Os valores da rotação, da quantidade necessária de produto de acordo com o mapa de aplicação, da quantidade teórica e real de produto aplicado pelo dosador utilizados na Tabela 11, foram obtidos pelo mapa de aplicação de fertilizante, pela Equação (3), pela realização dos testes experimentais em laboratório e por interpolação.
Tabela 11 - Valores da vazão mássica do dosador helicoidal.
Célula Necessidade [kg/ha] Teórica [kg/ha] Real [kg/ha] Rotação [rpm]
1 0 0 0 0 2 45 45,54 43,70 17 3 45 45,54 43,70 17 4 45 45,54 43,70 17 5 85 85,72 86,51 32 6 85 85,72 86,51 32 7 45 45,54 43,70 17 8 0 0 0 0
Célula – Número da célula no mapa de fertilidade do solo.
Necessidade – Produto requerido em [kg/ha] na respectiva célula do mapa. Teórica – Produto desejado em [kg/ha] na respectiva célula do mapa. Real - Produto Obtido do Dosador em [kg/ha] na respectiva célula do mapa. Rotação - Rotação do eixo do dosador [rpm]
Comparando os valores da Tabela 11, com o intuito de fazer a verificação do comportamento dos dados, foram comparados primeiro os valores de referências com os valores teóricos. Com isso percebe-se que o erro associado aos valores teóricos com relação aos valores de referência se dá por conta das aproximações na utilização das rotações, ou seja, utilizaram-se apenas as rotações inteiras com variação de um em um rpm. Assim, no caso de se querer aproximar o valor teórico do valor de referência de 45 kg/ha dever-se-ia utilizar a rotação de 16,8 rpm para se obter 44,99999 kg/ha, bem como para o valor de referência de 85 kg/ha dever-se-ia utilizar a rotação de 31,73333 rpm para se obter 84,99999 kg/ha. Portanto, como fica bastante complicado trabalhar com esse ajuste de rotação em virtude de já existir erro no mapeamento de aplicação e no deslocamento da máquina que foi considerado constante, pois pode haver patinação na roda da máquina de arraste.
Tendo em vista a pouca disponibilidade, para este trabalho, de mapas de aplicação de fertilizantes com maior variação de necessidade de adubo, fez-se o levantamento da curva teórica variando a rotação de um em um rpm versus qFd (teórica), juntamente com os
resultados experimentais da variação da rotação de quatro em quatro rpm, como mostra o gráfico da Figura 43, verificando a quantidade de fertilizante que o sistema aplicaria durante o tempo de 31 segundos, com o intuito de verificar o comportamento do sistema em controlar a quantidade de fertilizante em taxas variáveis.
Os testes realizados mostraram no gráfico da Figura 44, que o dosador tem uma tendência de erro de aplicação maior em baixas rotações, fato já mencionado em um trabalho publicado por Martins (1999), onde o autor afirma que o dosador do tipo helicoidal quando opera com rotações mais elevadas, apresenta uma diminuição no intervalo entre os picos de máximas e mínimas quantidades aplicadas. Isto indica que projetos de dosadores helicoidais que operem a rotações mais elevadas podem apresentar uma característica de dosagem mais uniforme. Comparando com o trabalho de Yuan et al. (2010), nota-se uma discreta semelhança no comportamento da curva do gráfico do erro da fertilização em relação a vazão mássica do equipamento, embora o autor tenha utilizado para os testes um dosador do tipo rolo de pregas.
Figura 44 - Erro de aplicação versus rotação do dosador.
Comparando os valores de referência em relação aos valores experimentais, constata-se que o erro para menos na aplicação de fertilizante é da ordem de 3,56% em relação ao valor de referência de 45 kg/ha e apresenta erro de 1,78% para mais na aplicação de fertilizante para o valor de referência de 85 kg/ha. Nota-se também que o menor erro de aplicação foi observado quando a rotação esteve configurada entre 26 e 30rpm, pois nessa faixa o erro entre a vazão mássica teórica e a real foi menor que 1%.
Com os valores ainda obtidos nos ensaios de controle PID sem carga foi plotado um gráfico da variação da rotação de três em três rpm, porém com a frequência de 100 Hz do PWM para rotação máxima de 105rpm do motor, com uma relação transmissão de 3:1 do motor para o dosador. Portanto a rotação do dosador passou a ser máxima de 35rpm variando de um em um rpm, como mostra a Figura 45 e 46 da rotação e da ação de controle respectivamente, nota-se que a variação da vazão teórica vai de 2,6 a 93,7 Kg/ha de produto.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 20 40 60 80 100 120 Rotação de P Tempo (s) R o ta ç ã o (r p m ) Obtida Desejada
Figura 45 - Gráfico da Rotação do Motor 100Hz do PWM (Variação de 3rpm).
0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Ação de Controle Tempo (s) Ação d e Co n tro le No rmal iz a d a
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CONCLUSÕES
Ao final deste trabalho pode-se concluir que:
O protótipo testado mostrou-se eficiente na aplicação de produto em taxa variável e com precisão adequada, podendo ser utilizado na aplicação de fertilizante de baixa, média e alta vazão, dependendo do controle da rotação do dosador.
O aplicativo computacional desenvolvido conseguiu controlar o equipamento para a variação da rotação e manteve uma boa linearidade entre a tensão do PWM aplicada e a rotação do motor.
A metodologia empregada para avaliação do protótipo foi adequada. O sistema de aquisição de dados e processamento de sinais foi apropriado e permitiu o registro de dados de forma prática e rápida.
Apesar das oscilações oriundas do sistema, estas não prejudicaram o funcionamento do controle da dosagem, nos testes realizados percebeu-se a possibilidade da utilização do sistema na aplicação simultânea de outros produtos.
O sistema de taxa variável permite a dosagem e aplicação do produto com maior precisão, evitando assim o desperdício. Foi observado também nos testes que existe um erro de aplicação, porém sem comprometer o funcionamento e que ele tende a aumentar com a diminuição da vazão.
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TRABALHOS FUTUROS
Como perspectiva de estudos futuros serão elencadas várias sugestões que poderão ser implementadas para melhoria do funcionamento e aumento da eficácia do protótipo.
Sugere-se estudar a troca dos motores elétricos por outros mais potentes e robustos com transmissão planetária de baixa rotação e alto troque, com o objetivo de verificar o comportamento da dosagem em baixas rotações.
Sugere-se analisar a possibilidade de acoplar logo abaixo do dosador, no duto de saída para o solo, um sensor de massa para poder mensurar a vazão de maneira dinâmica, ou seja, ao mesmo tempo em que o produto está sendo aplicado, fazendo com que o erro de aplicação seja minimizado, pois acredita-se permitir ao sistema um melhor controle da vazão.
Sugere-se implementar ao sistema uma placa de aquisição que utilize um número maior de contadores, possibilitando o controle dos três motores ao mesmo tempo fazendo assim a verificação do sistema com os produtos sendo aplicados simultaneamente.
Deve-se implantar o sistema em uma semeadora-adubadora de plantio direto, fazendo- se as devidas adaptações no chassi e no tanque de armazenagem de fertilizante da mesma e utilizá-la em testes a campo para comprovação da eficácia do sistema.
Deve-se elaborar e implementar um software dedicado para que o equipamento possa ser utilizado em testes experimentais a campo, sem a necessidade da utilização do software de simulação virtual (LabVIEW®), que inviabiliza o sistema pelo custo elevado e dificuldade de transporte e uso a campo.
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