ABSTRACT Family farming in Brazil is responsible for the country’s food security, ensuring most of the food consumed by Brazilians. However, the agricultural machinery and equipment industry has not been dedicated to providing innovations to this sector, focusing mainly on supplying large agribusiness properties with the most advanced technology equipment. Thus, the introduction of new technological solutions regarding agricultural machines for family farming is necessary. Considering the need to supply this branch of the Brazilian agricultural sector with new technologies, this study aimed to establish the design specifications of an autonomous electric vehicle that serves as a multifunction platform, which was primarily designed to remove weeds, mainly meeting the needs of family farmers. The product development methodology in its informational phase was applied to obtain and study these needs. As a result, 19 design specifications were established with their associated target values, allowing defining the physical and economic parameters that will be the basis for the development of the autonomous electric vehicle in its conceptual phase.

ABSTRACT Pesticide environmental risks and increased weed resistance have encouraged studies for alternatives to herbicides. Among these are weed thermal control methods by controlled heat application machines. Thus, this study aimed to test a prototype of heat-applicator machine as a function of changes in gas pressure, travel speed, and tire traffic effect on plants. Then, three experimental factors were tested: gas pressure (98, 196, and 245 kPa), travel speed (0.56, 0.78, and 1.17 m s−1), and tire traffic effect on plants (with and without traffic). The results showed that tire traffic effect on plants and subsequent heat application had no effect on control rate. Weed control rates reached levels considered satisfactory using a heat application speed of 0.56 m s−1 associated with gas pressures of 245 or 196 kPa, as well as a heat application speed of 0.78 m s−1 associated with a gas pressure of 245 kPa. A total between 60.9 and 84.9 kg ha−1 liquefied petroleum gas was required for weed control of around 80%.

ABSTRACT Several equipments are used in the application of agrochemicals by small scale farmers, with emphasis on the knapsack hand sprayer due to the low cost of acquisition and viability of use in different operating conditions. Although it is an equipment widely used, few studies have been developed in order to ascertain its functional characteristics. This study has the objective of presenting a methodology to measure the effort to which the operator is subjected in the activation of the pumping lever of knapsack hand sprayer verifying if these machines fit within the limitations foreseen by the Brazilian laws and international regulations. The methodology used was adequate to measure the operator's required efforts for the activation of knapsack hand sprayer. All sprayers tested with water have achieved satisfactory results by national standards, but only two by international regulations.

Na intenção de fornecer uma alternativa tecnicamente adequada aos pequenos agricultores, foi projetado e construído um protótipo de dosador de sementes do tipo disco horizontal com duas saídas de sementes para as culturas de milho e feijão que, posteriormente, será incorporado a uma semeadora de pequeno porte que atenda às necessidades da agricultura familiar. O mecanismo dosador incorporou componentes disponíveis no mercado de peças de reposição para várias marcas de dosadores. Foram utilizados processos de fabricação usuais estabelecidos dentro de classes de tolerância, que permitem a fabricação por empresas metalúrgicas de pequeno porte. O protótipo finalizado foi testado quanto à dosagem e montagem/desmontagem, comparado com o desempenho de dosador comercial também semelhante, com duas saídas, porém com disco de maior diâmetro. O desempenho do protótipo foi similar àquele do dosador comercial semelhante indicando a viabilidade de sua utilização no projeto de uma semeadora de precisão para pequenos agricultores.

With the intention of providing an alternative, technically appropriate to small-holders, a prototype of horizontal plate meter with two seed outlets for corn and beans was designed and built that will later be incorporated into a small planter that meets the needs of family farming. The metering mechanism incorporated components available in the market of spare parts for various brands of meters. Usual manufacturing processes were employed, established within tolerance grades which allow for the manufacture in small metalworking companies. The final prototype was tested for metering and assembly / disassembly, then compared with performance of similar commercial metering also with two outlets, but with larger diameter disc. The prototype’s performance was similar to that of comparable commercial meter, indicating the feasibility of its use in the design of a precision seeder for small holders.

