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DESENVOLVIMENTO DE PROGRAMAS
COMPUTACIONAIS VISANDO A OTIMIZAÇÃO
DE OPERAÇÕES AGRÍCOLAS MECANIZADAS
PABLO PEREIRA CORRÊA KLAVER
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE
DARCY RIBEIRO
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
FEVEREIRO – 2009
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DESENVOLVIMENTO DE PROGRAMAS
COMPUTACIONAIS VISANDO A OTIMIZAÇÃO
DE OPERAÇÕES AGRÍCOLAS MECANIZADAS
PABLO PEREIRA CORRÊA KLAVER
“Dissertação apresentada ao Centro de Ciências
e Tecnologias Agropecuárias da Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro,
como parte das exigências para obtenção do
título de Mestre em Produção Vegetal,
com ênfase em Mecanização Agrícola”
Orientador: Prof. Ricardo Ferreira Garcia
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
FEVEREIRO – 2009
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DESENVOLVIMENTO DE PROGRAMAS
COMPUTACIONAIS VISANDO A OTIMIZAÇÃO
DE OPERAÇÕES AGRÍCOLAS MECANIZADAS
PABLO PEREIRA CORRÊA KLAVER
“Dissertação apresentada ao Centro de Ciências
e Tecnologias Agropecuárias da Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro,
como parte das exigências para obtenção do
título de Mestre em Produção Vegetal,
com ênfase em Mecanização Agrícola”
Aprovada em 17 de fevereiro de 2009.
Comissão examinadora:
____________________________________________________________
Prof. Elias Fernandes de Sousa (D.Sc., Engenharia Agrícola) – UENF
____________________________________________________________
Prof. Silvaldo Felipe da Silveira (D.Sc., Fitopatologia) – UENF
____________________________________________________________
Prof. Gilson Candido Santana (D.Sc., Engenharia Elétrica) – UFRRJ
____________________________________________________________
Prof. Ricardo Ferreira Garcia (D.Sc., Engenharia Agrícola) – UENF
(Orientador)
ii
DEDICAÇÃO
Aos meus pais, Nicolau Klaver e Maria Regina Klaver, por todo o apoio emocional
e suporte financeiro que se fizeram necessários durante todo o percurso de
elaboração dessa dissertação de mestrado em Produção Vegetal.
Ao meu irmão, Teddy Klaver (in memorium), e a meus tios e tias, Célia Cristina,
Angélica, Sônia Maria Pereira, José Carlos Pereira, Ribamar Bogéa Pereira, pelos
conselhos e apoio tão necessários à minha formação acadêmica.
iii
AGRADECIMENTO
À Universidade Estadual do Norte Fluminense e ao Laboratório de Engenharia
Agrícola, pela oportunidade de realização deste curso.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), pela
concessão da bolsa de estudos.
Ao professor Ricardo Ferreira Garcia, pela orientação, amizade, paciência,
respeito, apoio e confiança durante todas as etapas deste trabalho.
Ao professor Geraldo de Amaral Gravina, pelo inestimável auxílio na execução
das análises estatísticas, pelos ensinamentos e sugestões.
Aos professores Silvaldo Felipe da Silveira e Carlos Augusto Alencar Fontes, pela
amizade, confiança, incentivo e sugestões que enriqueceram este trabalho.
Ao aluno de pós-graduação do curso de Produção Vegetal, José Francisco Sá
Vasconcelos Júnior, com o qual sempre pude contar durante a execução deste
trabalho.
Aos funcionários do Laboratório de Engenharia Agrícola do Centro de Ciências e
Tecnologias Agrárias da UENF, Ana Maria e Júlio Meirelles, pela amizade,
companheirismo e ensinamentos.
Aos funcionários da Coordenação de Pós-Graduação em Produção Vegetal,
Patrícia, Luciana e Fátima e ao Coordenador professor Ricardo Ferreira Garcia.
Aos meus pais e meu irmão, pelo amor, pela compreensão e pela ajuda nas horas
difíceis.
iv
A todos aqueles que estiveram comigo, durante esta longa jornada, os meus mais
sinceros agradecimentos.
E a Deus, pela vida, por sempre estar comigo, tanto nos momentos tristes e,
também, nos felizes.
v
BIOGRAFIA
Pablo Pereira Corrêa Klaver, filho de Nicolau Antônio Corrêa Klaver e Maria
Regina Pereira Corrêa Klaver, nasceu em Barra do Piraí, Rio de Janeiro, no dia
09 de abril de 1981.
Em dezembro de 2006, graduou-se em Engenharia Agronômica pela
Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF), em Campos
dos Goytacazes, Rio de Janeiro.
Em agosto de 2007, iniciou, na Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy
Ribeiro (UENF), o curso de Mestrado em Produção Vegetal com ênfase em
Mecanização Agrícola, defendendo a dissertação em fevereiro de 2009.
vi
SUMÁRIO
RESUMO .......................................................... vii
ABSTRACT .......................................................... viii
1. INTRODUÇÃO .......................................................... 1
2. REVISÃO DE LITERATURA .......................................................... 5
3. MATERIAL E MÉTODOS .......................................................... 17
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................... 30
5. CONCLUSÕES .......................................................... 52
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 53
APÊNDICE .......................................................... 56
vii
RESUMO
KLAVER, Pablo Pereira Corrêa, Engenheiro Agrônomo, M.Sc., Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, fevereiro de 2009. Desenvolvimento
de programas computacionais visando à otimização de operações agrícolas
mecanizadas. Orientador: Prof. Ricardo Ferreira Garcia.
O uso de programas computacionais no setor agrícola permite atingir objetivos
específicos na área. Dentre esses, um dos mais complexos é a seleção adequada
de máquinas e implementos agrícolas, devido, principalmente à grande variedade
de equipamentos existentes no mercado e a gama de tarefas e situações de
trabalho a que estas são submetidas no campo. Este trabalho teve como objetivo
o desenvolvimento de programas computacionais aplicados à área de
Mecanização Agrícola, visando a otimização de operações agrícolas, de modo a
reduzir o custo e as perdas, sendo especificamente – avaliação da demanda de
potência requerida por máquinas e implementos agrícolas; cálculo de índice de
patinagem de rodados do trator; seleção de engrenagens para semeadoras de
precisão; manutenção preventiva; custo operacional e capacidade operacional.
Com o uso dos programas computacionais, desenvolvidos em linguagem PHP,
tornou-se possível a execução de tarefas de cálculo na área de mecanização de
forma simplificada através da internet.
viii
ABSTRACT
KLAVER, Pablo Pereira Corrêa, Agronomy Engineer, M.Sc., Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 2009, February. Software
development aiming the optimization of mechanized agricultural operations.
Adviser: Professor Ricardo Ferreira Garcia.
The use of computer programs in the agricultural sector could achieve specific
objectives in the area. Among these, one of the most complexes is the proper
selection of machines and agricultural implements, mainly due to the wide variety
of equipment on the market, and the range of tasks and work situations that they
are subjected in the field. The object of this study was the development of
softwares applied to the Agricultural Mechanization area, aiming the agricultural
operations optimization, in order to reduce cost and losses, specifically –
evaluation of implements and agricultural machines power required; calculation of
slippage of tractor driving wheel; selection of precision seeders gears; preventive
maintenance; operational costs; and operational capacity. Using the softwares
developed, it became possible to carry out tasks of calculation in the
mechanization area in a simplified way using the internet.
1
1. INTRODUÇÃO
Nos primórdios da agricultura, todas as operações agrícolas eram
realizadas manualmente. Atualmente estes processos manuais continuam sendo
realizados com baixa capacidade operacional e, portanto, viáveis
economicamente apenas em pequenas propriedades, onde a finalidade principal
da produção é a subsistência do agricultor e de sua família.
Com o aumento das populações com a necessidade de se produzir mais
alimentos e com um número cada vez menor de pessoas empregadas na
agricultura, as operações agrícolas começaram a ser mecanizadas (Garcia,
1998), e a grande variedade de máquinas agrícolas disponíveis hoje, para realizar
estas operações permite ao agricultor uma escolha adequada para atender a sua
demanda. Porém, as características de cada modelo variam e podem interferir no
desenvolvimento da cultura, negativamente ou positivamente, desde o plantio até
a colheita.
