RESUMO

ABSTRACT: Most energy used to operate agricultural machines in the field is generated from fossil fuel combustion. The combustion process emits atmospheric pollutants, increasing the emission of greenhouse gases (GHGs). In this context, this review is to discuss technologies for mitigating diesel engine GHG emissions to advance sustainable development in the agricultural machinery sector. This paper presents strategies and technologies widely adopted by agricultural machinery manufacturers in controlling pollutant emissions during fuel combustion. The findings of this study encompass sustainable alternative technologies, such as selective catalytic reduction, exhaust gas recirculation, diesel particulate filter, and fuels. This study helps reveal the environmental impact of agricultural field operations that generate GHG emissions.

RESUMO: Grande parte da energia utilizada para o funcionamento das máquinas agrícolas em suas operações no campo ainda é resultante da combustão de combustíveis fósseis. O processo de combustão provoca a emissão de poluentes atmosféricos que contribuem para o aumento dos Gases de Efeito Estufa (GEE). Neste contexto, esta revisão tem como objetivo descrever as tecnologias que contribuem para mitigar as emissões de GEE pelos motores de ciclo Diesel, a fim de contribuir para a compreensão e o desenvolvimento da sustentabilidade no setor de máquinas agrícolas. São apresentadas as estratégias e tecnologias que comumente estão sendo adotadas pelos fabricantes de máquinas agrícolas para o controle das emissões de poluentes, durante o processo de combustão do combustível. Os achados do estudo apresentam as alternativas tecnológicas sustentáveis como a Selective Catalytic Reduction, Exhaust Gas Recirculation, Diesel Particulate Filter, e sobre o uso de combustíveis alternativos. Ainda, contribui para o entendimento do impacto ambiental das operações agrícolas em campo, que provocam as emissões de GEE.

RESUMO

ABSTRACT: Soil decompaction is an alternative for soybean cultivation in rice areas, but it can affect the growth of irrigated rice in rotation. The objective of the study was to evaluate the effects of soil deep tillage performed before soybean cultivation on rice irrigation water, grain yield, and operational parameters of rice sowing carried out in the following crop season. Soil scarification was implemented in September 2017, prior to soybean crop season in the 2017/18 crop, and the rice experiment was conducted in the 2018/19 season. Treatments were: soil with scarification and soil without scarification. Deep tillage decreased soil density and increased macroporosity, microporosity, and total porosity. Rice cultivation decreased macroporosity and increased microporosity. Soil scarification management had no influence on operational parameters in rice sowing. Soil with scarification required 5.3% more water for rice irrigation than soil without deep tillage. In conclusion, soildeep tillage before the cultivation of soybean crop has effects on rice in thefollowing crop season, maintaining greater soil porosity in relation to the non-deep tillage area and increasing the amount of water needed for irrigation of rice cultivated in the sequence. Deep tillage did not affect sowing operational parameters and rice grain yield.

RESUMO: A descompactação do solo é uma alternativa para o cultivo da soja em áreas de arroz, mas pode afetar o desenvolvimento do arroz irrigado em rotação. O objetivo do estudo foi avaliar o efeito remanescente da escarificação do solo realizada antes do cultivo da soja, sobre o uso da água de irrigação, o rendimento de grãos e parâmetros operacionais da semeadura do arroz, realizada na safra seguinte. A escarificação do solo foi feita no mês de setembro de 2017, anteriormente à soja na safra 2017/18 e o experimento de arroz foi conduzido na safra 2018/19. Os tratamentos foram:escarificação e não escarificação do solo. A escarificação aumentou a macroporosidade, a microporosidade e a porosidade total e diminuiu a densidade do solo. O cultivo do arroz reduziu a macroporosidade e aumentou a microporosidade. Não se observou influência do manejo de escarificação do solo sobre os parâmetros operacionais na semeadura do arroz. O solo escarificado necessitou 5,3 % a mais de água para irrigação do arroz, em relação ao solo não escarificado. Conclui-se que a escarificação do solo antes do cultivo da cultura da soja tem efeito remanescente em arroz na safra seguinte, mantendo maior porosidade do solo em relação à área não escarificada e elevando a quantidade de água necessária para irrigação do arroz cultivado na sequência. Não se verificou interferência da escarificação em parâmetros operacionais da semeadura e sobre o rendimento de grãos do arroz.