Nos últimos anos, as políticas públicas vêm disponibilizando aos agricultores familiares crédito subsidiado para aquisição de máquinas agrícolas. No entanto, não há uma sistemática que possa ser utilizada para a seleção dos tratores mais adequados à realidade dos agricultores. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é propor um modelo para a seleção de tratores destinados a agricultores de base familiar em municípios da região de Pelotas, Rio Grande do Sul. Para a construção do modelo, foi empregada a Metodologia Multicritério em Apoio à Decisão, que está dividida em três fases principais: a fase de estruturação (identificação de atores, contexto decisional e criação do modelo), a fase de avaliação (quantificação das preferências dos atores) e a fase de recomendações (seleção das melhores opções). O uso da metodologia multicritério permitiu identificar e valorar os critérios empregados na escolha de tratores por parte dos agricultores familiares desta região. Foram identificados seis eixos principais de avaliação: custo operacional (peso 0,20), custo de aquisição (peso 0,22), facilidade de manutenção (peso 0,10), capacidade do trator (peso 0,26), ergonomia (peso 0,14) e segurança (peso 0,08). O trator mais bem pontuado no modelo (14,7 kW de potência nominal) também foi aquele adquirido por 53,3% das famílias.

In recent years, public policy has been offering subsidized credit for machine purchase to family farmers. However, there is no methodological procedure to select a suitable tractor for these farmers' situation. In this way, we aimed to develop a selection model for smallholder farmers from Pelotas city region in the state of Rio Grande do Sul. Building a multicriteria model to aid decisions is divided into three main stages: structuring stage (identifying stakeholders, decisional context and model creation), evaluation stage (stakeholder preference quantification) and recommendation stage (choice selection). The Multicriteria method is able to identify and value the criteria used in tractor selection by regional family farmers. Six main evaluation areas were identified: operational cost (weight 0.20), purchase cost (weight 0.22), maintainability (weight 0.10), tractor capacity (weight 0.26), ergonomics (weight 0.14) and safety (weight 0.08). The best-rated tractor model (14.7 kW rated power) also was the one purchased by 53.3% of local families.

O comportamento estrutural estático de um chassi experimental de semeadora de quatro linhas para agricultura familiar foi testado, utilizando-se da técnica numérica de Análise de Elementos Finitos, onde se levou em consideração os esforços a que a máquina em questão estaria sujeita, quando suspensa do chão, pelos três pontos de engate do trator. Para a validação do modelo usado pelo software SolidWorks Simulation, submeteu-se um protótipo em escala real do chassi a carregamentos de forças verticais, a fim de comparar os deslocamentos reais da estrutura com os deslocamentos calculados pelo software. Dois estudos foram feitos do modelo para o cálculo dos deslocamentos da estrutura: no primeiro, não foram incluídos os suportes dos engates dos três pontos no cálculo, e os deslocamentos medidos não foram comparáveis com os calculados. No segundo estudo, quando foram incluídos os engates no cálculo, verificou-se que os resultados foram comparáveis com os obtidos na prática. Concluiu-se, portanto, que o segundo estudo é válido e que os cálculos da estrutura do chassi que foram realizados pelo software são confiáveis.

The static structural behavior of an four row planter experimental frame for family farming was tested using the Finite Element Analysis numerical technique, which took into account the efforts that this machine would be subjected, when suspended over the ground by the three-point hitch of the tractor. To validate the implemented model by SolidWorks Simulation, a real scale prototype was submitted to vertical loads to compare the actual structural displacement to the software calculated displacement. Two studies were made from the calculation model of structural displacement; in the first, it was not included the three- point hitch brackets for calculation, and the measured displacements were not comparable to the calculated ones. In the second study, when hitches were included in the calculation, the results were comparable to those obtained in practice. Therefore, it was concluded that the second study is valid and the frame structure calculations performed by the software are reliable.

A interação que ocorre entre o solo e a ferramenta de preparo pode ser analisada por meio de diferentes parâmetros. Entre os parâmetros do solo, encontram-se a tensão de cisalhamento, a coesão, o ângulo de atrito interno do solo e sua tensão de pré-adensamento. Os parâmetros da ferramenta considerados são principalmente sua geometria e a profundidade de atuação. Com relação aos solos do Rio Grande do Sul, praticamente não existem estudos e avaliações dos parâmetros que apresentam importância na utilização de modelos matemáticos para previsão de esforços de tração. O objetivo do trabalho foi a obtenção de parâmetros relacionados aos solos do Rio Grande do Sul, os quais são utilizados na análise da relação ferramenta-solo, mais especificamente nos modelos matemáticos que permitem o cálculo do esforço de tração de ferramentas simétricas e estreitas. Estudaram-se dois dos principais solos do Rio Grande do Sul: Planossolo e Argissolo Vermelho. Obtiveram-se equações que relacionam a coesão, o ângulo de atrito interno do solo, a adesão, o ângulo de atrito solo-material e a tensão de pré-adensamento em função do teor de água presente no solo, permitindo contar-se com informações importantes para utilização nos modelos matemáticos de cálculo do esforço de tração.