Atualmente há a necessidade do aumento da eficiência em todos os
setores da economia para a manutenção da competitividade, especialmente no
setor agrícola. A otimização do projeto, adequação de maquinário, práticas de
irrigação, desenvolvimento de sistemas de informação geográfica e de
posicionamento global e muitas outras técnicas estão proporcionado, à agricultura
,ganhos crescentes, permitindo aumento da produção com redução de áreas
cultivadas, além da redução de insumos e danos ambientais. A informática vem
2
conquistando espaço no setor agrícola ao oferecer vantagens, com aumentos de
produtividade.
O uso dos computadores na agricultura aumentou consideravelmente nos
últimos dez anos, período em que ocorreu rápido desenvolvimento na tecnologia,
redução no tamanho do equipamento e no seu preço final. Assim, o computador
passou a ser mais acessível para o usuário. No caso do produtor rural, o
computador auxilia na coleta, armazenamento e processamento de dados e
informações, de maneira mais eficiente, nos mais variados processos produtivos
do setor agrícola. Assim, a informação passa a ser extremamente valiosa e deve
ser considerada como mais um insumo no processo produtivo. Dessa forma, a
informática representa um auxílio grandioso à agricultura.
Atualmente, com o surgimento de empresas especializadas e o trabalho
dos órgãos governamentais de pesquisa e de assistência técnica, já existe uma
quantidade considerável de programas computacionais específicos voltados para
o campo.
Segundo Zambalde et al. (2006), a informatização na propriedade
agrícola apresenta três estratégias básicas: de longo, de curto e de médio prazo.
Na opção de longo prazo, o programa atende a todos os requisitos, mas o custo é
alto, tanto de desenvolvimento, como de manutenção. Na opção de curto prazo e
de menor custo, os pacotes mais utilizados são planilhas eletrônicas,
gerenciadores de banco de dados e editores de texto, que têm aplicação limitada.
Na opção de médio prazo, corre-se o risco de aceitar que sejam controlados
aspectos não relevantes em detrimento de outros mais relacionados com os
objetivos e estratégias da organização.
Na literatura especializada existem dois tipos principais de programas
computacionais para fins agropecuários – os aplicativos, em escala local, e os
sistemas de informação, com uma abrangência maior. Os aplicativos são
programas de computador destinados à resolução de problemas e à automação
de processos bem específicos das propriedades rurais, como gerenciamento de
rebanhos bovinos de leite ou de corte, controle de culturas e estimativa de custos
da produção. Os sistemas de informação têm o objetivo principal de auxiliar na
tomada de decisões importantes dentro do processo produtivo e na definição de
políticas para o setor agrícola. Utiliza-se das mais modernas técnicas de
informação, principalmente redes de comunicação de dados, como a internet, e
3
que podem ser utilizadas por produtores, extensionistas rurais, cooperativas,
prefeituras e demais órgãos interessados num determinado tipo de informação.
Exemplos comuns são sistemas para consulta em bancos de dados
agrometeorológicos, de técnicas agropecuárias, entre outros (Zambalde et al.,
2006).
Segundo Klaver (2006), uma das ferramentas atuais mais usadas para o
desenvolvimento de programas de comunicação via internet é o PHP (Personal
Home Page Tools). A linguagem PHP, criada em 1994 por Rasmus Lerdorf para
seu uso pessoal, permite criar aplicações dinâmicas, possibilitando uma interação
com o usuário através de formulários, parâmetros de entrada, entre outras
características. A diferença do PHP em relação a linguagens semelhantes, como
o Javascript, é que o código PHP é executado no servidor, sendo enviado para o
cliente apenas o código HTML (Hypertext Markup Language, ou linguagem de
marcação de hipertexto). Desta maneira, é possível interagir com bancos de
dados e aplicações existentes nos servidores. O fato do código PHP ser
executado no servidor permite que computadores com poucos recursos de
processamento executem-no, bastando basicamente um navegador instalado e
acesso à internet.
Uma das mais destacadas características do PHP é interagir com uma
grande quantidade de banco de dados. Com isto, escrever uma aplicação internet
que interaja com um banco de dados é extremamente simples, sendo que um
recurso avançado desta linguagem é permitir conexões persistentes de banco de
dados, minimizando assim a necessidade de constantes conexões, operações
custosas e que aumentam o tempo de resposta das aplicações (Klaver, 2006).
O uso da informática e programas computacionais no setor agrícola
permite atingir objetivos específicos na área. Dentre esses, pode-se dizer que um
dos mais complexos é a seleção adequada de máquinas e implementos agrícolas,
devido, principalmente, à grande variedade de equipamentos existentes no
mercado. Na Mecanização Agrícola, por exemplo, a seleção de máquinas e
implementos agrícolas adequados ao sistema de produção é um processo
bastante complexo e pode ser auxiliado por meio de programas computacionais.
Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi elaborar programas
computacionais, utilizando a linguagem PHP, aplicados à área de Mecanização
Agrícola, com a finalidade de otimizar as etapas de produção, reduzindo os custos
4
da operação, as perdas e aumentando o lucro do produtor. Especificamente, os
programas foram desenvolvidos para: a) avaliação da demanda de potência
requerida por máquinas e implementos agrícolas; b) cálculo de índice de
patinagem de rodados do trator; c) seleção de engrenagens para semeadoras de
precisão; d) manutenção preventiva; e) custo operacional; f) capacidade
operacional.
5
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Mecanização Agrícola
Com o aumento das populações, com a necessidade de se produzir mais
alimentos e com um número cada vez menor de pessoas empregadas na
agricultura, as operações agrícolas começaram a ser mecanizadas (Garcia,
1998). Registros históricos informam que os primeiros implementos surgiram com
a função de sulcar o solo e se baseavam em artefatos em madeira, acionados
inicialmente por fonte de potência humana.
Em 1900, produtores rurais representavam 38% da mão-de-obra dos
Estados Unidos. No final do século, este número caiu para 3%, fato que
representa uma evidência dramática da evolução da agricultura provocada pela
mecanização. Iniciando com motores de combustão interna e movimentando com
pneus de borracha, que impediam o deslizamento em solos barrentos, a
mecanização também proporcionou o desenvolvimento de implementos agrícolas
projetados para operações desde o preparo do solo à colheita. O advento da
colhedora autopropelida, por exemplo, introduziu uma forma eficiente,
economicamente, de colher e separar grãos. No final do século, em torno de
1994, a agricultura de precisão se tornou prática, combinando o conhecimento
das formas de cultivo dos produtores com a tecnologia baseada em
posicionamento global (National Academy of Engineering, 2009).
6
Atualmente, o uso de máquinas na agricultura tem duas grandes metas –
aumentar a produtividade por agricultor e modificar a feição do trabalho agrário,
tornando-o menos árduo e mais atraente. Praticamente todas as operações
agrícolas empregadas na instalação de uma cultura, desde o preparo do solo à
colheita, podem ser mecanizadas e apresentam grande eficiência e retorno
econômico ao produtor, desde que bem conduzidas, empregando tecnologia e
maquinário adequado.
Porém, é necessário que o conjunto trator e máquina agrícola esteja bem
dimensionado para proporcionar elevada capacidade operacional, redução de
custos e tempo. Espera-se, também, redução da compactação do solo e das
operações agrícolas envolvidas e otimização do índice de patinagem. Por isto,
máquinas e implementos agrícolas, quando utilizados de forma racional, podem
contribuir significativamente para elevar o desempenho da agricultura.
A grande variedade de máquinas agrícolas disponíveis hoje para realizar
estas operações permite ao agricultor uma escolha adequada para atender a sua
demanda. Porém, as características de cada modelo variam e podem interferir no
desenvolvimento da cultura.
