Máquinas para a Colheita de Cereais

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1 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 Prof. Thiago Romanelli - romanelli@usp.br Piracicaba, 07 a 09 de outubro de 2013

2 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

3 Bibliografia BALASTREIRE, L.A. Máquinas Agrícolas. Editora Manole Ltda. São Paulo, p. 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, p. MIALHE, L.G. Máquinas para colheita de cereais. Apostila CALQ, Piracicaba, Material em:

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5 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)

6 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

7 Operações Particularidades 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)

8 Colheita Particularidades Etapa final do ciclo de produção Retirada do produto do campo Fatores cruciais: Custo e Pontualidade

9 Colheita - Custo Colhedora: Máquina complexa Com custo alto o maior entre as máquinas na produção de grãos Preços variam desde R$ até R$ Além do custo elevado são utilizadas por poucas horas ao ano Alto custo horário: R$200 h -1 e R$400 h -1

10 Tipos de Colheita Colheita Manual Colheita Semi-mecanizada Colheita Mecanizada

11 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.

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13 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.

14 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

15 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

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17 Trilhadora estacionária a origem da colhedora de hoje

18 Trilhadora estacionária de fluxo radial

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20 Debulhadora manual para milho

21 FEIJÃO

22 FEIJÃO

23 FEIJÃO

24 AMENDOIM

25 Colheita mecanizada Utilizam-se máquinas que realizam, em seqüência, as operações de corte, trilha, separação, limpeza e armazenamento denominadas colhedoras combinadas autopropelidas de grãos.

26 Tipos de colhedoras Autopropelida ou tracionada Grãos ou sementes Sistema de trilha: radial ou axial

27 Sistemas de colheita Manual Semi-mecanizada Mecanizada Indireta

28 2. Recolhedora trilhadora autopropelida 1. Segadora automotriz

29 Arrancador de feijão Segadora de feijão acoplada ao engate de três pontos dianteiro

30 Segadora de feijão adaptada ao chassi de uma antiga colhedora

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33 Recolhedora autopropelida (adaptada) Recolhedora trilhadora de cereais rebocada

34 Recolhedora autopropelida

35 Arrancador de amendoim

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40 Sistemas de colheita Manual Semi-mecanizada Mecanizada Indireta Direta

41 Tracionada Colhedora combinada tracionada por trator ASAE (1993)

42 Semi-montada - despigadora Candelon (1971)

43 Despigadora autopropelida - semente production.html (2001)

44 Colheita Mecanizada Utilizam-se máquinas que realizam, em seqüência, as operações de corte, trilha, separação, limpeza e armazenamento denominadas colhedoras combinadas autopropelidas de grãos.

45 Colhedora de cereais A primeira combinada, associada a um trator a vapor 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)

46 COLHEDORA COMBINADA AUTOPROPELIDA

47 As máquinas e seus sistemas de trilha Radial Axial

48 Rotor Côncavo

49 Rotor Cilindro

50 Primeira colhedora combinada autopropelida brasileira Trilhadora estacionária

51 Colhedora combinada de grãos semi-montada com plataforma despigadora e acionada pela TDP

52 Colhedora combinada de grãos semimontada com plataforma segadora e acionada pela TDP

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54 Área de separação Área de debulha Cone de transição e aletas propulsoras 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.

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56 Colheita de Sementes sementes 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

57 COMPOSIÇÃO DA COLHEDORA COMBINADA AUTOPROPELIDA

58 Colhedora combinada autopropelida de fluxo radial

59 Separação Trilha Alimentaçã Limpeza Trilhadora estacionária de fluxo radial

60 transporte e armazenamento alimentação trilha separação limpeza corte

61 Colhedora combinada de grãos semi-montada com plataforma despigadora e acionada pela TDP Armazenamento Limpeza Trilha e separação Despigador ( corte ) Alimentação

62 Transporte e armazenamento Peneiras Limpeza Trilha e separação Alimentação Colhedora combinada de grãos semimontada com plataforma segadora e acionada pela TDP Corte Retrilha Ventilador

63 Chassi

64 Transmissões na parte industrial da máquina

65 transporte e armazenamento trilha e separação limpeza alimentação corte

66 armazenamento trilha separação alimentação corte limpeza Colhedora combinada autopropelida de fluxo axial transversal

67 Transmissão predominantemente hidráulica em máquina moderna

68 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 Polia de diâmetro variável

69 Máquinas no Pátio

70 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 Prof. Thiago Romanelli Piracicaba, 14 a 16 de outubro de 2013

71 COLHEDORA COMBINADA AUTOPROPELIDA

72 Fabricantes no Brasil AGCO (Santa Rosa, RS) Massey Fergusson CNH (Curitiba, PR) New Holland Case John Deere (Horizontina, RS) John Deere

