RESUMO As colhedoras de café estão sujeitas a esforços e vibrações em sua estrutura, oriundos de motores e do sistema de derriça de café. Estas estruturas devem ser projetadas de modo a evitar ruptura dos componentes, em razão da fragilidade dos materiais, geometrias inadequadas, ou pelo fenômeno de ressonância, o qual amplia os deslocamentos/deformações dos componentes. Neste cenário, objetivou-se com o presente trabalho analisar resultados de tensões e deslocamentos provenientes de duas simulações estáticas e apresentar resultados de frequências naturais de vibração de duas simulações modais em uma colhedora de café automotriz. Para este fim, geraram-se 20 formas modais, considerando o reservatório da colhedora vazio e cheio de café. As simulações foram realizadas pelo método dos elementos finitos em que foram aplicadas condições de contorno reais no chassi motor da colhedora. Como resultados, observaram-se regiões dos componentes com tensões acima do limite de escoamento do material. Verificaram-se também, na parte traseira do chassi, maiores deslocamentos, o que sugere novo posicionamento da roda traseira para obtenção de distribuição uniforme das cargas. Algumas frequências naturais, que apresentaram maiores deslocamentos/deformações, podem ser atingidas pelo funcionamento do motor principal associado também ao sistema de vibradores na derriça do café, podendo causar ruptura de componentes.

ABSTRACT Coffee harvesters are subject to stresses and vibrations in their structure, originating from engines and harvesting system. These structures must be designed to avoid rupturing of the components due to fragility of the materials, inadequate geometries, or the phenomenon of resonance, which increases the displacements/deformations of the components. In this scenario, the main objective of this study is to analyse the results of stresses and displacements from two static simulations and to present results of natural vibration frequencies from two modal simulations in a self-propelled coffee harvester. For this purpose, 20 modal shapes were generated, considering coffee harvester reservoir as empty and full. The simulations were carried out using the finite element method in which actual boundary conditions were applied to the motor chassis of the harvester. As results, stresses above the material’s yield strength were observed in some regions of the components. Greater displacements were observed at the rear of the chassis, suggesting a new positioning of the rear wheel to obtain a uniform load distribution. Some natural frequencies, which presented greater displacements/deformations, can be affected by the operation of the main motor, also associated with the vibrating system in the coffee harvest, which may cause rupture of components.

RESUMO A qualidade do café é um aspecto imprescindível para o aumento do seu valor comercial e para que a cafeicultura brasileira continue com destaque no mercado mundial. O estádio de maturação dos frutos no momento da colheita é um dos fatores importantes que interfere na qualidade e no valor comercial do produto. Com a realização deste trabalho, objetivou-se desenvolver um classificador para determinação do momento de colheita do café pela força de desprendimento. A força de desprendimento dos frutos e o valor percentual do estádio de maturação foram mensurados durante a janela de colheita de 75 dias. As coletas foram realizadas quinzenalmente, resultando em cinco momentos distintos no período de colheita. Um classificador foi desenvolvido a partir de redes neurais para distinguir frutos verdes e cerejas nos momentos de colheita analisados. Os resultados demostraram que a primeira quinzena de junho foi o momento em que o classificador supervisionado apresentou a maior porcentagem de acerto na distinção de frutos verdes e cerejas, sendo este, o momento adequado para realização de uma colheita seletiva para as condições deste experimento.

ABSTRACT Coffee quality is an essential aspect to increase its commercial value and for the Brazilian coffee business to remain prominent in the world market. Fruit maturity stage at harvest is an important factor that affects the quality and commercial value of the product. Therefore, the objective of this study was to develop a classifier using neural networks to distinguish green coffee fruits from mature coffee fruits, based on the detachment force. Fruit detachment force and the percentage value of the maturity stage were measured during a 75-day harvest window. Collections were carried out biweekly, resulting in five different moments within the harvest period. A classifier was developed using neural networks to distinguish green fruits from mature fruits in the harvest period analyzed. The results show that, in the first half of June, the supervised classified had the highest success percentage in differentiating green fruits from mature fruits, and this period was considered as ideal for a selective harvest under these experimental conditions.

