ABSTRACT: Controlled machinery traffic is a technique to increase the efficiency of machines and make better use of inputs. This study evaluated the pollutant gas emissions of an agricultural tractor towing a precision seeder-fertilizer with different plow configurations in an area with varying intensities of controlled machinery traffic. The study was carried out in a commercial agricultural area located in the municipality of Carazinho, Brazil. The experimental design was of randomized 3 x 3 blocks, with three traffic situations (tractor traffic; tractor + harvester traffic; and tractor + harvester + sprayer traffic), as well as three plow settings. The pollutant gases analyzed were: particulate material (PM), nitrogen oxides (NOx), carbon dioxide (CO2), and oxygen (O2). We concluded that greater controlled traffic intensity, compared to an area without traffic, yields a PM reduction of 43% using the double disk, and 67% using the double disk without a ridge plow. The absence of plows on the traffic lines reduces the PM, NOx, and CO2 emissions by, respectively, 73%, 12%, and 17% with tractor + harvester traffic; and 80%, 12%, and 15% with tractor + harvester + sprayer traffic, compared to cultivation using ridge plows.

RESUMO: O tráfego controlado de máquinas é uma técnica para aumentar a eficiência das máquinas e melhor utilizar os insumos. O objetivo deste trabalho foi avaliar as emissões de gases poluentes de um trator agrícola tracionando uma semeadora-adubadora de precisão com diferentes configurações de sulcadores em uma área com intensidades variadas de tráfego controlado de máquinas. O estudo foi realizado em uma área agrícola comercial localizada no município de Carazinho, Brasil. O delineamento experimental foi em blocos casualizados 3 x 3, com três situações de tráfego (tráfego de trator; tráfego de trator + colheitadeira; e tráfego de trator + colheitadeira + pulverizador), além de três configurações de sulcadores. Os gases poluentes analisados foram: material particulado (MP), óxidos de nitrogênio (NOx), dióxido de carbono (CO2) e oxigênio (O2). Concluiu-se que a maior intensidade de tráfego controlado, em comparação com área sem tráfego, proporciona redução de MP de 43% usando o disco duplo e 67% usando o disco duplo sem haste. A ausência de sulcadores nas faixas de tráfego reduz as emissões de MP, NOx e CO2 em 73%, 12% e 17% respectivamente, com tráfego trator + colheitadeira e 80%, 12% e 15% com tráfego de trator + colheitadeira + pulverizador, em relação ao cultivo com sulcador haste.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar e comparar com a norma MAR-I as emissões de particulados em um motor de ciclo Diesel com sistema de injeção eletrônica, submetido à diferentes misturas de biodiesel e alterações no ponto e volume de injeção de combustível. As emissões de particulados foram analisadas com delineamento inteiramente casualizado em esquema bi fatorial (12x8), proveniente da interação de três misturas de biodiesel/Diesel, duas configurações de ponto de injeção, dois volumes de injeção de combustível e oito velocidades de giro do eixo virabrequim, com 30 repetições. Os resultados indicam que, as emissões de particulados atendem às exigências da norma MAR-I quando o motor opera com a regulagem original de fabricação e é alimentado com misturas de até 30% de biodiesel. Na velocidade angular de torque máximo (1.500 rpm), o adiantamento do ponto de injeção e o aumento do débito de combustível, para as misturas de 10 e 30% de biodiesel, aumentam em 115 e 314%, respectivamente, as emissões de particulados, em relação ao motor na configuração original.

ABSTRACT: The present study aimed to evaluate the particulate emissions in a Diesel engine with an electronic injection system using different biodiesel blends and variations in the fuel injection point and volume, comparing it with the MAR-1 standard. The particulate emissions are analyzed using a two-factor (12×8) completely randomized design that resulted from the interaction of three biodiesel/Diesel blends, two injection point configurations, two fuel injection volumes and eight crankshaft speeds, with 30 repetitions. According to the results, the particulate emissions meet the requirements established by the MAR-I standard when the engine operates at the original factory settings, fueled with blends containing up to 30% of biodiesel. With the engine angular speed at maximum torque (1,500 rpm), the injection point advanced and the increase in fuel volume, the particulate emissions increased by 115% and 314% for the 10 and 30% biodiesel blends, respectively, regarding the engine operating with the original settings.