A utilização de máquinas e implementos agrícolas mal dimensionados, que
exceda em dimensões a demanda necessária, como tamanho e potência, para
realização das operações acarreta em um aumento considerável do custo final
pela subutilização dos equipamentos. Isto porque o custo de mecanização pode
incidir em até 40% sobre o custo de produção, sendo então um item de
importância na racionalização econômica da produção pelo uso inadequado da
mecanização agrícola, isto pode resultar na elevação dos custos e dos preços dos
produtos (Cultivar, 2009). Em contrapartida, a redução do sistema mecanizado a
uma capacidade abaixo da demandada pode causar a inviabilidade da execução
das operações nos prazos estipulados e, consequentemente, causar prejuízos na
qualidade e/ou quantidade do produto.
O planejamento das operações agrícolas através de modelos de
dimensionamento otimiza o aproveitamento do maquinário agrícola, aumentando
a produtividade e reduzindo desperdícios. O dimensionamento da frota de
máquinas e implementos para as etapas do sistema de produção possibilita
aumentar o desempenho do serviço mecanizado, além de reduzir os custos de
cada operação, assegurando maior retorno aos investimentos realizados. Muitos
7
modelos de dimensionamento mecânico já existem, sendo que a grande maioria
ainda funciona através de planilhas manuais e não permitem uma flexibilidade de
cálculos com mais variáveis determinantes para específicos tipos de produções
(Zanoni et al., 2007).
A manutenção preventiva é aquela em que se realiza a manutenção em
intervalos regulares, determinados pelo número de horas trabalhadas pelo
equipamento. É realizada antes de surgir o defeito ou avaria, visando prolongar a
vida útil dos componentes.
A manutenção corretiva é o conjunto de operações realizadas com o
intuito de reparar algum defeito ou avaria ocorrida pela falta de manutenção
preventiva, por algum acidente, ou pelo uso indevido do equipamento.
A realização da manutenção preventiva possibilita oferecer à máquina
condições satisfatórias de operação, ou seja, deixá-la sempre apta ao trabalho.
Os cuidados da manutenção preventiva são agrupados em períodos
estabelecidos pelo fabricante, podendo ser chamada por isso, de periódica. Em
tratores agrícolas, utiliza-se, para este controle, o horímetro, instrumento que
registra o número de horas trabalhadas em função da rotação do motor.
2.2 Programas computacionais voltados para a área agrícola
No setor agropecuário existe uma grande quantidade de informação que
necessita ser manipulada, acessada de forma rápida e eficiente. O uso dos
computadores nesta área aumentou consideravelmente nos últimos anos,
tornando-se acessível ao produtor devido, principalmente, à facilidade na
aquisição dos equipamentos.
O uso de computadores na agricultura pode contribuir com um aumento
significativo na produtividade, porém, uma resistência ainda existe por parte dos
agricultores em acolher esta tecnologia. Outro fato que ainda ocorre é que os
investimentos em modernização causam, em curto prazo, uma redução na
margem de lucros na atividade agropecuária, causando um atraso contínuo na
adoção dessa nova tecnologia.
Segundo Paglis (2009), a adoção da informatização na fazenda não é a
solução para todos os problemas da propriedade. Se não houver um bom controle
na fazenda, ainda que manualmente, através de escrituração adequada, não
8
adianta nada informatizar. Isso representaria um problema ainda maior, pois as
informações geradas seriam oriundas de dados não confiáveis, o que certamente
originaria informações improcedentes e de pouca valia ao processo produtivo.
Esse tipo de erro já foi cometido muitas vezes no passado e foi, sem dúvida, um
dos responsáveis pela falta de credibilidade inicial que os agricultores
apresentaram em relação a essa nova ferramenta. Talvez isso explique, em parte,
a resistência em sua adoção. Deve-se ter em mente que a informatização da
propriedade agrícola é um meio e não um fim.
Mesmo assim, o uso dos computadores em vários segmentos agrícolas
tem aumentado nos últimos anos e as principais razões para seu uso, que são
relatadas pelos produtores, têm sido a necessidade de um melhor controle das
atividades durante o processo produtivo, melhor gerenciamento e organização
das empresas e mais agilidade e facilidade na obtenção de informações.
Da mesma maneira que há motivos para sua adoção, muitos produtores
relatam a falta de treinamento e assistência técnica, falta de programas
adequados e simples, dificuldade na obtenção de dados e custo dos programas
computacionais, como problemas ou dificuldades para adoção do uso da
informática (Paglis, 2009). A utilização dos computadores na agricultura pode ser
um ponto positivo no aumento da produtividade. Porém, seu uso pode trazer
vantagens e desvantagens.
Como vantagens se podem mencionar a confiabilidade dos dados obtidos
e gerados, armazenamento de informações, velocidade na execução de cálculos,
comunicação interna e externa, exigência de um sistema de trabalho bem definido
e expansão do potencial da fazenda. Como desvantagens, citam-se o custo de
aquisição do sistema computador e programa, a necessidade do sistema ser
adequado à demanda do produtor, a necessidade de acompanhamento técnico
na elaboração e implementação dos programas, a exigência de pessoal treinado
ou o gasto com treinamento de pessoal e a necessidade de um sistema de coleta
de dados eficiente.
Durante a etapa de implantação da informática é muito comum haver, em
certas circunstâncias, problemas com a utilização do equipamento e dos
programas. Vários produtores compram equipamentos certos de que o processo
de informatização está resolvido, não tendo, porém, o conhecimento de que sem
9
programas apropriados o sistema adquirido não funcionará da forma desejada,
causando, consequentemente, a frustração.
Programas computacionais específicos para a demanda do campo são
necessários e um estudo preliminar pode ser feito visando atingir a melhor
satisfação e utilização por parte do produtor rural. Tudo em pró dos objetivos
finais, que são redução de despesas e aumento de produtividade.
Neste aspecto, o desenvolvimento de programas computacionais tem sido
realizado permitindo inúmeros propósitos específicos, e a seleção de máquinas e
implementos agrícolas adequados ao sistema de produção é um destes.
A operação de colheita é uma operação crítica que pode sofrer atrasos,
resultando em perdas na quantidade e na qualidade do material colhido.
Normalmente os produtores empregam colhedoras com reserva de capacidade
para concluir a operação no menor prazo possível. Segundo Borges et al. (2006),
o excesso de capacidade aumenta os custos fixos, e a falta dela aumenta os
custos das perdas por atraso e, em ambos os casos, reduz a renda líquida da
operação, ao que se denomina custo de pontualidade. O problema do
dimensionamento consiste em ajustar o custo do capital extra investido na
capacidade da máquina para garantir a pontualidade e o custo das perdas por
atraso, buscando maximizar a renda líquida.
A seleção de pulverizadores agrícolas que se adaptem às necessidades
da propriedade é um processo trabalhoso, sendo uma das etapas mais
importantes dentro do processo produtivo. Neste sentido, Baio et al. (2004)
desenvolveram e utilizaram um modelo de programação linear com o objetivo de
auxiliar na seleção de pulverizadores agrícolas de barras, baseado no menor
custo horário do equipamento. Foram utilizadas as informações técnicas
referentes a 20 modelos de pulverizadores disponíveis no mercado, sendo quatro
autopropelidos, oito de arrasto e oito do tipo montado. A análise de sensibilidade
dos componentes dos custos operacionais mostrou que as taxas de reparo e
depreciação foram os fatores que mais interferiram na variação do custo horário
do conjunto trator pulverizador. O modelo matemático desenvolvido facilitou a
realização da análise de sensibilidade que foi processada em um tempo muito
pequeno.
Com a finalidade de avaliar a influência do atraso no dimensionamento da
frota e no custo da operação de colheita, devido à importância da cultura e da
10
pontualidade, Borges et al. (2006) avaliaram a influência do atraso no
dimensionamento da frota e no custo da operação de colheita. Para tanto,
desenvolveram um modelo computacional em linguagem Borland® Delphi 5.0, em
que a entrada de dados inclui os atributos da região agroclimática, da colhedora e
das cultivares de soja. O resultado é a renda líquida como indicador da
pontualidade na operação para a colhedora selecionada. O programa foi utilizado
para simular cenários numa propriedade na região de Ponta Grossa - PR, e os
valores obtidos revelaram que a frota de colhedoras da propriedade opera com
capacidade ociosa, produzindo renda líquida abaixo do potencial.