O objetivo deste trabalho foi utilizar técnicas de georreferenciamento e de geoestatística para analisar a variabilidade espacial da força de desprendimento de frutos de cafeeiros por meio de semivariogramas e pela interpolação por krigagem. O trabalho foi conduzido no município de Três Pontas - MG, Brasil. A força de desprendimento dos frutos verdes e de cerejas dos cafeeiros foi obtida por meio de um protótipo de dinamômetro em pontos georreferenciados. A dependência espacial dos dados foi analisada por meio de ajustes de semivariogramas, clássico e robusto, para o método dos mínimos quadrados ordinários e ponderados, e apenas o ajuste clássico, para os métodos da máxima verossimilhança e máxima verossimilhança restrita. Testaram-se, para cada um dos métodos, os modelos esférico, exponencial e gaussiano. Os mapas de isolinhas obtidos por krigagem foram produzidos, baseados no melhor método e modelo de ajuste da função semivariograma, que foram obtidos pelas estatísticas de validação. As variáveis em estudo apresentaram estruturas de dependência espacial, as quais foram modeladas pelos semivariogramas, o que possibilitou a confecção dos mapas de isolinhas de distribuição espacial, obtidos por krigagem. Foi possível identificar os locais mais propícios para se iniciar a colheita seletiva e mecanizada dos frutos do cafeeiro.

The aim of this study was to use the georeferencing and geostatistics techniques to evaluate the spatial variability of coffee fruit detachment force by semivariograms adjustments and kriging interpolation. The study was conducted in Três Pontas, MG, Brazil. The detachment force of green and mature coffee fruit was obtained throughout a prototype dynamometer on georeferenced locations. The spatial dependence data was evaluated by classical and robust semivariogram adjustments, using ordinary least square and weighted least squares methods. Maximum likelihood and restricted maximum likelihood methods were also evaluated, but only for the classical semivariogram. Spherical, exponential and Gaussian models were compared for all the evaluated methods of semivariogram estimation. The isoline maps obtained by kriging were generated based on the best adjustment method and model of the semivariogram function obtained by the statistical validation. The studied variables showed spatial dependence, which were modeled by semivariograms that allowed plot isoline maps of the spatial distribution obtained by kriging. It was possible to identify the best places to start the mechanical and selective coffee fruit harvest.

A agricultura de precisão surge como uma importante ferramenta para melhorar o gerenciamento da produção cafeeira, mostrando que o conhecimento de determinadas características do solo, associado à resposta de produtividade do cafeeiro, pode facilitar a aplicação localizada e racional dos insumos, com resultados ambientais e econômicos positivos. Desta forma, o presente trabalho objetivou utilizar ferramentas de agricultura de precisão aliadas a ferramentas da geoestatística para avaliar as variáveis fósforo, potássio e produtividade do cafeeiro, em três safras agrícolas, por meio de análises dos semivariogramas e de mapas de isolinhas interpolados por krigagem, e demonstrar que estas ferramentas são de grande valia para o manejo da cultura do café. Este trabalho foi conduzido na fazenda Brejão, no município de Três Pontas, Minas Gerais, nas safras de 2007/2008, 2008/2009 e 2009/2010, utilizando-se dos atributos químicos do solo, fósforo e potássio, amostrados com o auxílio de um quadriciclo com trado calador e dados de produtividade, que foram obtidos por meio de colheita manual, ambos em pontos georreferenciados. Foi possível caracterizar a magnitude da variabilidade espacial dos atributos em estudo, que apresentaram grande variação no tempo e no espaço. Os melhores ajustes dos semivariogramas permitiram a confecção de mapas mais precisos, contribuindo para a utilização da geoestatística na cafeicultura.

The Precision Agriculture appears as an important tool to the management of coffee farms where the knowledge of some soil features associated with the coffee production could help specific application of fertilizing with positive environmental and economic results. So the aim of this study was to use precision agriculture and geoestatistics to evaluate the variables phosphorus, potassium and the coffee plant yield, in three different crops, by evaluating the semivariogram and kriging maps and show that these tools are important to the coffee management. This study was conducted on the Brejão farm in Três Pontas, Minas Gerais, in 2007/2008, 2008/2009 e 2009/2010 crop. As data base were used chemical soil data obtained by sampling in a georreferenced location using a quadricycle with a sampler and a GPS, and the yield data was obtained from manual harvest on the georreferenced location. It was possible to characterize the spatial variability magnitude of the studied attributes, and they presented huge variation on time and space. Adjusts of the best semivariograms enable to produce more accurate maps that contribute to the geostatistics uses on coffee crop.

