INTRODUÇÃO

        A colhedora combinada de hoje é uma máquina complexa. Não apenas as suas unidades de colheita e de trilha são complicadas, mas também o motor, o sistema de transmissão de potência, o sistema elétrico e o sistema hidráulico, dessa forma tornando-se uma das máquinas mais complexas na agricultura.        Para compreender o funcionamento de uma colhedora combinada, deve-se observar cuidadosamente a função de cada um de seus sistemas. Uma vez que o funcionamento de cada um de seus componentes for compreendido, fica mais fácil entender como eles se relacionam e o funcionamento da máquina como um todo.        Os componentes básicos de uma colhedora combinada são mostrados na Figura 1. Também se pode observar nas Figuras de 1 a 4 as diferenças básicas de projeto de uma colhedora combinada. Nas Figuras 1 e 2 são mostrado o sistema de cilindro-côncavo convencional, enquanto as Figuras 3 e 4 apresentam três variações de projeto do sistema em fluxo axial. As funções de corte, limpeza e manejo dos grãos são basicamente o mesmo em todos os três modelos.         Todas as colhedoras combinadas realizam as seguintes etapas na colheita:        1 - Corte e Alimentação;        2 - Trilha;        3 - Separação;        4 - Limpeza;        5 - Manejo de grãos.

Figura 1. Constituição de uma Colhedora de Cereais Típica. 1) molinete, 2) divisor lateral, 3) barra de corte, 4) transportador helicoidal, 5) elevador de esteira, 6) separador de pedras, 7) cilindro trilhador, 8) côncavo, 9) batedor, 10) separador, 11) peneiras - A (superior) e B (inferior), 12) saca-palha, 13) ventilador, 14) transportador para grãos limpos, 15) elevador de grãos limpos, 16) depósito de grãos, 17) transportador helicoidal de grãos limpos, 18) transportador de grãos para retrilha, 19) transportador de grãos para segunda retrilha, 20) condutor helicoidal alimentador do cilindro da segunda retrilha, 21) motor, 22) cortinas homogenizadoras.

Figura 2. Sistema convencional de cilindro-côncavo

Figura 3. Montagem de côncavo e rotores duplos

Figura 4. Montagem transversal de um simples rotor e côncavo

1 - SISTEMA DE CORTE E ALIMENTAÇÃO

        O conjunto de mecanismo que compõe o sistema de corte e alimentação de uma colhedora combinada é normalmente conhecido como plataforma (Figura 1). Nas colhedoras existe plataforma que corta o produto, denominadas plataforma de corte, existe também plataforma de recolhimento e para milho. O sistema que alimenta o sistema de trilha após o sistema de corte é comumente denominado transportador-alimentador. Cada uma destas unidades será discutida detalhadamente mais adiante.         A plataforma é acoplada à colhedora por um dispositivo pivô que permite elevar ou abaixa-la (por meio de cilindros hidráulicos) para obter a altura de corte desejada (Figura 2).

Figura1. Plataforma de Corte (Fonte: Deere & Co.)

Figura 2. Ponto pivô da plataforma (Fonte: Deere & Co.)

1.1 - Funcionamento da Plataforma de Corte

        Dependendo da cultura, uma colhedora pode ser equipada com uma plataforma de corte convencional usada na maioria das colheitas, exceto para a colheita de milho e de arroz, ou pode ter uma plataforma com correia transportadora muito usada em arroz (Figura 1). A plataforma de corte com correia transportadora é semelhante à plataforma de corte convencional salvo por ter uma correia transportadora entre a barra de corte e o condutor helicoidal. A correia transportadora auxilia na coleta ou no fornecimento de mais produto a colhedora.

Figura 1. Dois tipos de plataforma (Fonte: Deere & Co.)

        Na Figura 1 os divisores e a chapa lateral protetora separa uma fileira do resto da cultura. O molinete parte uma seção da cultura e a conduz contra a barra de corte. Com o material cortado pelas facas da barra de corte, o molinete continua conduzindo e/ou levantando a cultura em direção ao condutor helicoidal. Nas plataformas para arroz, o molinete ergue a cultura sobre a correia transportadora que leva o material para o condutor helicoidal. O condutor helicoidal conduz o material para o centro da plataforma onde o elevador entrega o material cortado ao cilindro trilhador para então ser trilhado.        O molinete, a barra de corte, o condutor helicoidal e o elevador devem trabalhar na relação de velocidade adequada para cortar e alimentar uniformemente o cilindro trilhador sem perda de grãos ou sementes, e sem perigo de embuchamento.

 

1.2- Funcionamento do Molinete

        Existem dois tipos de molinetes, variando seu uso em função dos tipos de culturas e das diferentes condições de campo. Eles são os molinetes de barras e de dentes.         O molinete de barras consiste de três a oito barras feitos de madeira ou aço colocados ao longo do molinete. As barras giram contra a cultura posicionando-a para assegurar que a cultura seja cortada pelas facas da barra de corte no local adequado. Assim o molinete, por meio das barras, direciona a cultura, agora cortada, para a região de ação do condutor helicoidal.        O molinete de dentes tem vários dentes ou "dedos" unidos às suas barras. Os dedos apanham a cultura que foi derrubada ou esteja muito entrelaçada, por exemplo a cultura de arroz ou cevada. Um molinete de barras, sem dedos, não pode apanhar a cultura nestas condições.         Os dedos no molinete podem alcançar as plantas derrubadas e levantá-las para que a barra de corte possa cortá-las. O molinete de dedos também é usado em colheitas de culturas muito maduras, como feijão e soja, porque um molinete de barras bateria os feijões para fora da vagem, causando pesadas perdas na colheita. Os dedos do molinete tende a juntar as plantas maduras com suavidade em lugar de batê-las no condutor helicoidal.         Ambos os tipos de molinete são normalmente ajustáveis. As barras e os dedos de cada molinete podem ser ajustados para que a cultura entre no ângulo mais adequado ao processo. Estes ajustes ajudam a prevenir danos ao produto e permite a entrega uniforme do produto ao condutor helicoidal da plataforma.       Estes ajustes são muito importantes no molinete de dedos no qual está sendo usado em culturas tombadas e entrelaçadas.

