Introdução
Atualmente, no México, a comida não é suficiente para a demanda de seus habitantes e há grandes setores que não têm acesso adequado a ela. Entre outras coisas, essa situação contribui para a degradação dos padrões de vida da população na maior parte do país, devido ao aumento dos custos da alimentação e à perda do poder de compra das pessoas.
A transferência de tecnologia agrícola tem sido um processo dificultado por várias razões, devido às quais a agricultura de subsistência era dependente da tração animal e da força humana. Apesar da introdução de tratores e colheitadeiras que foram importados e, em alguns casos, montados no país, com uma porcentagem de componentes nacionais, sua adoção tem sido explorada apenas em empresas agrícolas de médio e grande porte por agricultores envolvidos na agricultura comercial, negligenciando os pequenos produtores. O México é um grande exportador de tratores no segmento de média potência e líder na indústria automotiva, mas o país tem altos níveis de pobreza com baixa produtividade na agricultura. O país pode se tornar um líder na fabricação de tratores nos segmentos de baixa potência, colheitadeiras e motocultivadores. A indústria de manufatura desses bens não deve ser tratada como um setor separado, como aconteceu até o momento, mas deve ser integrada à indústria automotiva. Se tratores de baixa potência, colheitadeiras movidas a trator e motocultivadores forem disponibilizados a preços acessíveis para pequenos proprietários de terras, isso pode contribuir imensamente para o crescimento agrícola no país e reduziria a pobreza rural. Negrete (2015).
Nos sistemas de produção agrícola a colheita é a última operação que se realiza no campo, sendo esta realizada de forma manual, manual-mecânica e mecânica, sendo esta última equipes autopropulsadas utilizadas para a colheita de grãos (cereais e oleaginosas), algodão, cana-de-açúcar, etc. Para a colheita de grãos (milho, girassol, trigo, etc.), são acoplados travessas especialmente concebidas (milho, girassol, stripper), enquanto para o algodão e a cana-de-açúcar, são utilizadas equipes com características específicas. A ceifeira-debulhadora, ou simplesmente colheitadeira, é uma máquina que colhe culturas de grãos. O nome deriva do fato de que combina três operações separadas, ceifar, debulhar e joeirar, em um único processo. Entre as culturas colhidas com uma ceifeira-debulhadora estão o trigo, a aveia, o centeio, a cevada, o milho (milho), a soja e o linho (linhaça). As colheitadeiras são uma das invenções economicamente mais importantes para economizar mão de obra, reduzindo significativamente a fração da população que deve se dedicar à agricultura. Quick e Buchele (1978). Isso destaca a importância da colheitadeira para o sucesso da agricultura e a complexidade envolvida tanto em sua operação quanto em seu projeto e desenvolvimento. Moraes (2002). No México, eles não fizeram esforços para projetar e desenvolver uma colheitadeira de tecnologia nacional, existe apenas o esforço feito por Shinichi Kondo para projetar uma colheitadeira de arroz. Hernandez (1993), outros trabalhos são; Perez (1999). Projeto de um sistema para uma colheitadeira debulhadora de grãos do tipo Stripper acionada pelo trator. Ochoa (2000) Projeto de um cilindro de penteação para uma colheitadeira de grãos do tipo stripper, acionada por trator. Outros trabalhos foram direcionados ao projeto de uma colheitadeira de feijão. Villaseñor (2000), Robles (1997), Corona (1994), Sosa (1999), Enzástiga (1997).
As técnicas agrícolas utilizadas pela maioria dos produtores nos estados mais produtivos do país, têm uma deterioração considerável em sua lucratividade, com práticas como a agricultura intensiva que aumentam seus custos consideravelmente, o que diminui a sustentabilidade da agricultura e das economias locais. A tecnificação do campo mexicano é insuficiente para a demanda de produtos agrícolas no mercado atual. Portanto, é importante fazer uso de novas tecnologias nos processos de semeadura e no aumento do rendimento por hectare cultivado, para enfrentar a crise alimentar. Fazendo uma adaptação da mecanização agrícola, situando-se como geradora de tecnologia, própria às demandas de mecanização dos processos de trabalho dos diferentes tipos de cultivos, pelo que se torna indispensável aplicar equipamentos de cultivo mínimo, que permitam aumentar a produção a custos mais baixos, para que a agricultura no país tenha uma nova oportunidade de crescimento econômico.
O México no segmento de plantadeiras diferentemente dos segmentos de tratores e colheitadeiras, em que no primeiro só se encontram fabricantes e no segundo nem sequer existe no país, tem uma indústria nacional de fabricação de plantadeiras fortemente enraizada no país com tecnologia própria. Esta situação foi evidenciada por não permitir o surgimento de plantadeiras argentinas, bem como infraestrutura para continuar a pesquisa e desenvolvimento de novos projetos de semeadoras nas quatro instituições agrícolas lideradas pela Universidade Autônoma Agrária Antonio Narro. Deve-se investir em tecnologia de Agricultura de Precisão em semeadoras com dosagem inteligente para não ficar para trás esta indústria. Se esta condição for posta em prática as perspectivas econômicas são muito animadoras para este segmento da indústria nacional de máquinas agrícolas. Negrete (2017).