The interaction between the soil and tillage tool can be examined using different parameters for the soil and the tool. Among the soil parameters are the shear stress, cohesion, internal friction angle of the soil and the pre-compression stress. The tool parameters are mainly the tool geometry and depth of operation. Regarding to the soils of Rio Grande do Sul there are hardly any studies and evaluations of the parameters that have importance in the use of mathematical models to predict tensile loads. The objective was to obtain parameters related to the soils of Rio Grande do Sul, which are used in soil-tool analysis, more specifically on mathematical models that allow the calculation of tractive effort for symmetric and narrow tools. Two of the main soils of Rio Grande do Sul, an Albaqualf and a Paleudult were studied. Equations that relate the cohesion, internal friction angle of the soil, adhesion, soil-tool friction angle and pre-compression stress as a function of water content in the soil were obtained, leading to important information for use of mathematical models for tractive effort calculation.

Este trabalho objetiva comparar os efeitos da utilização do dosador de sementes do tipo disco horizontal com orifícios oblongos, operando com uma e duas saídas de sementes, sobre a uniformidade de distribuição longitudinal de sementes de feijão comum (Phaseolus vulgaris L.). O experimento foi realizado em laboratório, utilizando-se de dosador com uma e duas saídas de sementes, em relação a dez velocidades periféricas do disco horizontal, variando de 0,03 a 0,30 m s-1. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, totalizando 80 tratamentos. O fator quantitativo referente à velocidade periférica do disco dosador foi estimado por meio de regressão polinomial de segunda ordem. Os resultados demonstraram não haver diferença significativa na distribuição de sementes de feijão pelo disco dosador operando com uma ou duas saídas, em todas as velocidades periféricas testadas, sendo que, abaixo da velocidade de 0,24 m s-1, o dosador apresentou porcentagem de espaçamentos aceitáveis acima de 60%.

This study aimed to evaluate the effect of horizontal plate meter with oblong holes operating with one or two seed outlets at different speeds over the accuracy of longitudinal distribution of common bean seeds (Phaseolus vulgaris L.). The experiment was performed in laboratory using the meter with one and two seed outlet points in relation to ten tangential disk plate speeds (0.03 to 0.30 m s-1). It was used a complete randomized design with four replications, summing up 80 experimental treatments. Tangential speed quantitative factor was estimated through a 2nd order polynomial regression. There was no significant difference in the behavior of the seed meter operating with one or two outlets in the metering of bean seeds in all tested speeds, with percentage of single seeds spacing over 60% in tangential speeds below of 0.24 m s-1.

Os modelos de predição do esforço de tração, para ferramentas de hastes, em conjunto com a análise das teorias da relação ferramenta-solo, não têm sido estudados para os solos do Rio Grande do Sul. Buscou-se identificar os modelos matemáticos que permitam a obtenção, de forma precisa, da demanda de tração de ferramentas de hastes, para dois solos do Rio Grande do Sul. Foram estudados um Planossolo e um Argissolo Vermelho. Dentre os modelos estudados, aqueles propostos por Reece, também denominado "Equação Universal de Mobilização de Solo", por Hettiaratchi & Reece, e Godwin & Spoor, foram os que melhor ajuste proporcionaram. A comparação dos dados de esforço de tração medidos no campo, neste trabalho, com os calculados, utilizando-se destes modelos, apresentam bons resultados. Dada a menor complexidade de cálculo do modelo proposto por Reece, recomenda-se sua utilização como modelo matemático para predição de esforço de tração para ferramentas de hastes com ponteiras estreitas que estejam trabalhando num Planossolo ou Argissolo Vermelho.

The draft forces of soil engaging tines and theoretical analysis compared to existing mathematical models, have yet not been studied in Rio Grande do Sul soils. From the existing models, those which can get the closest fitting draft forces to real measure on field have been established for two of Rio Grande do Sul soils. An Albaqualf and a Paleudult were evaluated. From the studied models, those suggested by Reece, so called "Universal Earthmoving Equation", Hettiaratchi and Reece, and Godwin and Spoor were the best fitting ones, comparing the calculated results with those measured "in situ". Allowing for the less complexity of Reece's model, it is suggested that this model should be used for modeling draft forces prediction for narrow tines in Albaqualf and Paleudut.

