UFV - Teses
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Item Desenvolvimento de uma recolhedora autopropelida para colheita de café em áreas de montanha terraceadas(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-10) Souza, Felipe Gustavo de; Teixeira, Mauri Martins; Cecon, Paulo Roberto; Furtado Júnior, Marconi Ribeiro; Villibor, Geice PaulaNas inúmeras etapas de produção da cultura de café de montanha, a colheita dos frutos de café é a mais trabalhosa, uma vez que a mesma é realizada, muitas vezes, de forma manual ou semimecanizada. Esse fato gera alguns problemas, pois atualmente existe grande escassez de trabalhadores nas lavouras, isso pode levar a tempos de colheita mais longos, elevando o custo de produção, diminuindo a qualidade dos frutos, reduzindo o preço do produto, e consequentemente, diminuindo o lucro da atividade. Objetivou-se com este trabalho o desenvolvimento de uma recolhedora autopropelida para a etapa da colheita de café em áreas de montanha terraceada. Elaborou-se o projeto informacional, conceitual, preliminar e detalhado da recolhedora. Desenhou-se um modelo virtual do protótipo, com o objetivo de facilitar e guiar a construção do mesmo e, suas correções. Fabricou-se um protótipo da recolhedora autopropelida e avaliou-se suas dimensões e peso. Realizou-se ensaios de desempenho na barra de tração, sendo avaliados a patinagem, consumo horário de combustível, consumo específico de combustível e eficiência na barra de tração. Os ensaios referentes às perdas no recolhimento e capacidade operacional foram realizados em fazenda de café de montanha terraceada, localizada no município de Coimbra, MG. Além disso foi realizada uma avaliação das emissões de ruído da recolhedora autopropelida. Observou-se que, tanto as soluções encontradas para a recolhedora autopropelida, quanto os componentes projetados são passíveis de construção. O desenvolvimento de um modelo virtual possibilitou observar falhas no projeto e corrigi-las em tempo hábil. O protótipo da recolhedora autopropelida apresentou baixo centro de massa, fazendo com que a inclinação transversal dinâmica máxima fosse de 68,4%. O lastro não afetou os parâmetros de patinagem e consumo horário. Observou-se que não houve correlação entre a inclinação do terreno e as perdas no recolhimento, assim como não houve correlação entre a inclinação do terreno e a capacidade operacional da máquina. O valor médio das perdas no recolhimento foi de 8,4%, sendo que o maior percentual de perdas (11,2%) foi observado na declividade de 30°. A média da capacidade operacional do protótipo foi 0,096 ha h-1, cerca de 8 vezes maior que o valor de 0,012 ha h-1 que foi a capacidade operacional média do trabalho convencional realizado na fazenda. Verificou-se que o nível de ruído, 89 dB (A), exigia que o operador da máquina usasse proteção auditiva durante o trabalho. A recolhedora autopropelida para colheita de café em áreas de montanha terraceada apresentou maior capacidade operacional e um nível de perdas aceitável, fazendo com que, com algumas melhorias construtivas, a mesma seja uma alternativa viável para solucionar os problemas enfrentados no processo de colheita dos frutos de café em áreas de montanha terraceadas. Palavras-chave: Cafeicultura. Recolhimento. Máquinas. Terraceamento.Item Aplicação de pesticidas com veículos aéreos não tripulados nas culturas de café, citros e feijão(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-18) Moraes, Hugo Marcus Fialho e; Furtado Júnior, Marconi Ribeiro; Vitória, Edney Leandro daVeículos aéreos não tripulados (VANTs) referem-se a aeronaves que voam sem um operador humano a bordo e foram primeiramente desenvolvidos para aplicações militares. Atualmente, os VANTs são utilizados na fotogrametria e sensoriamento remoto, mapeamento e processamento de imagens, inventários florestais e monitoramento de incêndios, pesquisa meteorológica, manejo e utilização da água, rastreamento de animais e na agricultura de precisão. Especificamente na agricultura, têm sido amplamente utilizados para várias finalidades como na semeadura, identificação de pragas e plantas daninhas, manejo e monitoramento de culturas e na pulverização de pesticidas e fertilizantes foliares. VANTs têm sido utilizados para substituir aplicações realizadas manualmente ou até mesmo em grandes aéreas, principalmente em situações pontuais ou em casos onde as pulverizações requerem máxima segurança. No entanto, muitos parâmetros ainda não estão bem definidos e não existe uma referência técnica exata que os operadores possam consultar. Além disso, especialmente no Brasil, ainda são raras as pesquisas com a pulverização de VANTs. Nesse sentido, o objetivo geral da tese, estruturada na forma de artigos, consistiu em realizar: i) Uma análise bibliométrica e cientométrica