UFLA - Dissertações
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Item Caracterização dinâmica da planta do cafeeiro visando a colheita mecanizada por vibrações mecânicas(Universidade Federal de Lavras, 2023-07-28) Pereira, Mariana Ribeiro; Santos, Fábio Lúcio; Navarro, Hector Andres Tinoco; Villibor, Geice PaulaA colheita mecanizada do café tem sido realizada de forma eficiente por meio do princípio de vibrações mecânicas, sendo afetada por fatores relacionados à máquina e à planta, tornando-se necessário o conhecimento de suas propriedades modais. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido com o intuito de caracterizar o comportamento dinâmico das plantas de café visando a determinação de suas propriedades modais em condições de campo, considerando cargas pendentes de frutos em diferentes estádios de maturação. Para isso, foi realizado a instrumentação de quinze plantas escolhidas ao acaso, para a coleta dos dados de campo avaliando-se diferentes cenários. A partir de ensaios de análise modal experimental, foi possível observar que houve maior incidência de picos de frequências naturais concentrando-se entre 20 e 40 Hz. Os valores das razões de amortecimento dos ramos plagiotrópicos das plantas de café com frutos predominantemente maduros, relativas aos terços superiores, médios e inferiores, foram 0,145, 0,134 e 0,127, respectivamente. Por meio da indução de vibrações mecânicas, foi possível determinar os valores de transmissibilidade de vibração das plantas do café, em que a frequência de 20 Hz apresentou maior transmissibilidade de vibração em relação as demais frequências induzidas. Por fim, a partir de ensaios de varredura de frequências foi possível avaliar o comportamento dinâmico das plantas de café, os quais mostraram que houve uma maior incidência de picos de frequências naturais concentrando-se acima de 40 Hz. A partir deste estudo, observou-se que a colheita seletiva dos frutos de café mediante aplicação exclusiva de vibração torna-se inviável, já que não houveram diferenças significativas para as cargas pendentes de frutos em diferentes estádios de maturação e também devido a sobreposição de valores de frequências observados nas faixas de frequência estudadas.Item Colheita mecanizada do café em maiores velocidades operacionais(Universidade Federal de Lavras, 2006-02-24) Oliveira, Ezequiel de; Silva, Fábio Moreira daA colheita mecanizada do café com o emprego de maiores velocidades operacionais é uma tendência que vem sendo seguida pelos produtores, com o objetivo de aumentar o desempenho operacional, com conseqüente redução de custo, sobretudo quando se adota o processo de colheita seletiva. Com o objetivo de avaliar a colheita mecanizada do café em maiores velocidades operacionais, o presente trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira, buscou-se avaliar o desempenho operacional da colheita mecanizada do café com duas passadas da colhedora, analisando-se ainda, a influência da vibração e ou velocidade no processo de derriça dos grãos. Na segunda etapa, buscou-se avaliar os custos operacionais da colheita seletiva com duas passadas da colhedora. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Capetinga, município de Boa Esperança, MG. Os ensaios foram realizados com delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, em parcelas aleatórias contendo, em média, 40 plantas em linha. Os ensaios foram realizados com duas passadas da colhedora, sempre no mesmo sentido de deslocamento, dentro do processo de colheita seletiva. As passadas foram feitas em função do índice de grãos verdes na planta. Na primeira passada, com média de 30% de verde, a velocidade foi fixada em torno de 1,64 km.h-¹, variando as vibrações de 10,83, 12,50, 14,17 a 15 Hz. Na segunda passada, o índice de verde observado foi, em média, de 10%, com vibração fixada em 16,67 Hz, variando as velocidades de 1,0, 1,6, 2,1 a 2,6 km.h-¹. Na primeira etapa de estudos, concluiu-se que é possível aumentar a velocidade operacional da colhedora até 1,64 km.h-¹, tanto na 1ª quanto na 2ª