RESUMO À medida que a população mundial cresce, a agricultura enfrenta demandas cada vez maiores com relação à produtividade, eficiência e sustentabilidade para garantir segurança alimentar. A adoção de um sistema produtivo semelhante ao da Indústria 4.0 é considerada uma forma de enfrentar esse problema na agricultura. Esta estratégia pode ser observada na agricultura de precisão. Essa nova tendência tecnológica tem um impacto nas máquinas agrícolas e na maneira pela qual elas são projetadas. Assim, o objetivo deste artigo é fazer um apanhado dos sistemas digitais nas máquinas agrícolas e a maneira que eles afetam o processo de projeto desses equipamentos num cenário de agricultura digital em desenvolvimento. Dispositivos digitais já estão presentes em muitos equipamentos, desempenhando e dando suporte a tarefas como piloto automático e aplicações em taxas variáveis. Também uma grande quantidade de sensores monitoram a cultura, o ambiente, as perdas e parâmetros operacionais em tempo real. O avanço tecnológico, no entanto, é a adoção de alternativas emergentes como a IoT, veículos elétricos e pequenas máquinas autônomas, que já estão sendo empregadas em outras áreas. Consequentemente, o processo de desenvolvimento de máquinas agrícolas envolve agora diversos domínios do conhecimento além da mecânica comum, levando as empresas a empregarem engenharia simultânea transversal entre inúmeras especialidades ao mesmo tempo e para uma mesma situação de projeto.

ABSTRACT As the world’s population grows, agriculture is facing an increasing demand for productivity, efficiency, and sustainability to ensure food security. The adoption of a production system similar to that of Industry 4.0 is considered to be a way to address this problem in agriculture. This approach can be seen in precision agriculture. This new technological trend has an impact on agricultural machinery and the way it is designed. Therefore, the objective of this article is to provide an overview of digital systems in agricultural machinery and their impact on equipment design processes in a developing digital agriculture scenario. Digital devices are already present in several types of equipment, performing or supporting tasks such as automatic steering and variable-rate applications. In addition, a large number of sensors monitor the crops, environment, production losses, and operational parameters in real time. Technological breakthroughs, however, are the adoption of emerging alternatives such as IoT, electric power vehicles, and small autonomous machines, which are already being implemented in other areas. Consequently, the development process of agricultural machines now involves several specialty domains besides the usual mechanics, compelling companies to employ the transverse concurrent engineering of several specialties at the same design situation and moment.

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

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

RESUMO: Existem diversos equipamentos utilizados na aplicação de agrotóxicos em propriedades familiares, principalmente os pulverizadores costais manuais. Estes ganham destaque pela sua versatilidade de uso e, principalmente, o baixo custo para o produtor rural. Na bibliografia foi constatado poucos estudos relacionados ao operador, quando analisado o seu esforço ao acionar a alavanca do pulverizador costal. Os pulverizadores costais foram avaliados quanto aos esforços necessários ao deslocamento da alavanca: para atingir a pressão de 300 kPa, na manutenção desta e em seu retorno para a posição inicial. Este estudo teve como objetivo avaliar os esforços do operador ao acionar a alavanca utilizando como fluido o biofertilizante composto Super Magro. Conclui-se, no que tange ao esforço para acionamento da alavanca, que todos os pulverizadores estão dentro das normas da CLT (Consolidação das Leis Trabalhistas), porém existem restrições a alguns pulverizadores costais manuais em relação às normas internacionais.

ABSTRACT: Various equipment, mainly manual knapsack sprayers, are used to apply agrochemicals by smallholder farmers. They are highlighted by their versatility of use and mainly by their low cost for farmers. Few operator-related studies were reported in the literature regarding the effort required to operate the knapsack sprayer lever. Knapsack sprayers were evaluated regarding the effort required to move their hand levers, reach and maintain the 300 kPa pressure, and return to the initial position. The objective of this study was to evaluate the operator’s effort to operate the hand lever using the “Super magro” biofertilizer as fluid. It was concluded that all knapsack sprayers are within the Consolidation of Labor Laws (CLT) standards regarding the effort required to operate the hand lever. However, restrictions have been reported in some manual knapsack sprayers regarding international standards.

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

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

RESUMO: Este trabalho objetivou estabelecer os requisitos de clientes e de projeto de uma semeadora à tração humana. Foram estabelecidos 13 requisitos de clientes e 13 requisitos de projeto, priorizando o desempenho da semeadora, proporcionando benefícios aos seus usuários.

ABSTRACT: This study aimed to establish client and design requirements of a human-powered planter. A total of 13 client requirements and 13 design requirements were established for prioritizing planter performance, thus providing benefits to users.

