Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias ISSN: Universidad Agraria de La Habana Fructuoso Rodríguez Pérez.

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1 Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias ISSN: Universidad Agraria de La Habana Fructuoso Rodríguez Pérez Cuba Martínez Rodríguez, Arturo; Gaskin Espinosa, Benjamín; Llanes Guerra, Oscar Pronóstico para la cosecha selectiva del café por vibración Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 13, núm. 2, 2004, p. 0 Universidad Agraria de La Habana Fructuoso Rodríguez Pérez La Habana, Cuba Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 PRONÓSTICO PARA LA COSECHA SELECTIVA DEL CAFÉ POR VIBRACIÓN PREDICTION OF SELECTIVE COFFEE HARVESTING BY VIBRATION Arturo Martínez Rodríguez 1 ; Benjamín Gaskin Espinosa 2 ;Oscar Llanes Guerra 3. RESÚMEN Una de las principales dificultades durante la cosecha mecanizada del café por vibración, consiste en la presencia de un gran porciento de frutos verdes en la masa cosechada, lo cual constituye un problema aún no resuelto a nivel internacional. En el trabajo, a partir de la evaluación de modelos matemáticos de la dinámica del sistema fruto-pedúnculo, se brindan recomendaciones sobre las frecuencias de vibración a aplicar para lograr una mejor selectividad durante el desprendimiento de granos de café de la variedad caturra. Palabras clave: cosecha del café; vibraciones; cosecha mecanizada ABSTRACT One of the main difficulties during mechanical coffee harvesting by vibration, consists on the presence of a great percent of green fruits in the harvested mass, that which constitutes a non resolved problem at international level. In this paper, starting from the evaluation of mathematical models of the fruit-stem system dynamics, recommendations are offered about the vibration frequencies to apply in order to achieve a better selectivity during the detachment of arabica caturra coffee cherries. Key words: cofee harvesting; vibrations; mechanical harvest Recibido 09/10/03, trabajo 00/04, investigación 1 Dr., Prof. e Inv. Titular, Universidad Agraria de La Habana-CEMA, La Habana. CP: E- : udcema@infomed.sld.cu 2 Ing., Prof., Univesidad de Granma, Bayamo, Cuba. 3 Dr., Prof., Universidad Agraria de La Habana

3 INTRODUCCIÓN La cosecha selectiva del café por medios mecánicos constituye un problema no resuelto a nivel internacional. Investigaciones en esta dirección han sido abordadas fundamentalmente en Hawaii [9] [10] [11] [12] [13] [14], Cuba [5] [6] [7] [8] y Colombia [1] [2] [3]. Una de las principales dificultades durante la cosecha mecánica del café lo constituye la coincidencia en la planta de frutos con distintos grados de maduración en el momento de la cosecha.[1] [5] [8] [11]. Hasta el presente, el principio de trabajo de mayor empleo en la cosecha mecanizada del café, casi exclusivo, ha sido la aplicación de vibraciones a las ramas o al follaje a través de dispositivos mecánicos, estando dirigida la experiencia internacional en este sentido a la aplicación de vibraciones con frecuencias en un rango entre 1000 y 2000 ciclos por minuto, lo cual corresponde al entorno de las frecuencias de resonancia del 1er. modo de vibración del sistema fruto-pedúnculo (S.F.P). [1] [8] [9] [12]. Tanto los estudios teóricos, como las investigaciones experimentales realizadas han demostrado que en el entorno de frecuencias correspondientes al 1er. modo de vibración del sistema fruto-pedúnculo, en el caso del café, el desprendimiento de un alto porciento de frutos maduros se logra sólo a expensas de un desprendimiento relativamente alto de cerezas verdes, no inferior al 30% [1] [8] [9] [12]. Estudios realizados en Cuba sobre la dinámica del sistema fruto-pedúnculo dan como resultado que el empleo de frecuencias de vibración en el entorno del 2º modo de vibración del S.F.P., permiten vislumbrar una mayor selectividad en la cosecha del café con medios mecánicos [5] [8]. OBJETIVOS El presente trabajo presenta como objetivo establecer un pronóstico para los regímenes de trabajo de los órganos destinados a la cosecha del café mediante la aplicación de vibraciones de manera de obtener un mayor grado de selectividad en la cosecha. METODOLOGÍA El estudio se realizó tomando como base la evaluación de un modelo matemático de la dinámica del sistema fruto-pedúnculo desarrollado por el primer autor, el cual ha sido validado experimentalmente, tanto en Cuba, como en Colombia.