Zanoni et al. (2007) propuseram um trabalho com o objetivo de
desenvolver e implementar um sistema computacional orientado a objetos na
linguagem Java, capaz de realizar o dimensionamento mecânico de um sistema
de produção agrícola, utilizando informações de máquinas e implementos
armazenados em um banco de dados. Foi possível, com a utilização do sistema
desenvolvido, reduzir o longo tempo que era necessário para efetuar os cálculos
para cada operação do sistema de produção agrícola em análise.
Com o objetivo de selecionar um sistema de mecanização agrícola
visando atender às exigências técnicas e econômicas de uma propriedade
agrícola, Lopes et al. (1995) desenvolveram um programa computacional em
linguagem Pascal. Sua viabilidade foi testada em função de dados reais obtidos
em sedes de propriedades agrícolas, apresentando resultados satisfatórios nas
condições em que foi testado, mesmo utilizando parâmetros para condições
diferentes daquelas da agricultura no Brasil, constituindo-se, portanto, em
ferramenta de grande utilidade na seleção do sistema de mecanização agrícola.
Concluíram que os resultados fornecidos pelo programa minimizaram o custo
operacional e atenderam as exigências técnicas impostas pelas propriedades
agrícolas.
Narciso (2008) desenvolveu um trabalho com o objetivo de descrever e
mostrar a importância de um banco de dados espaço-temporal para a
disponibilização de dados sobre a cultura de milho e o sistema de apoio à decisão
Pró-Milho, conforme preceitos da agricultura de precisão. Segundo o autor, com a
utilização de um banco de dados espaço-temporal, é possível integrar dados
referentes a parâmetros físicos, químicos e biológicos do solo, referentes a uma
dada cultura, possibilitando ao usuário fazer consultas importantes ou fazer
11
simulações. Ele afirma ainda que um sistema de apoio à decisão poderá fornecer
para o usuário uma previsão da produtividade esperada para área, considerando
o máximo de variáveis relevantes que atuam sobre a planta.
Martins et al. (2004) realizaram um trabalho onde se registrou os
procedimentos e os resultados obtidos pelo desenvolvimento e implementação de
um programa computacional para gestão da logística de captação de leite na
Cooperativa Agropecuária Castrolanda, PR. Tal preocupação tem referências na
reestruturação experimentada pelo setor e no processo de coleta à granel, que
viabilizou a implementação de nova logística. Concomitantemente a isto, os
custos de captação têm se elevado substancialmente, com o aumento das
distâncias percorridas para a obtenção de volumes crescentes da matéria-prima.
Os produtores avaliados foram agregados em cinco áreas geográficas e o
modelo utilizou a heurística das economias de Clarke e Wright, minimizando a
distância total percorrida, como uma função dos custos de transporte, sujeita às
restrições de produção nas propriedades, capacidade dos tanques, tipo de
caminhão acessível nas estradas principais, secundárias e nas vias de acesso. As
principais conclusões que podem ser extraídas deste trabalho referem-se às
vantagens oferecidas pelo modelo desenvolvido em relação às sistemáticas
empíricas e aos modelos comerciais importados, e que foram originalmente
desenvolvidos para solucionar problemas de otimização de captação de lixo
urbano ou de distribuição de gás de cozinha. Por outro lado, sinalizou-se para a
economicidade da coleta à medida que seja ampliada a capacidade de
armazenamento nas propriedades e que sejam utilizadas mais carretas na coleta
e bi-trens no transporte de longa distância.
Silva et al. (2002) apresentam a concepção de um sistema especialista
baseado em regras, que se destina ao auxílio no diagnóstico de doenças que
geralmente atacam macieiras e maçãs. O protótipo do sistema utiliza o conceito
de ciclo de vida de um programa, conduzido pelas fases da Engenharia de
Programas. O trabalho pretende contribuir com o desenvolvimento de aplicações
da informática na agricultura para a melhoria da qualidade da produção.
Segundo Pavan (2002), a simulação e modelagem de sistemas, por ser
uma das primeiras aplicações da informática na agricultura, apresentaram uma
maior quantidade de trabalhos desenvolvidos. Atualmente, os revolucionários
avanços tecnológicos na informática e a presença da internet, com sua
12
conectividade global e a integração com linguagens de programação visual, têm
produzido novos conceitos e caminhos a serem ainda explorados na produção e
transferência do conhecimento em Fitopatologia.
A utilização dos computadores no acesso a redes, como a internet, tem
sido uma poderosa ferramenta para os agricultores. Como um passo natural ao
processo de informatização, o produtor passa a ter acesso a informações que
antes eram praticamente impossíveis de serem obtidas. Hoje a utilização de
portais especializados na área agrícola tornou-se um aliado importantíssimo do
agricultor. Neles se pode ter acesso a informações de todo o tipo, desde técnicas
até comercialização de produtos agrícolas.
2.3 Avaliação de qualidade de programa computacional educacional
Como acontece com qualquer disciplina de Engenharia, o desenvolvimento
de programas requer um mecanismo de medição de retorno e avaliação. A
medição é um mecanismo para a criação de uma memória coletiva e uma ajuda
na resposta a uma variedade de questões associadas à promulgação de qualquer
programa de processo. Ela ajuda a apoiar projetos de planejamento, permitindo
determinar os pontos fortes e fracos dos atuais processos e produtos, e fornece
uma justificação para a adoção e refinação das técnicas, permitindo avaliar a
qualidade dos processos e produtos específicos. A medição também contribui, no
decurso de um projeto, para avaliar seus progressos, tomar medidas corretivas
com base na presente avaliação e avaliar o impacto de tal ação.
Segundo Basili et al. (1994), de acordo com vários estudos realizados sobre
a aplicação de métricas e modelos industriais em ambientes, a medição, a fim de
ser eficaz, deve ser centrada em objetivos específicos; ser aplicada a todos os
ciclos de vida de produtos, processos e recursos; e ser interpretada baseada na
caracterização e compreensão da organização do contexto, ambiente e objetivos.
Isto significa que a medição deve ser definida num modelo de cima para
baixo. Deve ser focada com base em objetivos e modelos. Uma abordagem de
baixo para cima não vai funcionar porque há muitas características observáveis
em programas, como o número de defeitos, complexidade das linhas, código,
gravidade das falhas, esforço, produtividade, a densidade do defeito, etc. Mas
13
qual sistema métrico é utilizado e como ela interpreta isto, não é claro, sem os
modelos adequados e metas para definir o contexto.
Segundo Basili et al. (1994), há uma variedade de mecanismos para a
definição de objetivos mensuráveis que têm surgido na literatura, entre elas, as
abordagens Quality Function Deployment, Goal Question Metric, e Software
Quality Metrics.
A utilização de programas computacionais educacionais no ambiente de
ensino-aprendizagem tem sido cada vez mais frequente em todos os níveis da
educação. No entanto, os professores devem estar atentos a fim de garantir que
esses produtos sejam utilizados de forma responsável, com potencialidades
pedagógicas realmente verdadeiras. Assim, é fundamental que se coloque em
reflexão o tema “Avaliação de Qualidade de Produto de Software Educacional”.
Essa área de trabalho é bastante complexa, pois um produto com essa
especificidade deve ser avaliado tendo como base não apenas características
técnicas, mas, também, características ligadas à educação. Sendo assim,
Gladcheff (2001) apresentou um processo para elaboração de um instrumento, na
forma de questionários, que serve para avaliar um programa computacional
educacional, tendo como metodologia básica a abordagem Goal Question Metric.
2.3.1 GQM – Goal Question Metric
A abordagem Goal Question Metric (GQM), segundo Basili et al. (1994), é
baseada na suposição de que para uma organização para medição em uma
maneira propositiva, deve-se primeiro definir as metas para si próprio, seus
projetos. Em seguida, devem-se traçar os objetivos para os dados que se
destinam a definir os objetivos operacionalmente. Finalmente, o sistema deve
gerar um quadro para a interpretação dos dados no que diz respeito aos objetivos
declarados. Assim, é importante deixar claro, pelo menos em termos gerais, quais
necessidades de informação a organização possui, de modo que estas
necessidades de informação possam ser quantificadas, sempre que possível, e os
dados quantitativos possam ser analisados para saber se os objetivos foram
alcançados.
