BR102019003805A2 - sistema de mensuração georreferenciada da compactação dos solos agrícolas - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE MENSURAÇÂO GEORREFERENCIADA DA COMPACTAÇÃO DOS SOLOS AGRÍCOLAS O seguinte resumo para invenção descreve um sistema de mensuração georreferenciada da compactação dos solos agrícolas, constituindo-se em um equipamento do tipo arrasto, que permite ter regulagens na posição de trabalho diretamente na sua estrutura, comportando um equipamento de arraste constituído por um chassi (7), suportado por um conjunto de eixo e rodas (5), dotado de pistão hidráulico de levante (6), sendo que neste chassi (7) estão dispostos três discos de leitura (1, 9 e 10), os discos de limpeza (11) do trilho, o mecanismo de coleta de amostra do solo (15) e o cambão (8) para arraste do equipamento por um veículo.
Description
[001] O seguinte relatório descritivo para invenção se refere ao desenvolvimento do sistema de mensuração georreferenciada da compactação dos solos agrícolas, através de um equipamento capaz de penetrar no solo por meio de um ou mais discos de corte, contando com um conjunto de leitura de umidade do solo e temperatura.
[002] É sabido que a compactação do solo é um processo decorrente da manipulação intensiva, quando o solo perde sua porosidade, sendo, portanto, a redução do volume do solo com a expulsão de ar e que ocorre devido aos processos antrópicos.
[003] Na agricultura, a compactação do solo se dá pela influência de máquinas agrícolas, tais como tratores e colhedeiras, como também pelo pisoteio do gado. A compactação do solo é danosa para a produção agrícola, pois influencia negativamente o crescimento de raízes, fazendo com que a planta tenha problemas em seu desenvolvimento. A compactação também diminui a movimentação da água pelo solo, pois cria uma camada muito densa de solo onde a água não se infiltra, ocasionando excesso de água no solo nas camadas superficiais, podendo provocar erosão. Nos solos compactados, a armazenagem de água também é deficiente, causando problemas às culturas em épocas de estiagens.
[004] Diversos parâmetros da física do solo podem ser usados como indicativos para a compactação, como a densidade, porosidade e outros.
[005] Existem, também, equipamentos que permitem medir a compactação em campo, denominados penetrômetros. Versões eletrônicas de penetrômetros permitem a armazenagem de dados. Com a expansão da agricultura de precisão, a medição da compactação do solo, com o uso de penetrômetros eletrônicos automatizados e georreferrenciados, tem sido utilizada como indicativo da condição física do solo.
[006] Uma maneira de medir se um solo é viável ou não para a agricultura é usar condutividade elétrica, onde esta medida pode ser feita com sensor acoplado a veículos ou máquinas agrícolas que passam pela área. Para isso é preciso que se tenha umidade no solo. A mensuração é realizada apenas uma vez e o mapa resultante permite identificar regiões com características do solo distintas.
[007] Existem diversos documentos de patente que mostram sistema de medir a umidade do solo, condutividade elétrica, temperatura e outros parâmetros. Por exemplo, o documento US 20180292339 revela um sistema para medir a condutividade elétrica do solo tendo um suporte, uma pluralidade de contatos de engate do solo (por exemplo, relhas) montados no suporte, pelo menos uma sonda e um processador. A corrente é fornecida através do solo e depois medida. As voltagens medidas entre os respectivos pares de contatos opostos são usadas para calcular a condutividade elétrica do solo no primeiro, segundo e terceiro intervalos de profundidade. Cada sonda é seletivamente inserida no solo e é configurada para determinar a condutividade elétrica do solo no primeiro, segundo e terceiro intervalos de profundidade. O processador correlaciona a condutividade elétrica calculada do solo do solo na primeira, segunda e terceira faixas de profundidade com as determinações de condutividade elétrica do solo da sonda. Métodos para determinar e visualizar as características do solo e aplicar essas características a um modelo de cultivo estão incluídos.