da utilização de VANTs na agricultura, pecuária e silvicultura; ii) Analisar a capacidade operacional e efeito da altura de voo e de pontas na pulverização em citros usando VANT; iii) Avaliar a pulverização com VANT na cultura do café; e iv) Verificar a deposição e deriva da pulverização com VANT na cultura do feijão. No primeiro artigo foi realizada uma pesquisa na plataforma Scopus utilizando os termos UAV, UAS, drone e RPA, juntamente com “agricult*” ou “forest* ou livestock”. Foram selecionados apenas artigos publicados em inglês, de janeiro de 2000 a dezembro de 2020. Para a geração de mapas temáticos, o software VOSviewer foi utilizado possibilitando a análise bibliométrica e cientométrica da utilização dos VANTs no setores estudados. No segundo artigo foram pesquisados os efeitos de quatro pontas de pulverização (Leque com pré-orifício, Duplo leque com pré-orifício, Leque com indução de ar e Duplo leque com indução de ar) e quatro alturas de voo (1,0; 1,7; 2,3 e 3,0 m) na densidade de gotas e cobertura gerada pela pulverização em citros. Foi verificado também a deposição e a penetração da pulverização nos três terços e em profundidades no dossel da planta. Além disso, comparou-se a capacidade operacional do VANT com os pulverizadores hidropneumático tratorizado e o pneumático costal. No terceiro artigo foi estudada a deposição e penetração das gotas nos diferentes terços da planta de café utilizando-se um VANT e três volumes de calda (5; 10 e 15 L ha -1 ). No quarto artigo foi mensurada a quantidade de deriva gerada sob quatro velocidades de voo (5; 10; 15 e 20 km h -1 ) e três volumes de calda (10; 15 e 20 L ha -1 ) bem como a deposição da aplicação com VANT na cultura do feijão. Utilizando a análise bibliométrica e cientométrica foi possível verificar que a evolução da aplicabilidade dos VANTs ao longo dos anos está diretamente relacionada ao avanço da tecnologia inserida nestes equipamentos. Além disso, os estudos são mais comuns na agricultura e na silvicultura do que na pecuária, indicando que este último setor ainda tende a evoluir bastante nos próximos anos. Na pulverização com VANT em citros, foi possível observar maior capacidade operacional do VANT pulverizador em relação ao hidropneumático tratorizado e ao pneumático costal. Maior dificuldade de penetração da pulverização com VANT está relacionada a posição mais interna do dossel da planta de citros e não em relação aos terços da planta. As pontas de pulverização com indução de ar apresentaram melhores resultados de cobertura e densidade de gotas comparadas às pontas sem essa tecnologia. No artigo sobre a pulverização com VANT na cultura do café o volume de calda não influenciou significativamente a porcentagem de cobertura, a amplitude relativa e nem a densidade de gotas depositadas no alvo, no entanto, melhor penetração das gotas foi observada quando foi utilizado maior volume de calda. O estudo da pulverização com VANT na cultura do feijão indicou efeito significativo da velocidade de voo e do volume de calda na cobertura do alvo, mas sem influência para a densidade de gotas e deposição da aplicação. Maiores velocidades de voo resultaram em maior deriva. Palavras-chave: Drone. Deposição. Aplicação aérea. Deriva.Item Desenvolvimento e avaliação de uma colhedora automotriz de café para regiões montanhosas(Universidade Federal de Viçosa, 2013-11-22) Oliveira, Marcus Vinícius Morais de; Teixeira, Mauri MartinsA cafeicultura é um importante seguimento do agronegócio Brasileiro gerando emprego, renda e desenvolvimento para o País. Dentre as etapas de produção, a colheita do café é a que mais demanda trabalho para ser realizada. Nos últimos anos, tem-se observado uma escassez de mão de obra para a colheita, causando elevação do custo de produção e impulsionando alguns agricultores a abandonarem a atividade cafeeira. Este fato é um agravante principalmente em regiões montanhosas que tradicionalmente não são mecanizáveis. Conhecendo a necessidade de melhorar as condições de desenvolvimento das atividades de cafeicultura em regiões montanhosas, objetivou-se com este trabalho o desenvolvimento de uma colhedora automotriz de café para regiões montanhosas. Inicialmente foram desenvolvidos e selecionados vários princípios que possibilitassem a estabilidade em terrenos inclinados. A partir de um mecanismo pantográfico foi desenvolvido um protótipo virtual que subsidiou informações para construção de um protótipo físico de uma colhedora de café para regiões montanhosas. Devido às características de risco de tombamento optou-se por trabalhar com controle remoto para que o operador ficasse distante da colhedora. Para controlar a colhedora à distância optou-se por uma fonte de potência elétrica. Utilizando Controladores Lógicos Programáveis (CLP) e uma série de sensores