Figura 1. Molinete de dentes (a) e de barras (b) (Fonte:Deere & Co.)

 

1.3 - Ajustes do Molinete

        Qualquer tipo de molinete pode ser ajustado tanto para frente e para trás como para cima e para abaixo. A Figura 1 apresentada as possibilidades de ajuste de uma dada colhedora. Ambos os ajustes são importantes para assegurar que o material será realmente empurrado à barra de corte e ao condutor helicoidal.

Figura 1. Ajustes do Molinete (Fonte: Deere & Co.)

        No molinete de barras, suas barras devem ser fixadas na posição mais baixa dos flanges, de forma que elas golpeiem somente a parte mais baixas da planta e ligeiramente à frente da barra de corte.        Estando a cultura caída e entrelaçada, o molinete de dedos deve ser fixado de tal forma que o mesmo possa apanhar a cultura e leva-la à faca e ao condutor helicoidal. Isto assegurará que o material será apanhado, cortado e direcionado ao condutor helicoidal da plataforma com o mínimo perda de grão.        O molinete também tem que girar na velocidade adequada de trabalho, prevenindo assim, perda e danos no grão. Normalmente a velocidade para condições comuns de trabalho é 25% acima da velocidade de deslocamento da máquina. Estão disponíveis no mercado para algumas colhedoras, acessórios que automaticamente ajusta a velocidade do molinete em relação a velocidade de deslocamento da máquina.        Os procedimentos de ajustes do molinete serão descritos no tópico Operação de Campo (link).

 

1.4 - Funcionamento da Barra de Corte

        Como visto, o molinete é o responsável em direcionar a planta contra a barra de corte. Esta consiste em uma barra, composta por facas de aço, disposta na parte dianteira da plataforma que movem-se alternadamente em relação a uma barra fixa, também composta por facas, guardas, placas de apoio e placas de desgaste (Figura 1). É esse movimento alternado entre as duas barras que corta as plantas.

Figura 1. Barra de corte de uma colhedora: a) vista geral de uma barra de corte; 1) barra, 2) faca, 3) condutor helicoidal.b) detalhe de construção da barra; 1) guarda, 2) placa de apoio, 3) placa de desgaste, 4) barra da faca, 5) seção da faca, 6) grampo, 7) barra de suporte.( Fonte: Balasteire)

        A faca é composta de várias lâminas triangulares (denominadas de facas ou seções da faca) que são arrebitadas ou aparafusadas a uma barra plana de aço.        A extremidade da faca é conectada a um mecanismo de transmissão que causa movimento alternado às mesmas. Algumas plataformas com maior dimensão é composta por duas facas, estando elas disposta alternadamente, cada qual com sua extremidade ligada a distintas barra de transmissão. Isto permite uma maior velocidade na operação e reduz o peso da faca por unidade de transmissão.        As placas de apoio e a barra de facas ficam abaixo das seções de corte e são fixas por grampos, e as placas guardas apoiam o material que será cortado (Figura 2).

Figura 2. Barra de corte (Fonte: Deere & Co.)

        Para cortar corretamente, a faca deve ser afiada e deve correr suavemente nas guardas. Toda seção da faca tem que ter um apoio em sua guarda para cortar com eficiência. Isto significa que as guardas, as lâminas, e os grampos devem estar em boas condições e ter correta fixação, para moverem-se alternadamente.        O corte da planta deve ser realizado por uma lâmina bem afiada, pois, o contrário pode resultar em deterioração do material cortado, podendo ocasionar grandes perdas.

 

1.5 - Plataforma com Controle Automático da Altura de Corte

        Algumas colhedoras possuem sensores em sua plataforma que controla a altura de corte quando esta trabalha muito próximo ao solo. Por exemplo, quando se trabalha na cultura do feijão e soja. Isto alivia o trabalho do operador, que é obrigado constantemente a ajustar a altura da plataforma, e é também muito importante quando trabalha-se em solo desuniforme ou à noite. Os sensor podem ser ajustados para atingir a altura de corte desejada em diferentes condições de colheita. O controle automático da altura da plataforma é padrão em algumas plataformas com barra de corte flexível e é opcional em outros modelos.

2 - OUTROS TIPOS DE PLATAFORMAS

 

 

           2. 1 - Plataforma de Recolhimento

 

          2.2 - Plataforma de Corte para Milho

 

          2.3 - Plataforma para Colheita de Grãos Miúdos

2.1 - Plataforma de Recolhimento

        Existem outros tipos de plataformas, além das mencionadas anteriormente. Quando as plataformas são usadas para juntar e enfileirar a cultura para que uma segadora faça seu trabalho,

elas são denominadas de plataforma de recolhimento. Esta plataforma é igual a uma plataforma convencional, exceto por ela não ter um molinete nem uma barra de corte. Elas são equipadas com uma correia de transporte composta de dedos de aço ou de plástico. Estes dedos apanham a cultura e a entregam ao helicoidal de plataforma (Figura 1).        Para converter uma plataforma de corte em uma de recolhimento, basta instalar uma correia de recolhimento na mesma.

Figura 1. Plataforma de recolhimento (Fonte: Deere & Co.)

 

2.2 - Plataforma de Corte para Milho

        Por o milho ser uma cultura plantado com maior espaçamento entre linhas, produzir maior quantidade de matéria verde e por seu fruto ser disposto em espigas com mais peso, houve a necessidade de se construir uma plataforma de corte específica (Figura 1) para a cultura.        Nessa plataforma existem separador para cada linha a ser colhida, uma cadeia de corrente coletoras com dentes (Figura 2) que empurra as espigas colhidas para o condutor helicoidal. Debaixo de cada corrente coletora, há dois rolos espigadores (Figura 3) que giram em sentido contrário (para o centro dos dois), de maneira a forçar os colmos das plantas para baixo, restando a espiga e pouca matéria verde. Este tipo de plataforma não possuí os dedos retráteis no condutor helicoidal.

