Prototype of a Side-row Continuous Canopy Shaking Harvester for Intensive Olive Orchards

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1 Prototype of a Side-row Continuous Canopy Shaking Harvester for Intensive Olive Orchards J.O. Peça 1, A.B. Dias 1, V. Cardoso 2, D. Reynolds de Souza 3, J. M. Falcão 4, A. Pinheiro 1 1 Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Mediterrânicas (ICAAM)/Departamento de Engenharia Rural da Universidade de Évora. Núcleo da Mitra, Apartado 94, Évora, Portugal. adias@uevora.pt; jmop@uevora.pt; pinheiro@uevora.pt; 2 Victor Cardoso Lda. Zona Industrial de Castelo Branco, lote 114, Apartado, Castelo Branco; 3 Engenheiro Mecânico, Consultor do Projecto; 4 Torre das Figueiras Sociedade Agrícola Lda. Herdade da Torre das Figueiras, Apartado 23, Monforte. Abstract Olive producing countries worldwide invested largely in high density groves varying from 200 to 550 trees per hectare for which no efficient totally mechanized harvesting methodology and technology is available. Trunk shaking is not an adequate option due to lack of space and intense strain in labour and machinery. Continuous canopy shaking is the obvious approach, not only increasing working capacity but also overcoming the problem of scarce and expensive labour. Continuous canopy shaking harvesting equipment available today are adapted over-the-row grape or coffee-beans harvesters. Recently purposely built, rotor type, large over-the-row olive harvesters, mainly of South American and Australian design, are too heavy and expensive, hardly suitable to the difficult wet soil conditions encountered in the Mediterranean countries. Tree growth is a limitation for the over-the-row concept. These harvesters may be used for a considerable number of harvest campaigns in groves of the limited growth Arbequina cultivar, but only up to the third production year in groves based on normal growth local cultivars. Tree growth limitation can only be adequately dealt with the side-row concept. Furthermore the siderow concept tends to be simpler and less expensive, meaning lower running costs. In 2009, the SIDE-ROW CONTINUOS CANOPY SHAKING FRUIT HARVESTER project was set to develop such technology. This paper describes a prototype and gives an account of the different stages of its development. The equipment comprises two symmetrical harvesters that follow a tree row one at each side. Each harvester is based on a trailed type structure towed by a farm tractor which also drives, through its power-takeoff, the hydraulic power pack that ensures hydraulic energy for most of the hydraulic actuators. An operator in the control station controls the harvest through electro-hydraulic controls. A vibratory rotor with flexible rods is used for engaging and shaking the fruit bearing branches. Each harvester also comprises a catching platform with conveyors belts delivering fruits to a temporary storage bag which is hydraulically lowered to the ground when full. The row side of the harvester is bordered along the edge by flexible synthetic interface with the tree trunk. After two harvesting campaigns the basic concept is now set. Minor detail solutions will be addressed in Investors are now being attracted to finance pre-series machines intended for durability tests which will define the product for the market. Keywords: high density olive groves; olive harvesting; canopy shaking. Introdução A colheita da azeitona nos olivais intensivos é normalmente efectuada com vibrador de tronco montado em tractor agrícola e recolha em panais movimentados manualmente. A utilização de vibrador com apara-frutos neste tipo de olival está limitada devido à falta de espaço entre árvores para colocar o apara-frutos.