foi possível desenvolver os controles e realizar manobras que outras colhedoras não fazem. Para validar o projeto que foi plenamente executado foram realizados alguns ensaios em nível de laboratório que possibilitou avaliar pontos positivos e negativos da colhedora.Item Projeto de um recolhedor de frutos para uma colhedora de café em áreas inclinadas(Universidade Federal de Viçosa, 2015-07-24) Loureiro, Danilo Roberto; Fernandes, Haroldo CarlosO café é produzido em quase todos os estados do país e devido a sua grandeza territorial, o parque cafeeiro apresenta uma heterogeneidade em relação ao relevo e o clima que torna necessária a utilização de tecnologias diferentes para cada região. A utilização de diferentes tecnologias de produção tem afetado a competitividade entre os produtores de diferentes regiões, pois conforme é demonstrado em diversas pesquisas, quanto maior o índice de mecanização de uma lavoura, menor será o custo de produção. A escolha do processo de colheita do café é influenciada por diversos fatores, porém, a condição do relevo é de crucial importância para a definição desse processo, visto que em declividades mais acentuadas, a inexistência de tecnologia capaz de mecanizar essa região praticamente define o tipo de colheita a ser implantado. Analisando a situação exposta, pode-se afirmar que nas áreas que apresentam uma maior declividade só se tornarão competitivas em relação às outras com o surgimento de uma tecnologia capaz de mecanizar essas regiões. No presente trabalho objetivou-se projetar um sistema recolhedor de frutos de uma colhedora de café para a colheita mecanizada em regiões de declividades elevadas. Para isso, foram realizados os projetos informativos, conceitual e detalhado de um mecanismo capaz de recolher frutos de café em declividades de até 40%. Após a definição do projeto, foi construído um protótipo para verificar a eficiência no recolhimento dos frutos de café. Foi montado um experimento utilizando o delineamento inteiramente casualizado com 27 tratamentos e 5 repetições, onde os tratamentos constituem um esquema fatorial 3 x 3 x 3, sendo 3 declividades de operação (D 1 = 0 %; D 2 = 20 % e D 3 = 40%); 3 velocidades de deslocamento da haste (V 1 = 230 m h -1 ; V 2 = 460 m h -1 e V 3 = 690 m h -1 ) e 3 cargas de frutos de café aplicadas sobre o mecanismo de recolhimento (C 1 = 10 L; C 2 = 8 L e C 3 = 6 L), totalizando 135 unidades experimentais. Os valores de eficiência foram submetidos a uma analise de regressão e foram gerados modelos para estimar os valores de eficiência de recolhimento em função das variáveis: velocidade, inclinação e carga. Observou-se que a variável carga não influenciou os valores de eficiência de recolhimento. Os modelos gerados indicam que com o aumento da velocidade de trabalho ocorreu uma diminuição da eficiência no mecanismo recolhedor e que os tratamentos que trabalharam com a inclinação do protótipo em 20% apresentaram os melhores valores de eficiência no recolhimento dos frutos de café, apresentando uma média de 80%. Contudo, os valores médios de eficiência encontrados nas declividades de 0 e 40% ficaram próximos, apresentando valores de 78,57 e 77,36% respectivamente. O desenvolvimento do mecanismo recolhedor de frutos de café para operar em regiões de montanha foi considerado satisfatório, pois conseguiu atingir valores de eficiência no recolhimento próximos aos encontrados por colhedoras que trabalham em terrenos planos.Item Modelagem do sistema fruto-pedúnculo no processo de derriça de café(Universidade Federal de Viçosa, 2012-09-19) Villibor, Geice Paula; Queiroz, Daniel Marçal deA cultura do café tem importância expressiva na agricultura brasileira, sendo o Brasil o maior produtor mundial. Dentre todas as operações de campo envolvidas na cadeia produtiva, a colheita é uma das mais complexas e onerosas de ser realizada. A mecanização da colheita está sendo imprescindível para a manutenção da atividade cafeeira, uma vez que os custos envolvidos com mão-de-obra reduzem expressivamente, o tempo dispendido para a operação é minimizado e ainda evitam-se perdas de qualidade devido à retirada tardia dos frutos do campo. A determinação experimental de propriedades mecânicas do sistema fruto-pedúnculo do café, em conjunto à modelagem matemática e à simulação, é importante para a concepção e melhoria de dispositivos de colheita. Entender a resposta do sistema, submetido à vibração, auxilia na definição de parâmetros que propiciam a derriça seletiva dos frutos do café. A derriça seletiva dos frutos do café contribui positivamente para a qualidade final da bebida. Objetivou-se com o presente trabalho determinar os parâmetros modais incluindo amortecimento, frequência natural e rigidez; e a transmissibilidade de vibração do sistema fruto- pedúnculo do café por meio