de 11% no

rendimento, comparado com o semeado em áreas não compactadas.

Diferenças existem entre espécies vegetais: monocotiledoneas e dicotiledoneas,

quanto a capacidade para cruzar uma capa endurecida.

Em cultivos já emergidos podem existir problemas de pobre reabastecimento de água

ou troca gasosa; ou pelo contrário um excesso de umidade na superfície por períodos

prolongados podem causar o desenvolvimento de doenças

Sobre o desenvolvimento de raízes

A velocidade de crescimento das raízes está limitada com o aumento da densidade

do solo, por uma maior resistência do mesmo à penetração.

É assumido que uma resistência de 20 kg/cm2 é crítica para o crescimento de raízes

dos cultivos principais. Porém do ponto de vista da extensão radical e o rendimento dos

cultivos, mais que a medida da máxima pressão que podem exercer as raízes , deveria

ser dada atenção as mínimas resistências exercidas pelo solo que podem alterar o

desenvolvimento radical e com isto a provisão de água e nutrientes.

A Figura 5 mostra como, em plântulas de cevada, com relativamente baixas

pressões, o crescimento de raízes é seriamente afetado.


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A compactação do solo além de limitar o desenvolvimento e crescimento de raízes

faz com que aquelas que penetraram sofram deformações e estrangulamentos,

curvamentos ou outras anomalias morfológicas que alteram o sistema de condução das

mesmas desde a parte aérea (Figura 6).

Figura 6: As condições em que se encontra o sistema radical das espécies cultivadas é

influenciada fortemente através da compactação, não apenas pela quantidade de raízes,

mas também por sua uniformidade de desenvolvimento e pela sensibilidade para

eventuais ataques de patógenos.A = raiz saudável. B = raízes mal formadas.


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RELAÇÃO DA COMPACTAÇÃO DO SOLO COM OS RENDIMENTOS

Baseado nos conceitos enunciados é deduzido que solo compactado é menos

produtivo. Porém a relação entre a compactação do solo e os rendimentos não é sempredireta, porque interagem uma série de fatores, como o tipo de solo, água, ar e nutrientes

em forma combinada nos diferentes estádios de crescimentos de plantas. Independente

do nível de compactação a planta pode responder satisfatoriamente cobrindo suas

necessidades de água, nutrientes e oxigênio.

Mas na maioria dos casos o fenômeno de compactação atenta direta ou

indiretamente contra as exigências mencionadas.

Estudos realizados em milho na Universidade de Purdue demonstraram que sobre

um rendimento médio de 5.250 kg/ha havia uma diminuição de 760 kg/ha (14,5%)

devido a compactação.

Em outro ensaio o rendimento de milho diminuiu 875 kg/ha depois de 4 anos de

compactação.

Outro ensaio realizado durante três anos na Universidade do Colorado, demonstrou

que havia uma redução de 26% no rendimento do cultivo de feijão, devido a

compactação causada pelo rodado do trator.

Em geral é considerado que as perdas de rendimento causadas por compactação do

solo podem superar 10-20%.

O tráfego de maquinaria agrícola constitui a causa principal de compactação

dos solos.

A agricultura moderna dirigiu para o emprego de tratores de maior peso e tamanho.

Isto também aconteceu com as colhedoras e em geral com todos os implementos,

qualquer seja sua função.

A causa principal de compactação é a pressão exercida ao solo pelos pneus do trator

e pontos de apoio dos implementos agrícolas. Por isso é fundamental a correta

distribuição de peso sobre o solo.

Um pneu convencional com moderada pressão de ter inflado (1 – 1,5 kg/cm2) sobre

um solo de textura e estrutura mediana, exerce uma pressão média semelhante a pressão

de inflado. Também, o tacos podem causar pontos de pressão específica 2 a 5 vezessuperiores a esta pressão média.


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Quanto mais rígida é a carcaça, ou a pressão de inflado de um pneu ou quanto mais

suave é o solo, mais eles se comportarão como uma roda rígida que se funde no solo até

criar uma superfície de contato ampla e suficientemente larga para sustentar a carga.

Pelo contrário, em um solo duro, a deformação se concentra sobre a carcaça do pneu.Embora algumas vezes seja imperceptível, solo e pneu são mutuamente

deformados para dar lugar a superfície de contato sobre a qual é distribuída a carga. A

área de contato depende do diâmetro e da seção do pneu ; e para mesmo tamanho de

pneu, da flexibilidade da carcaça e da pressão de inflado.

Diminuindo a pressão, quanto maior a flexibilidade da carcaça, maior será o

aumento da área de contato e menor a pressão média exercida sobre o solo.

Então, além da pressão de inflado, os parâmetros construtivos dos pneus, como as

suas dimensões, tipo de carcaça (comum ou radial) e a flexibilidade, têm uma

importância enorme sobre a compactação.

As lagarta são muito úteis para distribuir a carga em uma superfície ampla, quando

a capacidade do solo é baixa. É caso de solos muito soltos ou com umidade alta e falta

de aderência no período da colheita (lavouras de arroz, por ex.) . Porém, também na

área de contato entre a lagarta e o solo existe uma distribuição desuniforme de pressão

que se concentra principalmente sobre as rodinhas da lagarta.

A patinagem, a velocidade de avanço e o número de impactos no transcurso

incidem diretamente no nível de compactação.