RESUMO: Misturas de óleo Diesel mineral, biodiesel e etanol formam estratégias de substituição parcial do combustível de origem fóssil, aplicáveis em motores de ignição por compressão, com o intuito de redução das emissões de gases. Neste trabalho realizaram-se avaliações experimentais em um motor de trator agrícola de ignição por compressão, multi-cilíndrico, turboalimentado com aftercooler, gerenciamento eletrônico da injeção e sistema de tratamento de gases EGR. Foram utilizados óleo Diesel de baixo (BS10 -10 ppm) e alto teor de enxofre (BS500 - 500 ppm), com 10% de biodiesel em sua constituição, em misturas com concentrações de 5%, 10%, 15% e 20% do volume total, compostas por etanol anidro aditivado, totalizando oito combustíveis em mistura e duas condições de referência (sem etanol). Foram avaliadas as emissões de gases CO, HC, NOx e HC+NOx, segundo os oito modos de operação (M) da norma ABNT NBR ISO 8178-4. Dentre os resultados encontrados, com o incremento das concentrações de etanol nas misturas ocorreu o aumento das emissões de CO, NOx e HC+NOx. Já o HC apresentou um comportamento de maiores emissões para combustíveis com alto teor de enxofre (BS500) em baixas cargas. Não houve diferença para as emissões de NOx em altas cargas. Já nos demais modos de operação, para o BS10 ocorreram comportamentos diversos, em alguns momentos aumentando e em outros diminuindo as emissões de NOx. Já para o BS500, o comportamento das emissões de NOx foi de aumento com o incremento das concentrações de etanol. Devido as emissões específicas de NOx serem maiores que as de HC (em g.kW-1.h-1), o comportamento do HC+NOx foi similar ao do NOx. Considerando apenas a análise direta dos modos de operação, a utilização de etanol causa o aumento das emissões, superando os valores limites da MAR-1 e EURO V.

ABSTRACT: Partial fuel replacement strategies arising from fossil sources used in compression ignition engines involve mixtures of mineral Diesel oil, biodiesel and ethanol to minimize the gas emissions. In this study, experimental assessments were performed on a multi-cylinder, turbocharged aftercooler, compression-ignition, agricultural tractor engine provided with electronic injection management and an exhaust gas recirculation (EGR) gas treatment system. Diesel oil containing low (BS10 -10 ppm) and high sulfur concentrations (BS500 - 500 ppm) was utilized, with 10% of biodiesel as a constituent established by Brazilian legislation, in blends with 5, 10, 15 and 20% of the total volume, made up of anhydrous ethanol with additives. Thus, there were eight fuels blends and two reference conditions (without ethanol). The emissions of CO, HC, NOx and the HC+NOx gases were estimated, corresponding to the eight operating modes (M) of the ABNT NBR ISO 8178-4 standard. From the findings, it was evident that with the rise in the ethanol concentrations in the fuel blends there was a corresponding increasing in the CO, NOx and HC+NOx emissions. The HC, on the contrary, exhibited a pattern of higher emissions for the high-sulfur fuels (BS500) at low loads. No difference was observed for the NOx emissions at high loads. In the other operation modes, different behaviors were expressed for the BS10, which sometimes showed an increase, while at other times a reduction in the NOx emissions. Regarding the BS500, the NOx emission increased when the ethanol concentrations rose. As the specific emissions of the NOx were higher than those of the HC (in g.kW-1.h-1), the behavior exhibited by the HC+NOx showed similarity to that of the NOx. When the directly analysis of the operating modes was taken into consideration, the use of ethanol triggered an upswing in the emissions, exceeding the threshold of MAR-1 and EURO V standards.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo determinar o tempo de aquecimento do motor e o número de ensaios que deve ser realizado para aquisição dos parâmetros de desempenho de um motor de ciclo Diesel. Foi utilizado um trator agrícola acoplado via tomada de potência a um dinamômetro de correntes parasitas. Como combustível, foi utilizado biodiesel puro (B100) e determinado o consumo horário por meio da utilização de um fluxômetro. Foram coletados e analisados os dados de torque, potência, consumo horário e específico de combustível, em três tempos de aquecimento do motor (20, 60 e 100 minutos). Para a determinação do número de ensaios, foram realizados 18 ensaios dinamométricos e verificado em quantos ocorre o menor erro experimental, por meio do menor coeficiente de variação. Pode-se observar que, não houve diferença com relação ao tempo de aquecimento para as variáveis analisadas, sendo que o tempo de 20 minutos foi suficiente para iniciar as avaliações de desempenho do motor; e o número de quatro ensaios representando serem suficientes para avaliar o desempenho do motor e reduzir o erro experimental.