[008] O documento US 5841282 descreve um dispositivo para medir a condutividade do solo, constituído por uma estrutura adaptada para ser transportada sobre uma superfície do solo e uma pluralidade de relhas de acoplamento do solo isoladas uma da outra e montadas de modo isolante nesta armação. Este dispositivo também inclui meios para passar uma corrente entre um primeiro par de relhas através do solo e meios para medir esta corrente. Além disso, compreende meios para medir a tensão resultante entre um segundo par de relhas. Este dispositivo para medir a condutividade do solo também é constituído por componentes de contato elétrico que fornecem contato elétrico consistente da relha para os meios de medição de corrente e tensão. Um sinal elétrico recebido por uma relha viaja para um flange de montagem e depois para um coletor de pó. O coletor de pó passa esse sinal elétrico para o fuso por meio de um êmbolo carregado por mola. Este sinal elétrico viaja do fuso fixo para os meios de medição de corrente e tensão. Este dispositivo é ainda capaz de calcular a condutividade do solo a partir das medições de tensão e corrente. Além disso, as medidas deste dispositivo podem ser georreferenciadas, de modo a produzir um mapa mostrando as mudanças na condutividade do solo ou na profundidade do solo superficial em um campo. Além disso, este dispositivo é capaz de medir simultaneamente a condutividade do solo de pelo menos duas profundidades diferentes do solo em uma única passagem.
[009] Os solos agrícolas na grande maioria, possuem irregularidades em seu relevo. Equipamentos de mensuração precisam vencer essas oscilações para que a coleta seja verdadeira e continua, se não, de nada adianta o desenvolvimento de equipamentos de alto acúmulo de dados, se esses são errôneos.
[010] Existem equipamentos de arrasto e equipamentos acoplados aos três pontos do trator. Quando comparado os dois equipamentos, um acoplado nos três pontos de um trator e outro arrastro, o equipamento arrasto tem ampla vantagem em termos de estabilidade e “copiagem” do revelo, este possui seu próprio jogo de rodas, centralizado com os discos, dessa forma acompanhando exatamente o momento da mudança no relevo quando em movimento. Em sua própria estrutura possui regulagens de posição e ângulo de ataque, fatores como esses são muito importantes na manutenção da profundidade correta dos discos de corte. Já um equipamento acoplado aos três pontos de um trator, dificilmente consegue manter boa estabilidade e capacidade de copiar o relevo, existe uma distância entre o conjunto de rodas do trator e o ponto de atuação do disco de leitura. Durante o movimento sobre o campo agrícola, as inclinações e oscilações do trator interferem rapidamente sobre a profundidade dos discos, limitando assim, qualidade dos dados e velocidade de trabalho
[011] Assim, devido às considerações pertinentes ao estado da arte anteriormente apresentado, é um dos objetivos da presente invenção o desenvolvimento de um sistema de medição georreferenciada da compactação de solos agrícolas, constituindo-se em um equipamento do tipo arrasto, que permite ter regulagens na posição de trabalho diretamente na sua estrutura. É independente do propulsor de tração, atuando de forma mais estável e coletando dados com maior qualidade.
[012] Outra vantagem importante que diferencia o novo modelo, é que sua estrutura permite a alocação de contrapesos para que os discos atuem em profundidades pretendidas e com estabilidade. Assim o novo equipamento tem a vantagem de ser rebocado por qualquer propulsor que possui apenas um engate único de tração.
[013] Portanto, o sistema de mensuração georreferenciada da compactação dos solos agrícolas é completo, possui a estrutura e sistema para mensuração do adensamento dos solos e, conjuntamente, um sistema de leitura de umidade e temperatura do solo.
[014] O equipamento possui como peças principais e diferenciais, três discos de corte (aço) com diâmetros conhecidos, uma célula de carga mensuradora de peso e um conjunto elétrico de leitura instantânea de dados em cada um dos discos. Tais conjuntos são dispostos de “software APP” instalado sobre um aparelho de plataforma Android, munido com sistema GPS e conexão Bluetooth, realizando a comunicação e armazenamento de dados georreferenciados.