4 El modelo fue programado en Mathcad [4] de manera de facilitar el proceso de evaluación y graficación de los resultados. A partir de un estudio previo de la influencia de las propiedades físico-mecánicas (P.F.M.) de los frutos y pedúnculos sobre la frecuencia de resonancia del S.F.P., fueron conformados diferentes juegos de valores de dichas P.F.M. para diferentes estadíos de maduración de los frutos, en los cuales se consideró la variabilidad estadística de dichos valores. En estos juegos de valores se consideró, por un lado los valores medios de las P.F.M., conformándose además juegos de valores denominados desfavorables en los cuales se consideró una desviación en los valores medios de los frutos verdes cercana al 80% de las características de los pintones, así como una desviación en los valores medios de los frutos maduros cercana también al 80% de las características de los frutos pintones, de manera que las bandas de frecuencia de resonancia quedaran en posición desfavorable para la cosecha selectiva. Con estos juegos de valores fue evaluado el modelo matemático. Los datos sobre las propiedades físico-mecánicas de los frutos y pedúnculos fueron tomados de estudios anteriores (5) los cuales corresponden a coffea arábica variedad caturra (rojo y amarillo). RESULTADOS Las Figuras 1 y 2 muestran los gráficos de respuesta de frecuencia del Momento Flector que se produce en la unión del fruto y el pedúnculo (zona de abscisión) producto de las vibraciones, para las condiciones medias (valores medios de las P.F.M.) de los frutos de maduración roja y amarilla respectivamente, en sus diferentes estadíos de maduración y para los dos primeros modos de vibración del sistema fruto-pedúnculo. De ambas figuras puede apreciarse que la frecuencia de resonancia media de los frutos maduros es inferior a la de los frutos verdes, aunque en el caso de los frutos de maduración roja, se encuentra más cercana a la de los frutos verdes, siendo incluso superior a la de los frutos pintones. Esta característica es sumamente desfavorable para la cosecha selectiva de este tipo de café por vibración. En el caso de los frutos amarillos, su frecuencia media de resonancia se encuentra más distante de la correspondiente a los frutos verdes, lo cual se acentúa más en el caso del 2º modo de vibración del sistema.

5 Esta característica permite pronosticar un mejor comportamiento de las plantas de maduración amarilla con relación a las de maduración roja en lo referente a la selectividad de la cosecha por vibración. Las figuras 3, 4, 5 y 6 muestran las bandas de frecuencias obtenidas considerando la variabilidad estadística de las P.F.M. de los frutos y pedúnculos en sus diferentes estadíos de maduración. Aquí no se ha representado la respuesta de frecuencia de los frutos pintones con vistas a facilitar la identificación de las curvas, lo cual no es relevante, ya que estos frutos pueden ser cosechados sin detrimento de la calidad de la cosecha. De las figuras 3 y 4 puede observarse que las frecuencias de resonancia desfavorables (que corresponden a los frutos maduros menos maduros y a los frutos verdes menos verdes) en el caso de los frutos de maduración roja, son superiores a las correspondientes a las frecuencias desfavorables de los frutos verdes, solapándose ambas bandas de frecuencias, lo cual certifica la imposibilidad teórica de lograr una cosecha selectiva con calidad aceptable para este tipo de café. Asimismo puede apreciarse que esta característica desfavorable ocurre en ambos modos de vibración. Al observar las figuras 5 y 6 correspondientes a las frecuencias de resonancia desfavorables de los frutos de maduración amarilla, se aprecia que dichas bandas de resonancias no se solapan, existiendo un distanciamiento mucho mayor en el entorno del 2º modo de vibración del sistema. Esta característica permite reforzar el pronóstico de la posibilidad de cosechar selectivamente las plantas de café de maduración amarilla con resultados satisfactorios a frecuencias en el entorno del 2º modo de vibración de sistema. CONCLUSIONES Es posible lograr la cosecha selectiva del café por vibración con resultados satisfactorios en el caso de plantas de coffea arábica de la variedad caturra-amarillo. La posibilidad de obtención de buenos indicadores de selectividad durante la cosecha de café caturra-amarillo depende de la selección de frecuencias de las vibraciones en el entorno del 2º modo de vibración del sistema fruto-pedúnculo. En el orden teórico no es previsible la obtención de indicadores de selectividad aceptables durante la cosecha por vibración de café de la variedad caturra-rojo.