de vídeos digitais de alta velocidade. Adicionalmente, por meio de modelagem matemática, objetivou-se também estudar a dinâmica do sistema submetido à vibração forçada. Os parâmetros modais foram determinados pelo método do decremento logarítmico, para as safras de 2010 e 2011. A transmissibilidade de vibração entre um vibrador eletromagnético e o sistema fruto-pedúnculo do café, na direção e transversalmente ao deslocamento de entrada, foi estudada em dois experimentos distintos. O primeiro na faixa dos dispositivos comerciais de colheita, em frequências entre 13,33 e 26,67 Hz e amplitudes de 5 a 15 mm; e o segundo trabalhando com frequências mais elevadas e amplitudes reduzidas, 35 a 55 Hz e 3,5 a 6,5 mm. O deslocamento resultante do fruto de café foi obtido por meio de vídeos digitais de alta velocidade e técnicas de processamento de imagens. Foi utilizado um fundo de imagem para prover informações necessárias para obtenção dos deslocamentos do sistema fruto- pedúnculo do café em coordenadas métricas. Os deslocamentos obtidos nos testes de transmissibilidade de vibração foram utilizados para validação das simulações A cultura do café tem importância expressiva na agricultura brasileira, sendo o Brasil o maior produtor mundial. Dentre todas as operações de campo envolvidas na cadeia produtiva, a colheita é uma das mais complexas e onerosas de ser realizada. A mecanização da colheita está sendo imprescindível para a manutenção da atividade cafeeira, uma vez que os custos envolvidos com mão-de-obra reduzem expressivamente, o tempo dispendido para a operação é minimizado e ainda evitam-se perdas de qualidade devido à retirada tardia dos frutos do campo. A determinação experimental de propriedades mecânicas do sistema fruto-pedúnculo do café, em conjunto à modelagem matemática e à simulação, é importante para a concepção e melhoria de dispositivos de colheita. Entender a resposta do sistema, submetido à vibração, auxilia na definição de parâmetros que propiciam a derriça seletiva dos frutos do café. A derriça seletiva dos frutos do café contribui positivamente para a qualidade final da bebida. Objetivou-se com o presente trabalho determinar os parâmetros modais incluindo amortecimento, frequência natural e rigidez; e a transmissibilidade de vibração do sistema fruto- pedúnculo do café por meio de vídeos digitais de alta velocidade. Adicionalmente, por meio de modelagem matemática, objetivou-se também estudar a dinâmica do sistema submetido à vibração forçada. Os parâmetros modais foram determinados pelo método do decremento logarítmico, para as safras de 2010 e 2011. A transmissibilidade de vibração entre um vibrador eletromagnético e o sistema fruto-pedúnculo do café, na direção e transversalmente ao deslocamento de entrada, foi estudada em dois experimentos distintos. O primeiro na faixa dos dispositivos comerciais de colheita, em frequências entre 13,33 e 26,67 Hz e amplitudes de 5 a 15 mm; e o segundo trabalhando com frequências mais elevadas e amplitudes reduzidas, 35 a 55 Hz e 3,5 a 6,5 mm. O deslocamento resultante do fruto de café foi obtido por meio de vídeos digitais de alta velocidade e técnicas de processamento de imagens. Foi utilizado um fundo de imagem para prover informações necessárias para obtenção dos deslocamentos do sistema fruto- pedúnculo do café em coordenadas métricas. Os deslocamentos obtidos nos testes de transmissibilidade de vibração foram utilizados para validação das simulações realizadas. Para a safra de 2010, para os frutos cereja e verde, respectivamente, as frequências naturais do sistema fruto-pedúnculo do café foram 15,74 e 13,97 Hz; o coeficiente de amortecimento foi de 0,053 e 0,032 N s m-1 e a rigidez foi de 14,40 e 8,32 N m-1. Para a safra de 2011, as frequências naturais do sistema fruto-pedúnculo do café foram 11,62 e 13,29 Hz; o coeficiente de amortecimento foi de 0,029 e 0,0253 N s m-1 e a rigidez equivalente foi de 8,61 e 7,09 N m-1. A maior transmissibilidade de vibração no sistema fruto-pedúnculo do café foi observada para faixas próximas a frequência de 20 Hz para ambos os estádios de maturação. Utilizando as simulações, também para essa frequência, foram estimados os maiores esforços resultantes no sistema fruto- pedúnculo do café, para ambos os estádios de maturação. Foi possível a determinação dos deslocamentos resultantes do sistema fruto-pedúnculo do café por meio de vídeos de alta velocidade submetido à excitação harmônica com adequabilidade. Os resultados mostraram que a obtenção de elevados índices de seletividade no processo de derriça, utilizando a faixa para a primeira frequência natural, parece difícil de ser alcançada visto que a diferença entre os parâmetros modais, transmissibilidade de vibração e esforços, para os estádios de maturação verde e cereja, é reduzida.