ABSTRACT: This research determined the engine warm-up time and the number of tests that must be carried out to obtain the performance parameters of a Diesel cycle engine. To this end, an agricultural tractor coupled to an eddy current dynamometer via a power take-off was used. Pure biodiesel (B100) was used as the fuel, and the hourly consumption was determined by means of a flowmeter. Data regarding torque, power, and hourly and specific fuel consumption was collected and analyzed at three engine warm-up times (20, 60, and 100 min). To determine the number of tests, 18 dynamometric tests were carried out to verify which of those presented the smallest experimental error, through the smallest coefficient of variation. No difference was observed in relation to the warm-up time for the analyzed variables, with a time of 20 min being enough to start the engine performance evaluations. In total, four trials were sufficient to assess engine performance and reduce experimental error.

RESUMO: O comportamento das curvas típicas de desempenho passou por alterações nos últimos anos, com a adoção de maior tecnologia pelos motores de tratores agrícolas, seja para atender aos novos limites de emissões de gases poluentes ou na busca por maior eficiência. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola, equipado com gerenciamento eletrônico da injeção, turbocompressor, aftercooler e sistema de tratamento de gases EGR (Exhaust Gas Recirculation). Também foram analisadas as informações disponibilizadas pelos fabricantes para os dados de potência nominal, potência máxima e potência máxima com Booster, torque máximo e torque máximo com Booster. Os resultados demonstraram que a diferença percentual entre a potência nominal e a potência máxima pode variar de 1,49% a 11,97% para um mesmo fabricante, 0% em outro e em um terceiro fabricante os valores situam-se em aproximadamente 9% para todos os seus modelos. Resultados similares foram encontrados para os dados informados de torque máximo e torque máximo com Booster, com valor mínimo encontrado de 0,62%, valor médio de 7,44% e o valor máximo de 12,65% para toda a série.

ABSTRACT: Over the past few years, changes have been observed in the behavior of typical performance curves, after higher technology has been incorporated into the agricultural tractor engines, either to satisfy the ceiling of the new pollutant gas emission limits or to achieve better efficiency. The aim of this study was to assess the typical performance behavior of an agricultural tractor engine, possessing electronic injection management, turbocharger, aftercooler and EGR (Exhaust Gas Recirculation) treatment system. An analysis was done of the information the manufacturers provided, in terms of nominal power, maximum power and maximum power with Booster, maximum torque and maximum torque with Booster. From the results, the percentage difference between the nominal power and maximum power were found to hover anywhere from 1.49 to 11.97%, for the same manufacturer, 0% in another manufacturer and 9% in a third manufacturer, for all the models. Similar results were noted for the data reported on the maximum torque and maximum torque with Booster, giving 0.62% as the minimum value, 7.44% as the average value and 12.65% as the maximum value for the entire series.

RESUMO Os tratores agrícolas passaram por profundas transformações nas últimas duas décadas, impulsionadas pelo surgimento da Agricultura de Precisão e, recentemente, seguindo uma nova concepção, denominada de Agricultura 4.0. Neste sentido, este artigo de revisão tem por objetivo reunir informações sobre o estado atual e a perspectiva do uso de inteligência artificial e eletrônica avançada na avaliação de motores de tratores agrícolas. A partir de extensa busca na literatura científica tornou-se possível inferir que, os motores dos tratores agrícolas acompanham as tendências tecnológicas dentro das premissas da Agricultura 4.0. Foram constatados avanços tecnológicos significativos nos motores em relação às suas concepções originais decorrentes, principalmente da incorporação das unidades eletrônicas, nas quais são armazenados algoritmos e programações predefinidas, permitindo o autodiagnostico, o gerenciamento dos sistemas de alimentação de ar e combustível, em consonância com as emissões de poluentes em diferentes condições de funcionamento e a transmissão de informações. Portanto, tais avanços permitiram otimizar o processo de combustão, refletindo positivamente nos parâmetros de desempenho e eficiência termodinâmica dos motores, além da redução das emissões.

