máquinas para a colheita de cereais - produzir consultoria · a velocidade de avanço da colhedora...
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Prof. Thiago Romanelli - [email protected]
Piracicaba, 07 a 09 de outubro de 2013
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS
LEB 432 – Máquinas e Implementos Agrícolas
Máquinas para a Colheita de Cereais
Objetivos da aula
• Caracterizar os diferentes sistemas de
colheita de grãos existentes no nosso
meio
• Analisar as partes constituintes e o
funcionamento das máquinas utilizadas
na colheita de grãos
Bibliografia
• BALASTREIRE, L.A. Máquinas Agrícolas. Editora Manole
Ltda. São Paulo, 1987. 307p.
• GADANHA JR., C.D.; MOLIN, J.P.; COELHO, J.L.D.;
YAHN, C.H.; TOMIMORI, S.M.A.W. Máquinas e
implementos agrícolas do Brasil. IPT, São Paulo, 1999.
468p.
• MIALHE, L.G. Máquinas para colheita de cereais. Apostila
CALQ, Piracicaba, 1984.
• Material em:
http://www.leb.esalq.usp.br/disciplinas/Romanelli/leb432/
Objetivos da colheita
Retirar os grãos do campo e separá-los
do resto do material colhido num tempo
condizente e com mínima perda
quantitativa mantendo-se a mais alta
qualidade do grão.
(ASABE, 2006)
Operações Mecanizadas
Preparo de solo
Controle de águas
Correção química
Implantação de culturas
Cultivo
Tratamento fitossanitário
Colheita
Transporte
Armazenamento
Não podem limitar a
Capacidade de Colheita
Operações Mecanizadas
Outras Operações
Capacidade de Campo Operacional
Área / tempo (ha h-1)
Colheita
Capacidade de Processamento
Massa / tempo (t h-1)
Capacidade de Processamento (t h-1)
Produtividade (t ha-1) = CcO (ha h-1)
f (umidade, invasoras)
Particularidades
Etapa final do ciclo de produção
Retirada do produto do campo
Fatores cruciais: Custo e Pontualidade
Colheita Particularidades
Colhedora:
Máquina complexa
Com custo alto – o maior entre as máquinas na
produção de grãos
Preços variam desde R$400.000 até R$1.000.000
Além do custo elevado são utilizadas por poucas
horas ao ano
Alto custo horário: R$200 h-1 e R$400 h-1
Colheita - Custo Colheita - Custo
Colheita Manual
Colheita Semi-mecanizada
Colheita Mecanizada
Tipos de Colheita
Colheita Manual
• Difundida em
pequenas lavouras.
• 10 dias de trabalho
de um homem para
cortar 1 ha.
• O corte, recolhimento
e trilha são feitos
manualmente.
Colheita Semi-Mecanizada
• Neste sistema, pelo
menos uma das
etapas da colheita é
feita manualmente.
• Geralmente, o corte e
o recolhimento das
plantas são manuais
e a trilha é feita
mecanicamente.
Trilhadora
• Esta máquina foi construída e avaliada pela EMBRAPA.
• Operada por duas pessoas.
• A capacidade de produção de trilha foi de 237 kg/h, ou
seja quatro vezes superior à trilha manual.
FONTE: EMBRAPA, 1999
Trilhadora com Separação e Limpeza
• Esta máquina foi construída e avaliada pela EMBRAPA.
• Operada por duas pessoas.
• A capacidade de produção de trilha foi de 117 kg/h.
FONTE: EMBRAPA, 2000
Trilhadora estacionária
– a origem da
colhedora de hoje
Trilhadora estacionária
de fluxo radial
Debulhadora
manual para milho
FEIJÃO
FEIJÃO
FEIJÃO
AMENDOIM
Utilizam-se máquinas que realizam, em seqüência, as
operações de corte, trilha, separação, limpeza e
armazenamento denominadas colhedoras combinadas
autopropelidas de grãos.