Sabe-se que a colheita tem se tornado cada vez mais automatizada, melhorando a produtividade e reduzindo
o trabalho intensivo humano. No entanto, apesar desses esforços para automação, algumas áreas ainda precisam de melhorias e novas ideias. Embora existam algumas patentes relacionadas a esse processo, os resultados não são satisfatórios, portanto, novas patentes estão sendo aplicadas e publicadas de muitos países diferentes. Gomila (2001).
TRIZ é uma nova metodologia estruturada para resolver problemas com base em ciência e tecnologia que requer um alto grau de criatividade e inventividade. É uma forma metódica de resolver problemas de qualquer área tecnológica. Originalmente da Rússia, TRIZ é o resultado de 50 anos de pesquisa iniciada em 1946 por cientistas liderados por G. Altshuller, e é baseada nos princípios de inventividade derivados do estudo de mais de 1,5 milhão de patentes de diferentes áreas de tecnologia. Patentes que representavam soluções para contradições tecnológicas difíceis eram usadas para definir e classificar a natureza de problemas inventivos. O conhecimento representado por essas patentes inovadoras foi a base do desenvolvimento de um método para resolver problemas tecnológicos e criar invenções. Como em outras ciências como Física e Matemática, TRIZ compreende um grupo de regulamentações, algoritmos e ferramentas. Com esta metodologia é possível inovar de forma sistemática através de um processo que começa com a identificação do problema, sua categorização, sua formulação e finalmente o uso das ferramentas para desenvolver conceitos de solução. O fundador da TRIZ queria ajudar as pessoas a resolver problemas difíceis de inventividade e começou a procurar uma metodologia que pudesse atingir os seguintes objetivos:
- Que seja um procedimento sistemático definido passo a passo.
- Ser capaz de guiar um inventor através do espaço de soluções e direcioná-lo para áreas que oferecem as soluções mais próximas do ideal.
- Fornecer ao inventor resultados respeitáveis e confiáveis que não dependam de fatores ou habilidades pessoais (psicológicas)
A agricultura sem plantio direto difere das práticas agrícolas convencionais por deixar o solo intocado após a colheita. Na primavera, a semente é plantada diretamente no campo não perturbado e é protegida pelo duff da safra anterior. A agricultura sem plantio direto é boa porque mantém água e CO2 no solo, reduz a quantidade de fertilizante necessária, reduz a quantidade de combustível usado para processar os campos, reduz o trabalho dos agricultores e reduz o desgaste do maquinário. A agricultura sem plantio direto agora é feita em quase 20% das terras agrícolas dos EUA e pode ser ainda mais no Canadá. Mas, o plantio direto requer ferramentas especializadas para plantar as sementes, colocar o fertilizante e condicionar o solo para germinação e crescimento. Um dispositivo comum para realizar semeadura combinada e aplicação de fertilizante é a semeadora a ar. Os princípios de operação da semeadora a ar são bastante simples: sementes e/ou fertilizantes são transportados pelo ar através de tubos e jogados em uma abertura no solo. Na prática, os dispositivos se tornam bastante complexos. Uma estrutura, para ser puxada por um trator, tem “asas” dobráveis para permitir transporte e armazenamento. A estrutura tem várias rodas de pneus para suportar seu peso. As dimensões variam entre os modelos, mas podem ter de 30 a 50 pés de largura. A estrutura também pode carregar um ou mais silos. A estrutura carrega tubos de distribuição de sementes e fertilizantes e permite a montagem de vários abridores de solo e várias rodas de rolo especializadas para compactar o solo após a entrega.
O design dessas ferramentas agrícolas está evoluindo rapidamente. Esta seria uma área “fértil” para um estudo de solução de problemas de evolução tecnológica/TRIZ – você pode ver facilmente a progressão de ferramentas de ponto para linha, área para volume, de mecanismos simples para mecanismos altamente flexíveis, de força muscular para força mecânica para sistemas pneumáticos/hidráulicos. Mas, esses são sistemas altamente complexos e extremamente caros que podem ser configurados para fazer uma coisa muito bem, mas podem levar muito tempo para reconfigurar para fazer outra coisa, como usar uma proporção diferente de semente para fertilizante ou alterar a separação de semente e fertilizante, etc. Mudanças nas condições de campo ocorrem com frequência, em curtas distâncias, e as relações ótimas de semente/fertilizante devem mudar para corresponder às condições de campo para colheita máxima. Miller (2002).
Zhao Xinjun (2003) apresenta um estudo de caso de uso bem-sucedido da metodologia TRIZ e do Robust Design para resolver uma deficiência de design de longa data do arado. Usando o método de análise Su-Field e efeitos físicos, os engenheiros encontraram uma maneira de reduzir o atrito com o campo magnético e chegaram a uma solução de baixo custo usando o arado existente. O Robust Design foi usado em seguida para otimizar as configurações da solução. A parte principal do arado é a relha, ela cava no solo, separa o solo da superfície do solo do leito e então a aiveca a vira de cabeça para baixo, mas a vida útil da relha é muito curta, devido ao atrito entre a relha e o solo. O recurso resultante foi colocado em produção e aumentou muito a satisfação do cliente, prolongou a vida útil da relha e, felizmente, depois que o novo arado foi cultivado, o rendimento da colheita pôde ser aumentado.