[015] Ao mover o equipamento sobre a área em avaliação um sistema eletro-hidráulico-mecânico promove o deslocamento para cima e para baixo de uma sonda coletora de amostras do solo que mensura a umidade e temperatura da amostra em tempo real.
[016] Entre a estrutura mecânica superior e o suporte do disco, está posicionada a célula de carga. Dessa forma, a carga exercida sobre o disco para a ruptura do solo é mensurada e armazenada no aparelho “data logger”.
[017] Com o deslocamento do equipamento, diferentes condições de resistência mecânica do solo são enfrentadas pelos discos, com isso a variabilidade é medida em cada uma das células de cargas e enviadas para armazenamento e formação do mapa de compactação do solo.
[018] A caracterização da presente invenção é feita por meio de desenhos representativos do sistema de medição georreferenciada da compactação de solos agrícolas, de tal modo que o equipamento possa ser integralmente reproduzido por técnica adequada, permitindo plena caracterização da funcionalidade do objeto pleiteado.
[019] A partir das figuras elaboradas que expressam a melhor forma ou forma preferencial de se realizar o produto ora idealizado, se fundamenta a parte descritiva do relatório, através de uma numeração detalhada e consecutiva, onde a mesma esclarece aspectos que possam ficar subentendidos pela representação adotada, de modo a determinar claramente a proteção ora pretendida.
[020] Estas figuras são meramente ilustrativas, podendo apresentar variações, desde que não fujam do inicialmente pleiteado.
[021] Neste caso se tem que:
[022] - A FIGURA 1 mostra uma perspectiva do equipamento de mensuração;
[023] - A FIGURA 2 mostra uma perspectiva explodida do equipamento de mensuração;
[024] - A FIGURA 3 mostra o mecanismo de coleta de amostras do solo, o leitor de umidade e temperatura do solo e um conjunto elétrico de leitura instantânea dos dados
[025] - A FIGURA 4 mostra o mecanismo de coleta de amostra do solo na posição abaixada
[026] - A FIGURA 5 mostra o mecanismo de coleta de amostra de solo na posição levantada para entrar em contato com o sensor da temperatura e umidade;
[027] - A FIGURA 6 mostra um detalhe dos discos de limpeza do trilho;
[028] - A FIGURA 7 mostra um dos discos com a célula de carga e o conjunto elétrico e;
[029] - AFIGURA 8 mostra, de modo esquemático, a atuação dos discos penetrando o solo.
[030] O sistema de mensuração proposto emprega um equipamento de arraste constituído por um chassi (7), suportado por um conjunto de eixo e rodas (5), dotado de pistão hidráulico de levante (6), sendo que neste chassi (7) estão dispostos três discos de leitura (1, 9 e 10), os discos de limpeza (11) do trilho, o mecanismo de coleta de amostra do solo (15) e o cambão (8) para arraste do equipamento por um veículo.
[031] O sistema proposto comporta três discos de leitura (1, 9 e 10) com diâmetros diferentes para leitura em três camadas diferentes de solo simultaneamente, sendo que ditos discos de leitura (1, 9 e 10) estão posicionados em linha, rodando no mesmo sulco do corte, permitindo assim a atuação em diferentes profundidades (16, 17 e 18), coletando os dados especificamente à camada referida.
[032] Cada um dos discos de leitura (1, 9 e 10) contém uma célula de carga (2) e um conjunto elétrico de leitura instantânea dos dados (3).
[033] Os discos de limpeza do trilho (11) estão dispostos aos pares, operam com inclinação e são pontiagudos (19) para realizar a limpeza do caminho onde passarão os discos de leitura (1, 9 e 10). Estes discos de limpeza (11) são indispensáveis, pois evitam que haja interferência dos restos culturais que cobrem o solo sobre a atuação dos discos leitores (1, 9 e 10), podendo esses restos culturais manipular os dados pelo fraco contato dos sensores diretamente com o solo interferindo no corte e profundidade de mapeamento.