A patinagem aumenta a compactação devido ao esforço de corte adicional próximo

da superfície. O aumento de densidade aparente acontece com patinagem entre 10 e

30% e diminui com valores maiores que 30%.

A velocidade de avanço influe sobre o contato das rodas que podem ser até uns

20% superior em baixas velocidades. Ensaios levados a cabo com velocidades de l para

12 km/h mostram cerca de 50% a mais de compactação para as baixas velocidades.

Com respeito ao número de passadas, a segunda e as passagens sucessivas de uma

roda sobre uma mesma área produzem uma compactação inferior àquela causada pela primeira.


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A pressão de contato do solo e a carga total são os dois principais fatores para

considerar a capacidade potencial de compactação de uma certa maquinaria. A pressão

de contato no solo incide na compactação superficial, enquanto a carga total afeta acompactação subsuperficial.

Todas as causas analisadas até agora se referem principalmente a compactação da

camada cultivável. O subsolo geralmente é menos suscetível a compactação.

Influem sobre a compactação do subsolo o peso total dos equipamentos, o arado

de disco, o corte horizontal de alguns implementos, etc. A combinação destas causas,

juntamente com uma taxa alta de umidade e um baixo teor de matéria orgânica favorece

a formação de uma camada compactada denominada piso de arado que impede a

drenagem normal da água e o desenvolvimento de raízes dos cultivos. (Ver Figura 7)

Figura 7: Piso de arado que impede a drenagem normal da água e o desenvolvimento de

raízes dos cultivos


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Outras conseqüências são de natureza energética. A energia necessária para

deformar o solo deve agregarse a energia necessária para vencer a maior resistência ao

avanço. Tudo isso causa um aumento do consumo de combustível e quanto maior é a

compactação, maiores serão os trabalhos de descompactação necessários, em profundidade e em intensidade, com aumento da energia usada e, por consequência, do

custo de produção.

SOLUÇÕES DIRETAS E INDIRETAS

O conhecimento das causas e dos efeitos do fenômeno da compactação do solo é a

base para decidir sobre soluções para adotar. Estas podem ser de tipo direto: tendem a

restabelecer as condições ótimas; ou de tipo preventivo: com o propósito de evitar a

compactação, limitar seus efeitos ou confiná-la a uma área prefixada.

A forma direta de eliminar capas compactadas com uma mínima alteração de

superfície é através do emprego de preparos verticais profundos, com o uso de

subsoladores, paraplow ou paratill.Como técnicas de prevenção estão os sistemas de transferência de baixa pressão

específica ao solo. Quando não é possível reduzir o número de passadas, a única

solução é reduzir o peso das máquinas ou a distribuição, de forma que isto permite

diminuir a pressão específica no solo.

A distribuição de peso do trator sobre áreas de contato maiores é levada a cabo

com uso de pneus duplos; radial; ou de maior diâmetro e largura.

O pneumático duplo permite reduzir a pressão de inflado para um mesmo peso.

Numerosos estudos demonstram que diminui a compactação em profundidade, mas

aumenta em largura resultando em uma superfície compactada maior. (Figura 8)


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Figura 8: Os pneus duplos só diminuem a compactação em profundidade,

enquanto que nos primeiros centímetros de solo compacta o dobro da área.

Os pneus de grande diâmetro permitem aumentar a largura da área de contato. Osradiais se deformam, aumentando a superfície de contato em 15-20%.

Os pneus largos, além de aumentar a área de contato, permitem pressões de inflado

muito baixas, até mesmo inferiores a 0,4 kg/cm2. Isto especialmente reduz a

compactação das capas superficiais e profundidade das propagações em solos muito

macios como aqueles bem preparados para o plantio. A compactação dos estratos

superficiais é causada pela pressão específica (correlacionada com a pressão de inflado),

enquanto que a compactação dos estratos mais fundos (mais que 30-50 cm), é somente

devida pela acumulação da carga total, independentemente da extensão da superfície em

que ela se distribuí.

Relativo a pressão de inflado, numerosos estudos coincidem estabelecendo o limite

de máximo de 0,8 kg/cm2 para evitar a compactação elevada dos estratos superficiais

dos solos trabalhados. Com respeito ao peso por eixo, o limite de máximo para não

causar problemas de compactação severa em solos secos está em 5 toneladas/eixo.

Claro que é impossível dar a estes valores uma validez geral para todos os tipos e

condições de solo.

. Outros métodos preventivos para limitar a compactação, ou o efeito negativo dela, é

a redução do tráfego de veículos e uma distribuição correta e uniforme dos resíduos de

colheita. No primeiro caso é necessário ter implementos combinados que permitem

levar a cabo um número maior de trabalhos em um único transcurso e organizar

atividades de forma que tanto quanto possíveis, certas operações você realize fora da


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lavoura (por exemplo: a descarga de uma colhedora deveria ser feita nas cabeceiras),

evitando o tráfego de tratores e graneleiros dentro do campo.

Nas lavouras onde é feito semeadura direta, provavelmente se apresente durante os

primeiros anos um estrato de precompactação que permite o tráfego de máquinas eimplementos sem maiores danos. Claro que se você realiza algumas operações

(colheita) com terra úmida, será formada uma capa endurecida que é muito prejudicial

para a semeadura direta.

A COMPACTAÇÃO ESTÁ RELACIONADA COM O AUMENTO DO

TAMANHO E PESO DOS TRATORES

Os problemas de compactação foram crescendo nos últimos anos. Anos atrás a

compactação existia nos níveis superficiais do solo e podia ser resolvida com uma

aração.

