Evaluation of the effect of different combinations of frequency and amplitude of vibration on the detachment efficiency of the coffee fruit

Dentre as operações que compõem o ciclo produtivo do café, a colheita é uma das operações mais onerosas. As máquinas de colheita de café geralmente derriçam os frutos por meio de vibrações mecânicas e impacto. O estudo do comportamento do sistema fruto pedúnculo e ramo sob diferentes frequências e amplitudes de vibração é de fundamental importância para os projetos de máquinas destinadas a colheita do café. Esse trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o efeito de frequências de vibração superiores a 25 Hz associadas a amplitudes inferiores a 7 mm na eficiência de derriça seletiva e total do café. Para tal foram realizados testes experimentais em uma máquina vibradora eletromagnética, para determinar o efeito de vários fatores com relação à eficiência de derriça dos frutos do cafeeiro. Os fatores avaliados foram: a frequência (35; 40; 45; 50 e 55Hz), amplitude (3,5; 5,0 e 6,5mm), comprimento dos ramos plagiotrópicos (5 e 10cm), grau de maturação dos frutos (verde e cereja) e período da safra (meio e final). Foram executados dois experimentos com frutos da variedade Catuaí Vermelho: o primeiro com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes comprimentos de ramo, frequências e amplitudes de vibração sobre a eficiência de derriça, total e seletiva, do fruto do cafeeiro em arranjos contendo frutos de diferentes graus de maturação; o segundo com o objetivo de avaliar o efeito dos mesmos fatores, comprimento do ramo, frequência e amplitude de vibração sobre a eficiência de derriça dos frutos do cafeeiro, em ramos contendo frutos de maturação verde e cereja separadamente. A partir das análises estatísticas, foram gerados modelos de regressão para descrever as eficiências de derriça em cada uma das condições estudadas. A partir dos resultados experimentais, concluiu-se que, eficiência de derriça do café no meio da safra não apresentou diferença significativa estatisticamente entre os graus de maturação verde e cereja. No final da safra o fator grau de maturação foi significativo para os valores de eficiência de derriça, apontando influência do período da colheita na seletividade da derriça por vibração. Verificou-se que a eficiência de derriça de frutos do cafeeiro está diretamente relacionada aos fatores frequência e amplitude de vibração. Em ramos com 5 cm a eficiência de derriça é mais sensível a variação de frequências e amplitudes de vibração quando comparadas ao de 10 cm, quando comparado aos de 10 cm, conforme são variadas as frequências e amplitudes de vibração. Os valores máximos de eficiência de derriça estimados pelos modelos apontam que na faixa de frequência e amplitude avaliada os valores de eficiência de derriça do fruto de maturação verde seriam maiores que os dos frutos de maturação cereja. Para os níveis de frequência e amplitudes de vibração avaliados, a colheita total por vibração dos frutos do cafeeiro pode não ser uma alternativa viável, pois não se alcançaria valores superiores a 50% de eficiência de derriça em uma única passada.Harvesting is one of the most costly operations in coffee production. This operation presents several problems to be performed. Coffee harvest machinery usually detaches the fruits by mechanical vibration and impact. The study of the behavior of the fruit stalk and branch system under different frequencies and amplitudes of vibration has fundamental importance for the design of coffee harvest machinery. This work aimed to evaluate the effect of vibration frequencies higher than 25 Hz associated with amplitudes lower than 7 mm in the selective and total detachment efficiency of the coffee fruits. Experimental tests were conducted in an oscillating electromagnetic machine to determine the effect of various factors related to the detachment efficiency of the coffee fruits. The factors were: the frequency (35, 40, 45, 50 and 55Hz), amplitude (3.5, 5.0 and 6.5 mm), length of primary branches (5 and 10 cm), ripeness degree of the fruit (green and ripe) and harvest time (middle and late). Two experiments were performed with fruits of Catuaí Vermelho: The first in order to evaluate the effect of different branch lengths, frequencies and amplitudes of vibration on the detachment efficiency, total and selective, of the coffee fruits in arrangements containing different fruit ripeness degrees; and the second one, to evaluate the effect of these factors: branch length, frequency and amplitude of vibration on the detachment efficiency of the coffee fruits on branches containing ripe and green fruits separately. From the statistical analysis, regression models were developed to describe the detachment efficiency in each of the conditions studied. From the experimental results, it was concluded that detachment efficiency of coffee in the middle of the season showed no statistically significant difference between the ripe and green ripeness degrees. By the end of the harvest, the ripeness degree was significant for the detachment efficiency values, indicating the influence of the harvest period in the selectivity of the detachment by vibration. It was found that the detachment efficiency of coffee fruits is directly related to the frequency and amplitude of vibration. In the 5-cm branches, the detachment efficiency is more sensitive to variation, compared to the 10-cm lenght branches, varying the frequencies and amplitudes of vibration. The maximum values of detachment efficiency estimated by the models show that in the evaluated range of frequency and amplitude, the detachment efficiency of green fruits would be higher than the ripe ones. For the levels evaluated, the total harvest of coffee fruits by vibration could be an unfeasible alternative because it does not reach detachment efficiency values higher than 50% in a single pass.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio