A Model Works, uma startup sediada em São Carlos, no interior paulista, desenvolveu um novo drone especialmente projetado para a pulverização de insumos agrícolas, trazendo consigo uma série de vantagens em comparação aos métodos tradicionais de aplicação de defensivos nas lavouras.
Esse equipamento inovador possui um gerador movido a combustível líquido a bordo e conta com um sistema de reabastecimento automatizado, o que aumenta significativamente sua autonomia e permite a pulverização eficiente tanto em áreas extensas quanto em focos pontuais. Isso resulta em uma economia de tempo e insumos, ao mesmo tempo em que reduz os custos e minimiza os impactos ambientais.
De acordo com o engenheiro Henrique Moritz, um dos sócios-fundadores da empresa, a Model Works recebeu apoio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) da Fapesp para o desenvolvimento do conceito e dos protótipos desse instrumento revolucionário e da plataforma de abastecimento associada.
“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.
Vantagens
Segundo ele, o uso de aeronaves apresenta a vantagem de abranger rapidamente vastas áreas, porém não oferece controle preciso da operação, requerendo a pulverização generalizada de defensivos. O que frequentemente resulta em desperdício de recursos e impactos ambientais significativos. Adicionalmente, o custo de cada voo é elevado.
“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
Henrique Moritz e seu irmão, Carlos Alfredo Moritz, são os fundadores da empresa. Ambos são graduados em engenharia mecânica pela Universidade de São Paulo (USP), localizada em São Carlos. Sua família possui um histórico de envolvimento no agronegócio ao longo de várias gerações. Essa proximidade com os produtores rurais permitiu a Henrique identificar com facilidade os problemas recorrentes enfrentados 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.
Moritz diz que os drones mais comumente utilizados na agricultura são importados da China. No entanto, embora possuam uma capacidade relativamente ampla, podendo transportar cerca de 40 litros de defensivos, sua autonomia é extremamente limitada. Com uma bateria que permite apenas cerca de 10 minutos de voo, essa restrição acarreta dificuldades e aumenta os custos operacionais.
“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.”
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De acordo com o engenheiro, 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 o mesmo. Contudo, 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.
A Model Works desenvolveu o sistema de controle do drone, que utiliza o mapeamento da área como base. Através do software de controle, o operador tem a capacidade de delimitar a região de pulverização, levando em consideração obstáculos e áreas restritas, como mananciais e locais de preservação ambiental, utilizando informações prévias do mapeamento. Dessa forma, o operador realiza o planejamento de voo e, a partir desse ponto, o drone executa 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.