A abordagem GQM foi inicialmente definida para avaliar defeitos de um
conjunto de projetos no ambiente da NASA Goddard Space Flight Center. A
14
aplicação envolveu um conjunto de estudo de casos experimentais e foi
expandida para incluir vários tipos de modelos experimentais de abordagens.
Embora a abordagem GQM fosse originalmente usada para definir e avaliar
metas para um projeto específico em um determinado ambiente, seu uso tem sido
expandido para um maior contexto. Ela é usada como um passo no ajuste da
meta no paradigma de desenvolvimento de qualidade de evolução construído
para a organização de desenvolvimento de programas computacionais, o Quality
Improvement Paradigm, dentro de um quadro organizacional, o Experience
Factory, dedicado a construir competências de programas e fornecendo-lhes aos
projetos. O resultado da aplicação da abordagem Goal Question Metric é um
sistema de medição objetivando um determinado conjunto de questões e um
conjunto de regras para a interpretação dos dados da medição. O modelo
resultante de medição tem três níveis:
1. Nível conceitual (Goal) – onde uma meta é definida para um objeto, para
uma variedade de razões, com relação a vários modelos de qualidade, a
partir de diferentes pontos de vista, em relação a um ambiente específico.
Os objetos da medição são:
a. Produtos, como exemplos, artefatos, resultados e documentos que são
produzidos durante o sistema de ciclo de vida, por exemplo,
especificações, desenhos, programas e suítes de testes;
b. Processos, como exemplos, programa relacionado a atividades
normalmente associadas com o tempo; por exemplo: especificação,
concepção, ensaios, entrevistas;
c. Recursos, como exemplos, os itens utilizados pelos processos de forma
a produzir os seus resultados; como: pessoal, equipamentos,
programas e espaço para escritórios.
2. Nível operacional (Question) – onde um conjunto de questões é utilizado
para caracterizar a forma de avaliação e realização de um objetivo
específico. Neste nível as perguntas devem caracterizar o objeto de
medição (produto, processo, recurso), no que diz respeito a uma questão
da qualidade selecionada, e determinar a sua qualidade a partir do ponto
de vista selecionado.
15
3. Nível quantitativo (Metric): onde um conjunto de dados está associado a
cada pergunta a fim de responder a ele de uma maneira quantitativa. Os
dados podem ser:
a. Objetivos, quando os dados dependem apenas do objeto que está
sendo medido e não do ponto de vista de que são tomadas as
medições. Por exemplo: o número de versões de um documento, horas
de trabalho gastas em uma tarefa e o tamanho de um programa;
b. Subjetivos, quando os dados dependem tanto do objeto que está sendo
medido como do ponto de vista de que são tomadas. Por exemplo: a
legibilidade de um texto e o nível de satisfação do usuário (Basili et al.,
1994).
Com o objetivo de avaliar a qualidade do programa computacional
educacional, Gladcheff (2001) elaborou um instrumento de avaliação de qualidade
de programa educacional, a metodologia Goal Question Metric, utilizado em duas
fases.
Numa primeira etapa, o sistema de avaliação é utilizado para adquirir
conhecimento através de especialistas da área educacional. Na segunda fase, o
sistema é utilizado para elaborar o instrumento de avaliação, verificar a qualidade
de programas educacionais e obter retorno inicial de professores sobre o
instrumento.
A metodologia GQM é usada em muitos projetos de pesquisa em
Engenharia de Programas e vem sendo adotada em programas de avaliação de
qualidade de programas computacionais. Sua principal característica é a
capacidade de adaptação aos objetivos e particularidades do programa de
avaliação a ser realizado. O processo GQM se divide em três etapas, conforme
mostrado na Figura 1.
16
Figura 1. Etapas e fases do processo Goal/Question/Metric.
17
3. MATERIAL E MÉTODOS
O presente trabalho foi realizado no Laboratório de Engenharia Agrícola
do Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias da Universidade Estadual do
Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes, RJ.
Foram desenvolvidos seis programas computacionais visando a
otimização de operações agrícolas mecanizadas. Os programas foram
desenvolvidos utilizando-se a linguagem Hypertext Preprocessor (PHP) (Figura
2). O PHP é uma linguagem de programação de computadores interpretada, livre
e muito utilizada para gerar conteúdo dinâmico na rede de alcance mundial
(WWW, ou World Wide Web).
Utilizou-se o programa computacional Macromedia Dreamweaver MX
para a edição da linguagem de marcação do hipertexto (HTML, ou HyperText
Markup Language) e PHP dos programas desenvolvidos, sendo utilizado o banco
de dados MySQL nos sistemas.
O banco de dados MySQL é um sistema de gerenciamento de banco de
dados que utiliza a linguagem SQL (Structured Query Language, ou Linguagem
de Consulta Estruturada) como interface. É atualmente um dos bancos de dados
mais populares, com mais de 10 milhões de instalações pelo mundo.
18
Figura 2. Fluxograma de funcionamento dos aplicativos em PHP.
Os programas computacionais foram desenvolvidos para serem
executados via internet, bastando o usuário ter acesso à rede para entrar no
endereço que disponibiliza os diferentes programas. Este tipo de utilização torna
mais fácil o uso dos programas uma vez que não existe a necessidade de
instalação de arquivos específicos e o usuário pode ter acesso em locais
19
diferentes, como seu escritório, fazenda ou acesso remoto, utilizando algum
dispositivo sem fio de conexão à rede internet.
A rede internet permite a hospedagem de documentos que podem estar
na forma de vídeos, sons, hipertextos e figuras. Para visualizar a informação
pode-se usar um programa de computador chamado navegador para descarregar
informações de servidores e mostrá-los na tela do usuário. O usuário pode então
seguir as hiper ligações na página acessada para outros documentos ou mesmo
enviar informações de volta para o servidor para interagir com ele.
Os programas computacionais desenvolvidos foram hospedados em um
servidor que se encontra em um provedor de serviços de internet nos EUA, que
conta com capacidade de 300 MB. Foram desenvolvidos os seguintes programas:
– avaliação da demanda de potência de máquinas e implementos agrícolas;
determinação de patinagem para otimização do desempenho do trator agrícola;
cálculo e seleção de engrenagens para semeadoras de precisão; manutenção
preventiva; custo operacional e capacidade operacional.
3.1 Avaliação da demanda de potência de máquinas e implementos
agrícolas
Este programa computacional foi desenvolvido em linguagem PHP com o
objetivo de avaliar a demanda da potência requerida por máquinas e implementos
agrícolas normalmente utilizados na condução de práticas de campo, desde o
preparo do solo, tais como arados e grades de discos; até operações de
implantação de culturas, tais como semeadoras-adubadoras de precisão.
Desenvolvido em PHP, o programa computacional se baseia na norma
ASAE D497.4 (2003a), para calcular a força, e, posteriormente, a potência
requerida para puxar implementos de preparo do solo – subsoladores e
aplicadores de material orgânico, arados de aivecas, escarificadores, grades de
discos de simples ação e de dupla ação (tandem e offset), cortadores de palhada,
cultivadores mecânicos e máquinas de semeadura. A força exigida na barra de
tração do trator, segundo a norma ASAE D497.4 (2003a), é calculada pela
Equação 1.
[
]
TWSCSBAFD
i
.)()(
2
++=
(1)
20
Em que,
D
- força exigida na barra de tração, N;
F
i
- parâmetro adimensional de ajuste da textura do solo;
i
- 1 para solo argiloso, 2 para solo médio, ou 3 para solo arenoso;
A, B e
C
- parâmetros adimensionais específicos da máquina;
S
- velocidade de trabalho, km h
-1
;
W
- largura da máquina, m, ou número de peças; e
T
- profundidade de trabalho, cm, para implementos de preparo do solo,
ou 1 cm para outros.