passada, dispensando, inclusive, a operação de repasse manual. Já com relação à influência da vibração e ou velocidade no processo de derriça, concluiu-se que o volume de café colhido, a eficiência de colheita e a eficiência de derriça sofreram ação direta da vibração das varetas da colhedora durante a operação de derriça; o volume de café colhido e a eficiência de colheita sofreram influência inversa da variação de velocidade e a velocidade influenciou diretamente no volume de café caído no chão. Na segunda etapa de estudos, concluiu-se que as porcentagens de café cereja, verde e seco colhido não foram afetadas pelas variações de vibrações e ou velocidades, não existindo tendência definida no padrão de bebida, em função dos cafés colhidos em diferentes vibrações (1ª passada) e ou velocidades (2ª passada), sendo todas as amostras classificadas como “dura” ou “apenas mole”, e que a redução do custo total da colheita mecanizada foi de 62,36% em relação à colheita manual, colhendo-se com velocidade operacional de 1,64 km.h-¹ nas duas passadas.Item Investigação da interação entre a haste de uma colhedora e o ramo de um cafeeiro utilizando simulação numérica(Universidade Federal de Lavras, 2017-12-12) Souza, Victor Hugo Silva; Magalhães, Ricardo RodriguesNo passado, a validação da solução de problemas na indústria era obtida, quase em sua totalidade, por meio de testes experimentais. Atualmente, programas comerciais de simulação numérica vêm contribuindo, de maneira significativa, na redução destes testes e, consequentemente, reduzindo tempo e custos no desenvolvimento de novos produtos. Considerando as dificuldades para modelar estruturas biológicas, como o ramo do café, o objetivo deste trabalho foi a avaliação do comportamento mecânico da interação entre a haste da colhedora e o ramo cafeeiro por vibração, usando modelagem computacional. Para isso, realizou-se a modelagem da haste da colhedora e do ramo cafeeiro, por meio do software comercial Solidworks ® e, posterior, simulações numéricas via Método dos Elementos Finitos para análise de tensões e deslocamentos no software Ansys ® versão 14.5. Ensaios experimentais foram realizados, a partir de amostras da haste de uma colhedora e com ramos de cafeeiro da cultivar Catuaí Vermelho, variedade IAC 144, no intuito de validar os resultados das simulações numéricas. Os resultados encontrados na simulação para o deslocamento e aceleração foram, respectivamente, 0,225 mm e 43,342 m/s2. Já os resultados obtidos no ensaio experimental, para o deslocamento e aceleração, foram de 0,293 mm e 41,982 m/s2.Com isto, foram validadas as simulações numéricas, o que pode contribuir para o direcionamento de novas pesquisas científicas, na criação e desenvolvimento de novas tecnologias para o sistema de colheita mecanizada de café, utilizando modelagem computacional.Item Análise de vibração das hastes de uma colhedora de café(Universidade Federal de Lavras, 2014-07-17) Ferreira Júnior, Luiz de Gonzaga; Silva, Fábio Moreira daA cafeicultura se destaca mundialmente pela sua importância socioeconômica, atuando direta ou indiretamente nos mais diversos setores. Para o cafeicultor atender à demanda e manter-se competitivo no mercado, é necessário reduzir custos de produção, o que levou a utilização da mecanização na cafeicultura, como é o caso da colheita do café (Coffea arabica L.), que é um processo oneroso e demanda elevado custo com mão de obra, a qual é cada vez mais escassa. A migração da colheita manual para a semimecanizada ou supermecanizada fez surgir novas tecnologias e diversos modelos de colhedoras. Essas colhedoras possuem regulagens que influenciam diretamente na eficiência de derriça. Porém, entender o comportamento dinâmico dos componentes e sistemas das colhedoras é de extrema importância para o desenvolvimento de novos produtos, recomendações de regulagem e operação. Nesse contexto, conduziu-se este trabalho com o objetivo de avaliar a vibração das hastes derriçadoras de uma colhedora de café automotriz, a fim de conhecer o comportamento dinâmico em termos de amplitude e frequência