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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2018.tde-07032018-131134
Documento
Autor
Nome completo
Luciano Henrique de Souza Vieira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2017
Orientador
Banca examinadora
Sentelhas, Paulo Cesar (Presidente)
Pereira, André Belmont
Bernardes, Marcos Silveira
Molin, Jose Paulo
Rodrigues, Luiz Henrique Antunes
Título em português
Dias trabalháveis para a colheita mecanizada da cana-de-açúcar no estado de São Paulo, com base em critérios agrometeorológicos
Palavras-chave em português
Cadeia de Markov
Modelo agrometeorológico
Regressão linear múltipla
Sequência de dias trabalháveis
Resumo em português
A determinação de dias trabalháveis para operações agrícolas de campo é de extrema importância para o dimensionamento de frotas de máquinas agrícolas. Isso é especialmente importante para a cultura da cana-de-açúcar, na qual as operações de campo se estendem por todo o ano, sendo a colheita a operação que mais danos pode trazer aos solos, quando executada sob condições inadequadas, já que essa ocorre por cerca de 8 a 10 meses. Com base nisso, o presente estudo teve como objetivos: definir os critérios para a determinação do número de dias trabalháveis (NDT) para colheita mecanizada da cana-de-açúcar no estado de São Paulo; determinar o NDT de diferentes regiões do estado de São Paulo com base em um critério geral e em critérios específicos para cada região; determinar a probabilidade de ocorrência de sequência do NDT por meio da cadeia de Markov; e elaborar uma planilha modelo para dimensionamento de frota para colheita mecanizada da cana-de-açúcar com base no NDT gerado pelo critério individual e geral. Para a definição dos critérios do NDT foram empregados dados de interrupção da moagem de 30 usinas no estado de São Paulo, para períodos variando de duas a cinco safras. Foram testados critérios de precipitação mínima (PREC), capacidade de água disponível (CAD) e limite da relação entre o armazenamento de água no solo e CAD (ARM/CAD) para se interromper a operação de colheita. De posse dos critérios de PREC, CAD e ARM/CAD para cada região e um critério geral, foram elaborados mapas do NDT para o estado de São Paulo, Posteriormente, definiu-se com base na cadeia de Markov, as probabilidades condicionais e, por meio dessas, as probabilidades de sequência de dias trabalháveis para cada decêndio do ano. Finalmente, foi elaborada uma planilha Excel® para o dimensionamento de frota de colhedoras de cana, com base no NDT. Os resultados mostraram que houve variação no critério para definição do NDT nas diferentes regiões do estado. No entanto, o uso de um critério geral para todo o estado, considerando-se a PREC de 3 mm, CAD de 40 mm e ARM/CAD de 90%, proporcionou resultados muito similares. O mapa de NDT gerado a partir do critério individual para cada região resultou em um erro médio de 24,9 dias por ano, ao passo que o mapa gerado a partir do critério geral resultou em um erro médio de 4,4 dias por ano, sendo este último mais adequado para a determinação do NDT médio para a colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Com relação à probabilidade de sequência de dias trabalháveis, observou-se que nas regiões a oeste, noroeste e norte do estado há, em média, maiores probabilidades de ocorrência de dias trabalháveis, sendo que as maiores probabilidades ocorreram entre abril e setembro, com o primeiro decêndio de julho sendo o que tem os maiores valores. A probabilidade de o dia ser trabalhável dado que o anterior foi trabalhável manteve-se sempre com o mínimo em torno de 50% de probabilidade e com o máximo próximo de 90% em todas as regiões avaliadas. Finalmente, observou-se que a variação do NDT em função do critério usado (individual ou geral) não teve impacto expressivo nos custos de produção e totais. Com base nos resultados apresentados, conclui-se que a determinação correta do NDT é fundamental para o dimensionamento de sistemas de colheita da cana-de-açúcar.
Título em inglês
Workable days for sugarcane harvesting in the State of São Paulo, Brazil, based on agrometeorological criteria
Palavras-chave em inglês
Agrometeorological model
Markov chain
Multiple linear regression
Sequence of working days
Resumo em inglês
The determination of workable days for agricultural field operations is of extreme importance for dimensioning agricultural machinery fleets. This is especially important for sugarcane cultivation, in which field operations extend throughout the year, from 8 to 10 months per year. Based on this, the present study had as objectives: to define the criteria for determining the number of workable days (NWD) for sugarcane harvest in the state of São Paulo; to determine the NWD of different regions of the state of São Paulo based on general criteria and on specific criteria to each region; to determine the probability of a given NWD sequence by means of the Markov chain; and to elaborate a spreadsheet model for sizing the fleet to harvest sugarcane based on the NWD generated by the individual and general criteria For the definition of NWD criteria, the data from harvest interruption of 30 mills in the state of São Paulo, for periods ranging from two to five harvests, were used. The following criteria were tested: minimum precipitation (PREC); soil water holding capacity (SWHC) and the limit of the relationship between soil moisture storage and SWHC (ARM/SWHC), to define the harvest interruption. Based on these criteria for each region and also a general criteria, NWD maps were prepared for the state of São Paulo.. Afterwards, the conditional probabilities were defined on the basis of the Markov chain, and based on them the probabilities of sequences of working days were defined for all year long for each 10-day periods. Finally, an Excel® spreadsheet was programmed for dimensioning sugarcane harvest machines, based on the NWD. The results showed that there was variation in the criteria for the definition of NWD in the different regions of the state. However, the use of a general criteria for the whole state, considering PREC of 3 mm, SWHC of 40 mm and ARM/SWHC of 90% provided very similar results. The NWD maps generated from the individual criteria for each region generated an average error of 24.9 days per year whereas the map generated from the general criteria resulted in an average error of 4.4 days per year, being the last map the most suitable for determining the average NWD. Regarding the probability of sequences of workable days, it was observed that in the western, northwestern and northern regions of the state there is, on average, a greater probability of workable days, with the periods of greatest probability of workable days being between April and September. The probability of the a day be workable considering that the previous one was workable, always remained between 50% and 90% probability in all regions. Finally, for dimensioning havest mechines, it was observed that the variation of NWD as a function of the criteria used (individual or general) had no significant impact on production and total costs, but affected the total investment. It was concluded that the correct determination of NWD is fundamental for the design of sugarcane harvesting systems.
 
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Data de Publicação
2018-03-14
 
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