De acordo com a força exigida na barra de tração, calculada pela norma
ASAE D497.4 (2003a), a potência exigida na barra de tração do trator pelo
implemento agrícola é calculada utilizando a Equação 2.
SDP .
=
(2)
Em que,
P
- potência exigida na barra de tração, W;
D
- força exigida na barra de tração, N; e
S
- velocidade de trabalho, m.s
-1
.
Para se determinar a potência exigida no motor do trator, utiliza-se o
quadro de relação de potência para tratores agrícolas, segundo a norma ASAE
D497.4 (2003a), onde a partir de um ponto conhecido de potência do trator, como
potência bruta do motor, potência líquida do motor, potência disponível na entrada
da transmissão, potência disponível na tomada de potência (TDP) e potência
disponível na barra de tração, é possível estimar a potência em outro ponto do
trator através de coeficientes estabelecidos.
O cálculo da potência exigida no motor do trator permite recomendar o
melhor trator para realizar a operação agrícola, dimensionando-se, assim, o
conjunto trator e implemento mais adequado para a realização do trabalho.
Desta forma, pode-se evitar a utilização de um trator com potência abaixo
da demandada pelo implemento, causando a sobrecarga e desgaste prematuro
do trator, ou seu super dimensionamento, acarretamento em elevação dos custos
21
de utilização, compactação do solo, entre outras consequências, quando se utiliza
um trator com potência acima da demandada para o serviço agrícola.
3.2 Determinação de patinagem para otimização do desempenho do trator
agrícola
Este programa computacional, desenvolvido em linguagem PHP, tem
como objetivo determinar a patinagem ideal dos rodados motrizes do trator
agrícola na condução de práticas de campo, objetivando a maior eficiência
tratória.
O desempenho da tração dos tratores depende, primeiramente, da
potência do motor, distribuição de massa nos rodados de motrizes, tipo de
acoplamento e tipo de solo. A eficiência tratória é calculada pela relação entre a
potência disponível na barra de tração e o eixo de potência do trator.
A eficiência tratória máxima é otimizada conciliando a patinagem do
rodado motriz e a resistência ao rolamento, que dependem diretamente do tipo de
solo que suporta o maquinário agrícola, condições do rodado e patinagem.
A patinagem, por sua vez, é definida como o deslocamento relativo do
rodado de transmissão quando comparado a uma condição sem deslizamento do
mesmo. Uma vez calculada a patinagem da operação agrícola em condições
reais de trabalho, pode-se sugerir a distribuição de peso no trator de forma a
atingir a maior eficiência tratória.
Para cálculo da eficiência tratória, pode-se utilizar a Equação 3, segundo
a norma ASAE D497.4 (2003a), substituindo-se valores teóricos de patinagem até
obter-se a eficiência tratória máxima, para determinado tipo de solo em que se
deseja realizar a operação de campo.
GT
NT
sET .)1( −=
(3)
Em que,
ET
- eficiência tratória, adimensional;
s
- patinagem do pneu, %;
NT
- tração líquida, kN; e
22
GT
- tração bruta, kN.
A tração líquida pode ser considerada como a força paralela em direção
ao deslocamento, desenvolvida pelo sistema de transmissão e transferido ao
trator. A tração bruta é a soma da força líquida e a resistência ao rolamento. As
trações líquida e bruta podem ser calculadas pelas Equações 4 e 5,
respectivamente, segundo a norma ASAE D497.4 (2003a).
(
)
(
)
−−−−=
−−
Bn
s
Bn
eeWNT
sBn
5,01
1188,0
5,71,0
(4)
(
)
(
)
(
)
04,01188,0
5,71,0
+−−=
−− sBn
eeWGT
(5)
Em que,
W
- força dinâmica da roda normal à superfície do solo, kN; e
B
n
- coeficiente, adimensional.
s
- patinagem do rodado motriz, decimal.
O coeficiente Bn, por sua vez, é calculado pela Equação 6, segundo a
norma ASAE D497.4 (2003a).
+
+
=
d
b
h
W
dbCI
Bn
31
51
δ
(6)
Em que,
CI
- índice de cone do solo, kPa;
b
- largura da seção do pneu sem carga, m;
d
- diâmetro do pneu sem carga, m;
h
- altura da seção do pneu, m;
δ
- deflexão do pneu, m;
Uma vez calculada e conhecida a patinagem para determinadas
condições de trabalho, visando a eficiência tratória máxima, condição ideal de
23
trabalho, podem-se adotar práticas a fim de evitar problemas de operação e
custos desnecessários. Este é o objetivo principal deste aplicativo computacional
– informar ao usuário a necessidade de redistribuição, ou não, da massa sobre a
estrutura do trator para o controle de tração.
Um trator com excesso de lastro virá a gastar prematuramente seus
pneus, gastar mais combustível e sistema de transmissão, e acelerar a
compactação do solo.
Em contrapartida, a falta de lastro causa também desgaste prematuro do
pneu, além de não permitir, com eficiência, a transferência de potência do rodado
ao solo. O consumo de combustível também é superior porque o rodado executa
mais revoluções para percorrer a mesma distância, reduzindo também a
capacidade operacional. Ocorre, também, uma compactação superficial causada
pelo deslizamento relativo entre os pneus motrizes e solo.
Para conhecer a patinagem real dos rodados motrizes em condições de
campo, pode-se utilizar a Equação 7, descrita a seguir.
100
1
n
n
A
AA
s
−
=
(7)
Em que,
s
- patinagem do pneu, %;
A
n
- avanço em condições sem carga por revolução da roda, m; e
A
1
- avanço em condições com carga por revolução da roda, m.
Uma vez calculada a patinagem ideal pelas Equações 3, 4, 5 e 7, e
mensurada a patinagem real de operação, pela Equação 7, pode-se compará-las
afim de se tomar providências a respeito da distribuição de peso do trator com a
finalidade de se trabalhar em condições de eficiência tratória máxima.
3.3 Seleção de engrenagens para semeadoras adubadoras de precisão
O objetivo deste programa computacional, desenvolvido em PHP, é
selecionar as engrenagens do sistema de transmissão de uma máquina
semeadora adubadora de precisão para regulagem da densidade de sementes,
24
facilitando e tornando, de maneira mais rápida, a determinação das engrenagens
a serem utilizadas na máquina.
A semeadora adubadora de precisão conta com um sistema de
transmissão de potência do rodado transmitindo ao setor de distribuição de
sementes e insumos, acionado por engrenagens dentadas, correntes e eixos. A
correta deposição de sementes e insumos no campo, atingido o estande pré-
estabelecido, só pode ser atingido através da escolha adequada da relação de
transmissão da máquina.
Uma máquina mal regulada pode vir a depositar menos ou mais sementes
por metro linear em relação ao esperado, ocasionando em um estande abaixo do
esperado, com pouco aproveitamento da área, redução da produtividade final, ou
alta competitividade entre plantas com um estande adensado, desperdício de
sementes e fertilizantes e aumento dos custos de produção, respectivamente;
além da redução da produtividade pela competição de luz, água e nutrientes.
Após a entrada de dados, o programa retornará o resultado das
engrenagens a serem utilizadas no sistema de transmissão, de acordo com o
modelo de máquina selecionado.
Com a utilização deste programa computacional, buscar-se-á a rapidez na
saída de dados, combinado com cálculos precisos de regulagens das
engrenagens, tornando-se, assim, uma ferramenta facilitadora de cálculos e
consulta a tabelas.
O primeiro modelo de semeadora adubadora de precisão utilizado na
avaliação é a SEED-MAX PCR 2226, que apresenta mecanismo de dosagem de
sementes do tipo disco perfurado horizontal. O sistema de acionamento do disco
de distribuição de sementes é composto por engrenagens, correntes e eixos e é
apresentado na Figura 3.
25
Figura 3.
Esquema do sistema de acionamento do disco de distribuição de
sementes da semeadora de precisão SEED-MAX PCR 2226.
No sistema de transmissão com pares engrenados, considerando-se a
ausência de deslizamento entre duas engrenagens acionadas por corrente
dentada, ou contato direto, pode-se considerar que a velocidade linear de ambas
tem o mesmo valor. Nas engrenagens posicionadas no mesmo eixo, considera-se
a mesma frequência entre elas.