Com o uso de grandes equipamentos foi alcançando níveis cada vez mais

profundos. Em muitos casos está abaixo da profundidade do arado.

Muitos fazendeiros compram agora tratores de l50 CV para trabalhar a mesma

superfície em que tratores de l00 CV eram empregados 10 anos atrás. É um círculo

maligno no qual são usados tratores maiores para quebrar a compactação gerada por uso

de tratores grandes no passado.

Outros usam tratores com tração dianteira assistida ou com tração nas quatro rodas,

para começar a trabalhar o solo mais cedo. A tração extra destes tratores lhes oferece

possibilidade de se deslocarem em lavouras com excesso e umidade. Mas trabalhar

nestas condições pode fazer com que o solo fique duro como asfalto. Nestes casos é

necessário adiar o preparo um par de dias para deixar aquele solo seco bastante. A

espera pelo momento oportuno para o preparo reduz a patinagem das rodas, o tempo

perdido por bloqueios de lama e a compactação do solo. (Fig. 9)


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Figura 9: Efeito do peso e da umidade do solo sobre a compactação

Os pneus duplos não reduzem a compactação, só permitem distribuir o peso em

uma área maior que melhora sua flutuação, mas duplicando a área de solo compactado.

Inclusive, o nível de compactação pode ser o mesmo com 4 e com 2 lonas (comparados


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em peso). Então, não é aconselhável usar os pneus duplos para começar a trabalhar

antes em solos úmidos. Se é absolutamente imprescindível entrar na lavoura, é

preferível colocar pneus de alta flutuação.

O manejo dos equipamentos de preparo também tem influências no nível decompactação. O implemento de discos é um exemplo. Observe que aquela parte que

está atrás da extremidade dos fios dos discos está sempre polida. O canto dos discos

exerce uma pressão enorme e podem causar uma compactação funda e podem formar

um piso de arado debaixo da profundidade de trabalho, especialmente se a pessoa

trabalha em solo úmido ou sempre na mesma profundidade.

Quando você realiza a colheita com solo úmido é recomendado carregar o graneleiro

das colhedoras de grãos até a metade para evitar compactação. Planejar as descargas e

localizar os caminhões nas estradas para evitar o tráfego pesado dentro da lavoura.

Verificação da PRESENÇA de CAMADAS compactadas

O melhor indicativo para descobrir a presença de camadas compactadas que

limitam o desenvolvimento da cultura é a própria cultura.

Para isto se aconselha levar a cabo uma quantidade de amostras a uma

profundidade de até 50 cm, onde a pessoa pode observar o crescimento de raízes emdetalhes.

A presença de engrosamento, estrangulação e a tendência de crescimento horizontal

de raízes são bons indicadores da presença de capas endurecidas.

Em plantas recém emergidas a estrangulação e danos nos tecidos do colo, são

sintomas de compactação superficial.

Porém, para diagnosticar limitações com antecedência ao cultivo, é necessário o uso

de outros métodos, sendo bastante difundidas as medições de densidade aparente esistemas mecânicos (penetrômetros).

Figura 10: Os penetrômetros são usados para determinar compactação através da dureza do solo e da

resistência para penetração.


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4. PNEUS AGRÍCOLAS

A última parte de ligação do motor do trator agrícola com o solo é o rodado.

Uma parte considerável do desempenho do trator depende dele.

Os pneus montados num trator têm a função de suportar o peso que sobre ele

incide, tanto em condições estáticas como dinâmicas, e de garantir a transmissão das

forças motrizes ou frenantes do trator ao terreno e vice-versa. Para atender a essas

exigências o pneu tem que apresentar determinadas características de resistência de

carcaça, de aderência ao solo e de autolimpeza.

É necessário conhecer bem os pneus, para fazer uso correto da pressão de

inflação e ter os cuidados necessários na manutenção.

Para começar, é preciso familiarizar-se com a linguagem do pneu, isto é, com

sua nomenclatura.

Os pneus são constituídos por duas partes distintas: o pneu propriamente dito,

que forma o invólucro externo e a câmara de ar, localizada no interior do pneu.

A câmara de ar é um tubo fechado, constituído de borracha muito fina, elástica e

impermeável ao ar (característica que lhe é conferida pela adição de enxofre). O único

contato com o exterior é feito por uma válvula que permite a introdução de ar,

mantendo-o no seu interior.

Neste texto, ao nos referirmos ao “pneu” estaremos referindo-nos ao pneu propriamente

dito.

São denominados pneus agrícolas aqueles que tem como local de empregoessencialmente o campo, onde participam diretamente dos trabalhos de preparo de solo,

plantio, cultivo e colheita de produtos agrícolas. Estes pneus distinguem-se dos

utilizados nos transportes rodoviários por terem pressões mais baixas, apresentarem

grande superfície de contato com o solo e serem mais macios.

Para o usuário a identificação de um pneu agrícola é importante quando da

aquisição de um pneu novo. Não se chega numa loja pedindo pneu para o trator X,

porque o trator admite mais de uma medida de pneu. É necessário dar, pelo menos, asmedidas de largura do pneu e de diâmetro do aro para que se compre o pneu adequado.


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Querendo ser mais criterioso, é bom acrescentar as demais informações copiadas do

pneu antigo.