de vibração e os efeitos sobre a colheita. Os ensaios foram conduzidos no Setor de Máquinas e Mecanização Agrícola do Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras – UFLA, município de Lavras, MG. A metodologia utilizada empregou conceitos de processamento de sinais para atingir os resultados, os quais foram divididos em qualitativos e quantitativos. Nos ensaios, utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado (DIC), com parcelas subdividas, totalizando 81 tratamentos. Os resultados mostraram que foi possível descobrir a trajetória realizada pelas hastes derriçadoras, e que a colhedora estudada apresentou maiores amplitudes de vibração das hastes no sentido vertical, quando regulada em 8 e 10 Kgf no freio que corresponde, respectivamente, aos torques de 42,89 e 53,61 N.m , na vibração de 950 ciclos.min-1 do cilindro e com hastes de 570 mm de comprimento. Demonstrou que a maior eficiência de derriça ocorre quando as hastes vibram no sentido vertical, favorecendo o maior contato entre as hastes e os ramos plagiotrópicos e frutos da planta de café. Os resultados auxiliam na recomendação de regulagem de colhedoras e servem de base para pesquisas e desenvolvimento de novas tecnologias que visem ao benefício do cafeicultor.Item Avaliação da regulagem do freio dos vibradores de colhedoras na eficiência de derriça do café(Universidade Federal de Lavras, 2011-02-21) Sales, Ronan Souza; Silva, Fábio Moreira daNos dias atuais, a cafeicultura brasileira vivência um importante momento de transição em que o processo de colheita vem migrando do sistema manual para o sistema semi-mecanizado ou, em alguns casos, supermecanizado. Porém, com o crescente aumento da tecnologia direcionado para a colheita mecanizada do café, mudanças serão necessárias com relação à recomendação das regulagens possíveis nas colhedora tais como: velocidade operacional, vibração, quantidade e distribuição de varetas. Outra regulagem possível de ser realizada nas colhedoras de café é a regulagem do torque dos cilindros vibradores, que regula a força com a qual as varetas do cilindro interagem com o cafeeiro. A regulagem deste torque sempre foi e ainda vem sendo feita de maneira subjetiva, variando-se a força para que o cilindro não gire livremente quando se liga a vibração. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência desta regulagem na eficiência de derriça do café e nos danos causados à lavoura, em função do torque, da velocidade operacional e da vibração. O experimento foi conduzido na Fazenda São Pedro de Alcântara, localizada no município de Ibiá, Triângulo Mineiro/Alto Paranaíba. Os ensaios foram realizados durante a safra de 2010, em lavouras da cultivar Catuaí Vermelho IAC 144. Nos ensaios, utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado (DIC), com três repetições, em parcelas aleatórias contendo nove plantas cada uma. Os resultados indicam que é possível estabelecer um método objetivo para regulagem do torque nos cilindros vibradores, bem como estabelecer parâmetros para a regulagem visando à colheita mecanizada mais eficiente e com pouca desfolha. A maior eficiência de derriça foi obtida com regulagens de 42,89 N.m de torque nos cilindros, velocidade operacional de 1,6 km.h -1 e vibração de 15,8 Hz, resultando em 90,38 e 98,99 % de derriça do café na primeira e na segunda época, respectivamente. Os maiores níveis de desfolha foram encontrados na velocidade de 1,0 km.h -1 , com regulagem de torque dos cilindros vibradores de 53,61 e 64,33 N.m nas duas épocas avaliadas.Item Influência do uso do inibidor da biossíntese de etileno sobre a eficiência de colheita mecanizada do café(Universidade Federal de Lavras, 2013-10-03) Dias, Rodrigo Elias Batista Almeida; Silva, Fábio Moreira daA colheita mecanizada do café vem se desenvolvendo diariamente e tornou-se um processo crescente e irreversível. Porém, uma das limitações da colheita, seja mecanizada ou manual, é a desuniformidade de maturação que prejudica o desempenho operacional e a qualidade do produto, gerando perdas econômicas aos produtores. Estudos