2 Tendo em vista a redução do nível de mão de obra utilizado na recolha de azeitona, desenvolveu-se um semi-reboque enrolador de panos para recolha da azeitona nos olivais intensivos (Peça et al., 2008). A utilização de vibrador de tronco associado ao semi-reboque enrolador de panos, embora permitisse melhorar as condições de trabalho não originava um aumento da capacidade de trabalho. A melhoria da capacidade de trabalho apenas será possível com a passagem dos sistemas de colheita descontínuos, baseados no vibrador de tronco para sistemas de colheita em contínuo com vibração da copa da árvore. A tecnologia disponível no mercado para a colheita em contínuo baseia-se na utilização de máquinas que cavalgam as árvores, que coloca limitações no crescimento das árvores. O conceito de vibração lateral da copa ao não colocar limites no desenvolvimento das árvores é a técnica adequada para a colheita de olivais intensivos podendo mesmo ser utilizada nos olivais tradicionais (Castro-García, 2011). O nível actual de conhecimento mostra que será exequível o desenvolvimento tecnológico de soluções para a colheita de azeitona, baseado nos seguintes pressupostos: - colheita em contínuo de azeitona para aumentar a capacidade de trabalho de modo a puder ultrapassar as limitações climatológicas que ocorrem de Outubro a Janeiro; - abordagem lateral da copa das árvores de modo a permitir o seu desenvolvimento; - máquina de menores dimensões de modo a ser utilizada nos terrenos ondulados e em parcelas de dimensões irregulares onde se situam os olivais europeus e consequentemente menos pesada de modo a adequar-se às condições de traficabilidade dos solos encharcados do período de colheita; - simples e com custos de utilização que permitam ao olivicultor a compra do seu próprio equipamento, visto que este apenas recorre aos prestadores de serviços para complementar a colheita nos anos de grande produção. Material e Métodos Olival Os ensaios de campo têm sido efectuados na Herdade da Torre das Figueiras, em Monforte (lat. 39º N; 07º W). Trata-se de um olival com rega gota a gota, da variedade Picual, com cerca de 14 anos, instalado a 7m x 3.5m. Máquina de Colheita em Contínuo de Azeitona O projecto MCCA II Máquina de Colheita em Contínuo de Azeitona ( ) tem como objectivo desenvolver uma solução que permita destacar a azeitona da árvore, recolher e transportar a azeitona para um sistema de armazenamento temporário. Fig. 1 Aspecto da parte posterior das máquinas para a colheita em contínuo de azeitona

3 Este equipamento é constituído por duas máquinas idênticas que trabalham simetricamente à direita e à esquerda da linha de oliveiras (Fig. 1), sendo cada uma das máquinas semi-rebocada por um tractor agrícola. Cada uma das máquinas de colheita de azeitona é constituída pelos seguintes sistemas: - sistema de ligação ao tractor; - sistema de posicionamento do chassis semi-rebocado; - sistema de destaque da azeitona; - sistema de intercepção da azeitona; - sistema de transporte da azeitona para receptáculo de armazenamento; - sistema de deposição dos receptáculos no terreno; - sistema de controlo da máquina de colher azeitona. 1 - Sistema de ligação ao tractor A ligação de cada máquina de colheita de azeitona ao tractor é efectuada através do sistema de engate de três pontos (Fig. 2). Esta ligação serve de suporte a uma unidade de potência hidráulica cujo accionamento é assegurado pela tomada de força do tractor. A estrutura da central hidráulica possui um engate deslizante para um chassis semi-rebocado. Fig. 2 Ligação da máquina de colheita de azeitona ao tractor agrícola Fig. 3 Eixo direccional na traseira da máquina de colheita de azeitona 2 - Sistema de posicionamento do chassis semi-rebocado O engate deslizante é movimentado por um actuador hidráulico ligado ao serviço externo do sistema hidráulico do tractor, que permite o seu deslocamento no sentido transversal ao eixo longitudinal do tractor de modo a ajustar o posicionamento da parte dianteira de cada uma das máquina em relação à linha de árvores. A existência de um eixo direccional (Fig. 3) na parte traseira de cada uma das máquinas de colheita de azeitona permite regular a sua posição em relação à linha de árvores. 3 - Sistema de destaque da azeitona Para destacar a azeitona das oliveiras, cada uma das máquinas dispõe de um mastro vibratório com vários andares amovíveis onde estão inseridas radialmente varas, que transmitem vibração aos ramos, promovendo o destaque da azeitona (Fig. 4). O mastro vibratório tem ligado na sua base o mecanismo de vibração de accionamento hidráulico. Para modificar o grau de penetração das varas na copa das árvores, o mastro vibratório pode ser posicionado transversalmente em relação ao eixo longitudinal da máquina de colheita de azeitona.

4 Fig. 4 Mastro vibratório de varas e Fig. 5 Recepção e transporte de azeitona plataforma para recolha da azeitona destacada 4 - Sistema de intercepção dos frutos destacados Uma plataforma com inclinação no sentido das árvores permite efectuar a recepção da azeitona destacada pelo mastro vibratório (Fig. 4). Do lado oposto à árvore foi colocado um anteparo para evitar a projeção dos frutos destacados para fora da máquina. Ao longo do chassis, cada máquina dispõe de uma interface com a árvore para interceptar a azeitona com trajectória de queda junto ao tronco (Fig. 5). Fig. 6 Descarga da azeitona no receptáculo de armazenamento Fig. 7 Descarga do receptáculo 5 - Sistema de transporte dos frutos para receptáculo de armazenamento A azeitona recolhida quer na plataforma, quer na interface com a árvore, converge por gravidade para um tapete transportador (Fig. 5) orientado no sentido longitudinal da máquina de colheita de azeitona. Um tapete transportador orientado no sentido transversal da máquina de colheita de frutos, recebe a azeitona do tapete longitudinal que descarrega num tapete transportador elevador. Este tapete descarrega a azeitona, por gravidade, no receptáculo de armazenamento (Fig. 6). 6 - Sistema de deposição dos receptáculos no terreno Cada máquina de colheita de azeitona, dispõe de uma forquilha para suspender o receptáculo de armazenamento a qual está montada num conjunto de barras em pantógrafo, accionadas

