Utilização de um algoritmo de caminho mínimo no processo de recolhimento do palhiço da cana-de-açúcar

Abstract

A atual preocupação com o meio ambiente tem feito com que empresas produtoras de cana-de-açúcar invistam na mudança do sistema de colheita. Essa mudança consiste na redução da queima do canavial na pré-colheita e na utilização do corte mecanizado com cana crua. Porém, a colheita com corte mecanizado torna disponível a biomassa residual e sem as queimadas e com o maior acúmulo do palhiço sobre o solo, criamse condições favoráveis para o aparecimento de parasitas e atraso da brota da cana, comprometendo a próxima safra. Vários autores mostram a viabilidade do uso do palhiço na produção de energia. Pois, além do potencial energético desta biomassa, têm-se como vantagens as questões ambientais, a manutenção de empregos e a substituição dos recursos energéticos de fontes naturais. Mas, as grandes dificuldades ainda encontradas para aproveitamento desse resíduo para geração de energia são o grande número de maquinário envolvido no sistema de coleta deste resíduo e o alto custo que este processo demanda, principalmente o custo com transporte. O presente trabalho tem como objetivo propor aplicações de técnicas matemáticas de otimização para auxiliar o planejamento do recolhimento do palhiço da cana-de-açúcar para aproveitamento na geração de energia, estudando a melhor forma de carregamento dos fardos de palhiço, facilitando o transporte, diminuindo custos e desgastes de maquinários. Para isto, é sugerido o uso de técnicas de agricultura de precisão para mapear o palhiço enfardado, desta forma pode-se definir uma rota para recolher os fardos no campo e transportá-los para o centro de processamento. Para determinação da rota, propõe-se o uso do algoritmo de menor caminho da teoria de grafos, utilizando uma variação do algoritmo de Dijkstra.

The current concern with the environment has made sugar cane growers invest in changing their harvesting system. This change consists of the reduced burning of cane fields before harvesting and the use of mechanized cutting for raw canes. However, mechanized harvesting makes residual biomass available and, without the burning, the major accumulation of crop residue on the ground, creating favorable conditions for the emergence of parasites and delay of new shoots, affecting the next crop. Several authors show the feasibility of using crop residue for energy production. Besides the energy potential of the biomass, there are advantages for the environmental issues, preservation of jobs and the replacement of energy resources from natural sources. But the great difficulties still found in using this residue for power generation are the large number of machinery involved in the collection system of the waste and the high costs of this process, mainly transport costs. This paper aims to propose applications of mathematical optimization techniques to help plan the collection of sugar cane crop residue to be used for power generation, by studying the best way of loading bales of crop residue, making it easy to transport them, therefore reducing costs and wear on machinery. For this, we suggested the use of techniques of Precision Agriculture to map the baled crop residue, which allows you to define a route to pick up the bales in the field and transport them to the processing center. To determine the route, it is proposed to use the shortest path algorithm from graph theory, using a variation of Dijkstra's algorithm.