[034] Para uma correta análise do adensamento do solo e sua variabilidade ao longo dos campos cultivados, é necessário relacionar com a leitura do teor de umidade do solo, esse expresso em percentual. A verificação dever ser feita preferencialmente muito próximo da coleta de dados de compactação, uma vez que o teor de umidade varia muito com a insolação e o aumento temperatura do solo, as quais provocam evaporação da água do solo. Dessa forma, o equipamento proposto é composto por um conjunto de leitura de umidade do solo e temperatura.
[035] O equipamento conta com um sistema de coleta de amostra do solo (15) dotado de um mecanismo eletro-hidráulico-mecânico composto por um paralelogramo (20) atuado por um pistão (22), onde na extremidade de um braço (23) se posiciona o coletor de amostras do solo (12) e na parte superior do referido sistema (15) fica posicionada, de modo fixo, o sensor de temperatura e umidade (13), sendo que o paralelogramo (20) pode ser movido para baixo e para cima, levando uma amostra do solo em tempos pré-determinados, para que o sensor (13) faça a medição da umidade e temperatura, simultaneamente. O deslocamento do paralelogramo pode ser visto na movimentação para cima e para baixo (24 e 25).
[036] Os dados são automaticamente enviados a caixa DATA LOGGER, essa que já controla o sistema e armazena os dados de compactação do solo, e podem ser enviados para um dispositivo móvel (4).
Claims (6)
1. SISTEMA DE MENSURAÇÃO GEORREFERENCIADA DA COMPACTAÇÃO DOS SOLOS AGRÍCOLAS, caracterizado por empregar um equipamento de arraste constituído por um chassi (7), suportado por um conjunto de eixo e rodas (5), dotado de pistão hidráulico de levante (6), sendo que neste chassi (7) estão dispostos três discos de leitura (1, 9 e 10), os discos de limpeza (11) do trilho, o mecanismo de coleta de amostra do solo (15) e o cambão (8) para arraste do equipamento por um veículo.
2. SISTEMA DE MENSURAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 e caracterizado pelos três discos de leitura (1, 9 e 10) apresentarem diâmetros diferentes, sendo que ditos discos de leitura (1, 9 e 10) estão posicionados em linha, rodando no mesmo sulco do corte, permitindo assim a atuação em diferentes profundidades (16, 17 e 18), coletando os dados simultaneamente e especificamente à camada referida.
3. SISTEMA DE MENSURAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2 e caracterizado pelos discos de leitura (1, 9 e 10) conterem, cada um, uma célula de carga (2) e um conjunto elétrico de leitura instantânea dos dados (3).
4. SISTEMA DE MENSURAÇÃO, de acordo com as reivindicações 2 e 3, e caracterizado pelos discos de limpeza do trilho (11) estão dispostos aos pares, operam com inclinação e são pontiagudos (19) para realizar a limpeza do caminho onde passarão os discos de leitura (1, 9e 10).
5. SISTEMA DE MENSURAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 e caracterizado pelo equipamento contar com um sistema de coleta de amostra do solo (15) dotado de um mecanismo eletro- hidráulico-mecânico composto por um paralelogramo (20) atuado por um pistão (22), onde na extremidade de um braço (23) se posiciona o coletor de amostras do solo (12) e na parte superior do referido sistema (15) fica posicionada, de modo fixo, o sensor de temperatura e umidade (13), sendo que o paralelogramo (20) pode ser movido para baixo e para cima, levando uma amostra do solo em tempos pré-determinados, para que o sensor (13) faça a medição da umidade e temperatura, simultaneamente.
6. SISTEMA DE MENSURAÇÃO, de acordo com as reivindicações anteriores e caracterizado pelos dados serem automaticamente enviados a caixa DATA LOGGER e podem ser enviados para um dispositivo móvel (4).
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2019
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