ABSTRACT Agricultural tractors have undergone significant changes in the last two decades promoted by precision agriculture and Agriculture 4.0. This review article collects data on the current status and future prospects of the use of artificial intelligence and advanced electronics in agricultural tractor engines. A literature search showed that tractor engines follow the technological trends of Agriculture 4.0. There are significant technological advances in engines regarding the incorporation of electronic control units, in which algorithms and programs are stored, allowing self-diagnosis, the control of air and fuel feeding systems based on pollutant emissions under different operating conditions, and data transfer. Therefore, such advances improved combustion, performance, and thermodynamic efficiency, and reduced pollutant emissions.

RESUMO A criação de suínos tem aumentado nos últimos anos, ocasionando a produção de elevada quantidade de dejeto líquido, cuja alternativa para seu uso é a aplicação no solo como fonte de fertilizante orgânico. O objetivo do trabalho foi determinar a influência de dejeto líquido de suínos na comunidade da fauna do solo em sistema plantio direto. O trabalho foi desenvolvido em área experimental no município de Taquaruçu do Sul-RS. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em arranjo fatorial (4+1) x 4, sendo cinco tratamentos de adubações: 0 (sem adubo), 20; 40 e 80 m3 ha-1 de dejetos líquido de suínos e tratamento adicional (adubação mineral) e quatro avaliações: correspondendo ao número de aplicações do dejeto líquido de suínos (1ª, 2ª, 3ª e 4ª aplicação), com quatro repetições. As coletas da fauna edáfica foram realizadas com armadilhas tipo PROVID. Avaliou-se a frequência relativa dos grupos da fauna edáfica, população de colêmbolos e ácaros, densidade, riqueza, índice dominância de Simpson e diversidade de Shannon. A população de ácaros e colêmbolos e os índices de diversidade, riqueza e dominância são influenciados pela aplicação sucessiva de dejeto líquido de suínos. Aplicações sucessivas de dejeto líquido de suíno aumenta a diversidade da fauna do solo pela redução na população de organismos da ordem Collembola. A análise de correlação canônica evidenciou associação do número de colêmbolos com 80 m3 ha-1 de dejeto líquido de suínos após a terceira aplicação.

ABSTRACT Pig farming has increased in recent years, resulting in the production of a large quantity of liquid manure, which can be used as a source of organic fertiliser. The aim of this work was to determine the influence of pig slurry on the community of soil fauna in a system of direct seeding. The study was carried out in an experimental area in the town of Taquaruçu do Sul, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The experimental design was of randomised blocks in a (4 + 1) x 4 factorial scheme, comprising five fertilisation treatments, 0 (no fertiliser), 20, 40 and 80 m3 of pig slurry ha-1 and one additional treatment (mineral fertiliser), with four evaluations corresponding to the number of slurry application (1st, 2nd, 3rd and 4th application), and four replications. The soil fauna was sampled using PROVID traps. The following were evaluated: the relative frequency of the groups of soil fauna, the populations of springtails and mites, density, richness, Simpson's dominance index and the Shannon diversity index. The populations of mites and springtails, and indices of diversity, richness and dominance are influenced by the successive application of pig slurry. Successive applications of pig slurry increase the diversity of the soil fauna by reducing the population of organisms of the Order Collembola. Canonical correlation analysis showed an association between the number of springtails and 80 m3 of pig slurry ha-1 after the third application.

A elevada produção de dejeto líquido de suínos faz do solo a principal alternativa para a sua utilização na forma de fertilizante orgânico. Contudo, a adição de resíduos orgânicos nos sistemas de manejo do solo é um fator que pode influenciar a biota do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influencia da aplicação de doses de dejeto líquido de suíno na fauna do solo em diferentes sistemas de cultivos. O trabalho foi desenvolvido em área experimental no município de Taquaruçu do Sul, RS. O delineamento foi em blocos casualisados em arranjo fatorial (2x5), sendo dois sistemas de manejo do solo (mínimo e plantio direto) e cinco doses (0, 20, 40, 80m³ ha-1 de dejeto líquido de suíno e adubação química) com quatro repetições. As coletas da fauna edáfica foram realizadas com armadilhas tipo PROVID, em parcelas de 22,5m². Avaliou-se o total de grupos, colêmbolos, ácaros, abundância, riqueza, índice dominância de Simpson, diversidade de Shannon e o índice de Pielou. Os resultados indicam que o sistema plantio direto associado a 40 e 80m³ ha-1 resultam em maior abundância de organismos, ocasionada pelo maior número de colêmbolos. A população de ácaros é maior no cultivo mínimo, em comparação ao sistema plantio direto na dose de 80m³ ha-1. No sistema plantio direto, a dominância de Simpson aumenta e a diversidade de Shannon diminui com a elevação das doses de dejeto líquido de suíno.