avaliando a aplicação de inibidor da biossíntese de etileno demonstram uniformização da maturação dos frutos. Desta forma, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a operação de colheita mecanizada do café com o uso do inibidor da biossíntese de etileno, buscando compreender sua influência no volume de frutos cerejas em colheita mecanizada com uma passada da colhedora. O trabalho foi realizado na fazenda Ouro Verde, localizada no município de Lavras, MG. Os ensaios foram realizados em área experimental de 1,0 ha para as cultivares Catuaí Vermelho IAC 15 nos anos de 2012 e 2013 e Acaiá Cerrado MG 1474 apenas no ano de 2013, foram coletados dados de colheita, maturação, renda (litros de frutos colhidos para fazer uma saca de café beneficiado), rendimento (peso do café em coco para peso do café beneficiado), queda natural dos frutos, força de desprendimento e eficiência de colheita mecânica, bem como análise sensorial. A aplicação do inibidor da biossíntese de etileno na dose de 5 litros por hectare demonstrou maior eficiência de colheita, com menores perdas pela colhedora. Para a dose de (5+5) litros por hectare, observou-se menor queda natural. Não sendo encontrada nenhuma interferência negativa do inibidor da biossíntese de etileno na análise sensorial.Item Efeito da força de desprendimento e da maturação dos frutos de cafeeiros na colheita mecanizada(Universidade Federal de Lavras, 2008-08-07) Silva, Flávio Castro; Silva, Fábio Moreira daA regulagem das colhedoras de café tem sido feita empiricamente, variando-se vibração e velocidade por tentativas e erros, buscando-se o melhor desempenho operacional. Para se obter o melhor desempenho operacional da colheita mecânica do cafeeiro, há a necessidade de se estabelecer indicadores objetivos de referência. Um possível indicador para a determinação da vibração adequada em função da velocidade operacional pode ser a força de desprendimento dos frutos do cafeeiro. Em vista do crescente interesse dos cafeicultores em relação à colheita mecanizada e seletiva do café, este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar a força de tração necessária para o desprendimento dos frutos de café em diferentes estádios de maturação ao longo do período de colheita em algumas das cultivares mais comuns no Brasil, bem como em oito progênies resistentes à ferrugem, oriundas do cruzamento entre ‘Catuaí’ e ‘Híbrido de Timor’, para futuro lançamento no mercado. O presente trabalho foi realizado em três fazendas do estado de Minas Gerais: Fazenda Cafua, no município de Ijaci; fazenda Capetinga, no município de Boa Esperança e fazenda Campos Altos, no município de Campos Altos. Na primeira fase deste trabalho, buscou- se determinar a força de desprendimento dos frutos de café por meio de um dinamômetro portátil construído justamente para este fim. A força de desprendimento das cultivares foi avaliada em quatro estádios de maturação: verde, cereja, passa e seco. Na segunda fase deste trabalho, buscou-se analisar a eficiência da colhedora modelo KTR ® Advance ao longo do período de safra, em três níveis de vibração: 13,34, 15,00 e 16,66 Hz, à velocidade de 1.614 m.h -1 . Concluiu-se que a força de desprendimento dos frutos é estatisticamente diferente entre os estádios de maturação, bem como entre as cultivares e as progênies analisadas. Observou-se que a força de desprendimento dos frutos verdes alcançou valores 73% superiores aos frutos cereja e que esta diferença pode ser um fator importante para a colheita seletiva e mecanizada dos frutos do cafeeiro. Verificou-se que o sistema “neuro-fuzzy” foi capaz de descrever o desempenho operacional da colhedora, constatando-se um aumento de eficiência de colheita com o aumento da vibração e do índice de maturação da cultura. Concluiu-se também que houve diferença significativa no volume colhido, sendo 34,65% e 32,17% inferiores, quando comparados com a maior vibração.Item Colheita mecanizada do café em maiores velocidades operacionais(Universidade Federal de Lavras, 2006-02-24) Oliveira, Ezequiel; Silva, Fábio Moreira