A correta identificação do pneu também é importante para a calibração. A

consulta às tabelas de calibração requer o conhecimento das medidas principaisassociadas à capacidade de lonas e ao peso sobre a roda do trator, para a seleção da

pressão correta.

Assim como as pessoas possuem RG, CPF, que as identificam, os pneus

agrícolas têm seus números e letras de identificação; cada uma com seu significado.

Basta dar uma olhada no flanco, ou lateral de um pneu, e lá está, por exemplo:

a) FIRESTONE 20.8-38 R-1 10 PR SAT 230

- Firestone é a marca do fabricante;

- 20.8 é a largura do pneu em polegadas;

- o traço (-) indica ser um pneu de construção diagonal;

- 38 é o diâmetro do aro em polegadas;

- R-1 indica ser um pneu de tração regular de uso geral;

- R-1 indica ser um pneu de tração regular de uso geral;

- 10 PR indica a resistência ou capacidade de carga/lonas (PR é a abreviação da

expressão Ply Rating - capacidade de carga);

- SAT é a abreviação da expressão Super All Traction (uma designação dada pelo

fabricante que caracteriza o modelo da banda de rodagem);

- 230 é o ângulo das garras, na banda de rodagem.

b) MICHELIN 650/75 R 32 X M28

- Michelin é a marca do fabricante;

-

650 é a largura do pneu em milímetros;

- 75 é a relação percentual entre a altura e a largura da secção do pneu;

- R é pneu de construção radial;

- 32 é o diâmetro do aro em polegadas;

- X é a marca do fabricante para pneus radiais;

- M28 caracteriza o modelo da banda de rodagem.


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Nos exemplos acima observa-se a utilização de alguns termos referentes às partes

constituintes dos pneus, que veremos a seguir.

CONSTITUIÇÃO DOS PNEUS AGRÍCOLAS

O pneu agrícola é constituído de vários elementos básicos, mostrados no corte de

um pneu traseiro, abaixo. Compreendendo a função de cada parte, você poderá conhecer

melhor esses pneus, cujo trabalho é altamente especializado.

•

Carcaça ou corpo de lonasÉ formada por lonas emborrachadas constituídas de cordonéis resistentes que

estão dispostos de talão a talão. É ela que retém o ar sob pressão, suporta o peso total da

máquina e resiste a todas as solicitações a que o pneu é submetido.

• Banda de rodagem

É a parte do pneu que entra diretamente em contato com o solo, sendo que o

desenho da banda de rodagem varia de acordo com o tipo de serviço para o qual foidesenvolvido. Contudo, todas são desenvolvidas para resistir ao desgaste, proporcionar

Fonte: Manual técnico pneus para agricultura - Pirelli.


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tração e proteger a carcaça do pneu contra avarias. Seu composto de borracha é

particularmente resistente ao desgaste e a cortes, para aumentar a vida do pneu no

campo. Contém as principais propriedades exigidas do pneu: estabilidade direcional,

tração e resistência ao desgaste e cortes. É na banda de rodagem que se encontram asgarras dos pneus de tração.

• Ombros

São os limites da banda de rodagem

• Talões

Os talões seguram os pneus na roda. São constituídos internamente de frisos (fios de aço

de grande resistência, cobertos com cobre e isolados com borracha e tecido), onde as

lonas são ancoradas. Têm por finalidade manter o pneu acoplado ao aro, impedindo-o

de ter movimentos independentes.

• Flanco

É a porção do pneu entre os ombros e os talões. O composto especial de borracha dos

flancos proporciona alto grau de flexibilidade e funciona como uma capa de proteção

que resiste às condições climáticas, causadoras de rachaduras ou quebras. Ela também

protege a carcaça contra roçamentos e cortes.

Nos flancos são encontradas as inscrições que identificam os pneus.

Inscrições codificadas nos flancos

As inscrições encontradas nos flancos identificam os pneus nas suas medidas,

resistência, finalidade de uso, fabricante, etc. Normalmente são utilizados os seguintes

códigos:


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a) Pneus dianteiros de tratoresF1 - uma barraF2 - duas ou três barrasF3 - múltiplas barras

b) Pneus traseiros de tratores (de tração)R1 - rodagem normalR2 - cana e arrozR3 - industrial e areiaR4 - industrial tipo Lug

c) Implementos agrícolasI1 - implementos agrícolasI2 - Utility Button treadI3 - implemento tração

d) medidas18.4/15-3418.4 - corresponde a largura da seção do pneu noaro recomendado15 - largura da seção montado em um aro maisestreito34 - diâmetro do aro

No passado as medidas de pneus agrícolas de tração eram compostas por apenas

dois conjuntos de números como por exemplo 15-34, sendo que neste caso o pneu

apresentava uma largura nominal da secção de apenas 15 polegadas, porque era

montado na época em aros muito estreitos.

Com o passar do tempo, porém, foram introduzidos aros mais largos que

proporcionaram ao pneu uma maior largura de secção, e esta foi acrescentada na frente

da medida antiga do pneu. Surgiu assim a nova largura nominal, que no exemplo citado

é de 18,4 polegadas. Manteve-se, entretanto, a dupla marcação (18.4/15) para facilitar a

identificação da medida do pneu. Nos novos projetos utiliza-se apenas a marcação

simples.