Figura 1. Plataforma de corte para milho (Fonte: Deere & Co.)

Figura 2. Corrente coletoras de dentes (Fonte:  Srivastava)

Figura 3. Rolos espigadores (Fonte:   Srivastava)

 

2.3 - Plataforma para Colheita de Grãos Miúdos

        A Plataforma para colheita de grãos miúdos (Figura 1) é usada em culturas como o sorgo, o girassol, e outras culturas de grãos miúdos, isso para reduzir as perdas no corte e no recolhimento.

        Após o corte, a planta é empurrada para o condutor helicoidal por correias de borracha dispostas em cada linha. As facas que realizam o corte são localizadas ao final de cada correia.

Figura 1. Plataforma para grãos miúdos (Fonte: Deere & Co.)

        Cada unidade de colheita em linha da plataforma pode flutuar sobre o solo, assim seguindo o contorno do terreno. Isso é muito importante para culturas rasteiras, pois, o corte pode ser feito bem baixo.        Nesse tipo de plataforma a ausência de molinete e de alternância de facas diminui em muito

os dados ás sementes e grãos. Dessa maneira, pode-se trabalhar a maiores velocidades do que aquelas usadas nas colhedoras convencionais.

 

3 - MECANISMO DE ALIMENTAÇÃO

        Após o corte da planta, o material deve ser levado ao sistema de trilha para se efetuar a debulha, independente do tipo de plataforma usado.        Esse papel cabe, nas colhedoras combinadas, ao elevador ou transportador alimentador (Figura 1), que nada mais é que uma esteira transportadora composta de correntes longitudinais, com pequenos sarrafos transversais, que arrastam o materiall sobre o fundo trapezoidal, conduzindo ao mecanismo de trilha.

Figura 1. Transportador alimentador (Fonte: Deere & Co.)

        Em algumas colhedoras combinadas, um mecanismo alimentador auxiliar é usado para ajudar a mover o material do condutor helicoidal da plataforma para o mecanismo de alimentação. Este alimentador auxiliar consiste em um tambor redondo equipado com dedos retráteis que são semelhantes àqueles usados na plataforma de recolhimento ou no próprio condutor helicoidal.         O transportador alimentador deve ser ajustado de forma a fornecer o material cortado de maneira continua e uniforme ao mecanismo de trilha, isso evita o embuchamento no sistema de trilha.        Um controle da velocidade do alimentador está disponível para algumas colhedoras. Ele permite o ajuste da velocidade de alimentação para diferentes condições da cultura e velocidade de trabalho. Além desse, pode-se ter também um sistema de transmissão reversível, que auxilia na limpeza do transportador alimentador, caso haja embuchamento.

 3.1 - Sistema de Trilha

        O "coração" de qualquer colhedora combinada é seu sistema de trilha (Figura 1). Os mecanismos de trilha utilizados nas colhedoras são basicamente três: cilindro de dentes e côncavo, cilindro de barras e côncavo e cilindro com fluxo axial.

Figura 1. Mecanismos de trilha de uma colhedora convencional (Fonte: cartilha SLC)

 

3.2 - Cilindro de Dente e Côncavo

        O cilindro de dente consiste de um cilindro composto por duas flanges laterais nas quais estão presas barras contendo os dentes responsáveis pela trilha.         O côncavo é composto por uma chapa perfurada curva, com um comprimento suficiente para cobrir ¼ da circunferência do cilindro trilhador. Quando o cilindro é de dentes, o côncavo possui também barras com duas fileiras de dentes, sendo o número total de dois, quatro e seis barras no côncavo, conforme a cultura e as condições de trilha. Os dentes do côncavo são montados alternadamente, de maneira que um dente do cilindro passe entre dois dentes de duas fileiras diferentes do côncavo.         Os dentes do côncavo tem como objetivo auxiliar na debulha do material. Como o cilindro gira, seus dentes passam entre os dentes estacionários do côncavo, o que causa a ação trilhadora (Figura 2).

Figura1. Cilindro de dentes e côncavo dentado (Fonte: Sua colheitad.)

 

Figura 2. Passagem dos dentes do cilindro pelos do côncavo (Fonte: Deere & Co.)

        A unidade composta de cilindro de dente e côncavo é a mais agressiva dentre os outros tipos, e ela debulha maior volume de material. Quase todas colhedoras de arroz são equipadas com cilindros de dente. Estes também são muito comum em colheita de feijão, pois, o cilindro tem excelente ação trilhadora com pouco dano ao grão ou semente.        A desvantagem do cilindro de dente é que ele tende a rasgar a palhada e plantas daninhas presente na cultura, o que pode resultar em problemas na separação e limpeza.

 

3.3 - Cilindro de Barras e Côncavo

        O cilindro de barra (Figura1) consiste em vários barras de aço com ranhuras presas à circunferência exterior de uma série de flanges.         As velocidades de trabalho do cilindro variam de 150 a 1500rpm. Este intervalo de velocidades é necessária para que se possa atingir todo leque de diferentes culturas e condições de trabalho. A maioria das culturas pode ser trilhadas a velocidades entre 400 e 1200rpm.        O côncavo consiste de uma série de barras de aço paralelas presas por barras laterais curvas (Figura 1). Este é montada sob e ligeiramente ao fundo do cilindro. A circunferência exterior do cilindro geralmente acompanha a curvatura do côncavo.        As barras de raspagem têm ranhuras que move-se em direções contrária às das barras adjacentes. Estas ranhuras proporcionam a raspagem e pressão no material quando este atravessa a região de trilha.        A vantagem do cilindro de barra sobre o cilindro de dentes é que ele, no ato da trilha, rasga menos as ervas daninhas. Isto facilita a secador e a limpeza dos grãos no tanque e, consequentemente, menor sobrecarrega do sistema de limpeza.