daA colheita mecanizada do café com o emprego de maiores velocidades operacionais é uma tendência que vem sendo seguida pelos produtores, com o objetivo de aumentar o desempenho operacional, com conseqüente redução de custo, sobretudo quando se adota o processo de colheita seletiva. Com o objetivo de avaliar a colheita mecanizada do café em maiores velocidades operacionais, o presente trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira, buscou-se avaliar o desempenho operacional da colheita mecanizada do café com duas passadas da colhedora, analisando-se ainda, a influência da vibração e ou velocidade no processo de derriça dos grãos. Na segunda etapa, buscou-se avaliar os custos operacionais da colheita seletiva com duas passadas da colhedora. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Capetinga, município de Boa Esperança, MG. Os ensaios foram realizados com delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, em parcelas aleatórias contendo, em média, 40 plantas em linha. Os ensaios foram realizados com duas passadas da colhedora, sempre no mesmo sentido de deslocamento, dentro do processo de colheita seletiva. As passadas foram feitas em função do índice de grãos verdes na planta. Na primeira passada, com média de 30% de verde, a velocidade foi fixada em torno de 1,64 km.h -1 , variando as vibrações de 10,83, 12,50, 14,17 a 15 Hz. Na segunda passada, o índice de verde observado foi, em média, de 10%, com vibração fixada em 16,67 Hz, variando as velocidades de 1,0, 1,6, 2,1 a 2,6 km.h -1 . Na primeira etapa de estudos, concluiu-se que é possível aumentar a velocidade operacional da colhedora até 1,64 km.h -1 , tanto na 1 a quanto na 2 a passada, dispensando, inclusive, a operação de repasse manual. Já com relação à influência da vibração e ou velocidade no processo de derriça, concluiu-se que o volume de café colhido, a eficiência de colheita e a eficiência de derriça sofreram ação direta da vibração das varetas da colhedora durante a operação de derriça; o volume de café colhido e a eficiência de colheita sofreram influência inversa da variação de velocidade e a velocidade influenciou diretamente no volume de café caído no chão. Na segunda etapa de estudos, concluiu-se que as porcentagens de café cereja, verde e seco colhido não foram afetadas pelas variações de vibrações e ou velocidades, não existindo tendência definida no padrão de bebida, em função dos cafés colhidos em diferentes vibrações (1 a passada) e ou velocidades (2 a passada), sendo todas as amostras classificadas como “dura” ou “apenas mole”, e que a redução do custo total da colheita mecanizada foi de 62,36% em relação à colheita manual, colhendo-se com velocidade operacional de 1,64 km.h -1 nas duas passadas.Item Elementos finitos como ferramenta auxiliar na análise estrutural estática de uma colhedora de café do tipo automotriz(Universidade Federal de Lavras, 2013-01-29) Silva, Evandro Pereira da; Silva, Fábio Moreira daA técnica de elementos finitos consiste basicamente em dividir um corpo criando uma malha constituída por várias partes ou elementos formados por nós. Essa técnica resolve equações para descrever o comportamento das variáveis envolvidas em um processo de análise por simulação. Com o objetivo de gerar resultados de tensão, deslocamento e deformação em uma estrutura de uma colhedora de café do tipo automotriz, aplicou-se a técnica de elementos finitos neste trabalho, utilizando um software específico para simulação estática. O modelo virtual analisado é composto de vários desenhos tridimensionais agrupados e separados de acordo com a sua posição e função dentro de toda a estrutura. As partes analisadas são chassi do motor, lateral direita, lateral esquerda, trave, frente, traseira, reservatório de café, rodas, reservatório de óleo combustível. Abastece-se o software com informações sobre materiais, conectores que mostram como os componentes foram conectados, informações de cargas presentes como o peso próprio e peso de componentes suprimidos da análise, locais onde a estrutura está fixa como as rodas, o