MANUTENÇÃO

Operando em velocidades baixas e relativamente sobre superfícies fofas, muitos dos

pneus agrícolas permanecem em serviço mais tempo do que os pneus de caminhão ou

de passeio. Isto possibilita que os pneus agrícolas fiquem sujeitos a operações e

manutenções inadequadas, o que causa gastos desnecessários para o proprietário.


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Usando razoável cuidado e seguindo regras simples de manutenção, o operador pode ter

dentre as muitas vantagens, a longa vida útil para a qual todos os pneus são feitos.

Pneus, antes de tudo, precisam ser montados adequadamente e, inflados à pressãocorreta.

Os manuais dos fabricantes orientam quanto a estes fatores. A pressão adequada é o

fator mais importante para o melhor desempenho dos pneus para trator e implementos

agrícolas. Veja o que acontece aos pneus em diferentes níveis de inflação nas figuras

abaixo.

Pneus sob diferentes taxas de inflação

Fonte: Manual para pneus agrícolas - Firestone


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Excesso de pressão

O excesso de pressão tem a capacidade de endurecer o pneu. Isto impede o

flexionamento e a conformação da banda de rodagem às irregularidades do terrenos,

causando derrapagens e o rápido desgaste. Quando a pressão de ar é excessiva podeocorrer o estouro do pneu quando, por exemplo, entra em contato com uma pedra. A

força é suficiente para quebrar os cordonéis esticados.

Baixa pressão

A pressão insatisfatória causa aumento de flexão do pneu e tensão em algumas

de suas partes. Os cordonéis da carcaça podem ser comprimidos contra o aro ou

esticados além de sua resistência, quando passar sobre um objeto ponteagudo. Com o

rompimento interno dos cordonéis a câmara de ar fica danificada, resultando em

estouro.

A maioria dos pneus são retirados de serviço prematuramente, mais por falta de

pressão, do que por qualquer outro motivo.

PATINAGEM E LASTRAÇÃO

A eficiência de tração do trator pode ser aumentada, incrementando-se o peso

sobre as rodas motrizes, ou como se diz tecnicamente lastrando-as, sem superar os

limites máximos de carga e pressão especificados para cada pneu.

Os pneus com lastração insuficiente patinam facilmente, determinando perda de

velocidade, desgaste rápido da banda de rodagem e consumo excessivo de combustível.

Por outro lado, a lastração excessiva aumenta a compactação do solo e a resistência ao

rolamento, criando maiores solicitações tanto nos pneus como nos componentes

mecânicos do trator.

Pesquisas realizadas demonstraram, entretanto, que a máxima eficiência de

tração é obtida quando ocorre um determinado deslizamento dos pneus no solo, cujo

valor ideal em porcentagem depende do tipo de terreno onde o trator desenvolve seu

trabalho. Assim, o máximo aproveitamento da força disponível nas rodas de tração em

função do tipo de solo, nos tratores 4 x 2, ocorre quando o deslizamento dos pneus

traseiros se situa entre os seguintes valores:


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- 5 a 7% para superfícies asfaltadas ou de concreto

- 7 a 12% para terrenos duro

- 10 a 15% para terrenos firmes porém macios

-

13 a 18% para terrenos soltos, arenosos ou lamacentos

Marcas no solo pouco definidas indicam deslizamento excessivo. Deve-se aumentar a

lastração. Marcas no solo claramente definidas, indicam deslizamento muito reduzido.

Neste caso deve-se diminuir a lastração. A lastração e o deslizamento estarão corretos

quando no centro houverem sinais de deslizamentos e as marcas nas bordas externas

estiverem bem definidas, conforme as figuras abaixo.



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A medição do deslizamento pode ser feita de forma prática no campo,

utilizando-se o trator sem e com implementos, da seguinte forma:

a) com um giz, fazer um traço radial no flanco de um dos pneus traseiros; b) com o implemento levantado ou desengatado colocar o trator em movimento, sobre o

terreno a ser trabalhado;

c) quando o traço de giz tocar o solo na perpendicular, fazer uma marca no terreno. Da

mesma forma, fazer outra marca no terreno, após completadas dez voltas do pneu;

d) com o implemento abaixado ou engatado e não no trecho anterior, iniciar as

operações com o trator tracionando o implemento. Contar o número de voltas do

pneu na distância entre as suas marcas feitas no terreno;

e) estimar a última volta em forma de fração (1/4, ¼, etc) e subtrair do número de voltas

dadas anteriormente;

f) multiplicar a diferença encontrada por 100 e dividir por 10, para definir o percentual

de deslizamento.

Exemplo:

- Número de voltas do pneu sem o implemento - 10,0

- Número de voltas do pneu na condição normal de trabalho (com implemento) - 11,5

- Diferença de voltas - 1,5

- Percentual de deslizamento = 1,5 x 100 / 10 = 15%

A lastração ou lastreamento pode ser efetuada através dos seguintes métodos:

a) lastração com água

A maneira mais simples de aumentar o peso das rodas de tração é através de introdução

de água dentro dos pneus.

O enchimento dos pneus das rodas motrizes com água apresenta as seguintes vantagens:

- baixo custo;

- rápida e fácil realização; e

- possibilidade de graduar à vontade a lastração.

b) lastração metálica (contrapesos)


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Algumas fábricas de tratores fornecem lastros metálicos, facilmente aplicáveis

sobre as rodas. Eles devem ser empregados somente em trabalhos pesados e retirados

quando o trator é utilizado em trabalhos normais.