Figura1. Cilindro de barra (Fonte: Sua colheitad.)

3.4 - Cilindro de Barras Anguladas e Côncavo

        Os dois conjuntos citados acima são os mais comuns nas colhedoras combinadas, mas há em algumas colhedora o cilindro de barras anguladas. Este tipo consiste de barras de aço anguladas, tipo helicóide, presas a flanges como os demais tipos. Ambos, barras e côncavo são faceados por borracha.        Pela disposição anguladas e pela cobertura de borracha, seu processo de trilha é menos danoso para o grão que os demais tipos. Por isso, são mais utilizados em culturas de pequeno porte e para obtenção de sementes.        O sistema de transmissão para esse tipo de cilindro é o mesmo para os demais.

Figura1. Cilindro de barras anguladas e côncavo (Fonte: Deere & Co.)

3.5 - Rotor e Côncavo

        Os cilindros de barras e de dentes são alimentados radialmente pelo transportador alimentados da plataforma. Em sistema de fluxo axial, como o próprio nome mostra, o rotor (como mais comumente denominado) recebe o material a ser trilhado pela frente e não radialmente.        Algumas colhedoras combinadas são composta com esse sistema ao invés do sistema

convencional. O rotor é semelhante àqueles cilindros citados anteriormente, com barras de raspagem em disposição helicoidal. Uma colhedora combinada com sistema em fluxo axial pode ter um ou dois rotores paralelos.        O côncavo é disposto abaixo do rotor, e alguns trabalhos mostram que a eficiência de separação do sistema rotor-côncavo pode chegar a 90%, mostrando ser melhor que o sistema convencional.        Como o sistema é em fluxo axial, pode-se concluir que o rotor é montado longitudinalmente na máquina, com entrada do material pela frente do mesmo. Há também rotores que são montados transversalmente na máquina, mas recebem o material a ser trilhado pela parte lateral, numa de suas extremidades.        São apresentados na Figura 1 os tipos de rotores citados acima.

Figura1a. Colhedora em fluxo axial utilizando um rotor: A) rotor, B) côncavo de trilha, C) côncavo de separação, D) batedor, E) peneira de limpeza (Fonte:

Srivastava)

Figura 1b. Máquina de fluxo axial utilizando rotores duplos: 1) rotores, 2) barra de raspagem , 3) côncavo de trilha, 4) côncavo de separação, 5) batedor, 6) grade do batedor, 7) peneiras de

limpeza.(Fonte:Srivastava)

 

Figura 1c. Colhedora utilizando um simples rotor montado transversalmente: 1) côncavo de trilha, 2) grade, 4) rotor, 5) pás de descargas, 6) cortador de palhas, 7) condutor helicoidal de distribuição,

8) peneiras, 9) rolo acelerador(Fonte Srivastava)

Figura 1d. Configuração de uma colhedora utilizando um cilindro trilhador convencional montado transversalmente e um separador rotativo montado longitudinalmente.(Fonte:  Srivastava)

        O abertura entre o rotor e o côncavo é maior que a abertura do sistema convencional para uma variedade de cultura, pois, o produto passa mais de uma vez pelo sistema. Nesse sistema de fluxo axial, a velocidade do rotor pode ser ajustada de acordo com a cultura e velocidade de trabalho. Dessa forma, isso resulta em menor possibilidade de dados aos grãos.

4 - SISTEMA DE SEPARAÇÃO

        Após passar pelo sistema de trilha, o material restante é composto por um aglomerado, onde está presente palha inteira e triturada, grãos debulhados e não, e materiais estranhos. Isso mostra a necessidade de se separar o grão dos demais corpos. Essa separação começa ser feita na grade do côncavo, grades do cilindro e por fim nos saca-palhas.        Antes de prosseguirmos, vamos falar um pouquinho do batedor traseiro, que é um cilindro disposto na parte traseira do sistema de trilha. Ele tem como função reduzir a velocidade do material que sai do conjunto cilindro-côncavo e direcioná-lo em direção aos saca-palhas. Como se observa caso o material a ser separado não se choque com o batedor, o processo de separação está comprometido. Para auxiliar o trabalho do batedor traseiro, ao final do côncavo existe uma grade, denominada de pente do côncavo, que não deixa produto cair fora do saca-palhas após chocar-se com o batedor. Esses dois componentes são apresentados na Figura 1.

Figura 1. Detalhe do sistema de separação (Fonte IOCHPE-MAXION)

        Como citado acima, o processo de separação termina no saca-palhas que é um mecanismo composto em partes (ou seções), sendo que cada parte é composta de duas chapas laterais, disposta como dentes de serras voltados para a traseira da máquina. Existem detalhes que diferenciam um saca-palhas de outro, mais seu "chassi" é como exposto anteriormente. Os grãos após passarem pelas aberturas do saca-palhas são direcionados para uma bandeja recolhedora (bandejão), localizada abaixo de cada uma de suas partes. É esta bandeja que encaminha o produto para o sistema de limpeza. Há colhedoras que não possuem este sistema, ou invés, possuem todo seu fundo livre e um sem-fim que carrega o material ao sistema de limpeza (Figura3).        Cada parte do saca-palha tem movimento alternado, pois são montada em munhões excêntricos de duas árvores de manivelas, isso conduz a palhada para fora da máquina. Há dois tipos de saca-palhas, um com apenas uma parte, ou seja, o movimento oscilatório é realizado como um todo e não em cada parte, como o citado anteriormente.

Figura 2. Saca-palhas em um único bloco (Fonte: Deere & Co.)

Figura 3. Saca-palhas com sua base aberta e sem-fim (Fonte: Deere & Co.)