Colheita mecanizada
Autopropelida ou tracionada
Grãos ou sementes
Sistema de trilha: radial ou axial
Tipos de colhedoras
Sistemas de colheita
• Manual
• Semi-mecanizada
• Mecanizada
–Indireta
1. Segadora automotriz
2. Recolhedora
trilhadora
autopropelida
Segadora de feijão acoplada ao engate de três pontos dianteiro
Arrancador
de feijão
Segadora de feijão adaptada ao chassi de uma antiga colhedora
Recolhedora
autopropelida
(adaptada)
Recolhedora
trilhadora de
cereais
rebocada
Recolhedora autopropelida
Arrancador de amendoim
Sistemas de colheita
• Manual
• Semi-mecanizada
• Mecanizada
– Indireta
– Direta
Tracionada
Colhedora combinada tracionada por trator
ASAE (1993)
Candelon (1971)
Semi-montada - despigadora
http://www.may.com.tr/ing/ production.html (2001)
Despigadora autopropelida - semente
Colheita Mecanizada
• Utilizam-se máquinas que realizam, em seqüência, as
operações de corte, trilha, separação, limpeza e
armazenamento denominadas colhedoras combinadas
autopropelidas de grãos.
A primeira “combinada”,
associada a um trator a vapor
Colhedora de cereais
The Berry self-propelled combine of 1886 with a
22-ft cutting width. (Photo courtesy of the F. Hal
Higgins Collection, Special Collections
Department, Library of the University of
California, Davis) – Resource, ASABE, nov. 2007)
COLHEDORA COMBINADA
AUTOPROPELIDA
As máquinas e seus sistemas de
trilha
• Radial
• Axial
Rotor
Côncavo
Rotor
Cilindro
Trilhadora
estacionária
Primeira
colhedora
combinada
autopropelida
brasileira
Colhedora combinada de
grãos semi-montada com
plataforma despigadora e
acionada pela TDP
Colhedora
combinada de
grãos semi-
montada com
plataforma
segadora e
acionada pela
TDP
• Rotor de fluxo axial: Vantagem de permanecer com o material por mais tempo melhorando a eficiência isso contribui para redução no comprimento do sistema de separação. A rotação varia de 400 ou 760 rpm.
FONTE: CASE IH, 2005.
Área de
separação Área de
debulha
Cone de transição e aletas propulsoras
Não pode haver qualquer perda em viabilidade dos embriões
Fissuras e quebras nas sementes são indesejadas
Geralmente se utilizam máquinas axiais pois estas permitem uma
trilha com menos impactos e danos
Soja, trigo, girassol e feijão com colhedora axial ou radiais (com
ressalvas)
Milho com espigadoras com a trilha é feita com máquinas
especiais após lenta secagem
Colheita de Sementes Colheita de sementes
COMPOSIÇÃO DA COLHEDORA
COMBINADA AUTOPROPELIDA
Colhedora
combinada
autopropelida
de fluxo radial
Trilhadora estacionária
de fluxo radial
Trilha
Alimentação Separação
Limpeza
corte
trilha
separação
limpeza alimentação
transporte e
armazenamento
Colhedora combinada de
grãos semi-montada com
plataforma despigadora e
acionada pela TDP
Limpeza
Trilha e
separação
Alimentação
Despigador
(“corte”)
Armazenamento
Colhedora
combinada de
grãos semi-
montada com
plataforma
segadora e
acionada pela
TDP
Corte
Alimentação
Trilha e
separação
Limpeza
Peneiras
Ventilador
Transporte e
armazenamento
Retrilha
Chassi
Transmissões na parte industrial da máquina
corte
limpeza
alimentação
transporte e
armazenamento
trilha e
separação
corte
trilha separação
limpeza
alimentação
armazenamento
Colhedora
combinada
autopropelida de
fluxo axial
transversal
Transmissão
predominantemente
hidráulica em
máquina moderna
Polia de diâmetro variável
A velocidade de avanço da colhedora deve ser ajustada a
todo momento para regular a taxa de alimentação – fluxo de
material que entra na máquina
Máquinas no Pátio
Prof. Thiago Romanelli
Piracicaba, 14 a 16 de outubro de 2013
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS
LEB 432 – Máquinas e Implementos Agrícolas
Máquinas para a Colheita de Cereais
COLHEDORA COMBINADA
AUTOPROPELIDA
Fabricantes no Brasil
• AGCO (Santa Rosa, RS)
– Massey Fergusson
• CNH (Curitiba, PR)
– New Holland
– Case
• John Deere (Horizontina, RS)
– John Deere
COMPONENTES DE UMA COLHEDORA
1. Corte e Alimentação
2. Trilha
3. Separação
4. Limpeza
5. Transporte e Armazenamento
Etapas da colheita
FONTE: MASSEY FERGUSON , 1986.