Na prática, tanto a água como os lastros metálicos, raramente são retirados do pneu. Durante os trabalhos leves, a lastração aumenta inutilmente o consumo de

combustível e

o desgaste do trator. Recomenda-se, portanto, retirar a água e os lastros metálicos

quando o trator não estiver em trabalho agrícola.

Quando a dianteira do trator se torna muito leve em serviço e sujeita a

oscilações, é recomendável colocar lastros metálicos na parte frontal do trator.

Por outro lado, é desaconselhável a colocação de pesos sobre a plataforma

traseira do trator, por causar sobrecarga nos semi-eixos e rolamentos.

Enchimento com água

Para realizar a lastração com água, deve-se:

- Levantar a roda do veículo; girá-la até que a válvula tenha alcançado a posição vertical

mais elevada,

- Desaparafusar a parte móvel da válvula,

- Introduzir água no pneu com um tubo de borracha aplicado sobre o corpo da válvula,

- Destacar, de temos em tempos, o tubo da válvula para permitir que o ar contido no

pneu saia livremente,

- Suspender o enchimento quando a água começar a sair pela válvula. (Nesse ponto, o

enchimento corresponderá a aproximadamente 75%. Para diminuir este valor, mover

o pneu até outra posição, de modo que a válvula regule a quantidade de água

introduzida),

- Parafusar novamente a parte móvel sobre o corpo da válvula e efetuar o enchimento

com ar, até atingir a pressão recomendada.

Esvaziamento da água

Para o esvaziamento, devemos proceder da seguinte maneira:

- Levantar a roda do veículo, fazendo-a girar até a válvula atingir a posição vertical mais

baixa,

- Desaparafusar a parte móvel da válvula deixando sair a água,


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- Aplicar um tubinho de borracha de comprimento conveniente (pescador) no suporte da

parte móvel introduzindo-o na câmara de ar e, em seguida, após parafusar a parte

móvel no corpo da válvula, encher o pneu de ar,

- Remover a armação interna da parte móvel, deixando sair a água residual,- Retirar o tubinho de borracha e parafusar a parte móvel completa,

- Encher o pneu com ar na pressão recomendada.


RODAS DUPLAS

Os tratores modernos de elevada potência, para determinados tipos de trabalhos

podem ser equipados com rodagem dupla, que é recomendável principalmente para

trabalhos a serem desenvolvidos em terrenos arenosos e inconsistentes.

A utilização de rodas duplas nos tratores agrícolas proporcionam maior tração,

menor desgaste da banda de rodagem, um rodar mais confortável e economia de

combustível.

No início fica mais caro mas, segundo os fabricantes, compensa por:

- Aumento de tração – a maior superfície de contato com o solo aumenta a tração.


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- Compactação do solo – com o peso do trator distribuído pelo dobro da área, a

compactação do solo é idealmente reduzida em 50%.

- Desgaste da rodagem – redução da derrrapagem não só reduz o tempo de preparo da

terra, mas reduz o desgaste da banda de rodagem. Rodas duplas não eliminam aderrapagem, mas reduzem-na ao mínimo.

- Segurança – se um pneu for avariado no campo, o conjunto de rodas duplas será

suficiente para proporcionar um deslocamento até a área onde o serviço é rápido,

barato e seguro. Não é apenas o tempo que as rodas duplas reduzem, elas proporcionam

maior estabilidade, pois criam baixo centro de gravidade.

- Combustível – ainda com referência a testes feitos por fabricantes, o consumo de

combustível foi reduzido a 25%. Maior tração e menor derrapagem fazem com que

o operador rode mais rápido com menor resistência.

- Eficiência de operação – um ponto liga ao outro: baixo índice de derrapagem, baixa

resistência ao rodar, marcha rápida, reduzem o tempo de trabalho.

- Rodas duplas proporcionam melhor rodar. Talvez não haja muita preocupação com o

conforto do operador (o que constitui-se em um erro), mas rodas duplas reduzem a

vibração e o resultado pode ser a redução dos custos com manutenção.

Atenção !!!

Quando da utilização de rodagem dupla, é necessário efetuar limpezas periódicas,

durante o trabalho, retirando o material que fica retido e acumulado entre os pneus, para

que eventuais pedras não provoquem avarias nos flancos.

Os valores de carga e pressões para uso em rodas duplas são diferentes daqueles

apresentados para montagem simples .

A lastração com água, quando necessária, deve ser feita somente nos pneus internos,

para evitar esforços excessivos nas pontas de eixos, durante os trabalhos e manobras do

trator.


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ESTOCAGEM DE PNEUS MONTADOS

Os pneus não devem ser estocados montados. Todavia, quando isto se fizer

necessário, devem ser observadas as orientações seguintes:

- Cuidados especiais devem ser tomados para que os pneus não fiquem em contato com

água, óleo ou graxa, nem fiquem perto de motores elétricos, pois estes geram

ozônio, danificando a borracha rapidamente. Também deve ser evitada a luz do sol.

- Quando o veículo ficar parado muito tempo, deve-se erguê-lo, para que os pneus não

suportem todo o peso. A pressão de inflação reduzida menos 10 libras da

recomendada. O veículo deve ser totalmente coberto e os pneus protegidos por um

impermeável opaco. Se não for possível suspender o veículo, este deve ser coberto,

como também aumentar a pressão dos pneus à máxima recomendada.. Os tratores

devem ser movimentados ocasionalmente, para evitar que apenas uma seção do

pneu permaneça sob deflexão. A pressão de inflação deve ser ajustada à

recomendada após o transporte ou após o período de estocagem.