RESUMO: O presente trabalho, por meio de metodologia de projeto sistemática, objetivou hierarquizar os requisitos de projeto e estabelecer as especificações de projeto de uma semeadora puncionadora à tração humana para milho e feijão. Os requisitos de projeto mais importantes e respectivas especificações estão relacionados ao desempenho técnico e custo de produção.

ABSTRACT: This study aimed to establish the design specifications of a human-powered punch planter for maize and beans through the application of a systematic design methodology. The most important design requirements and their specifications are related to technical performance and production cost.

A Agricultura Familiar brasileira tem à sua disposição semeadoras cujos mecanismos sulcadores, tipo haste ou disco, demandam grande esforço vertical. Nas semeadoras de menor porte isso se reflete em baixa eficiência na abertura do sulco de semeadura ou alta exigência de massa (peso). Os sulcadores rotativos exigem menor esforço vertical na mesma operação. Neste estudo objetivou-se avaliar a viabilidade técnica e o desempenho de sulcadores rotativos, montados na cadeia cinemática de um trator de rabiças, trabalhando em semeadura direta e compará-los com sulcadores tipo haste por meio de dados bibliográficos. Os parâmetros empregados na comparação foram profundidade e largura do sulco, área de solo mobilizado e área transversal do sulco sem solo, após a operação. O experimento foi conduzido sobre resteva de trigo em pousio por seis meses. Foram empregados 12 tratamentos, sendo três modelos de sulcadores rotativos, dois valores de revoluções do sulcador por unidade linear de deslocamento e duas velocidades de deslocamento em delineamento fatorial. A variável área transversal do sulco sem solo foi estatisticamente afetada apenas pelo fator sulcador. No entanto, houve interação significativa entre os fatores sulcador, revoluções por metro e velocidade para as variáveis: profundidade, largura do sulco e área de solo mobilizada. Os valores obtidos para as variáveis largura, profundidade e área mobilizada na seção transversal dos sulcos com os três tipos de sulcadores rotativos acionados pela cadeia cinemática do trator de rabiças foram análogos aos gerados com sulcadores tipo haste.

Brazilian family farming has at its disposal planters whose furrowing mechanisms, whether disc or shank, require a large vertical force. In smaller planters, this is reflected in low efficiency when opening the furrow or in a high demand for mass (weight). Rotary furrowers require less vertical force for the same operation. This study aimed to evaluate the technical feasibility and performance of rotary furrowers mounted on the powertrain of a walking tractor working under direct seeding, and compare them with shank-type furrowers using bibliographic data. The parameters used in the comparison were the depth and width of the furrow, the area of disturbed soil and the cross-sectional area of the furrow with no soil after the operation. The experiment was carried out on wheat stubble that had lain fallow for six months. Twelve treatments were employed in a factorial design: three models of rotary furrowers, two values for revolutions per unit of linear displacement, and two forward speeds. The variable, cross-sectional area of the furrow with no soil, was statistically affected only by the factor, furrower. However there was significant interaction between the factors, furrower, revolutions per metre and speed, for the variables of depth, furrow width and area of disturbed soil. The values obtained for the variables of width, depth and disturbed area in the cross-section of the furrows, with the three types of rotary furrowers driven by the powertrain of a walking tractor, were similar to those generated by shank-type furrowers.

O milho e o feijão são semeados em praticamente todas as pequenas unidades familiares de produção, normalmente, em sistema convencional de cultivo. Há interesse no sistema de semeadura direta, porém não estão disponíveis semeadoras adequadas às suas necessidades. As semeadoras manuais, utilizadas por esses agricultores, inclusive para semeadura direta, possuem restrições de capacidade e de desempenho operacional, além de problemas ergonômicos. É necessário o desenvolvimento de máquinas desse porte, que garantam maior qualidade na operação de semeadura dessas culturas. O objetivo do presente trabalho foi estabelecer a estrutura funcional de uma semeadora puncionadora de tração humana para semeadura direta de milho e feijão. Foi aplicada uma metodologia sistemática, contemplando análise de especificações, identificação de restrições e estabelecimento das estruturas funcionais em diagrama de blocos. Foi eleita a estrutura funcional de empurrar com um dosador e múltiplos abridores de solo.

Maize and beans are grown on small farms usually tillage system. There is interest in migrating to no tillage, but are not available to small planters suitable for this purpose. The portable hand seeder (saraquá), massively used by these farmers, including no tillage, have capacity and operating performance constraints, besides ergonomic problems. It is necessary to develop machines of this size, ensuring higher quality at sowing these crops and reduce the painfulness of work these farmers. The aim of this research was to establish the functional structure of a human-powered drill for direct seeding of corn and beans. A systematic design methodology was applied, covering analysis of specifications, identifying constraints and establishment of functional structures as block diagram. Functional structure with a push seed meter and multiple soil openers was chosen.