Material e métodos
Para o design informativo, as informações foram compiladas de bancos de dados de sites de agências governamentais nacionais e estrangeiras, patentes, artigos acadêmicos, periódicos, conferências, fabricantes, importadores e distribuidores, periódicos científicos, teses, artigos de jornais, livros, etc.
Para o projeto de sistemas conceituais foi seguida neste projeto a metodologia TRIZ, quando um projeto é iniciado e desenvolvido, ele é dividido em uma sequência de eventos, em uma ordem cronológica para formar um modelo, cada um desses eventos pode ser dividido em fases. O método da matriz morfológica é definido como a divisão do problema em duas ou mais dimensões, com base nas funções necessárias do sistema a ser projetado, então o número máximo de alternativas para realizar cada uma das funções são listadas, que são organizadas em uma matriz na qual as várias combinações podem ser analisadas.
Primeiro, definiu-se o problema, que é que o sistema atualmente utilizado para colher e plantar vários tipos de culturas é caro, pois consome grandes quantidades de combustíveis fósseis, e inadequado do ponto de vista da conservação do solo, pois aumenta muito a compactação. Em segundo lugar, foram analisadas as funções das máquinas atualmente utilizadas para colheita e semeadura com plantio direto. O Triz é fundamentado em quarenta princípios. Gutierrez .(1999).
Foram utilizados os seguintes princípios.
- Princípio 1. Segmentação; Dividir um objeto em partes independentes.
- Princípio 6. Universalidade; fazer com que uma parte ou objeto desempenhe múltiplas funções; eliminar a necessidade de outras partes.
- Princípio 25. Autoatendimento; Faça com que um objeto sirva a si mesmo executando funções auxiliares úteis
Discussão
O sistema atualmente utilizado para colheita e semeadura com plantio direto utiliza três máquinas (colhedora, trator e semeadora de semeadura direta) cujas funções são:
- Colheitadeira Máquina automotiva de rodas, correntes, elásticos ou mista, cujas funções são: cortar e colher a colheita, debulhar e separar os grãos das espigas ou vagens, separar os grãos da palha, limpar os grãos da palha e resíduos, transportar e depositar os grãos, movimentando-os simultaneamente no solo e dando sustentação e tração aos elementos que desempenham as demais funções.
- Trator Máquina automotiva com rodas, correntes, elásticos ou mistos, cujas funções são arrastar, empurrar, carregar e acionar qualquer máquina ou implemento destinado a trabalhos agrícolas e florestais. Pode ser dotado de plataforma de carga removível.
- Semeadora sem preparo do solo, abertura de sulcos, cobertura de sulcos, dosagem e depósito de sementes, aplicação de fertilizantes e pesticidas.
A combinação de funções não é nova, pois já é usada em colheitadeiras Tribine e em enfardadeiras de palha puxadas pela colheitadeira. Sistema de combinação e enfardamento, combinação e enfardamento em uma passagem, colheitadeira e enfardadeira e Hillco Single Pass Round Bale System.
Colheita combinada e enfardamento (que pode ser uma operação de duas ou três passagens) em uma operação, ou passagem? Até agora, era necessário interromper o processo de colheita para produzir um fardo que seria completamente contraproducente para a missão inerente da custosa colheitadeira. Por meio de um processo de desenvolvimento de quatro anos que fez parceria com a Hillco, John Deere e talentos da Universidade de Wisconsin, o Sistema Hillco Single Pass Round Bale (SPRB) que resultou aborda essas incompatibilidades. Especificamente uma solução verde sobre verde, o Sistema SPRB começa com uma Colheitadeira John Deere S-Series ProDrive, uma série de cinco modelos variando de 295 a 543 cavalos de potência. Para a operação de enfardamento, é usada uma enfardadeira redonda padrão John Deere 569. A 569 produz fardos redondos de 5′ de largura e até 6′ de altura. Posicionado entre a colheitadeira e a enfardadeira está o Sistema SPRB, com o módulo de espalhamento e coleta acoplado ao engate da colheitadeira e o acumulador à frente da enfardadeira. O sistema inteiro pode ser acoplado ou desacoplado em cinco minutos ou menos.
Resultados
Utilizando os princípios da metodologia TRIZ 1,6 e 25, concluiu-se que o sistema proposto é utilizar a colheitadeira para plantar, seja uma plantadeira embutida na colheitadeira ou uma plantadeira puxada pela colheitadeira. Como a função de varrer ou carregar implementos do trator também pode ser feita pela colheitadeira, ao eliminar o trator fica evidente a economia de custos diretos e indiretos na aquisição de um trator, já que a colheitadeira também pode cumprir as funções deste. além de também eliminar a compactação do solo. Então por que não colher e semear diretamente em uma só passada?