6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFÍCAS 1. ARISTIZABAL T., 1. D. Estudio del efecto de la vibración del árbol de café en la selectividad de la cosecha. (Experimento ING , Informe anual) Cenicafé. Chinchiná, Colombia, CIRO.,H.J.; ALVAREZ M., F.; OLIVEROS,C.E. Estudio dinámico de la rama de café para el desarrollo de la cosecha mecánica por vibración. Medellín, Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias Agropecuarias, p. (Tesis: Ingeniero Agrícola). 3. CIRO H. J.; ALVAREZ M. F.: OLIVEROST.,C.E. Estudio experimental de la dinámica de las vibraciones longitudinales y transversales aplicadas a las ramas de café. Revista de la Facultad Nacional de Agronomía Medellín 51(2): LLANES, G, O., MARTÍNEZ R., A, IRIARTE,N., L. Empleo de las técnicasmodernas de computación y la informática en el desarrollo de la cosechamecanizada de los cítricos. Agromec La Habana. Marzo, MARTÍNEZ R., A. et al.: Reporte de investigaciones sobre la cosecha mecanizada del café. Parte 1. Monografías de la DICT-ISCAH, MARTÍNEZ R., A.: Estudio teórico de la dinámica del sistema fruto pedúnculo. Revista Ciencias Técnicas. Serie Construcción de Maquinaria. ISPJAE, La Habana, Oct MARTÍNEZ R., A.; DE LAS CUEVAS M., H.; LLANES G., O.: Cálculo de vibradores multidireccionales para la cosecha mecanizada de frutas. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 4(1): MARTINEZ R., A.; MORALES, F. J.; GOMEZ, A. D.; ALOYSIUS,H.N. Determinación de parámetros de un órgano de trabajo para cosecha mecanizada de café por vibración. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias 2(3): MONROE,G.E.;WANG,J.K. Systems for mechanically harvesting coffee. Transactions of the ASAE 11(2): , SHELLENBERGER,F.A.;MYERS,A.L.;MONROE, G.E. Hand-carried, coffeeharvesting equipment. Transactions of the ASAE 12(6): WANG,J.K.;SHELLENBERGER,F.A. Effects of cumulative damage due to stress cycles on selective harvesting of coffee. Transactions of the ASAE 10: (2) , 1967.

7 12. WANG,J.K.Mechanical coffee harvesting (PartA,B). Transactions of the ASAE 8(3): WANG, C. K. Dynamics of a torsional type inertial coffee harvester. Honolulu, University of Hawaii. (Tesis: Magister of Science Mechanical Engineering) p 14. YUNG,C.; WANG, J. K.: Response of coffee laterals to circular base motion. Transactions of the ASAE 12(5): Fig.1 Respuesta de Frecuencia Media del Momento Flector en la Zona de Abscisión del Sistema Fruto-Pedúnculo en el entorno del 1er. Modo de Vibración.

8 Fig. 2 Respuesta de Frecuencia Media del Momento Flector en la zona de Abscisión del Sistema Fruto-Pedúnculo en el entorno del 2º Modo de Vibración. Fig.3 Respuesta de Frecuencia Desfavorable del Momento Flector en la zona de Abscisión del Sistema Fruto-Pedúnculo en el entorno del 1er. Modo de Vibración. Variedad Caturra-rojo.

9 v-p... Frutos Verdes con tendencia al 80% de las características de Pintones; mr-p.. Frutos Maduros-rojos con tendencia al 80% de las características de Pintones; mr... Frutos Maduros-rojos con características físico-mecánicas medias. Fig. 4 Respuesta de Frecuencia Desfavorable del Momento Flector en la zona de Abscisión del Sistema Fruto-Pedúnculo en el entorno del 2º Modo de Vibración. Variedad Caturra-rojo. v-p...frutos Verdes con tendencia al 80% de las características de Pintones; mr-p..frutos Maduros-rojos con tendencia al 80% de las características de Pintones; mr...frutos Maduros-rojos con características físico-mecánicas medias.

10 Fig. 5 Respuesta de Frecuencia Desfavorable del Momento Flector en la zona de Abscisión del Sistema Fruto-Pedúnculo en el entorno del 1er. Modo de Vibración. Variedad Caturra-amarillo. v-p... Frutos Verdes con tendencia al 80% de las características de Pintones; ma-p..frutos Maduros-amarillos con tendencia al 80% de las características de Pintones; ma...frutos Maduros-amarillos con características físico-mecánicas medias. Fig. 6 Respuesta de Frecuencia Desfavorable del Momento Flector en la zona de Abscisión del Sistema Fruto-Pedúnculo en el entorno del 2º Modo de Vibración. Variedad Caturra-amarillo. v-p... Frutos Verdes con tendencia al 80% de las características de Pintones; ma-p.. Frutos Maduros-amarillos con tendencia al 80% de las características de

11 Pintones; ma... Frutos Maduros-amarillos con características físico-mecánicas medias.