RECOMENDAÇÕES GERAIS

- Os pneus agrícolas são desenhados para serem usados em terrenos macios que se

amoldam a toda superfície da banda de rodagem e não apenas sobre as barras. Se os

pneus operam em superfícies duras, somente as barras entram em contato com o

solo, e isto aumenta a torção e o atrito. Se for absolutamente necessário operar pneus

agrícolas em solos duros por períodos prolongados, a pressão deve ser aumentada

até o máximo permissível. Isto reduzirá as torções e o desgaste lateral das barras,

embora possa ocorrer algum desgaste na parte central das barras.

- A capacidade do pneu deve ser compatível com o peso que lhe será imposto. Deve ser

considerado como peso, além do trator, qualquer dispositivo de transferência de

carga, lastros metálicos e de água, implementos, etc.

- Em geral deve-se sempre empregar no trator pneus de medida igual a de equipamento

original, pois seu diâmetro externo e largura de secção foram calculados para

oferecer o desempenho ideal em serviço.

- Os pneus deve ser montados somente em aros de largura admitida.


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- Freadas bruscas ou girar sobre uma roda traseira causa rápido desgaste nas barras,

desigualando-as.

- Saídas rápidas do trator podem desgastar a borracha das barras desnecessariamente.

- No trabalho do campo, as saídas lentas e graduais diminuem o custo dos pneus eeconomizam combustível.

- Pneus não devem ficar estacionados sobre óleo ou graxa, pois estes entumecem e

desagregam a borracha.

- Após o uso do trator na pulverização de produtos químicos, os pneus devem ser

lavados.

- Lâminas afiadas - implementos laminados montados ou juntos ao trator, sem manter

espaço devido, podem rasgar ou danificar a carcaça.

- Baixa pressão ou excesso de carga podem causar rachaduras laterais.

- Impactos podem causar a quebra de cordonéis.

- Quando for trabalhar em terrenos com grande quantidade de pedras ou tocos,

recomenda-se usar pneus com maior capacidade de lonas, ou reforçado com lonas

de aço.

- As restevas das culturas, tais como pequenos caules, podem tornar-se tão rígidos que

penetram no pneu. Estes danos podem ser diminuídos ajustando-se a bitola dos

pneus.

- A montagem de pneus em aros muito estreitos ou largos ocasionará um apoio

imperfeito dos talões reduzindo a vida útil do pneu e prejudicando o bom

desempenho do trator.

BIBLIOGRAFIA

CORRÊA, I. M. Conheça o pneu agrícola que você usa. Revista UnespRural, nº 18, Ano

4. p. 21.

FIRESTONE. Manual para pneus agrícolas. 1980. 22 p.

PIRELLI. Manual técnico pneus para agricultura. 66p.

SANTOS, F.A. Equipamentos Rurais: O pneumático na agricultura. Vila Real: UTAD,

Portugal, 1996. (Série Didáctica – Ciências Aplicadas; 78)


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5. DESEMPENHO DE IMPLEMENTOS DE

PREPARO

O desempenho de ferramentas de preparo é determinado pela força de tração e

exigências de potência e a qualidade de trabalho. A definição de qualidade de trabalho

depende do tipo de ferramenta de preparo. Para um arado é o grau de inversão de solo e

pulverização, enquanto para uma grade é o nível de separação do torrão de solo. Porém,

nenhum método universalmente aceito foi desenvolvido para quantificar a qualidade detrabalho. Então, nesta seção é apresentada só a força de tração que age nas ferramentas

de preparo e as exigências de potência. Os efeitos de solo e parâmetros de ferramenta

bem como também as condições operacionais na força de tração e exigências de

potência, são discutidas.

Arados de AivecasA força de tração é definida como uma componente da tração do trator agindo no

arado, paralela à linha de trabalho. A tração específica é a tração dividida pela área

transversal do sulco. Tipo de solo e condição são, sem dúvida, os fatores mais

importantes que contribuem para variações na tração específica. Valores da tração

específica variam de 1.4 a 2 N/cm2 (2 a 3 lbf/in.2) para solos arenosos, até 10 a 14

N/cm2 (l5 a 20 lbf/in.2) para solos de argilas pesadas. Solos siltosos podem ter tração de

2 a 5 N/cm2 (3 a 7 lbf/in.2) e tração de 4 a 8 N/cm2 (6 a 12 lbf/in.2) seria típico para

solos argilosos.

O teor de umidade do solo é um fator importante com respeito a tração e qualidade

de trabalho. Um solo seco requer potência excessiva e também acelera o desgaste das

extremidades cortantes. Um aumento do conteúdo de umidade de 9.1 a 11.7% pode

reduzir a tração específica em um solo franco-arenoso de 15 a 35%. Outros fatores de

solo pertinentes incluem o grau de compactação e o tipo ou ausência de cobertura. O

tração pode aumentar 15 a 35% quando a densidade aparente de um solo franco-arenoso

muda de 1.68 para 1.83.


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Os dados para arados de aivecas podem ser razoavelmente bem representados pela

relação:

Ds / Dr = 0,83 + 0,0073 S

2

Onde:

Dr = tração na velocidade de referência (4.83 km/h)

Ds = tração a velocidade S (nas mesmas unidades de Dr)

S = velocidade (km/h)

Uma vez a tração específica esteja determinada, o valor da tração total pode ser

calculado multiplicando a tração específica pela área transversal total do arado. A

exigência de potência pode ser então determinada multiplicando a tração total pela

velocidade de implemento.