        O saca-palhas possui buracos de diferentes formas e tamanhos para permitir melhor caída do grão, sem impedir o bom caminhamento da palha para fora da máquina. Por vários anos, a abertura quadrada e retangular foram as mais usadas, mas com o aumento da colheita de milho por colhedoras combinadas, passou-se a utilizar em grande escala a abertura tipo "boca" (Figura4). Esta foi desenvolvida com o objetivo de se diminuir as perdas de grãos, que ainda se encontra na espiga no ato da separação.

Figura 4. Tipos de abertura dos saca-palhas (Fonte: Deere & Co.)

        A palhada jogada fora do saca-palhas, e antes de sair da máquina, é picada por um picador de palha. Esse picador é composto por facas rotativas. A importância de se jogar a palhada picada fora da máquina, é por evitar a concentração de material no solo, o que poderia causar problema de embuchamento das máquinas usadas após a colheita. Além desse fato, a palhada picada pode auxiliar no plantio, caso esse fosse em semeadura direta.        Como observado, a principal função do saca-palha é mover, rapidamente, a palha pela máquina. Mas não tão rápido que o grão não seja separado da palhada. Agora vejamos, se a palha for transportada muito lentamente, pode ser que o batedor ao invés de bater o material em direção ao saca-palha, o faz retornar ao conjunto cilindro-côncavo. Essa realimentação do cilindro não é desejada, pois pode ocasionar embuchamento do conjunto, resultando em maior consumo de energia por necessitar de maior potência, ineficiência de trilha e queda na capacidade operacional de trabalho. Além disso, pode resultar ainda na formação de um "tapete" de palha que dificulta a passagem do grão para região de limpeza, ocasionando em altas perdas.        A capacidade operacional (ou eficiência) de uma colhedora está vinculada ao seu sistema de trilha e não ao de separação e limpeza. Assim sendo, deve-se ajustar bem a abertura entre cilindro-côncavo e a velocidade do cilindro para que a debulha seja feita com alta eficiência, não restando muito para os sistemas subsequentes.        Quando o sistema de trilha da colhedora é em fluxo axial (rotor) a separação, em alguns casos, é realizada nesse mesmo mecanismo. Neste caso, é a força centrífuga que retira o grão da palhada o lançando contra as grades côncavas. A palhada e os grãos ainda não separados continuam se movendo em torno do helicóide, e a palhada é lançada para fora. Nesse sistema é muito difícil restar grão não trilhados, e consequentemente não separados. Os grãos separados são levados ao sistema de limpeza por canaletas ou mecanismos de transportes.        No sistema de separação rotativo a separação é realizada pela força centrífuga, assim pode-se trabalhar com maiores declividades do terreno sem comprometer a qualidade da separação.

4.1 - Sistema de Limpeza

        Após passar pelo sistema de trilha e separação, grãos e impureza, devem ser levados ao sistema de limpeza da máquina. Eles podem ser levados por gravidade ou por meio de um transportador.        A Figura 1 apresenta o sistema de alimentação do mecanismo de limpeza de uma colhedora. Como pode-se observar, os grãos caem diretamente pelo côncavo ou são levados por uma bandeja localiza abaixo do saca-palha.

Figura 1. Sistema de alimentação por gravidade (Fonte: Deere & Co.)

        Dois modelos de transportadores de correia ou corrente são apresentados na Figura 2. No modelo mostrado em (a) os grãos caem diretamente do côncavo e os do saca-palha são levados pelo transportador, em (b) os grãos caem diretamente do bandejão do saca-palha enquanto os do côncavo são levados pelo transportador. Pode haver também, ao invés de correias ou correntes, um transportador tipo sem-fim.

(a)

(b)

Figura 2. Sistema de alimentação por transportador (Fonte: Deere & Co.)

        Os principais mecanismos de limpeza nas colhedoras são a peneira superior, a peneira inferior e o ventilador.        O ventilador é montado em frente ao suporte das peneiras (Figura 2). O fluxo de ar do ventilador é que remove a maioria das impurezas contida na massa de grão. Na maioria as colhedoras a rotação do ventilador pode variar entre 250 a 1500 rpm, dependendo das condições da cultura e de trabalho. Porém, em algumas colhedoras a rotação do ventilador é fixa, e para variar o fluxo de ar somente fechando ou abrindo a sua saída de ar. Esse controle do fluxo de ar pode ser feito pelo ajuste da rotação do ventilador, por uma borboleta (chapas defletoras) na saída do mesmo ou ainda por janelas de entrada de ar (Figura 3).

Figura 3. Mecanismos de controle do fluxo de ar do ventilador (Fonte: Deere & Co.)

        O fluxo de ar do ventilador deve ser ajustado para diferenciar o peso da massa de grãos das impurezas. Quanto mais alta for sua rotação, maior será a limpeza e também os riscos de perda de grãos. Enquanto se a rotação for abaixo da adequada, as impurezas não serão jogadas para fora

da máquina, assim sobrecarregando as peneiras. Para trabalhar com eficiência na limpeza é importante conhecer a velocidade terminal (link) do produto a ser colhido, é por ela que devemos nos basear        As janelas de entrada de ar, como o próprio nome diz, servem para regular a entrada de ar no ventilador. Quanto maior for o peso dos grãos a serem colhidos maior será a abertura da janela.        Quando se deseja direcionar o vento para uma determinada posição das peneiras, atua-se nos defletores. É sempre interessante ler o manual da máquina antes de se realizar qualquer um desses ajustes.        A peneira superior é localizada abaixo do saca-palha e logo atrás o bandejão. A limpeza do material sobre a peneira é realizada pela ação vibratória da própria peneira e pela ação do fluxo de ar imposta a mesma pelo ventilador. Esse movimento vibratório (e/ou alternado) é propiciado por balancins, orientados para dar um leve movimento para cima, no curso da peneira. Ela é constituída por partes retangulares dentadas e sobrepostas, estando cada parte montada em um eixo pivô, ao redor do qual ela pode sofrer rotação, permitindo, assim, a regulagem das aberturas de suas malhas.        A peneira inferior separa os grãos das pequenas impurezas que não foram removidas pela peneira superior. Logo, pode-se concluir que ela tem a mesma construção que a peneira superior, salva ter menores aberturas.        Segundo Balastreire (1990), a área da peneira superior deve ficar na proporção de 127cm2 e a área da peneira inferior na proporção de 102cm2 para cada cm de abertura do cilindro trilhador.        Os grãos limpos que passam pela peneira inferior, caem num condutor helicoidal que atravessa toda peneira inferior. Esse condutor entrega os grãos a outro condutor, que então os leva para o tanque graneleiro.        Os grãos que não lograram ser limpos são encaminhados novamente para região de trilha, pela retrilha da máquina. Algumas máquina não possuem este sistema de retrilha.

