máquinas para a colheita de cereais - produzir consultoria · a velocidade de avanço da colhedora...

Prof. Thiago Romanelli - romanelli@usp.br

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