No sistema de transmissão de engrenagens, considera-se como relação
de transmissão a relação do produto do número de dentes das engrenagens
motoras pelo produto do número de dentes das engrenagens movidas.
Sabendo-se que o número de furos que deverão passar pelo ponto de
liberação de sementes no mecanismo dosador, para cada volta da roda
acionamento, corresponde à relação entre o perímetro da roda e o espaçamento
entre sementes, e considerando-se que a relação de transmissão a ser
estabelecida pela semeadora é igual ao número de furos, por volta da roda pelo
número de furos do dosador, obtém-se a Equação 8, para o cálculo das
engrenagens intercambiáveis A, B, e S3 a serem utilizadas no processo de
semeadura.
26
10
40
18
14
3
18
26
26
12
12
S
A
B
nf
p
EES =
(8)
Em que,
EES
- espaçamento entre sementes, m;
p
- perímetro da roda motriz da semeadora, m;
nf
- número de furos do disco dosador, e
A, B e S3
- engrenagens do sistema de transmissão.
O espaçamento entre sementes é calculado utilizando-se a Equação 9.
eNS
EES
10000
=
(9)
Em que,
NS
- número de sementes por área, sementes ha
-1
; e
e
- espaçamento entre linhas de plantio, m.
O número de sementes por área é calculado utilizando-se a Equação 10.
DEISG
NP
NS =
(10)
Em que,
NP
- número de plantas por área, plantas ha
-1
;
G
- índice de germinação, decimal;
S
- índice de sobrevivência, decimal;
I
- índice de impurezas, decimal;
E
- índice de enchimento dos discos, decimal, e
D
- índice de deslizamento do rodado motriz, decimal.
3.4 Manutenção preventiva
Este programa computacional tem como objetivo a determinação do
momento exato da realização da manutenção preventiva em função das horas
27
acumuladas registradas no horímetro do trator agrícola. Com esta finalidade, foi
desenvolvido um programa em PHP, utilizando-se o banco de dados informados
no manual do fabricante do trator. Utilizou-se, neste trabalho, a marca AGCO
Massey Ferguson série 200.
A partir da entrada de dados, ou número de horas do trator, o programa
resulta as operações de manutenção necessárias ao modelo de trator específico
tratado pela versão do programa em execução.
3.5 Custo operacional de combustível
Este programa computacional tem como objetivo determinar o custo
operacional de combustível para tratores em operações agrícolas, baseado na
potência máxima disponível na tomada de potência do trator.
O programa computacional foi desenvolvido em linguagem PHP,
baseando-se na norma ASAE EP496.2 (2003b).
Para o cálculo do consumo médio para combustível de motores à
gasolina, pode-se utilizar a Equação 11, segundo a norma ASAE EP496.2
(2003b), aproximado dos Dados de Testes de Tratores de Nebraska.
ptoavg
PQ 305,0=
(11)
Em que,
Q
avg
- consumo médio de gasolina, L h
-1
; e
P
pto
- potência máxima na tomada de potência, kW.
Segundo a norma ASAE EP496.2 (2003b), um trator à diesel utiliza 73%
de combustível em volume de um trator à gasolina, aproximadamente, sendo
considerado este fator para corrigir o cálculo para consumo de combustível diesel.
A obtenção do valor de potência máxima na tomada de potência (P
pto
) do
trator é fornecido pelo fabricante, e normalmente, representa 83% da potência
bruta do motor, segundo a norma ASAE EP496.2 (2003b), podendo ser obtido
também através desta relação.
28
3.6 Capacidade operacional
Este programa computacional tem como objetivo determinar a capacidade
operacional, através da estimativa do número de dias em que a operação agrícola
pode ser realizada, considerando a eficiência de campo de cada operação,
segundo a Tabela 3, da norma ASAE D497.4 (2003a). O resultado do cálculo da
capacidade operacional é a área trabalhada em função do tempo.
O tempo requerido para cada operação agrícola pode ser calculado de
acordo com a Equação 12.
EfSL
A
T
10
=
(11)
Em que,
T
- tempo de operação, h;
A
- área de trabalho, ha;
L
- largura nominal do implemento, m;
S
- velocidade de operação do implemento, km h
-1
; e
Ef
- eficiência de operação, decimal.
Este resultado permitirá ao produtor estimar o tempo necessário e o custo
de produção, associando ao programa de custo operacional, para executar o
trabalho de campo, otimizando seu tempo para cada operação agrícola e
planejando cada etapa de campo visando fechar o ciclo de produção em tempo
hábil. O programa computacional foi desenvolvido em PHP, utilizando-se as
normas ASAE D497.4 (2003a) e ASAE EP496.2 (2003b).
Neste cálculo, não estão sendo consideradas operações agrícolas
utilizadas simultaneamente como dois conjuntos mecanizados realizando aração
ao mesmo tempo.
3.7 Avaliação dos programas desenvolvidos
Para a avaliação dos seis programas computacionais desenvolvidos,
utilizou-se a metodologia GQM (Goal Question Metric).
29
Foram disponibilizados a 31 alunos dos cursos de Agronomia e
Zootecnia, da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, um
endereço eletrônico na internet permitindo o acesso livre para executar os
programas. Todos os alunos avaliadores haviam concluído as disciplinas de
Mecânica Aplicada e Mecanização Agrícola.
Todos os alunos, após fazerem uso dos programas, responderam
questionários de avaliação dos mesmos, contendo os seguintes tópicos:
funcionalidade, objetivo, projeto visual, compatibilidade, aplicabilidade,
confiabilidade e usabilidade. As opções de resposta eram sim, médio ou não, com
espaço para respostas adicionais, quando necessárias.
Com base nos dados coletados através dos formulários respondidos,
realizou-se uma avaliação estatística, utilizando-se o teste t de student.
30
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O usuário pode acessar os programas em locais diferentes, como seu
escritório, fazenda ou algum dispositivo remoto sem fio de conexão à rede
internet.
Todos os programas permitem livre acesso a qualquer usuário que
interessar, não possuindo senha ou regra para sua execução, porém os códigos
fontes dos programas são indisponíveis aos usuários, protegendo os direitos
autorais dos desenvolvedores.
Os programas foram bem aceitos entre os alunos avaliados, porém sob o
ponto de vista técnico, ainda precisam ser realizadas algumas adaptações, das
quais foram bem visíveis a necessidade de alteração de cores de letras e a
impressão dos resultados finais em tela.
4.1.1 Avaliação da demanda de potência de máquinas e implementos
agrícolas
O programa computacional para avaliação da demanda de potência
desenvolvido apresenta para o usuário uma tela inicial, onde o usuário faz a
seleção da operação agrícola e implemento utilizado (Figura 4).
31
Figura 4. Tela de seleção da operação agrícola e implemento utilizado.
Em seguida, deve ser escolhido o modelo de trator – 4x2, 4x2 TDA, 4x4
ou de esteiras, e tipo de solo, velocidade de operação, largura e profundidade de
trabalho do implemento (Figura 5).
32
Figura 5. Tela de seleção do trator, solo, velocidade de operação, largura e
profundidade de trabalho.
Após a entrada dos dados, o programa exibe o resultado da potência
exigida na barra de tração e no motor do trator (potência bruta), nas unidades de
kW e cv (Figura 6).
33
Figura 6. Tela de resultados.
Na avaliação do programa computacional, conforme a Tabela 1, em
relação à sua característica de funcionalidade, foi observado que 100% dos
entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de objetivo, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de projeto visual, foi observado que 92,38% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de compatibilidade, foi observado que 81,63% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de aplicabilidade, foi observado que 94,78% dos entrevistados aprovaram o
programa.
34
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de confiabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de usabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
35
*. Percentuais seguidos por pelo menos uma mesma letra na coluna de cada característica do mesmo programa não diferem entre si pelo intervalo de confiança t de Student a 5% de
probabilidade.
Tabela 1. Avaliação dos seis programas computacionais desenvolvidos.