The high production of liquid pig slurry makes the soil, the main alternative to its use as an organic fertilizer. However, the addition of organic residues in soil management systems is a factor that may influence the soil biota. The aim of this study was to evaluate the influence of dose application of liquid swine manure on soil biota in different cropping systems. The study was conducted in the experimental area located in the Taquaruçu do Sul. The design was a randomized block factorial arrangement (2x5), two soil management (minimum and no tillage) and five doses (0, 20, 40, 80m³ ha-1 of liquid swine slurry and chemical fertilizer - ROLAS) with four replications. Sampling of soil biota was carried out with PROVID traps in plots of 22.5m². It was evaluated the total group, springtails, mites, abundance, richness, Simpson’s index, Shannon’s diversity and Pielou’s index. The results indicate that no tillage system associated with 40 and 80m³ ha-1 resulted in a greater abundance of organisms, caused by the greater number of springtails. The mite population is larger in minimum tillage compared to no tillage at a rate of 80m³ ha-1. In no-tillage increases the dominance of Simpson and Shannon diversity decreases with increasing levels of liquid swine manure.

A fauna edáfica é sensível e responde, com relativa rapidez, ao impacto de diferentes tipos de sistemas de produção, possibilitando, deste modo, o seu uso como componente ativo na avaliação da qualidade do solo. O presente trabalho objetivou determinar a influência do cultivo de aveia preta, nabo e ervilhaca e dos consórcios nabo/aveia preta e ervilhaca/nabo/aveia preta, na estrutura e composição da fauna edáfica. O delineamento foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 6x4, sendo seis culturas de cobertura do solo (aveia preta, nabo, ervilhaca, consórcio nabo/aveia preta, consórcio ervilhaca/nabo/aveia preta e pousio) e quatro épocas de coleta (0, 50, 100 e 150 dias após a semeadura), com quatro repetições. Após a coleta da fauna do solo, foram determinados a abundância de indivíduos, número de colêmbolos, riqueza de Margalef, índice de diversidade de Shannon, equabilidade de Pielou e dominância de Simpson. A utilização dos consórcios nabo/aveia preta e ervilhaca/nabo/aveia preta favoreceu a abundância de indivíduos e o número de colêmbolos, já nos primeiros 50 dias. O consórcio ervilhaca/nabo/aveia preta reduziu a diversidade de Shannon, por aumentar a população de colêmbolos. A maior diversidade de espécies foi observada aos 100 dias, após a implantação das culturas. A fauna edáfica foi influenciada pela fase vegetativa e pelo tipo de cultura de cobertura do solo.

The edaphic fauna is considered sensitive and responds relatively fast to the impact of different types of production systems, thereby enabling its use as an active component for evaluating soil quality. This study was conducted to determine the influence of black oat, turnip, vetch and the intercropping of turnip/black oat and vetch/turnip/black oat in the structure and composition of the edaphic fauna. The experimental design was randomized blocks, in a 6x4 factorial scheme, consisting of six soil cover crops (black oat, turnip and vetch, the intercropping of turnip/black oat and vetch/turnip /black oat and fallow ground) and four sampling times (0, 50, 100 and 150 days after sowing), with four replications. After collecting the soil fauna, the abundance of individuals, Collembola number, Margalef richness, Shannon diversity index, Pielou equitability and Simpson dominance were determined. The intercropping of turnip/black oat and vetch/turnip/black oat favored the abundance of individuals and the Collembola number, within the first 50 days. The intercropping of vetch/turnip/black oat reduced the Shannon diversity index by increasing the Collembola population. The highest species diversity was observed at 100 days after the crops implantation. The edphic fauna was influenced by the vegetative stage and soil cover crop types.