Diseño y Desarrollo de Prototipo de Cosechadora de Cítricos.

PROYECTO DISEÑO Y DESARROLLO DE PROTOTIPO DE COSECHADORA PARA CÍTRICOS ORDEN DE AGENTES 2009

JULIO 2010

Entidades colaboradoras

S A T Moratalla S.A.T. M ll

OBJETIVO

REDUCCIÓN DE COSTES DE RECOLECCIÓN

MEDIANTE MECANIZAR LA RECOLECCIÓN

FASE I Selección de tecnología más adecuada a requisitos de cítricos.

Diseño de modificaciones.

Implementación de modificaciones en máquina.

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PARTIENDO DE TECNOLOGÍA YA APLICADA A OTROS CULTIVOS. PROYECTO A LARGO PLAZO (3 AÑOS) EN TRES FASES.

Gestión de Proyectos ● Nombramiento de un Coordinador de Proyecto y Director de Proyecto ● Revisiones mensuales (PSR) y reuniones bimensuales (PSM) de estatus de proyecto Caracterización de Fincas y Variedades ● Fincas con producción destinadas a industria (salustiana, valencia late y navelina) Selección de Maquinaria ● Cosechadoras de tipo continuo ● Equipos de vibración de follaje Requisitos principales ● Requisitos R i it d de coste t d de operación ió y amortización ti ió (coste por ton)

DE ● Requisitos de calidad de operación (% CATEGORIA RIESGO pérdidas de fruta, coste por ton) ● Requisitos de productividad (producción CONTRATOS Y horaria) ACUERDOS Modificaciones a maquinaria ● No se realizan modificaciones a priori Plan de ensayos

DESCRIPCIÓN DE RIESGO

PROBABILIDAD

CONSECUENCIA

EVALUACIÓN RIESGO

Riesgo de no disponer del número y tipo de máquinas suficientes para poder realizar un muestreo exhaustivo de las máquinas posibles a estudiar.

PROBABLE

IMPORTANTE

ALTO

CALENDARIO

Riesgo de no cumplimiento de plazos por la imposibilidad o retrasos en la realización de los ensayos en campo.

Estos ensayos dependen sobre todo de la climatología y de la disponibilidad de frutos para poder evaluar el comportamiento de las máquinas en el campo.

POSIBLE

IMPORTANTE

ALTO

TÉCNICO

La no obtención de conclusiones válidas que satisfagan las requisiciones de sponsors e interesados.

POCO PROBABLE

IMPORTANTE

MEDIO

FINANCIERO

No obtención de la subvención solicitada por ADESVA para la realización de este proyecto

RARO

IMPORTANTE

BAJO

Caracterización de fincas TRES TIPOS DE FINCAS EN CÍTRICOS

Fuente IFAPA

Variedades

Fuente IFAPA, hectรกreas cultivadas en 2008

Maquinaria

Maquinaria

Fuente , Dpto de Ingenier铆a Rural de la E.T.S.I.A.M. de la UCO. G.I Mecanizaci贸n y Tecn. Rural.

Oxbo 3210

Colossus

Oxbo 3220

Protocolo de ensayos.

Selección de los árboles (3 árboles por bloque) bloque), distribución de bloques y sorteo de tratamientos.

Colocación de fardos (en caso de no tener sistema de recogida). recogida) Medida de la fuerza de retención del fruto en los árboles.

Medida de parámetros de vibración antes de los ensayos (si es seguro y posible) ibl ) y d determinación t i ió d de llos ttratamientos. t i t Derribo del fruto según cada tratamiento.

Recogida y pesaje del fruto derribado y no derribado (conteo del fruto dañado).

Seguimiento de daños: Control de frutos inmaduros derribados.

Recogida y pesaje de hojas y ramas derribadas.

Observación de daños en tronco y ramas.