5 . MANEJO DA COLHEITA

        Manejar a colheita significa mover os grãos trilhados, separados, e limpos para o tanque graneleiro, e então deste tanque para um vagão ou caminhão para seu transportar. Todavia, a retrilha é uma outra fase do manejo dos grãos que deve ser também incluída.        Dentre os componentes de manejo destaca-se, o elevador de grãos limpos; o elevador de carregamento do tanque graneleiro; todos os condutores helicoidais, incluindo os de material não trilhados e limpos; tanque graneleiro e o condutor helicoidal de descarga do graneleiro (Figura 1) do item 5.1.

 

   5.1 - Condutores Helicoidais e Elevsadores de Grãos Limpos

 

  5.2 - Tanque Graneleiro

5.1 - Condutores Helicoidais e elevadores de grãos limpos

        Depois do material colhido ter sido limpado, o condutor helicoidal de grãos limpos entrega-os ao elevador de grãos limpos (Figuras 1). Este último leva o grão para o condutor superior de grãos limpos ou ao condutor que carrega o tanque graneleiro, ao qual deposita o grão no centro do tanque ou diretamente num silo.

          Figura 1. Simples sistema de manejo dos grãos limpos e não limpos (Fonte: Deere & Co.)

5.2 - Tanque Graneleiro

        O tanque graneleiro  é o compartimento de armazenam rápida dos grãos limpos na máquina. Estes estão disponíveis em várias formas e tamanhos, e podem ser dispostos na parte superior, em um lado, ou em ambos os lados da colhedora combinada.        Um problema no projeto da colhedora combinada é como aumentar a capacidade do tanque sem aumentar a altura da mesma. A altura é um problema devido a pequenas alturas das portas dos abrigos de máquinas, limites de pontes e viadutos quando estas são transportadas de caminhões. Para resolver este problema, os engenheiros ampliaram o tanque em suas laterais         Para aumentar a capacidade do graneleiro, pode-se instalar extensões laterais. Deve-se ter cuidado ao adotar estas extensões, pois, seu uso pode resultar em supercarregamento das transmissões, das rodas, dos mecanismos de separação e limpeza, podendo gerar tensões indesejadas nestes componentes, chegando até a danificar suas estruturas.

6 - PERDAS NA COLHEITA

        Em se trabalhando com colheita um fator que devemos sempre estar preocupados é com as perdas ocasionadas no processo.      As perdas na colheita são influenciadas por fatores inerentes à cultura que se trabalha e fatores relacionados com a colhedora.    Os fatores relacionados com a cultura podemos destacar a sua variedade, teor de umidade, população de plantas, grau infestação por plantas daninhas, produção de massa verde, características de preparo e conservação do solo, enfim, tudo aquilo que está ligado diretamente à planta e sua volta.        Os fatores relacionados com a colhedora são a velocidade de trabalho, velocidade e posição do molinete, rotação do cilindro trilhador, abertura entre cilindro-côncavo, condições de funcionamento da barra de corte, regulagem do transportadores, manutenção e regulagem dos sistemas de transmissão, fluxo de ar do ventilador e velocidade de oscilação do saca-palhas e peneiras.        Os fatores relacionados com a máquina pode ser facilmente contornado pelos técnicos enquanto aqueles relacionados com a cultura pode fugir um pouco a nosso controle.

6.1 - Produtividade da Lavoura

        Colha uma amostra de 100m², dividindo igualmente em pequenas áreas de 2x2m². Pese o material colhido em uma balança de precisão. Transforme a quantidade colhida em 100m² para 1ha. A produtividade da lavoura é dado pela relação: Peso da amostra x 100(kg/ha).

Exemplo:

        Suponha que a quantidade colhida nos 100m², de determinado produto, tenha sido de 30 kg. Qual é a produtividade desta lavoura por hectare?

 

6.2 - Perdas Pré-Colheita (ou Natural)

        Antes de iniciar a colheita, faça de três a 25 medições (ou que supor suficiente) em locais diferentes da área que se pretende colher. Coloque a armação (Figura 1) no sentido transversal ao plantio das linhas. Conte os grãos soltos e os que estão nas espigas ou vagens caídas encontrados dentro da armação. Pese o total de grãos encontrados nas medições, e some as áreas das armações, repita o cálculo realizado no item anterior, usando regra de três, para encontrar o peso da perda de pré-colheita por hectare.

Figura 1. Armação colocada para a colheita de pré-colheita

 

6.3 - Perdas na Plataforma de Corte

        Para determinar as perdas na plataforma de corte colha uma pequena área, aproximadamente ¼ do tanque graneleiro. Pare a colhedora e deixe-a em funcionamento até que toda a palha tenha saído da mesma.        Dê ré na colhedora a uma distância igual a de seu comprimento. Coloque a armação na parte colhida em frente a colhedora e recolha todos os grãos ali presentes, estando soltos ou dento das vagens ou espigas.        Repita essa operação em áreas diferentes até completar as medições que julgar necessárias. As repetições são importantes para se ter um valor mais confiável.        Pese os grãos, repetindo os procedimentos acima citados para se obter o peso dos grãos perdidos na plataforma por hectare. Lembre-se que se deve subtrair as perdas de pré-colheita das perdas na plataforma de corte.