tipo, tamanho e qualidade da malha que são fatores importantíssimos no processo de simulação. Após gerar a malha, o software executou o chamado estudo produzindo resultados definidos como tensão, deslocamento, deformação e fator de segurança, todos em relação a um sistema de coordenadas na origem. Realizaram-se quatro estudos ou simulações utilizando um mesmo modelo, mas com condições diferentes. Os estudos foram rodas traseiras alinhadas entre si com reservatório de café cheio, rodas traseiras desalinhadas entre si com reservatório de café cheio, estrutura com inclinação lateral de 20% em relação ao plano horizontal no sentido horário da esquerda para a direita com reservatório de café cheio e rodas traseiras alinhadas entre si com reservatório de café vazio. Compararam-se os resultados de todos os estudos entre si e verificou-se que a tensão, deslocamento e deformação máximos foram encontrados no modelo inclinado. O modelo com rodas traseira desalinhadas apresentou menor deslocamento e deformação comparados ao modelo com rodas alinhadas, embora tenha apresentado maior tensão máxima de Von Misses. Fez-se também um comparativo entre as partes do modelo de cada estudo e se constatou uma maior concentração de tensão nas rodas traseiras, um maior deslocamento na parte dianteira da estrutura em todos os estudos e a parte traseira inclinada do reservatório, quando cheio, apresentou grandes deslocamentos. O fator de segurança menor foi 3,14 e a maior parte da estrutura apresentou fatores de segurança com valores acima de 5. Com a análise dos resultados, sugere-se uma nova distribuição de cargas, pois a roda guia localizada na dianteira apresentou valores de tensão bem inferiores aos encontrados nas outras rodas.Item Determinação de perdas de frutos nos mecanismos recolhedor e transportador de colhedoras de café(Universidade Federal de Lavras, 2009-07-30) Souza, Júlio César Silva de; Silva, Fábio Moreira daO emprego da mecanização agrícola no setor agropecuário é uma das grandes ferramentas do produtor rural na execução das operações de manejo das culturas, com eficiência e redução de custo. A colheita mecanizada é extremamente dinâmica, pois, a todo o momento, novas decisões devem ser tomadas e alterações de procedimento devem ser realizadas. Neste sentido, uma questão a ser avaliada e analisada, refere-se às perdas de frutos pelas colhedoras automotrizes. Esse trabalho foi realizado com os objetivos de avaliar e quantificar o índice de perdas das colhedoras em condições de campo, em diferentes velocidades operacionais, buscando identificar as causas dessas perdas, avaliando diferentes configurações de recolhedores e diferentes velocidades do transportador horizontal da colhedora. Para isso, utilizou-se o recolhedor com lâminas originais da colhedora K3 Jacto e um modelo protótipo, desenvolvido pelo próprio fabricante. O experimento foi conduzido na Fazenda Ipanema Coffees, localizada no município de Alfenas, sul de Minas Gerais. Os ensaios foram feitos nas safras 2008 e 2009, em lavouras de cultivares Acaiá e Icatu. Nos ensaios, utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado (DIC), com três repetições, dentro de uma mesma gleba, em parcelas aleatórias contendo, aproximadamente, 16 plantas. As determinações de perdas consistiram de um fatorial (4 x 3 x 2), sendo de 4 velocidades operacionais, 3 configurações de lâminas recolhedoras e 2 cultivares e de um fatorial (4 x 4), sendo de 4 velocidades operacionais e 4 velocidades do transportador horizontal. Por meio dos resultados obtidos, observou-se que a velocidade operacional de colheita influenciou significativamente a perda de frutos pela colhedora, tendo as maiores perdas ocorrido nas maiores velocidades. A perda média geral de colheita foi 13,47%, com 5,26% no transportador horizontal e 8,21% no mecanismo recolhedor. A perda no recolhedor com 25 pares de lâminas originais, utilizando molas mais fortes, foi significativamente menor. A velocidade de 3.420 m/h no transportador horizontal apresentou as menores perdas dentre as demais velocidades avaliadas.