Parámetros de vibración

Colocación de fardos

Selección de árboles

Separación de frutos y hojas

Fuerza de retención del frutoa

Evaluación de daños en árbol y ramas

FINCAS Y MAQUINARIA EMPLEADAS FINCA COVADONGA

FINCA BELLA

FINCA LOS MIMBRALES

FINCA MORATALLA

San Silvestre de Guzmán

Lepe

Almonte

Posadas

Valencia late 3.7 m x 7 m OXBO 3210

Valencia late 4 m x 5.7 m OXBO 3210

Navelina 2.5 m x 8 m OXBO 3210

Valencia late 4mx8m OXBO 3220 Y COLOSSUS

OXBO 3210 Remolcada 1 cara por pasada

OXBO 3220 Autopropulsada simétrica 2 caras por pasada

COLOSSUS Autopropulsada cabalgante 2 caras por pasada

Cronograma de ensayos

ENSAYOS OXBO 3210 Y 3220

100

Porcentaje de derribo (%)

Porcentaje de d derribo (%)

Se ha obtenido un porcentaje de derribo máximo del 80%, mientras que el valor medio ha estado en torno al 60%.

80 60 40 20 0 0

100

200

300

100

No se encuentra una relación clara entre el porcentaje de derribo y las variables de configuración de la máquina Mientras que en unos máquina. casos aumenta el derribo con la frecuencia, en otros disminuye, al igual que sucede con la velocidad de desplazamiento desplazamiento.

80 60 40 20 0

400

0

1

Frecuencia (cpm)

2

3

Velocidad (km/h)

4

Peeso de hojas derrribadas Peeso de hojas derrribadas (kg/bloque)) (kg/bloque))

Pesso de hojas derriibadas (kg/bloque)

El peso de hojas derribadas está relacionado con la configuración de trabajo, directamente con la a frecuencia ecue c a de sacud sacudida da e inversamente e sa e te co con la a velocidad e oc dad de ttrabajo. abajo Se han a obte obtenido do u unos os valores de 1.12 kg/árbol de máximo y 0.7 kg/árbol de media.

3 2 1 0

44 33 22 11 00

0

100

200

300

Frecuencia (cpm)

400

00

11

22

Velocidad Velocidad(km/h) (km/h)

33

En el caso de las hojas derribadas existe una importante relación con la configuración de la máquina. A mayor frecuencia de sacudida, mayor es la cantidad de hojas derribadas, al contrario que el aumento de velocidad que disminuye el derribo de hojas.

ENSAYOS COLOSSUS La configuración de la máquina depende únicamente de dos variables que son la válvula del freno (dos regulaciones) y la de frecuencia (3 regulaciones). Por tanto son 6 tratamientos con dos repeticiones cada uno.

No se encuentra relación entre las variables de configuración de la máquina y el derribo producido. Los derribos obtenidos por la máquina tienen un máximo del 77% con valores medios de 73%.

100 %D Derribo de fruto

% Deerribo de fruto

100 80 60 40 20

25

50

75

60 40 20 0 -5

0 0

80

100

10

25

40

55

70

85

100

F Frecuencia i (% extrang. t válvula) ál l )

Freno (% extrang. Válvula)

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Hojas derrib badas (kg/bloqu ue)

Hojas derribaadas (kg/bloque))

El derribo de hojas llega a tener valores máximos de 4.18 kg/árbol con un valor medio de 3.61 kg/árbol.

0

25

50

75

Freno (% extrang. Válvula)

100

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -5

10

25

40

55

70

85

Frecuencia (% extrang. válvula)

100

LOCALIZACIÓN DEL FRUTO SIN DERRIBAR En las imágenes se muestran los porcentajes de fruto no derribado según zonas en la copa d lá del árbol b l

14%

14% 36%

<2%

<2%

OXBO 3220: La falta de adaptación plantación-máquina, hace que el fruto de las partes inferior y central de la copa no sean bien derribados.

<1%

COLOSSUS: Al igual que en el caso anterior, la localización de los frutos no derribados indica que la máquina tiene deficiencias en la zona inferior del árbol.

17%

<1% 8%

OXBO 3210: Localización de frutos muy uniforme tras el paso de la máquina.

RESULTADOS ENSAYOS La velocidad de desplazamiento apenas influye en el derribo de fruto.

La frecuencia es la variable de configuración que más influye en el derribo.

La cantidad de hojas derribadas depende de ambas variables, directamente con la frecuencia e indirectamente con la velocidad.