Implementos de discos

O desempenho de implementos de disco é medido em termos de tração, tração

específica, exigências de potência, e profundidade. Ao contrário do arado de aivecas, a

profundidade de penetração de implementos de disco é determinada pelo peso do

implemento e da condição de solo. Assim, a habilidade para manter uma uniforme

profundidade torna-se um critério de desempenho importante.

ARADOS DE DISCO.

Hendrick (1988) desenvolveu equações para a tração por unidade de área da seção

transversal de uma fatia de sulco para um disco de 66 cm de diâmetro, 220 de ângulo de

ataque e 450 de ângulo de disco. Tração específica em N/cm2 é determinada pelas

equações seguintes:

Argiloso: Tração específica (N/cm2) = 5,2 + 0,039 S2

Siltoso : Tração específica (N/cm2) = 2,4 + 0,045 S2

Onde: S = velocidade (km/h).


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GRADES DE DISCO. Para grades de disco a tração é uma função da massa M (kg)

para qualquer velocidade como segue:

Argiloso (N) = 14.7 MSiltoso (N) = 11.7 M

Arenoso (N) = 7.8 M

Os pesos típicos para grades de disco variam de 160 a 210 kg/m de largura para

grades em tandem, montadas, com discos de 41 a 51 cm de diâmetro. Para grades de

arrasto, com rodas, a massa é 390 a 890 kg/m com discos de 56 a 81 cm de diâmetro.

cultivadores.

Gullacher e Coates (l980) estudaram o efeito de um cultivador nas forças de

preparo. Eles mediram a tração e forças de sucção. Sucção é definida como a força

vertical que o solo exerce na ponteira do cultivador. A Figura 10 mostra três típica

hastes usadas por montar as ponteiras de um cultivador. O ângulo com que a ponteira

faz com a horizontal é conhecido como ângulo de ataque. Um ângulo de ataque

positivo é definido quando a ponta da ponteira é mais baixa que sua parte traseira.

Durante o preparo, forças de solo nas ponteiras aumentam e fazem a ponteira mudar de

lugar como mostrado na Figura 10. A Figura 11 mostra a geometria e dimensão da

ponteira usada no estudo. Eles descobriram que durante a operação de preparo

primária, o tração por unidade de largura aumentou 31% de 1.7 kN/m a 2,50 de ângulo

para 2.3 kN/m a 18.50. Estes resultados foram obtidos a uma profundidade de 40 mm e a

uma velocidade de 8 km/h. Isto representa um aumento de cerca de 2% por mudança de

grau no ângulo de ataque. Em operação de preparo secundário em semelhante

condições o aumento de tração foi de 0,8 kN/m para 1.7 kN/m, um aumento de 106%.

Em profundidade de 60 mm o aumento foi de 78%. Estes dados são mostrados nas

Figuras 12 e 13.


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Figura 10 –Típicas hastes de cultivadores e seu movimento no solo.

Figura 11 – Especificações da ponteira usada nos testes

Figura 12 – Variação na tração específica com ponteiras de cultivador usadas para

preparo primário em solo siltoso.

Figura 13 – Variação na tração específica com ponteiras de cultivador usadas em

preparo secundário em solo siltoso.

⇒ Arados de aivecas:

• Melhor revolvimento da camada do solo;

• Melhor inversão da leiva;


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• Maior adaptação a baixas velocidades (por este motivo é que praticamente todos os

arados de tração animal são de aivecas);

• Não deve ser utilizado em locais com pedras, tocos e raízes.

Constituição do arado de aiveca:

1 - Aiveca, elevar e inverter a fatia de solo cortado pela relha;

2 - Relha, cortar o solo e iniciar o levantamento da seção cortada;

3 - Rasto, absorver as forças laterais, dar estabilidade;

4 - Suporte, reunir todos os componentes da aiveca;

5 - Coluna, conectar ao chassis os componentes da aiveca.

⇒ Arados de discos:

• Ideal para abertura de novas áreas;

• Menos susceptível a impactos;

• Elemento cortante (disco) rotativo.

Constituição do arado de aiveca:

2

1

3

4

5

1 – Chassi;2 – Torre;

3 – Suporte paraestacionamento;4 – Barra transversal;5 – Roda guia;6 – Coluna;7 – Limpador;8 – Disco;9 – Mancal.

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Fatores que afetam a penetração do arado de disco:

• ângulo vertical, maior ângulo menor penetração;

• velocidade de trabalho, maior velocidade menor penetração;

• peso dos discos, maior peso menor penetração;

• afiação dos discos, maior afiação menor penetração;

• diâmetro dos discos, maior diâmetro menor penetração;

• terceiro ponto (braço superior).

Classificação dos arados:

a – Quanto a forma de acionamento:

• Tração animal (A);

• Tração mecânica (B) e (C).

b – Quanto a forma de acoplamento:

• arrasto (C) (tracionado pela barra de tração);

• montada (B) (ligado no sistema de levante hidraúlico);

• semi-montada (montada nos braços inferiores do sistema de levante hidraúlico).

c – Quanto a movimentação do órgão ativo:

• fixo;

• reversível.

(A)

(B)(C)


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d – Quanto ao número de órgãos ativos:

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