Os sulcadores de semeadoras de plantio direto devem ter facilidade de penetração no solo, gerar baixa mobilização de solo e demandar pequena força de tração. Nesse sentido, o presente trabalho objetivou comparar seis modelos de sulcadores tipo facão, quatro de fabricação industrial e dois artesanais, todos utilizados em semeadoras adubadoras na região de Pelotas - RS. Os parâmetros para comparação entre os sulcadores foram as forças horizontal (Fh) e vertical (Fv) atuantes no sulcador e a área de secção transversal mobilizada no sulco. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, composto por seis tratamentos (sulcadores) de T1 a T6, com quatro repetições, constituídas pela passagem do conjunto por parcelas de 20 x 3 m. Os dados de força foram coletados por meio de células de carga e condicionador de sinais. A determinação da área de solo mobilizada deu-se por meio da utilização de um microperfilômetro. Concluiu-se que os sulcadores de T1, T4 e T6 apresentaram os menores valores de força horizontal (estatisticamente iguais e variando entre 1.034 e 1.230 N) e que T1 e T2 produziram as maiores forças verticais para baixo (estatisticamente iguais e variando entre 749 e 845 N). Os sulcadores T1, T2, T4, T5 e T6 geraram mobililizações de solo estatiscamente iguais entre 0,006993 e 0,008933 m².

The furrow openers for no-till system should be easy to penetrate the soil, generate low levels of soil mobilization and require a little traction force. Thus, the aim of this research was to compare six hoe-type furrow openers, four of industrial manufacturing and two handcrafted models, which were used in planters in the region of Pelotas, Brazil. The parameters for comparison among these furrow openers were the horizontal (Fh) and vertical (Fv) forces acting on the tip of the hoe and the cross-sectional area mobilized in the furrow. The experimental design was randomized, with six treatments (furrow openers) from T1 to T6, with four repetitions, constituted by their passage through plots of 20 x 3 m. The force data were collected by load cells and a signal conditioner. The determination of the mobilized area in the furrow was done by a micro soil profilometer. It was concluded that the furrow openers T1, T4 and T6 presented the lowest values of horizontal force (statistically equal and ranging between 1,034 and 1,230 N) and that T1 and T2 produced the highest vertical forces downwards (statistically identical and varying between 749 and 845 N). The furrow openers T1, T2, T4, T5 and T6 generated soil mobilization statistically equal and between 0.006993 and 0.008933 m².

Inúmeros problemas relativos à mecanização dizem respeito aos esforços demandados pelas máquinas e implementos agrícolas. A medição dos esforços em implementos de hastes é geralmente feita por instrumentos complexos e de difícil construção, como os anéis octogonais. Sendo assim, o objetivo deste artigo é apresentar o desenvolvimento de um dispositivo de medição de esforços horizontais e verticais em hastes sulcadoras de semeadoras-adubadoras de plantio direto, utilizando transdutores de força extensiométricos do tipo viga em balanço, comercialmente disponíveis. Para tanto, projetou-se um dispositivo tipo pórtico, composto de dois transdutores para medição de esforços horizontais e um transdutor para medição do esforço vertical. Os três transdutores foram montados de modo a restringir qualquer movimento da haste durante a interação com o solo. O protótipo construído foi submetido a ensaios estáticos em bancada de laboratório. Em um dos ensaios, aplicou-se carga horizontal na haste; no outro, aplicou-se carga vertical e no terceiro, a carga foi aplicada com inclinação de 15º em relação à horizontal, para simular as condições de operação da haste no campo. O dispositivo mostrou-se robusto e, durante os testes de bancada, foi capaz de medir esforços horizontais de até 5.300 N, e esforços verticais de até 2.000 N, de forma linear e com grande coeficiente de correlação com as cargas aplicadas.

