Drone de pulverização agrícola usa sistema de reabastecimento automatizado

Texto: Fábio de Castro/Agência Fapesp

Um novo drone projetado especialmente para a pulverização de insumos agrícolas apresenta diversas vantagens em comparação aos métodos tradicionais de aplicação de defensivos nas lavouras. O equipamento possui a bordo um gerador movido a combustível líquido e conta com um inovador sistema de reabastecimento automatizado que aumenta sua autonomia e permite a pulverização tanto em áreas extensas como em focos pontuais, poupando tempo e insumos, além de reduzir custos e impactos ambientais.

Para desenvolver o conceito e os protótipos do instrumento e da plataforma de abastecimento, a startup Model Works, sediada em São Carlos, no interior paulista, contou com apoio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) da Fapesp, de acordo com o engenheiro Henrique Moritz, um dos sócios-fundadores da empresa.

Nosso objetivo é resolver um problema importante para nosso cliente final, que é o produtor rural. Hoje, quase toda a pulverização agrícola é feita por tratores e aviões. Os dois métodos possuem vantagens, mas também apresentam sérias desvantagens que poderão ser superadas com o uso do drone”, diz Moritz.

Segundo ele, o uso de aviões tem a vantagem de uma cobertura rápida de áreas muito extensas, mas não possibilita o controle preciso da operação e é preciso pulverizar a área toda com defensivos — o que muitas vezes pode representar desperdício dos insumos e alto impacto ambiental, além do custo elevado de cada voo.

Os tratores, por outro lado, têm a vantagem de permitir uma aplicação localizada dos defensivos agrícolas. Como passam lentamente sobre a plantação, é possível pulverizar apenas as áreas necessárias, economizando insumos. Porém, o trator produz o amassamento da plantação, o que causa uma perda de produtividade da ordem de 4%, dependendo da máquina. Além disso, chuvas podem impedir a operação, por risco de atolamento do trator”, explica.

O uso do drone, segundo Moritz, elimina as principais desvantagens dos dois métodos. É possível ter um controle total da velocidade de pulverização, sem amassar a plantação, espalhando os insumos de forma localizada e precisa ou em grandes extensões. Além disso, a operação pode ser feita independentemente das condições meteorológicas, com solo úmido.

Solução para o agro
Os fundadores da empresa, Henrique Moritz e seu irmão Carlos Alfredo Moritz, ambos formados em engenharia mecânica na Universidade de São Paulo (USP) em São Carlos, pertencem a uma família que atua no agronegócio há várias gerações. De acordo com Henrique, o contato próximo com os produtores rurais facilitou a identificação de problemas recorrentes nas plantações.

Os drones têm uma aplicação muito útil no campo, que é o imageamento da lavoura com imagens multiespectrais, a fim de detectar focos de doenças, por exemplo. Mas faltava uma inovação que permitisse utilizá-lo para aplicar o defensivo nesses pontos precisos. Não havia no mercado uma aplicação adequada que pudesse levar a potencialidade do drone ao seu máximo”, conta Moritz.

Os principais drones utilizados na lavoura são provenientes da China, de acordo com Moritz, e apesar de terem capacidade relativamente grande, podendo carregar cerca de 40 litros de defensivo, têm uma autonomia muito baixa. A bateria permite um voo de cerca de 10 minutos, o que complica e encarece a operação.

Os drones convencionais não são competitivos como os modelos tradicionais de pulverização. Nossa proposta, então, foi inserir inovações para aproveitar toda a potencialidade do equipamento e, ao mesmo tempo, reduzir custos”, diz Moritz. “Focamos em drones de grande capacidade, que utilizam um gerador a combustão a bordo, utilizando combustível líquido. Isso aumenta muito a autonomia e facilita o abastecimento”.

Segundo Moritz, a empresa optou por desenvolver o drone completo, utilizando tecnologia nacional, com poucos componentes importados sob medida. Tecnologia de ponta foi empregada na estrutura de fibra de carbono, a fim de obter um equipamento leve, mas com a robustez de uma máquina agrícola. O drone tem cerca de três metros de envergadura, sem contar os rotores, e possui capacidade para 70 litros de defensivo.