El derribo alcanzado por la Oxbo varía entre un 47% y el 80%. Esto indica que el derribo causado por la máquina depende de las variables de regulación y de la plantación El derribo de la Colossus varía entre el 70% y el 77%.

Con algunas modificaciones de diseño, se podrían alcanzar porcentajes de derribo superiores al 80%.

Los daños a la p plantación son aceptables en la mayoría de los casos, salvo casos p y puntuales por falta de adaptación de la máquina.

Un sistema de poda de adaptación sería fundamental para un buen funcionamiento de l máquina, la á i pues la l mayoría í del d l fruto f t sin i recoger queda d en las l partes t bajas b j del d l árbol. áb l

Conclusiones de los ensayos Las conclusiones alcanzadas son aplicables al tipo de fincas ensayadas: 1. Los sistemas sacudidores de copa han mostrado un resultado satisfactorio para la recolección mecanizada de cítricos. Sin embargo, la adaptación de la máquina y la adaptación de la plantación son fundamentales: La formación y el tamaño de los árboles son los principales parámetros de actuación para el empleo de los sacudidores de copa. Su adaptación supone incrementar la eficiencia del derribo hasta un 30% adicional.

La regulación de la máquina de acuerdo a las necesidades de la plantación puede suponer un incremento de la eficiencia del derribo hasta un 20% adicional. adicional

2. El derribo de la naranja con sistemas sacudidores de copa se realiza independientemente de su fuerza de retención o de la producción total del árbol.

3. L 3 Los daños d ñ ocasionados i d por ell ttrabajo b j d de lla máquina, á i b bajo j condiciones di i razonables, bl h han causado d daños d ñ reducidos (en ramas y caídas de hojas) en los árboles, seguramente asumibles por la plantación.

4. La configuración de la plantación, principalmente, distancia entre calles, presencia de caballones y servicio han resultado factores de gran importancia para el rendimiento de trabajo de la anchura de calles de servicio, máquina (ha/h) 5. Los ensayos realizados muestran la posibilidad de alcanzar en las plantaciones andaluzas el nivel de referencia de la mecanización en la recolección mecanizada de Florida,, recogiendo g el 90-95% de los frutos, con 200-400 arboles/h

Daños producidos en arboles

DAÑOS 1 = SIN DAÑOS 2 = POCO DAÑADA Ñ 3 = DAÑADA 4 = DAÑOS GRAVES 5 = MUY DAÑADA

Daños en frutos

ALMACÉN Conservación de los frutos durante 7-10 días en condiciones ambiente.

Ensayo Oxbo 3210 Velocidad Frecuencia Tratamiento

(km/h)

(c.p.m)

% Podridas

% Zumo

SST (%)

1,18

12,00 ±

0,20

acd

0,97 ±

IM

1

Manual

Manual

6,99 ±

2,61

2

1

150

3,36 ±

3,36

d

42,08 ±

2,99

ns

12,15 ±

0,25

abcd

1,17 ±

0,07

ns

10,37 ±

0,39

ab

3

1

225

27 93 ± 27,93

15 20 15,20

abc

44 48 ± 44,48

1 36 1,36

ns

12 40 ± 12,40

0 20 0,20

abc

1 19 ± 1,19

0 01 0,01

ns

10 40 ± 10,40

0 07 0,07

ab

4

1

300

34,36 ±

9,80

a

43,05 ±

1,60

ns

11,75 ±

0,15

cd

0,99 ±

0,01

ns

11,82 ±

0,23

abc

38,63 ±

1,63

ns

12,50 ±

0,20

ab

1,10 ±

0,08

ns

11,44 ±

1,01

abc

b

1,13 ±

0,13

ns

11,45 ±

1,29

abc

45,60 ±

ns

Acidez (%)