COLHEDORA AUTOPROPELIDA DE TRILHA RADIAL
corte
trilha
separação
limpeza alimentação
transporte e
armazenamento
corte
trilha separação
limpeza
alimentação
transporte e armazenamento
Colhedora
combinada
autopropelida
de fluxo axial
Sistema de
corte e
alimentação
Função:
corte do material
a ser colhido e
condução até o
sistema de trilha
Plataforma de Corte
Proteção da base da
plataforma flexivel
Plataforma segadora Plataforma despigadora
Molinete
Puxar – as plantas contra a barra segadora;
Empurrar – as partes aéreas das plantas cortadas
sobre o condutor transversal;
Levantar – plantas que encontram acamadas e que
serão cortadas.
Funções
Barra de corte
Plataforma
despigadora rolos
despigadores
Correntes
transportadoras
As primeiras plataformas
despigadoras de linhas
adensadas
Plataformas
despigadoras
de linhas
adensadas,
hoje bastante
comuns no
mercado
brasileiro
Plataforma segadora para feijão
Claas (2001) e John Deere (2001)
Corte e Alimentação - Plataforma
ASAE (1993)
Corte – Mecanismo Despigador
Cortar as plantas que ficam na faixa delimitadas
pelos separadores
O movimento alternativo da barra de corte é obtido
de uma caixa de transmissão localizada numa das
extremidades da plataforma
Funções
Funções:
Receber o material cortado
Conduzir o material cortado
até o condutor longitudinal
Condutor Tranversal
Transportar o material entregue,
pelos dedos retráteis, até o
mecanismo de trilha
Condutor Longitudinal
Funções:
Coletor de Pedras
IOCHPE - Maxion (s.d.)
Trilha – Sistema Radial
Sistema de
trilha
Função:
desprender o
grão da planta
(trilhar - debulhar)
Batedor
Separador de palhas por rotor duplo:
A rotação varia de 750 a 1031 rpm
• Tipos de cilindro de trilha: de dentes e de barras.
FONTE: SRIVASTAVA, 1993.
FONTE: DEERE & CO, 1993.
Função:
separação do material trilhado
(separar o grão da palha)
Sistema de
separação
Saca-palhas
FONTE: IOCHPE-MAXION, 1995.
trilha e
separação
limpeza
alimentação
Colhedora combinada
autopropelida de fluxo
axial de dois rotores
Saca-palhas: O movimento rotativo alternado faz com que os grãos se soltem da palha e caiam por gravidade. Para auxiliar à separação, o saca-palhas vem equipado com cristas.
FONTE: DEERE & CO., 1993.
O movimento rotativo alternado faz com que os grãos
se soltem da palha e caiam por gravidade. Para auxiliar
à separação, o saca-palhas vem equipado com cristas.
DEERE & CO. (1993).
Saca-palhas - Separador
Saca-palhas com sua base aberta e sem-fim
FONTE: DEERE & Co., 1993
O ventilador força o ar sob as peneiras para retirar o palhiço e a
poeira
O movimento oscilante das peneiras proporciona grãos mais
limpos no tanque graneleiro.
Sistema de limpeza – Alimentação por Gravidade
Sistema de limpeza
Sistema de limpeza – Alimentação por Gravidade
Sistema de limpeza – Alimentação por transportador
Retrilha
IOCHPE - Maxion (s.d.)
Helicóide
Rotor
Chapa
Retrilha
Sistema de
transporte e
armazenamento
Função:
transporte interno e
armazenamento do
produto colhido
proveniente do
sistema de limpeza
NEW HOLLAND (2004).
Picador de Palhas
Claas (2001)
Sistemas de semeadura
direta boa cobertura
sobre o solo
Plataformas cada vez
maiores
Distribuição deficiente da
palha
Alteração na distribuição
espacial de nutrientes no
solo
Dificulta as operações
seguintes (semeadura)
Difusor de Palhas
Esteira metálica
para colheita de
arroz irrigado
Mapas de Produtividade
O mapa de produtividade de uma colhedora de grãos
Os componentes básicos de um sistema de
monitoramento de colheita em colhedora de grãos
Eletrônica embarcada
Cabine
John Derre (2001) e New Holland (2001)
Cabine
NEW HOLLAND (2004)
2 conjuntos de sensores, instalados
na descarga do saca-palha e na da
peneira superior, além de um painel
monitor instalado na plataforma do
operador.
Os sensores interceptam o fluxo de
carga do material, o impacto do grão
(mais denso que o resto do material)
é transformado em impulso elétrico,
associando à uma perda (kg/ha).