Many problems related to the mechanization involve the draft demanded by machinery and agricultural implements. The measurement of forces in shank implements is generally made by complex and difficult building instruments, as the octagonal ring. Therefore, the aim of this paper is to present the development of a device for measuring the horizontal and vertical forces in shanks of no-till planters by employing off the shelf shear beam force transducers. For this purpose a square shaped frame was designed with two transducers for measuring horizontal forces and another transducer to measure the vertical force. They were mounted with links that restrict the movement of the shank in any direction during its interaction with the soil. A prototype was built and submitted to static laboratory bench testings. One test was made with the application of horizontal load over the shank, another with the application of vertical load and the last one with the application of load with an inclination of 15º to the horizontal to simulate the operating conditions of the shank on the field. The device proved to be robust and it was capable of measuring horizontal forces up to 5,300 N and vertical forces up to 2,000 N, in a linear fashion and with a great correlation coefficient with the applied loads.

A correta avaliação e previsão do tempo de vida útil dos mecanismos que atuam no rompimento do solo, são importantes na análise de equipamentos. O desgaste deste tipo de ferramenta (ponteiras sulcadoras de semeadoras, de escarificadores e de subsoladores) depende de vários fatores, entre eles as condições do solo e características geométricas e construtivas das ferramentas. A taxa de desgaste das ferramentas de mobilização do solo, normalmente é determinada através da sua perda de massa. O objetivo do trabalho foi desenvolver uma metodologia diferenciada, ágil e de fácil execução, para avaliação do desgaste de ferramentas simétricas que promovem a mobilização do solo. A análise da variação da configuração geométrica da ferramenta foi obtida por fotografia digital utilizando-se, posteriormente, um programa computacional para o seu desenho. Utilizaram-se ponteiras sulcadoras de adubo de semeadora de plantio direto como ferramenta de mobilização de solo. Os resultados possibilitaram verificar que o desgaste é melhor determinado pelo método da fotografia digital que pelo método tradicional (perda de massa). A vantagem do método proposto reside basicamente em sua agilidade e precisão.

The correct evaluation and prediction of the durability of soil-engaging mechanisms are important factors in the analysis of the agricultural equipments. The wear of these tools (planters furrow openers, chisel and subsoiler rippers) is dependent on various factors, among them the soil conditions and the geometric and constructive characteristics of the tool. The wear rate of the soil-engaging tools is usually determined through loss of mass. The analysis of the variation of the geometric configuration of the tool was assessed through digital photography, afterwards a software was used to design them. The objective of the study was to use a differentiated, agile methodology of easy execution, for evaluation of the wear of soil-engaging tools. In this study furrow openers of a direct drill planter was employed as the soil-engaging tool. The results show that the wear is best determined by the digital photography than the traditional method (loss of mass). The advantage of the proposed method consists basically in its agility and precision.

A agricultura agroecológica tem-se destacado como uma das alternativas de renda para os pequenos agricultores devido à crescente busca por parte da população por alimentação mais saudável. No Rio Grande do Sul, a Associação Regional de Produtores Agroecológicos da Região Sul (Arpasul), constituída por 48 famílias, é representativa do processo de produção e de comercialização de produtos agroecológicos, servindo como referencial para o presente estudo. O objetivo principal deste trabalho foi o levantamento das necessidades dos produtores agroecológicos em relação à mecanização agrícola. As informações obtidas foram baseadas no sistema de produção utilizado, sendo caracterizados aspectos referentes à propriedade, às operações agrícolas e às necessidades específicas de máquinas e implementos. Por meio deste estudo, foi evidenciada a carência no atendimento das demandas específicas, na área de máquinas agrícolas para esse segmento, podendo servir como referencial para o desenvolvimento de novas máquinas e/ou aperfeiçoamento das existentes. A semeadora de milho e feijão foi a máquina que a maioria dos agricultores pesquisados indicou como sua maior necessidade.

Ecological agriculture has stand out as an alternative of income for small farmers due to the people's awareness about the consumption of healthier food. In the State of Rio Grande do Sul, the Regional Association of Agro ecological Farmers in South Region (Arpasul), constituted by 48 families, is representative of this production and commercialization process which is being used as a referential for the present study. The main purpose of this work was the assessment of these agro ecological farmers' needs related to farm machinery. The information obtained was based in the usual production system, where aspects referent to farm, agricultural operations and specific needs about machines and implements were characterized. This research evidenced the necessity of attending the demands in the agricultural machinery area for this segment, and it can be useful for the development of new machines and/or improvement of the existing ones. The seeder of maize and bean was the machine indicated for the majority of farmers as their greatest necessity.