A agricultura de precisão surge como uma importante ferramenta para maximizar o gerenciamento da atividade cafeeira, principalmente para esta cultura, que possui elevado custo de produção. O presente trabalho teve por objetivo fazer um estudo comparativo da viabilidade econômica de dois sistemas de adubação na lavoura cafeeira: o sistema utilizando as técnicas da agricultura de precisão e o sistema de aplicação convencional. Os dados utilizados foram extraídos dos custos de produção da fazenda Brejão, no sul de Minas Gerais, em três áreas (22 ha, 10,52 ha e 6,23 ha), onde foram realizadas aplicações de adubos de forma diferenciada nas safras de 2007/2008 e 2008/2009. O sistema de adubação em agricultura de precisão caracterizou-se por coleta de amostras de solo, georreferenciadas, e aplicação diferenciada de fósforo e potássio. Os custos da adubação convencional foram obtidos por meio de simulações, considerando a amostragem convencional do solo realizada nas glebas. Para efeito comparativo entre os sistemas de adubação, foram consideradas as operações e as quantidades de adubos necessárias em cada sistema. Entre os dois sistemas, observou-se diferenças de aplicação dos elementos fósforo e potássio, e também nas quantidades aplicadas. A adubação diferenciada foi vantajosa para as áreas de 22 ha e 10,52 ha, nas duas safras em estudo, e para a área de 6,23 ha só foi vantajosa (menor prejuízo) na safra de 2008/09.

The precision agriculture appears as an important tool to improve coffee field management, mainly to this culture that has high production costs. The present work intended to accomplish a comparative study of the economic feasibility of two fertilizer systems: one using the precision agriculture and other using conventional fertilization. The data base used were extracted from the production costs of the Brejão farm, in south of Minas Gerais, in three areas (22 ha, 10.52 ha and 6.23 ha), where were applied fertilizer in variable rates in the 2007/2008 and 2008/2009 harvests. The precision agriculture was characterized by the georeferenced soil sampling and the application of phosphorus and potassium in variable rates. The conventional fertilization costs were obtained by simulations considering the traditional soil sampling performed at these areas. In order to compare the two fertilization systems, it was considered the operations and the amount of fertilizer necessary in each of the fertilization system. It was realized differences in the elements and in the amount that should be applied between the two systems. The variable rate fertilization was more profitable to the area of 22 ha and 10.52 ha in the two harvests studied and to the area of 6.23 ha was profitable (less prejudice) only to the last crop.

Hoje, já existem vários estudos sobre a eficiência operacional de colheita mecanizada do café, porém pouco se sabe sobre a influência da vibração das hastes e a velocidade de deslocamento da colhedora nesse processo. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar a influência da vibração das hastes e da velocidade de deslocamento da colhedora no processo de colheita mecanizada do café. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Capetinga, sul de Minas Gerais. Para os ensaios, utilizou-se do delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, em parcelas aleatórias, contendo, em média, 40 plantas em fileira. Os ensaios foram realizados com duas passadas da colhedora, definidos em função do índice de frutos verdes na planta. A primeira passada foi realizada com média de 30% de verde, e a segunda, com média de 10% de verde. Concluiu-se que, na primeira passada, o volume de café colhido, a desfolha e a eficiência de derriça foram 29,25%, 31,12% e 31,85%, respectivamente, superiores na maior vibração. Na segunda passada, na maior velocidade operacional, o volume de café caído no chão variou 61,2% em relação à menor velocidade, e a redução no volume colhido e na eficiência de colheita variou de14,28% da menor para a maior velocidade operacional.

Nowadays, there are many studies about the efficiency of the mechanized coffee harvest but not much is known about the influence of the sticks vibration and the speed of the harvester machine on the mechanized coffee harvest process. The goal of this paper was to evaluate this influence. The study was conducted at the Capetinga Farm, south of the state of Minas Gerais. For the experiments, it was utilized the randomized design with four repetitions in aleatory portions having, on average, 40 plants in each line. The experiments were done with two runs of the harvester considering the green coffee berries rate. The first run was done having 30% of green coffee berries and, on the second one, about 10% of green coffee berries. It was concluded that, on the first run, the volume of coffee berries harvested, the leaf loss and the seed dropping efficiencies were 29.25%, 31.12% and 31.85%, respectively, having better results when operating with the highest vibration. On the second run, with the highest operational speed, the volume of coffee berry that fell on the ground varied 61.2% in relation to the lowest speed and the reduction on the harvested volume and in the harvest efficiency varied 14.28% from the lowest to the highest operational speed.

