Drone para pulverização agrícola conta com sistema de reabastecimento automatizado

Tecnologia nacional, desenvolvida com apoio do PIPE-FAPESP, permite a pulverização tanto em áreas extensas como em focos pontuais, poupando tempo e insumos, além de reduzir custos e impactos ambientais

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 3 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.