This work ha for objective to analyze the park of the agricultural tractors in Mexico, to present a vision of the curret status to the drawees of decisions, based on national and international data, but to modernize the data on the tractorization in the country, a serious problem of lack of data is confronted, having to appeal to elaborate estimates starting from incomplete and not very reliable information. For that when revising the literature in this respect it is used the pattern of analysis of the park of tractors of Reina & Slater, which estimate the demand of power of the existent tractors and he is discounted the power contributed by the work animals and the humans employees in the agriculture, likewise it is determined the necessary hours of work of the tractor according to the surface of the main cultivations and the total of necessary tractors is obtained less the current existence and it is divided yearly among the hours of use with that which the current lack of tractors is determined. Finally the author proposes an alternative for his increment according to the local conditions and the possible solution to this problem. The conclusions of the study on the park of tractors in Mexico are; the demand of hour’s tractor a year is of 780´562 191, 5. The park for the 2011 it is of 223 526. The lack of tractors it is of 557 036.

Este trabajo tiene por objetivo analizar el parque de los tractores agrícolas en México, para presentar una visión del estado en que se encuentra este a los tomadores de decisiones, basado en datos nacionales e internacionales, pero para actualizar los datos sobre la tractorización en el país, se confronta un serio problema de falta de estos, teniendo que recurrir a elaborar estimaciones a partir de información incompleta y poco confiable. Por lo que al revisar la literatura al respecto se usa el modelo de análisis del parque de tractores según Reina y Slater, los cuales estiman la demanda de potencia de los tractores existentes y se le descuenta la potencia aportada por los animales de trabajo y los humanos empleados en la agricultura, así mismo se determina las horas necesarias de trabajo del tractor de acuerdo a la superficie de los principales cultivos y se obtiene el total de tractores necesarios menos la existencia actual y se divide entre las horas de uso anual con lo cual se determina el déficit de tractores. Finalmente el autor propone una alternativa para su incremento de acuerdo a las condiciones locales y la posible solución a dicha problemática. Las conclusiones del estudio sobre el parque de tractores en México son; La demanda de horas tractor al año es de 780 562 191, 5. El parque estimado para el 2011 es de 223 526. El déficit de tractores es de 557 036.

O objetivo deste trabalho foi comparar os efeitos da utilização de dosador de sementes do tipo disco horizontal com orifícios circulares, operando com uma ou duas saídas de sementes sobre a precisão de distribuição longitudinal de sementes de milho. Para tanto, avaliou-se o dosador, em laboratório, com uma e duas saídas de sementes, em relação a 10 velocidades periféricas (0,03 a 0,30m s-1). O delineamento foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, totalizando 80 ensaios. O fator quantitativo referente à velocidade periférica do disco dosador foi estimado por meio de regressão polinomial de 2ª ordem. O comportamento do disco dosador operando com uma ou duas saídas foi semelhante, e a porcentagem de espaçamentos aceitáveis apresentou diferença significativa somente nas velocidades periféricas de 0,06 e 0,09m s-1.

This study had the objective of comparing the effect of using the disk plate seed meter with circular holes operating with one or two seed ejection points in relation to the longitudinal precision of the maize seeds distribution. For the evaluation of this effect, the meter was tested in laboratory with one and two seed exits in ten peripheral disk plate speeds (0.03 to 0.30m s-1). It was employed a complete randomized design with four replications, summing up 80 experimental plots. The peripheral speed quantitative factor was estimated through a 2nd order polynomial regression. The behavior of the seed meter operating with one or two ejection points was similar, with significant difference only in peripherical speeds of 0.06 and 0.09m s-1.

Este trabalho foi realizado no período compreendido entre março de 2000 a junho de 2005, com entrevistados de várias regiões do Brasil, e teve por objetivo realizar uma pesquisa analítica a respeito do grau de conhecimento sobre símbolos gráficos, para a identificação dos comandos e controles de operação e manutenção em máquinas agrícolas, dos principais clientes envolvidos no processo, desde o projeto da máquina agrícola até sua utilização e conseqüente manutenção. Os resultados encontrados indicam que o conhecimento sobre o significado que possuem os símbolos gráficos utilizados para caracterizar comandos e controles de máquinas agrícolas é bastante reduzido por parte dos principais envolvidos no processo.

The present study was carried out from March 2000 to June 2005 by interviewing many people from several parts of Brazil. It was aimed at assessing the level of knowledge on technical graphic symbols used for identification of commands and operation controls, and support in agricultural machines. The main customers involved in the process from the project of the agricultural machine to its use and support were interviewed. Results suggest that the knowledge of the graphic symbols meaning is quite reduced among the main customers involved in the process.