5 hidraulicamente. A forquilha pode ser movimentada na vertical em relação ao solo de modo a efectuar a colocação do receptáculo no solo quando este estiver cheio (Fig. 7). 7 - Sistema de controlo da máquina de colher frutos Cada máquina de colheita de azeitona dispõe de um posto de comando (Fig. 8), constituído por uma plataforma solidária com a forquilha para suspender o receptáculo de armazenamento, o que permite movimentar o posto de comando na vertical em relação ao solo. Fig. 8 Posto de comando na traseira de cada unidade da MCCA Do posto de comando o operador, através de comandos electro-hidráulicos, actua nos seguintes sistemas: - sistema de destaque de frutos dos ramos; - sistema de posicionamento do chassis semi-rebocado; - sistema de transporte dos frutos para receptáculo de armazenamento; - sistema de deposição dos receptáculos no terreno. O posicionamento transversal da parte frontal do chassis semi-rebocado (Fig. 2) é controlado pelo operador do tractor, através do serviço externo do sistema hidráulico do tractor. Resultados e discussão Os testes de campo da campanha de colheita de 2011 mostraram que é necessário: - baixar os sistemas de recepção e de transporte da azeitona de modo a baixar a interface entre o tronco da árvore e a máquina; - alterar a interface máquina-árvore para evitar acumulação de azeitona sobre esta com a consequente flexão que compromete a estanqueidade entre as duas máquinas; - dimimuir a inclinação do patete elevador para minorar a queda de azeitona e obviar que este salte das guias na zona de inflexão. Neste sentido entre as campanhas de 2011 e de 2012, proocederam-se às alterações a seguir indicadas (Fig. 9): - rebaixamento do tapete longitudinal, o que permitiu baixar a altura da interface da máquina com as árvores; - diminuiu-se a inclinação do tapete elevador para o que foi necessário inclinar o tapete transportador transversal; - procedeu-se à colocação de placas retrácteis na interface tronco da árvore-máquina.

6 Legenda: 1 tapete longitudinal; 2 tapete transversal; 3 tapete elevador Fig. 9 Aspeto do sistema de transporte de azeitona testado em 2012 Os testes realizados na campanha de 2012 revelaram que alterações efectuadas permitiram melhorar a recepção e transporte da azeitona. Verificou-se que é necessário colocar anteparos rebatíveis quer à frente, quer na traseira das placas retácteis para evitar a projeção da azeitona destacada para o solo. Conclusões O conceito geral da Máquina de Colheita em Contínuo de Azeitona está desenvolvido. No entanto existem alguns aspectos de pormenor que necessitam de melhorias e é necessário submeter o equipamento a testes de durabilidade. Os testes de campo são fundamentais para o desenvolvimento do produto e como a colheita da azeitona apenas ocorre uma vez por ano é fundamental colocar o protótipo em testes de campo as próximas campanhas. Na actual conjunta de recessão económica a obtenção de fundos é um grande desafio. No entanto é fundamental para que a MCCA passe da fase de protótipo para a fase de produto viável em plena produção. Agradecimentos Este trabalho só foi possível devido ao financiamento do Quadro de Referência Estratégico Nacional (QREN), através do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico Projectos de I&DT Empresas em Co-Promoção gerido pela Agência de Inovação. Bibliografia Castro-García, S., Blanco-Roldán, G.L., Muñoz-Tejada, R., Gil-Ribes, J.A Estudio de los parámetros de vibración de un sacudidor de copa en la recolección mecanizada del olivar tradicional. VI Congreso Ibérico de AgroIngenieria, Evora, Portugal, 4-7 Setembro. Peça, J.O., Almeida, A., Pinheiro, A.C., Dias, A.B., Santos, L., Lopes, J., Gomes, J.A., Reynolds de Souza, D Mechanical harvesting of 400 trees per hectare olive orchards based on a rolling canvas prototype. Acta Hort., 791,