36
4.1.2 Determinação de patinagem para otimização do desempenho do trator
agrícola
O programa computacional para determinação de patinagem para
otimização do desempenho do trator agrícola desenvolvido apresenta para o
usuário uma tela inicial, onde o usuário faz a seleção do tipo de solo em que a
operação agrícola será realizada (Figura 7).
Figura 7. Tela de seleção do tipo de solo.
Após a entrada dos dados, o programa exibe o resultado da eficiência
tratória máxima e o valor da patinagem ideal para a operação agrícola no solo
escolhido (Figura 8).
37
Figura 8. Tela de resultados.
Conforme Tabela 1, na avaliação do programa computacional, em relação
à sua característica de funcionalidade, foi observado que 100% dos entrevistados
aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de objetivo, foi observado que 99,09% dos entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de projeto visual, foi observado que 89,85% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de compatibilidade, foi observado que 84,46% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de aplicabilidade, foi observado que 87,21% dos entrevistados aprovaram o
programa.
38
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de confiabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de usabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
4.1.3 Seleção de engrenagens para semeadoras adubadoras de precisão
O programa computacional para seleção de engrenagens para
semeadoras adubadoras de precisão apresenta para o usuário uma tela inicial,
onde o usuário faz inserção dos índices normalmente utilizados na regulagem da
máquina semeadora, como densidade de plantas por área recomendada, e
índices de germinação, pureza, sobrevivência, deslizamento do rodado da
semeadora, enchimento dos discos, e o espaçamento entre linhas de semeadura
(Figura 9).
Figura 9. Tela de inserção dos índices empregados na regulagem da semeadora.
39
Em seguida, o programa apresenta o resultado do número de sementes
por área que a máquina deve soltar, e disponibiliza a opção para inserção do
número de furos do disco dosador de sementes (Figura 10).
Figura 10. Tela de resultado da densidade de sementes e inserção do valor de
furos do disco dosador.
Após a entrada dos dados, o programa exibe o resultado do número de
sementes por metro que a máquina semeadora deve soltar, e os valores das
engrenagens que o usuário deve escolher para atingir determinado número de
sementes, calculado pelo programa (Figura 11).
40
Figura 11. Tela de resultados.
Conforme Tabela 1, na avaliação do programa computacional, em relação
à sua característica de funcionalidade, foi observado que 92,38% dos
entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de objetivo, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de projeto visual, foi observado que 89,85% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de compatibilidade, foi observado que 84,46% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de aplicabilidade, foi observado que 94,78% dos entrevistados aprovaram o
programa.
41
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de confiabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de usabilidade, foi observado que 99,09% dos entrevistados aprovaram o
programa. Não foram computados votos de desaprovação do programa neste
quesito.
4.1.4 Manutenção preventiva
O programa computacional para manutenção preventiva apresenta para o
usuário uma tela inicial, onde o usuário tem as opções de inserir e pesquisa
(Figura 12).
No ambiente inserir, é permitido ao usuário do programa adicionar alguma
manutenção periódica ao banco de dados do programa, como o número de horas
e sua respectiva manutenção. Enquanto isto, no ambiente de pesquisa, o usuário
é conduzido a outra opção permitindo acessar a manutenção periódica
estabelecida para as horas acumuladas de trabalho.
42
Figura 12. Tela de inicial do programa.
Em seguida, o programa apresenta a tela de inserção do número de
horas do trator registrado em seu horímetro. (Figura 13).
43
Figura 13. Tela de inserção do número de horas do trator.
Após a entrada dos dados, o programa exibe o conjunto de manutenções
que o operador deve realizar, de acordo com a recomendação do fabricante do
trator, informando o setor do trator e a operação específica (Figura 14).
44
Figura 14. Tela de resultados.
Conforme Tabela 1, na avaliação do programa computacional, em relação
à sua característica de funcionalidade, foi observado que 89,85% dos
entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de objetivo, foi observado que 78,72% dos entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de projeto visual, foi observado que 89,85% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de compatibilidade, foi observado que 72,64% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de aplicabilidade, foi observado que 94,78% dos entrevistados aprovaram o
programa.
45
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de confiabilidade, foi observado que 99,09% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de usabilidade, foi observado que 89,85% dos entrevistados aprovaram o
programa. Não foram computados votos de desaprovação do programa neste
quesito.
4.1.5 Custo operacional de combustível
O programa computacional para cálculo do custo operacional de
combustível apresenta para o usuário uma tela inicial, onde o usuário tem as
opções de inserir a potência bruta do motor, normalmente informado no seu
manual fornecido pelo seu fabricante, o tempo gasto na operação agrícola e o
preço atual do óleo combustível (Figura 15).
46
Figura 15. Tela de inserção de potência, tempo e custo do combustível.
Após a entrada dos dados, o programa exibe ao usuário o valor do custo
operacional do combustível e o consumo horário de combustível em litros por
hora (Figura 16).
47
Figura 16. Tela de resultados.
Conforme Tabela 1, na avaliação do programa computacional, em relação
à sua característica de funcionalidade, foi observado que 100% dos entrevistados
aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de objetivo, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de projeto visual, foi observado que 94,78% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de compatibilidade, foi observado que 89,85% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de aplicabilidade, foi observado que 99,09% dos entrevistados aprovaram o
programa.
48
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de confiabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de usabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
4.1.6 Capacidade operacional
O programa computacional para cálculo da capacidade operacional
apresenta para o usuário uma tela inicial, onde o usuário tem a opção de inserir a
opção agrícola que será realizada (Figura 17).
Figura 17. Tela inicial de inserção do tipo de operação agrícola.
49
Após a entrada dos dados, o programa apresenta ao usuário uma tela
para inserção do tipo de implemento a ser utilizado, a área total trabalhada, a
largura teórica do implemento e a velocidade teórica de trabalho (Figura 18).
Figura 18. Tela inicial de inserção do tipo de implemento, área, largura e
velocidade de operação.
Após a entrada dos dados, o programa apresenta ao usuário uma tela de
resultados informando o tempo total que será gasto na operação desejada (Figura
19).
50
Figura 19. Tela de resultados.
Conforme Tabela 1, na avaliação do programa computacional, em relação
à sua característica de funcionalidade, foi observado que 100% dos entrevistados
aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de objetivo, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de projeto visual, foi observado que 94,78% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de compatibilidade, foi observado que 89,85% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de aplicabilidade, foi observado que 99,09% dos entrevistados aprovaram o
programa.
51
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de confiabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
Na avaliação do programa computacional, em relação à sua característica
de usabilidade, foi observado que 100% dos entrevistados aprovaram o
programa.
52
5. CONCLUSÕES
A partir dos programas computacionais desenvolvidos, tornou-se possível
a execução de tarefas para cálculos de avaliação da demanda de potência de
máquinas e implementos agrícolas; determinação de patinagem para otimização
do desempenho do trator agrícola; cálculo e seleção de engrenagens para
semeadoras de precisão; manutenção preventiva; custo operacional e capacidade
operacional de forma automatizada, com eficiente economia de tempo.
Os programas computacionais desenvolvidos foram avaliados obtendo
boa aprovação em itens específicos como funcionalidade, objetivo, projeto visual,
compatibilidade, aplicabilidade, confiabilidade e usabilidade. Apresentam a
vantagem de serem oferecidos sem a necessidade de arquivos de instalação,
bastando o usuário ter acesso a rede internet. Porém, há a versão de instalação
remota no modo PHP-GTK, caso o usuário não tenha acesso a internet.
Pretende-se dar sequência a este projeto no doutorado, construindo um
portal que, além dos programas já existentes e melhorados na sua interface com
utilização do software Flash entre outros softwares mais voltados para animação,
design gráfico e interação entre o programa e o usuário; também irá contar com
aulas virtuais “youtube da mecanização”, acréscimo de mais programas com
outras normas, setores de notas dos alunos, disponibilização de material para
estudo e muitas outras funções que estão sendo desenvolvidas em forma de
plugins, que irão sendo incorporadas no decorrer do projeto de tese do doutorado.
53
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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management data – ASAE Standards D497.4. St. Joseph: 373-380.
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( http://www.livrosgratis.com.br )
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