        A Figura 1 mostra um esquema de colocação da armação para coleta dos grãos perdidos na plataforma de corte.

Figura 1. Esquema de colocação da armação para medição das perdas na plataforma de corte

6.4 - Perdas na Trilha, Saca-Palhas e Peneiras

        Coloque a armação atrás da Colhedora, na parte colhida, e colete os grãos presentes nesse espaço, estando eles nas vagens ou espigas, ou não. Como para as perdas na plataforma de corte, repita está operação várias vezes, ou que for suficiente para expressar com significância as perdas.        Pese os grãos coletados, repita os cálculos mostrados anteriormente para obtenção do resultados em kg/ha. Não se esquecer de subtrair as perdas anteriores das perdas na trilha, saca-palhas e peneiras.        Para realizar este procedimento para determinar as perdas nos sistemas de trilha e separação e limpeza, é importante que o picador de palha esteja desligado.

        A Figura 1 apresenta um esquema de colocação da armação para se determinar as perdas do sistema de trilha, separação e limpeza.

Figura1. Esquema de colocação da armação para medição das perdas de trilha, saca-palhas e peneiras

 

6.5 - Perda Total da Colhedora

        A perda total da colhedora é expressa pela seguinte relação:

Perdas total = (perdas na plataforma) + (perdas na trilha, saca-palhas e peneiras)

6.6 -Percentagem das Perdas e Eficiência

        É importante conhecer a percentagem de perdas, para se determinar a eficiência de colheita na máquina. Para se determinar a porcentagem de perdas da máquina utiliza-se a seguinte expressão:

        A título de exemplo, suponha que se obteve em campo uma perda total da colhedora de 100 kg/ha e produtividade igual a 3000kg/ha, pergunta-se qual a porcentagem de perdas e qual é a eficiência de colheita da máquina?

        E a eficiência é:

        Assim podemos dizer que para uma produtividade de 3000 Kg/ha, uma perda de 100 Kg/ha corresponde a 3,33% e a máquina teve uma eficiência de 96,67%.

 

7 - SIMULAÇÃO DE COLHEITA

 

           7.1 - Introdução

 

          7.2 - Metodologia

 

          7 3 - Testes para Verificação

 7.1 . Introdução

        A operação da colheita manual, da mesma forma que os demais processos manuais, é de baixa capacidade operacional e, portanto, viável economicamente apenas em propriedades onde a finalidade principal da produção é a subsistência do agricultor e de sua família.        A redução do número de pessoas trabalhando na agricultura e a necessidade de maior produção de alimentos, devido ao aumento da população, têm gerado uma crescente demanda de se mecanizar as etapas de produção agrícola. No caso específico da colheita, existe um fator a mais a ser considerado pelos agentes envolvidos: a qualidade do produto colhido.        Como se sabe a colheita de grãos envolve as etapas de corte, alimentação, trilha, separação e limpeza do produto. A trilha, se mal conduzida, pode ser responsável por significativa perda de produto e, segundo Carvalho & Nakagawa (1980) trata-se de uma das mais importantes fontes de danificação dos grãos.        A simulação de processos através do desenvolvimento de modelos matemáticos e programas computacionais, tem-se mostrado ser uma ferramenta de grande utilidade no auxílio ao projeto de novas máquinas ou no aprimoramento das já existentes, permitindo a diminuição de custos e tempo.        Huynh et al. (1982) desenvolveram um modelo matemático para simular a trilha de trigo em um sistema convencional de cilindro de barras e côncavo; nele, a debulha foi considerada um processo randômico, podendo este modelo ser adaptado para outros produtos ou outros tipos de trilha e o resultado obtido é a eficiência de separação do côncavo que, segundo Norris & Wall (1986) é definida como a relação entre os grãos debulhados que passaram pela grade do côncavo e os grãos que entraram na máquina. A eficiência de separação do côncavo é função da velocidade periférica do cilindro trilhador, da abertura entre o cilindro trilhador e o côncavo, do estado das condições da cultura (umidade e maturação) e da taxa de alimentação da máquina, sendo a velocidade do cilindro trilhador o mais importante parâmetro com relação à perda de sementes por deficiência de debulha e injúrias causadas aos grãos (Kepner et al., 1972).

 

7.2 - Metodologia

        O desenvolvimento do modelo matemático para determinação da eficiência de separação do côncavo, deve ser baseado no modelo proposto por Huynh et al. (1982) para trigo, considerando-se que, para ocorrer a separação do produto no processo de trilha, deve-se seguir a seqüência abaixo:

Evento 1. separação dos grãos do sabugo pela ação da trilha;

Evento 2. migração dos grãos através da camada de palha;

Evento 3. passagem dos grãos através da grade côncava.

        As principais hipóteses usadas no desenvolvimento do modelo probabilístico baseiam-se nas seguintes teorias:

1o) qualquer grão está igualmente apto a ser debulhado em qualquer tempo;

2o) qualquer grão está igualmente apto a alcançar a superfície da grade côncava em qualquer tempo;

3o) qualquer grão está igualmente apto a passar através da grade côncava em qualquer tempo.

        A lei de probabilidade utilizada como base para o desenvolvimento do modelo para a simulação do processo de trilha, é a densidade de probabilidade exponencial:

                    (1)

em que:

= tempo para a ocorrência da debulha de um grão;

= taxa média da ocorrência da debulha do grão no tempo decorrido entre a entrada do produto na máquina e a sua debulha.

        A Equação 1 representa a probabilidade de ocorrer a trilha. No modelo matemático, a camada de produto entre o côncavo e o cilindro trilhador deve ser dividida em várias subcamadas e o processo de trilha deve ser dividido em três sucessivos e independentes eventos.