RESUMO

Soil decompaction is an alternative for soybean cultivation in rice areas, but it can affect the growth of irrigated rice in rotation. The objective of the study was to evaluate the effects of soil deep tillage performed before soybean cultivation on rice irrigation water, grain yield, and operational parameters of rice sowing carried out in the following crop season. Soil scarification was implemented in September 2017, prior to soybean crop season in the 2017/18 crop, and the rice experiment was conducted in the 2018/19 season. Treatments were: soil with scarification and soil without scarification. Deep tillage decreased soil density and increased macroporosity, microporosity, and total porosity. Rice cultivation decreased macroporosity and increased microporosity. Soil scarification management had no influence on operational parameters in rice sowing. Soil with scarification required 5.3% more water for rice irrigation than soil without deep tillage. In conclusion, soildeep tillage before the cultivation of soybean crop has effects on rice in thefollowing crop season, maintaining greater soil porosity in relation to the non-deep tillage area and increasing the amount of water needed for irrigation of rice cultivated in the sequence. Deep tillage did not affect sowing operational parameters and rice grain yield.

A descompactação do solo é uma alternativa para o cultivo da soja em áreas de arroz, mas pode afetar o desenvolvimento do arroz irrigado em rotação. O objetivo do estudo foi avaliar o efeito remanescente da escarificação do solo realizada antes do cultivo da soja, sobre o uso da água de irrigação, o rendimento de grãos e parâmetros operacionais da semeadura do arroz, realizada na safra seguinte. A escarificação do solo foi feita no mês de setembro de 2017, anteriormente à soja na safra 2017/18 e o experimento de arroz foi conduzido na safra 2018/19. Os tratamentos foram:escarificação e não escarificação do solo. A escarificação aumentou a macroporosidade, a microporosidade e a porosidade total e diminuiu a densidade do solo. O cultivo do arroz reduziu a macroporosidade e aumentou a microporosidade. Não se observou influência do manejo de escarificação do solo sobre os parâmetros operacionais na semeadura do arroz. O solo escarificado necessitou 5,3 % a mais de água para irrigação do arroz, em relação ao solo não escarificado. Conclui-se que a escarificação do solo antes do cultivo da cultura da soja tem efeito remanescente em arroz na safra seguinte, mantendo maior porosidade do solo em relação à área não escarificada e elevando a quantidade de água necessária para irrigação do arroz cultivado na sequência. Não se verificou interferência da escarificação em parâmetros operacionais da semeadura e sobre o rendimento de grãos do arroz.

Assuntos

RESUMO

Most energy used to operate agricultural machines in the field is generated from fossil fuel combustion. The combustion process emits atmospheric pollutants, increasing the emission of greenhouse gases (GHGs). In this context, this review is to discuss technologies for mitigating diesel engine GHG emissions to advance sustainable development in the agricultural machinery sector. This paper presents strategies and technologies widely adopted by agricultural machinery manufacturers in controlling pollutant emissions during fuel combustion. The findings of this study encompass sustainable alternative technologies, such as selective catalytic reduction, exhaust gas recirculation, diesel particulate filter, and fuels. This study helps reveal the environmental impact of agricultural field operations that generate GHG emissions.

Grande parte da energia utilizada para o funcionamento das máquinas agrícolas em suas operações no campo ainda é resultante da combustão de combustíveis fósseis. O processo de combustão provoca a emissão de poluentes atmosféricos que contribuem para o aumento dos Gases de Efeito Estufa (GEE). Neste contexto, esta revisão tem como objetivo descrever as tecnologias que contribuem para mitigar as emissões de GEE pelos motores de ciclo Diesel, a fim de contribuir para a compreensão e o desenvolvimento da sustentabilidade no setor de máquinas agrícolas. São apresentadas as estratégias e tecnologias que comumente estão sendo adotadas pelos fabricantes de máquinas agrícolas para o controle das emissões de poluentes, durante o processo de combustão do combustível. Os achados do estudo apresentam as alternativas tecnológicas sustentáveis como a Selective Catalytic Reduction, Exhaust Gas Recirculation, Diesel Particulate Filter, e sobre o uso de combustíveis alternativos. Ainda, contribui para o entendimento do impacto ambiental das operações agrícolas em campo, que provocam as emissões de GEE.

Assuntos

RESUMO

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.

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.

Assuntos

RESUMO

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.(AU)

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.(AU)

Assuntos

RESUMO

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.

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.

Assuntos

RESUMO

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.

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.

Assuntos

RESUMO

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.

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.

Assuntos

RESUMO

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: 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.