Conceptual design of a thermal weed control machine / Projeto conceitual de máquina para o controle de plantas daninhas pela aplicação de calor

ABSTRACT: The great difficulty for family farmers who produce food organically is the control of weeds without using chemical products. One possibility for the management is the use of heat in the sense of coagulating the protoplasm in leaves and stem cells. The present research aimed toconceptual design a mechanized system for weeds control through the use of heat focusing on familiar farmers who produce food organically. In this study, we used a product development methodology which can be divided into different stages that are composed of several tasks. As a result of the use of such methodology, six concepts of heat transfer machines were developed. After the application of selection tools, two concepts were chosen for the optimization process, and then the one considered ideal to meet the needs of farmers was selected.

RESUMO: A grande dificuldade dos agricultores familiares que produzem alimentos de forma orgânica é o controle de plantas daninhas sem a aplicação de produtos químicos. Uma possibilidade para o manejo é a utilização de calor, no sentido de coagular o protoplasma em células das folhas e do caule. O objetivo do presente trabalho foi projetar uma concepção de um sistema mecanizado para o controle das plantas daninhas por meio da utilização de calor, tendo como público alvo agricultores familiares que produzem de forma orgânica. Para a realização do trabalho foi empregada metodologia de desenvolvimento de produtos, a qual pode ser dividida em diferentes fases, que são compostas por diversas tarefas. Como resultado da aplicação da metodologia obteve-se seis concepções de máquinas aplicadoras de calor. Após aplicação de ferramentas de seleção foram escolhidas duas concepções para o processo de otimização, obtendo-se posteriormente aquela considerada ideal para atender as necessidades dos agricultores.

Design specifications of a heat applicator weed controller device for family farms / Especificações para o projeto de um mecanismo aplicador de calor para o combate de plantas espontâneas dirigido à agricultura familiar

ABSTRACT: One of the difficulties faced by organic food farming families is weed management without the application of chemical products. Thus, this study aimed to establish the design specifications for the development of a heat applicator device for small organic family farms. The implemented methodology allowed the division of the project to phases composed by different tasks. This paper addresses the informational phase, which identifies client needs, according to the lifecycle of the product, in order to establish the design specifications. The declared needs of 40 customers were identified and converted to the requirements of 24 clients. This resulted in 26 design specifications, displayed in order of importance, and distributed along the product's entire life cycle. Nine requirements were considered to be the most important; namely working speed, target applied temperature, application height variables, weed elimination, production costs, operation costs, energy consumption, weight, and main crop damage.

RESUMO: Uma das dificuldades dos agricultores familiares que produzem alimentos orgânicos é o manejo de plantas espontâneas sem a aplicação de produtos químicos. Sendo assim, objetivou-se estabelecer as especificações de projeto no desenvolvimento de um mecanismo aplicador de calor para o combate de plantas espontâneas, dirigido à agricultura familiar orgânica. A metodologia de projeto utilizada permite dividi-lo em fases, que são compostas por diferentes tarefas. O presente trabalho contempla a fase de projeto informacional, na qual são identificadas as necessidades dos clientes de acordo com o ciclo de vida do produto no sentido de estabelecer as especificações de projeto. Foram identificadas 40 declarações de necessidades de clientes, as quais foram transformadas em 24 requisitos de clientes, originando 26 requisitos de projeto hierarquizados, distribuídos ao longo de todo o ciclo de vida do produto, resultando nas especificações de projeto do produto. Os nove requisitos apontados como mais importantes foram: velocidade de trabalho; temperatura aplicada ao alvo; variação da altura de aplicação; eliminação das plantas espontâneas; custo de produção; custo de operação; consumo de energia; danificação da cultura implantada e peso.

Efeito da profundidade de trabalho das hastes sulcadoras de uma semeadora-adubadora na patinagem, na força de tração e no consumo de combustível de um trator agrícola / Effects of work operation depth of shanks in a seeder-fertilizer on slip, traction force and fuel consumption of a tractor

A consolidação do sistema de semeadura direta trás grandes benefícios ao meio ambiente e, também, é notável a redução dos custos de produção devido a desnecessidade das operações como aração, subsolagem, escarificação e gradagem. Porém, nesse sistema se têm muitos problemas relacionados a compactação das camadas superficiais em função do tráfego de máquinas e a consorciação lavoura-pecuária. A solução encontrada pelos agricultores tem sido a substituição, na semeadora-adubadora, do sulcador disco duplo pela haste sulcadora que atua em profundidades superiores. O presente estudo teve como objetivo avaliar diferentes profundidades de trabalho da haste sulcadora, analisando o consumo de combustível, força de tração, índice de patinagem, potência na barra de tração, consumo específico de combustível e capacidade de campo teórica de um trator agrícola tracionando uma semeadora-adubadora em solo compactado pela integração lavoura-pecuária. Os tratamentos foram 100, 150, 200 e 250 mm de profundidade de trabalho da haste sulcadora, sendo os ensaios desenvolvidos no Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras, utilizando delineamento experimental de blocos, casualisados, composto por quatro tratamentos e três repetições. Dessa forma, conclui-se que o aumento da profundidade de trabalho da haste sulcadora em semeadoras-adubadoras de semeadura direta de milho em solos compactados ocorre o aumento no consumo de combustível, no índice de patinagem e no esforço de tração dos tratores agrícolas. Porém, quando a ponteira da haste sulcadora trabalhou posicionada 50 mm abaixo da camada mais compactada se teve reduções nos parâmetros força de tração e índice de patinagem, aumentando a capacidade de campo teórica.

The direct sowing system brings many benefits to the environment and also reduction in production costs, since operations such as plowing, subsoiling, chiseling and harrowing are unnecessary. However, there are many problems regarding compaction of the surface layers of soils due to machinery traffic and crop-livestock integration. The solution found by the farmers is the change of the double disc on the seeders for the shanks, which operate deeper. Therefore, this work aimed to evaluate different operation depths of the shank, analyzing the fuel consumption, traction force, slip index, draw-bar leverage, specific consumption of fuel and the theoretical field capacity of a tractor pulling a seeder-fertilizer over a soil compacted due to crop-livestock integration. The treatments were composed of four depths of the shanks, which were placed operating 100, 150, 200 and 250 mm deep. The experiments were carried out in randomized blocks design with four treatments and three repetitions at the Engineering Department of the Federal University of Lavras. The results showed that the increasing of operation depth of the shanks in a compacted soil increases the fuel consumption, the slip index and the leverage on the draw-bar. But when the shanks operated 50 mm beyond the most compacted layer, the traction force and the slip index have decreased, increasing the theoretical field capacity.