Como o combustível líquido tem alta densidade energética, é preciso levar poucos litros para o voo. O combustível é usado para alimentar o gerador, que produz energia elétrica para o voo. No restante do funcionamento, é semelhante a um drone elétrico, mas a fonte de energia é o gerador, em vez de uma bateria”, explica o engenheiro.

Versatilidade e autonomia
Com essa solução, a autonomia do drone tem grande flexibilidade, segundo ele. Se for preciso ficar no ar uma hora, por exemplo, leva-se mais combustível e menos defensivo. Por outro lado, se for necessário dispersar 70 litros de defensivo em poucos minutos, leva-se menos combustível. Essa versatilidade é ainda potencializada pelo sistema de reabastecimento inovador, que é um dos principais desenvolvimentos tecnológicos do projeto.

Buscamos desenvolver o sistema de reabastecimento de menor complexidade possível, para reduzir a chance de problemas”, explica Moritz.

Trata-se de uma plataforma, semelhante a um heliponto, onde o drone pousa de forma muito precisa, guiado pelo referenciamento por GPS. Ali, os bocais se acoplam automaticamente ao drone. O sistema identifica o acoplamento e começa a bombear o combustível e o defensivo para dentro da aeronave.

É uma plataforma muito versátil, que é acompanhada por um trailer e pode ser transportada de um local para outro, a fim de buscar o ponto mais favorável para a aplicação. Com ela, a pulverização fica totalmente automatizada e os operadores não precisam entrar em contato com o combustível, nem com o defensivo”, afirma.

O sistema de controle do drone também foi desenvolvido pela Model Works e se baseia no mapeamento da área. O operador pode delimitar a área de pulverização por meio do software de controle do drone, identificando obstáculos, áreas que não podem ser pulverizadas — como áreas de mananciais e de preservação ambiental — com base em um mapeamento prévio. Assim, o operador faz uma espécie de plano de voo e, a partir daí, o drone faz a operação de forma autônoma.

Além de todo o impacto econômico do projeto, nossa solução tem também um impacto ambiental potencialmente enorme. A dispersão de defensivos em áreas vizinhas, contaminando mananciais e áreas protegidas, é evitada com precisão, graças ao sistema GPS. Os operadores ficam longe do equipamento, sem se exporem a riscos. Além disso, o drone pode ser movido a etanol, o que reduz as emissões de poluentes, eliminando também o problema ambiental do descarte de baterias”, avalia Moritz.

Mercado e patentes
A Model Works foi fundada em 2016 e a partir do ano seguinte os irmãos Moritz passaram a se dedicar exclusivamente à empresa. Logo começaram a buscar potenciais produtos e se debruçaram sobre o desenvolvimento do drone.

Como a ideia era desenvolver tecnologia totalmente brasileira, contamos com uma parceria muito próxima com a USP de São Carlos, por meio de convênios com a universidade e apoio de professores. E a empresa formou uma equipe multidisciplinar que conta também com engenheiros eletricistas e mecatrônicos”, diz Moritz.

Em 2018, fizeram o primeiro protótipo do drone, que foi apresentado naquele ano na Expo Londrina, no Paraná, a fim de sondar a receptividade do mercado. “Nos surpreendemos bastante durante a feira com a repercussão enorme na mídia e com o interesse dos produtores. Vimos que havia demanda e começamos a trabalhar no desenvolvimento do conceito, registrando as primeiras patentes do projeto”, conta. Dois anos depois, a patente do inovador sistema de reabastecimento do drone foi concedida.

A partir dessa patente que embasou nossa solução, conseguimos dar entrada no projeto PIPE. Mas temos outras quatro patentes do desenvolvimento do drone que estão protocoladas, aguardando análise”, sublinha.

O engenheiro estima que levará cerca de um ano, após o início do projeto PIPE Fase 2, para que o desenvolvimento do produto seja concluído e para que os primeiros contatos de comercialização sejam feitos. Além dos produtores rurais, um dos potenciais consumidores são as empresas especializadas em pulverização com drone.

Todo o nosso plano de negócios se baseia em obter um custo final igual ou inferior ao dos métodos tradicionais de pulverização. Temos feito contatos com prestadores de serviço que utilizam drones e a receptividade tem sido muito grande. O pessoal se empolga com a inovação que a solução possibilita”, afirma Moritz.

Fonte: GizModo