bd

0,03

ns

12,35 ±

0,14

bc

5

1,5

150

20,28 ±

8,64

abcd

6

1,5

225

32,04 ±

0,46

ac

45,21 ±

0,56

ns

12,80 ±

7

1,5

300

42,41 ±

2,16

a

45,29 ±

3,35

ns

12,40 ±

0,20

abc

1,24 ±

0,01

ns

10,04 ±

0,06

a

8

2

150

23,35 ±

8,16

abcd

43,97 ±

1,93

ns

12,45 ±

0,15

ab

1,08 ±

0,05

ns

11,51 ±

0,40

abc

9

2

225

33,20 ±

5,77

a

44,20 ±

0,85

ns

11,55 ±

0,45

d

1,22 ±

0,21

ns

9,67 ±

1,30

a

ns

10,91 ±

10

2

300

34,78 ±

Tratamiento 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

abc

38,81 ±

Velocidad de Avance (km/h) Manual 1 1 1 1,5 1,5 1,5 2 2 2

ns

Frecuencia de Sacudida (cpm) Manual 150 225 300 150 225 300 150 225 300

11,80 ±

acd

1,08 ±

Evaluación de Daños Rep. 1 p Manual 0 1,1 3,1 2,2 0 1 3 2 0

Rep. 2 p Manual 1 3,3 2,1 0 2 0 0 0 3

Número de Ramas Dañadas 0 1 8 5 2 2 1 1 1 1

abc

Total de Daños 0 1 13 8 4 2 1 3 2 3

Ensayo 3220 Tratamiento 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Velocidad (km/h) 1 1 1 1,5 1,5 1,5 2 2 2 Velocidad

Tratamiento

(km/h)

Frecuencia (cpm) 180 240 300 180 240 300 180 240 300

FALDAS 2,33 3,67 3,67 3 67 3,00 2,33 1,33 4,33 1,33 3,33

1ª Repetición DAÑOS EN ARBOL INTERIOR 2,33 3,00 3,33 3 33 2,33 1,33 1,33 2,33 2,00 3,00

PARTE ALTA 2,33 3,00 1,67 1 67 1,00 1,33 1,67 2,00 1,67 1,33

FALDAS 1,67 1,67 1,00 1 00 2,00 3,00 2,67 2,33 1,67 1,33

2ª Repetición DAÑOS EN ARBOL INTERIOR PARTE ALTA 1,67 1,33 2,33 1,00 1,00 1 00 1,00 1 00 1,67 1,33 2,33 1,67 2,00 1,00 1,67 1,00 1,33 1,00 2,00 1,00

Frecuencia (cpm)

% Podridas

% Zumo

S S T (%)

Acidez (%)

IM

ns

47,34 ±

9,77

ns

7,45 ±

0,25

a

0,58 ±

0,03

ns

12,78 ±

0,24

ab

2,54

ns

44,01 ±

1,92

ns

8,35 ±

0,35

a

0,61 ±

0,04

ns

13,64 ±

0,31

abc

26,47 ±

19,96

ns

39,80 ±

0,79

ns

7,80 ±

0,40

a

0,64 ±

0,06

ns

12,24 ±

0,57

a

300

19,01 ±

15,13

ns

39,71 ±

4,19

ns

8,30 ±

0,10

a

0,58 ±

0,02

ns

14,30 ±

0,64

bcd

1,5

180

28,34 ±

23,66

ns

41,03 ±

4,20

ns

8,35 ±

0,15

a

0,62 ±

0,01

ns

13,51 ±

0,41

abc

5

1,5

240

9,95 ±

2,33

ns

38,11 ±

2,08

ns

8,35 ±

0,05

a

0,63 ±

0,02

ns

13,25 ±

0,26

ab

6

1,5

300

12,00 ±

8,52

ns

41,34 ±

0,53

ns

9,30 ±

0,40

b

0,68 ±

0,03

ns

13,71 ±

0,06

abc

7

2

180

8,08 ±

4,54

ns

38,04 ±

1,25

ns

8,30 ±

0,20

a

0,54 ±

0,04

ns

15,39 ±

0,63

cd

8

2

240

10,88 ±

1,31

ns

36,45 ±

2,93

ns

7,70 ±

0,50

a

0,49 ±

0,08

ns

15,99 ±

1,59

d

9

2

300

15,65 ±

7,83

ns

43,53 ±

1,99

ns

8,15 ±

0,05

a

0,58 ±

0,01

ns

14,17 ±

0,39

abc

0

Manual

Manual

0,00 ±

1

1

180

9,32 ±

2

1

240

3

1

4

Colossus

Freno (% máx)

Tratamiento

1ª Repetición

2ª Repetición

DAÑOS EN ARBOL

DAÑOS EN ARBOL

Cepillo (% máx)