Desenvolveu-se ensaio para avaliar a adaptação (diâmetro do injetor) e o desempenho (consumo e eficiência de aquecimento) de um aquecedor tipo campânula, adaptado para queimar biogás. Foi testado um aquecedor comum que, queimando gás liquefeito de petróleo (GLP), opera à baixa pressão (28 cm.c.a.), com capacidade calorífica de 5.024 kJ h-1 e recomendado para 500 aves. O aquecedor foi avaliado com o combustível original (GLP), sem qualquer modificação no injetor de gás, e após adaptação para o funcionamento a biogás. Na adaptação, foi mantida a mesma grelha do queimador principal, aumentando-se a perfuração do injetor para permitir o funcionamento e a avaliação. Foram avaliados cinco injetores com perfurações de 1,0053; 1,5080; 1,5708; 1,7672 e 1,980 mm². Também se variaram as pressões do biogás na entrada do aquecedor de 10; 12; 15; 17 e 20 cm de coluna d'água (cm.c.a.). Os resultados indicaram que as expressões de cálculo teórico e parâmetros propostos na bibliografia podem ser utilizados com segurança na adaptação de aquecedores do tipo campânula utilizados em aviários; que a adaptação é de simples execução, indicando a viabilidade da utilização dos aquecedores já existentes em granjas e no mercado, e que as temperaturas do ar foram semelhantes às obtidas com o combustível original (GLP).

It was carried out a trial to evaluate the adaptation (injector diameter) and performance (biogas consumption and heating efficiency) of a heating adapted to burn biogas. It was tried a common heater, burning liquefied petroleum gas (LPG), operating with low gas pressure (28 cm water column), with calorific capacity of 5024 kJ/h and recommended for 500 birds. The heater was evaluated with the original fuel (LPG) without any modification in the gas injector and after adapting to biogas burning. Five injectors were evaluated with drillings of 1,0053; 1,5080; 1,5708; 1,7672 and 1,980 mm2. It also was varied the biogas pressures in the heater entrance of 10, 12, 15, 17 and 20 cm of water column. Results showed that expressions for theoretical calculation and proposed parameters in the literature can be used for aviaries heaters adaptation. The adaptation is simple, indicating the viability for utilization of existing heaters in farms and in the market. Air temperatures were similar to the obtained with the original fuel (LPG).

Dentre as operações realizadas na colheita do café, a de derriça é considerada a mais complexa, por sua grande influência no custo de colheita, sendo que a mecanização da operação de derriça do café pode ter efeito significativo em redução do custo final da saca de café colhido, além de ser na região do sul de Minas Gerais, um dos sistemas mais utilizados por produtores de pequeno e médio portes, que utilizam, nesta operação, o sistema de derriçadores mecânicos portáteis, o qual pode apresentar rendimento até oito vezes superior ao da colheita manual. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho operacional de derriçadores mecânicos portáteis utilizados na colheita de café e avaliar o custo operacional do sistema de colheita semi-mecanizado, comparativamente ao sistema de colheita manual. Conclui-se que a colheita de café semi-mecanizada apresentou desempenho operacional superior ao da colheita manual, tornando-se uma alternativa viável para os produtores de pequeno a médio porte, visando minimizar os custos de colheita.

In the coffee harvesting, the harvest is considered the most complex operation because of its great influence in the harvesting cost therefore, mechanization of the same may have significant effect on reduction of the final cost of the bag of harvested coffee. The objective of this research was to evaluate the operational performance of portable coffee harvesting machines and to evaluate the operational cost of the semi-mechanized harvest system in comparison to the system of manual harvest. The trials were conducted in five plantation of coffee crop variety Catuaí 74 (IAC 62), under different management conditions. Three models of portable coffee harvesting machines available commercially and in use were evaluated. The experiment was constituted of 20 treatments (combinations of three types of portable coffee harvesting machines plus manual harvest and five types of coffee crop), in a randomized block design. On the basis of obtained results, it may be concluded that the semi-mechanized coffee harvester presented superior operational performance in comparison to manual harvest system, becoming a viable alternative for the small to medium size farmers in order to minimize the production costs.