73 COMPONENTES DE UMA COLHEDORA

74 Etapas da colheita 1. Corte e Alimentação 2. Trilha 3. Separação 4. Limpeza 5. Transporte e Armazenamento

75 COLHEDORA AUTOPROPELIDA DE TRILHA RADIAL FONTE: MASSEY FERGUSON, 1986.

76 transporte e armazenamento alimentação trilha separação limpeza corte

77 transporte e armazenamento alimentação corte limpeza trilha separação Colhedora combinada autopropelida de fluxo axial

78 Sistema de corte e alimentação Função: corte do material a ser colhido e condução até o sistema de trilha

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80 Plataforma de Corte

81 Proteção da base da plataforma flexivel

82 Plataforma segadora Plataforma despigadora

83 Molinete

84 Funções 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.

85 Barra de corte

86 Correntes transportadoras rolos despigadores Plataforma despigadora

87 Plataformas despigadoras de linhas adensadas, hoje bastante comuns no mercado brasileiro As primeiras plataformas despigadoras de linhas adensadas

88 Plataforma segadora para feijão

89 Corte e Alimentação - Plataforma Claas (2001) e John Deere (2001)

90 Corte Mecanismo Despigador ASAE (1993)

91 Funções 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

92 Condutor Tranversal Funções: Receber o material cortado Conduzir o material cortado até o condutor longitudinal

93 Condutor Longitudinal Funções: Transportar o material entregue, pelos dedos retráteis, até o mecanismo de trilha

94 Coletor de Pedras

95 Trilha Sistema Radial IOCHPE - Maxion (s.d.)

96 Sistema de trilha Batedor Função: desprender o grão da planta (trilhar - debulhar)

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98 Separador de palhas por rotor duplo: A rotação varia de 750 a 1031 rpm

99 Tipos de cilindro de trilha: de dentes e de barras. FONTE: SRIVASTAVA, 1993.

100 FONTE: DEERE & CO, 1993.

101 Sistema de separação Função: separação do material trilhado (separar o grão da palha) Saca-palhas

102 FONTE: IOCHPE-MAXION, 1995.

103 trilha e separação limpeza alimentação Colhedora combinada autopropelida de fluxo axial de dois rotores

104 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.

105 Saca-palhas - Separador 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).

106 Saca-palhas com sua base aberta e sem-fim FONTE: DEERE & Co., 1993

107 Sistema de limpeza Alimentação por Gravidade Sistema de limpeza 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.

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109 Sistema de limpeza Alimentação por Gravidade

110 Sistema de limpeza Alimentação por transportador

111 Retrilha

112 Retrilha Rotor Helicóide Chapa IOCHPE - Maxion (s.d.)

113 Sistema de transporte e armazenamento Função: transporte interno e armazenamento do produto colhido proveniente do sistema de limpeza

114 Picador de Palhas NEW HOLLAND (2004).

115 Claas (2001) Difusor de Palhas 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)

116 Esteira metálica para colheita de arroz irrigado

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118 Mapas de Produtividade

119 O mapa de produtividade de uma colhedora de grãos

120 Os componentes básicos de um sistema de monitoramento de colheita em colhedora de grãos

121 Eletrônica embarcada

122 Cabine

123 Cabine John Derre (2001) e New Holland (2001)

124 Monitor de Perdas 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). NEW HOLLAND (2004)

125 Determinação de Perdas no Campo 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.

126 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

127 1 o Passo: Determinação das perdas précolheita Demarcar a área com uma armação de madeira ou arame de 1m 2 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

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129 Copo medidor

130 2 o Passo: Determinação das perdas na plataforma 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

131 Como medir as perdas em campo?

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133 FONTES DE PERDAS NA COLHEITA 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

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136 3 o Passo: Determinação das perdas na traseira da máquina 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 sacapalhas ou sistemas de peneiras, grãos soltos junto a palha que é descarregado pelo sacapalhas. Devido à sobrecarga do saca-palhas grãos que passam por sobre a peneira superior e são jogados fora da máquina

137 FONTES DE PERDAS NA COLHEITA 3. Perdas internas (máquina) perdas provocadas pelos componentes internos da máquina decorrentes de má regulagem e de deficiências de projeto.

138 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.

139 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.

140 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.

141 4 o Passo: Determinação das perdas totais devido a colhedora 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)

142 FONTES DE PERDAS NA COLHEITA

143 Monitor Sensor do sacapalhas Sensor de perdas Sensor das peneiras Perdas Taxa de alimentação PAMI, 1978

144 Perdas Dias após a maturação Teor de umidade do milho(%) Perdas de matéria-seca(%) , , , , , , Weber 14,0 (1995) 6% de perdas total: aceitável > 10%: prejuízo supera custo operacional da colhedora perdas não podem passar de 2% na colheita SLC (1988)

145 Colheita - Pontualidade 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

146 Colheita - Pontualidade Comparativo de produtividade de cultivares de soja e suas respectivas perdas relativas Borges (2004)