FALDAS

INTERIOR

PARTE ALTA PARTE ALTA

FALDAS

INTERIOR

PARTE ALTA PARTE ALTA

Hojas (kg)

1

25

70

3,30

2,00

2,67

1,67

1,33

2,67

6,82

2

25

85

3,00

2,67

2,33

2,00

2,33

4,00

21,05

3

25

100

4,00

2,00

2,67

2,67

1,67

2,67

24,40

4

50

70

2,00

1,67

2,33

3,67

2,33

3,00

24,15

5

50

85

3,00

2,00

2,00

2,67

1,00

1,33

21,85

6

50

100

3,00

2,33

2,67

4,00

2,00

2,67

25,05

Tratamiento

Freno

Cepillo

(%)

(%)

% Podridas

% Zumo ns

47,34 ±

SST (% )

9,77

ns

7,45 ±

Acidez (% )

0,25

a

0,58 ±

IM

0,03

a

12,78 ±

0,24

ns

0

0

0

0,00 ±

1

25

70

5,83 ±

1,73

ns

47,96 ±

1,51

ns

8,25 ±

0,05

abc

0,73 ±

0,04

abc

11,30 ±

0,54

ns

2

25

85

7 58 ± 7,58

7 58 7,58

ns

44,41 ±

0,40

ns

8 60 ± 8,60

0 10 0,10

bc

0 77 ± 0,77

0 01 0,01

bc

11 11 ± 11,11

0 04 0,04

ns

3

25

100

14,71 ±

14,71

ns

42,70 ±

5,55

ns

7,45 ±

0,55

a

0,61 ±

0,01

a

12,13 ±

0,66

ns

4

50

70

3,66 ±

0,51

ns

44,64 ±

2,01

ns

8,25 ±

0,15

abc

0,80 ±

0,02

c

10,31 ±

0,06

ns

5

50

85

1,48 ±

1,48

ns

44,77 ±

2,47

ns

9,05 ±

0,45

c

0,77 ±

0,08

bc

11,78 ±

0,66

ns

6

50

100

10 21 ± 10,21

5 04 5,04

ns

39,66 ±

1,07

ns

7 65 ± 7,65

0 45 0,45

ab

0 63 ± 0,63

0 08 0,08

ab

12 26 ± 12,26

0 76 0,76

ns

Definir

Medir

Analizar

Mejorar

Controlar

Estudio de selección de maquinaria

Estudio de selección de fincas Diseño de pruebas p uebas Estudios previos y antecedentes

Estudio de selección de variedades

Pruebas en campo de maquinaria seleccionada

Conclusiones

Estudio de implementaciones básicas en maquinaria seleccionada

MATRIZ QFD

Comparativa 1

Comparativa 2

Conclusiones Limitaciones.

Tipo p de finca. Tipo p ByC Limitación económica.

Modificación de la Oxbo 3210.

3210 Sistema de recogida de fruta.

Sistema de aproximación al árbol árbol.

Control proceso por cámaras.

Sistema limpieza de fruta fruta.

A realizar en Fase I

Fuentes y bibliografía bibliografía.

1. ORDEN DE AGENTES DEL CONOCIMIENTO CONVOCATORIA 2009.

Proyecto de aplicación del conocimiento I+D, I+D Titular: Centro Tecnológico Agroindustrial de Huelva.

ADESVA 2. IMPROVING THE ECONOMIC VIABILITY OF FLORIDA CITRUS BY ENHANCING MECHANICAL HARVESTING WITH THE ABSCISSION AGENT CMNP J K Burns ,F.M. J.K. F M Roka ,& & others 3. ORANGE HARVESTING SYSTEM REVIEWK. F. Sanders 4. RECOLECCIÓN MECANIZADA DE CÍTRICOS J.A. Gil,, S. Castro,, G.L. Blanco 5. ANÁLISIS DEL SECTOR DE CÍTRICOS EN ANDALUCÍA Consejería de Agricultura y Pesca.

Arenas, F.J. /Carmona, A./Salguero, A. / Hervalejo, A. / Martinez-Ferri, E. /Alfonso, J.M.

MUCHAS GRACIAS