Monitor de Perdas
Normas de ensaios de perdas NBR 9740 (ABNT)
Nela são definidas as condições de ensaio:
- declividade do terreno
- número de parcelas e de repetições
- tamanho das parcelas
- velocidade de deslocamento
- coleta do material
- método de cálculos etc.
Determinação de Perdas no Campo
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
• As perdas na operação de colheita podem
ser divididas em três partes
1. Pré-colheita
– perdas que antecedem a colheita e são
ocasionadas pelas condições climáticas
(ventos,chuvas,etc), tombamento e debulha
natural
Demarcar a área com uma armação de madeira ou arame de 1m2
Debulhar os grãos e pesá-los
Repetir em 5 locais diferentes da lavoura
Causa
queda natural de grãos, excesso de chuva e vento, acamamento
das plantas
1o Passo: Determinação das perdas pré-
colheita
Copo medidor
Depois que a colhedora estiver colhendo pará-la e retrocedê-la uma
distância do seu comprimento
Com a armação, fazer a coleta à frente das marcas dos pneus dianteiros
Causa
vagens cortadas não conseguem ser captadas, grãos abaixo da
barra de corte, plantas arrastadas pelo movimento do molinete,
grãos derrubados pela vibração da barra de corte transmitida às
plantas, grãos debulhados pelo molinete e pelos separadores
2o Passo: Determinação das perdas na
plataforma
Como medir as perdas
em campo?
2. Plataforma de Corte
– perdas derivadas do contato e ação dos componentes da plataforma com a cultura:
• molinete (altura e posição, velocidade, inclinação do pente)
• altura da plataforma
• barra de corte com problemas (folga, danificação de lâminas)
• velocidade de avanço da máquina
• abertura do caracol e da esteira alimentadora
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
Operar a máquina com o picador de palha desligado e fazer a
coleta do material com a armação atrás da colhedora
Os grãos soltos recolhidos do solo correspondem a porção
perdida na limpeza e separação os grãos contidos em partes
da planta é devido ao sistema de trilha
Causas
grãos não-trilhados que não são recuperados pelo saca-
palhas ou sistemas de peneiras,
grãos soltos junto a palha que é descarregado pelo saca-
palhas. Devido à sobrecarga do saca-palhas
grãos que passam por sobre a peneira superior e são jogados
fora da máquina
3o Passo: Determinação das perdas na
traseira da máquina
3. Perdas internas (máquina)
– perdas provocadas pelos componentes
internos da máquina decorrentes de má
regulagem e de deficiências de projeto.
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
• Trilha: grão preso na palha - causada pela
abertura excessiva entre côncavo e cilindro,
ou velocidade inadequada do cilindro e da
colhedora.
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
• Separação: grão solto na palha - causada
também por abertura excessiva entre
côncavo e cilindro e uma baixa velocidade
do cilindro, sobrecarregando o saca-palha.
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
• Limpeza: grão solto no palhiço - causada por
peneiras mal ajustadas associado a má
regulagem do ventilador, velocidade e
direção do fluxo de ar incorretos.
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
Para esse cálculo, é usada a quantidade total de
grãos recolhidos na traseira da máquina,
subtraindo-se o total de grãos recolhidos para o
cálculo das perdas pré-colheita.
MACHADO (2003)
4o Passo: Determinação das perdas totais
devido a colhedora
FONTES DE PERDAS NA COLHEITA
Sensor de
perdas
PAMI, 1978
Monitor
Sensor
do saca-
palhas
Sensor
das
peneiras
Taxa de alimentação
Perdas
Weber (1995)
Dias após amaturação
Teor de umidadedo milho(%)
Perdas dematéria-seca(%)
6 25 1,510 23 2,020 20 3,025 18 5,030 17 7,040 15 12,050 15 14,0
6% de perdas total: aceitável
> 10%: prejuízo supera custo operacional da colhedora
perdas não podem passar de 2% na colheita
SLC (1988)
Perdas
Senescência das plantas – perdas quantitativas e qualitativas
Qualitativa
O grão é um organismo vivo e para se manter o embrião consome
parte de suas reservas – menor produtividade
Após a maturação fisiológica os grãos apenas perdem qualidade
Doenças fúngicas, ataque de pragas
Quantitativas
Deiscência – queda dos grãos no solo
Acamamento – corte e entrada na plataforma dificultados
Colheita - Pontualidade Colheita - Pontualidade
Colheita - Pontualidade
Comparativo de produtividade de cultivares de soja e suas respectivas
perdas relativas
Borges (2004)
Colheita - Pontualidade