Evento 1 ( ) -  Ocorrência da trilha

        Para simular o processo de debulha, considera-se que a velocidade de separação dos grãos de suas ligaduras é proporcional à energia despendida para a colheita e à transmissibilidade desta energia, através da densidade da camada de palha-grão. A energia despendida é considerada proporcional à energia motriz das barras do cilindro, e a transmissibilidade da energia está relacionada ao inverso da abertura entre cilindro e côncavo. Desta maneira, é utilizada a seguinte

relação para o cálculo de :

 

                    (2)

em que:

= taxa de ocorrência do evento 1, grãos por segundo;

= constante de debulha;

= densidade livre do material que não é grão;

= velocidade periférica das barras do cilindro;

= largura do cilindro;

= diâmetro do cilindro trilhador;

= taxa de alimentação do sistema de trilha;

= abertura média entre cilindro e côncavo.

 

Evento 2 ( )  -  Migração dos grãos separados através da camada de palha-grão

        Durante o tempo de residência no côncavo, os grãos soltos estão submetidos à força da gravidade e à aceleração centrífuga. A força deste movimento faz com que os grãos superem a resistência da palha e migrem para um raio maior. Para o cálculo da taxa de ocorrência do evento, utiliza-se a seguinte relação:

 

                      (3)

em que:

= taxa de ocorrência do evento 2 (grãos que alcançam o côncavo a partir de uma posição "i", medida na direção radial do cilindro);

= tempo médio para o grão ultrapassar uma camada de palha-grão, de espessura d , até atingir o côncavo.

        O valor de é determinado pela seguinte expressão:

 

                    (4)

em que:

 

= constante de correção;

= aceleração da gravidade;

= velocidade média de avanço da palha-grão na região de trilha;

= espessura da camada a partir da posição "i".

        A velocidade média de avanço da palha-grão na região de trilha pode ser determinada pela expressão abaixo:

                    (5)

em que:

e = fatores de deslizamento da esteira que alimenta o cilindro e barras do cilindro, respectivamente;

= velocidade da esteira que alimenta o cilindro.

 

Evento 3 ( ) - Passagem dos grãos que atingem a grade côncava

        Para um grão que tenha passado através da camada de palha e esteja deslizando através da superfície do côncavo numa velocidade constante, é presumível, também, que ele passará através do côncavo se sua projeção sobre a superfície do côncavo for compatível. A relação utilizada no

modelo para determinar é a seguinte:

 

                    (6)

em que:

= taxa de ocorrência do evento 3;

= distância entre os barras circulares do côncavo;

= diâmetro das barras circulares do côncavo;

= distância entre as barras retangulares do côncavo;

= espessura das barras retangulares do côncavo;

= diâmetro equivalente do grão.

        Desta maneira, existe a probabilidade de ocorrer a trilha do produto, a migração dos grãos através da camada de palha e a passagem dos grãos através do côncavo. A relação entre esta probabilidade, que fornece a eficiência de separação do sistema, usada para modelar o sistema de trilha e separação, é:

 

                       (7)

em que:

= eficiência de separação;

= número de camadas que será dividida a camada de palha-grão na região entre o cilindro e o côncavo, no sentido radial;

= taxa média de ocorrência do evento 1;

= taxa média de ocorrência do evento 2;

= taxa média de ocorrência do evento 3;

= tempo de permanência dos grãos na região de debulha.

 

7.3 .Testes para Verificação

        Para a verificação do modelo incrementado deve-se determinar, em cada teste; a rotação do cilindro trilhador, que deve ser variada em pelo menos três velocidades diferentes; a massa total do material (palhada-grão) que entra na máquina; o tempo de duração da colheita; a densidade livre do produto; o tempo de deslocamento do produto na região de debulha; a umidade e a eficiência de separação do côncavo.         Após a realização de cada teste deve-se retirar amostras no graneleiro da máquina, para a determinação da umidade; já a taxa de alimentação pode ser obtida por meio da determinação da massa utilizadas em cada teste e da cronometragem do tempo gasto para a debulha do material; em seguida, determina-se a densidade do produto com o auxílio de um recipiente de volume conhecido, enquanto certa quantidade do produto é colocada dentro do recipiente, livremente, sem compactação; finalmente, é determinado o peso do produto e sua densidade expressa em quilogramas por metro cúbico do recipiente.        O tempo de deslocamento do produto na região de debulha é determinado cronometrando-se o tempo gasto pelo produto para deslocar-se da entrada à saída da região de debulha; a eficiência de separação do côncavo é determinada colocando-se uma lona sob a peneira superior da colhedora, com o objetivo de obstruir a passagem dos grãos da peneira para o tanque graneleiro; assim, os grãos encontrados no tanque serão apenas aqueles separados na região de debulha e que alcançarão a grade do côncavo; o produto inicial que entra na máquina, no tanque graneleiro, na lona sob a peneira e a perda, também devem ser pesados.

        Calcula-se a eficiência de separação do côncavo da seguinte forma:

 

                  (1)

em que:

P1 = peso do material separado no côncavo;P2 = peso do material encontrado sob a peneira;P3 = peso da perda.

        Na Tabela 1 são apresentadas as características da máquina e da cultura a serem utilizadas como constantes do modelo e como parâmetros de entrada de dados no modelo.

       Tabela 1. Características da máquina e das cultura utilizadas na realização dos testes e da simulação

Para a máquina

Diâmetro do cilindro trilhador ( )

Comprimento do côncavo ( )

Largura do cilindro ( )

Velocidade da esteira que alimenta o cilindro ( )

Distância entre as barras circulares do côncavo ( )

Diâmetro das barras circulares do côncavo ( )

Distância entre as barras retangulares do côncavo ( )

Espessura das barras retangulares do côncavo ( )

Para a cultura

Densidade do material que não é grão ( )

Diâmetro equivalente ( )

Abertura de entrada entre o cilindro e o côncavo

Abertura de saída entre o cilindro e o côncavo

Fator de debulha ( )

Fator de correção ( )

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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