Eficiência da colheita mecanizada em cafezais com irrigação por pivô central

A experiência da utilização de colhedoras de café vem sendo realizada no Brasil desde a década de 1970, como alternativa para a redução dos custos de produção, devido às dificuldades na contratação de mão de obra. Sua execução bem realizada é de suma importância no processo produtivo, por se tratar do momento de retorno de investimentos realizados durante todo o ciclo de produção. Pesquisas e aperfeiçoamentos na engenharia das máquinas têm melhorado cada vez mais a eficiência do processo, proporcionando maior quantidade de café colhido, menores danos às plantas e redução do tempo de colheita.

Inicialmente, devido ao alto investimento e à restrição imposta por relevos ondulados, a utilização das colhedoras era restrita à cafeicultura empresarial. No entanto, com a expansão da cafeicultura para as regiões de cerrado, houve maior difusão da mecanização nas operações agrícolas, fato que possibilitou ao Brasil, a continuidade da liderança mundial no setor. Além disso, o aperfeiçoamento das máquinas tem permitido atuar em áreas de maior declive, com espaçamentos mais adensados, abrangendo dessa forma maior número de propriedades.

Dentre as pesquisas realizadas com a colheita mecanizada de café, a adequada utilização de vibrações das hastes de acordo com as condições da cultura (idade e tamanho das plantas, carga e maturação dos frutos) possibilitou incremento na capacidade operacional. Desta forma, considerando que a expansão da colheita mecanizada de café leva à necessidade de se reduzir os índices de perdas e, ao mesmo tempo, de se manter em níveis aceitáveis os danos causados às plantas, surge a oportunidade do emprego de novas ferramentas na gestão destas operações, buscando otimizar a qualidade da operação, bem como o emprego de recursos e serviços.

Pelo fato de a colheita ser influenciada pelas condições da cultura, há de se considerar fatores externos que possam alterar as condições da mesma dentro de uma área a ser colhida. Uma variação ambiental que provoca alterações fisiológicas na planta de café é o nível de irradiância solar, que faz com que as plantas criem mecanismos de adaptações, tendo, como consequência, a interferência sobre a produtividade e a maturação dos frutos. 

Desta forma, partindo da hipótese de que a exposição solar das plantas pode alterar a maturação da cultura, e que a frequência de vibração das hastes possa otimizar os índices de colheita e reduzir as perdas, pesquisadores da Unesp e da UFV realizaram trabalho de campo com o objetivo de avaliar a qualidade da operação de colheita mecanizada da cultura do cafeeiro, conduzida sob pivô central, em quatro alinhamentos de plantio e duas frequências de vibração das hastes, sob a ótica do controle estatístico de qualidade (CEQ).

O experimento foi conduzido na Fazenda São João Grande, localizada no município de Patos de Minas (MG), que possui cerca de 300ha de café plantado, com quase toda sua totalidade irrigada. As avaliações foram realizadas em área de cafeeiros irrigados sob pivô central com emissores tipo Lepa (Low Energy Precision Application), sendo o plantio realizado de maneira circular, para possibilitar a irrigação localizada apenas sobre a copa das plantas. A área experimental de 30ha tinha 6% de declividade, altitude média de 1.100m e clima classificado como Cwa, pelo método de Köeppen. As avaliações foram com a cultivar Catucaí Vermelho 785-15, com seis anos de idade na primeira avaliação, no espaçamento de 4m entre linhas e 50cm entre plantas, totalizando cinco mil plantas/ha. 

Experimento

Para a colheita mecanizada do café, foi utilizada a colhedora da marca Jacto, modelo KTR, fabricada em 2003 com aproximadamente quatro mil horas no início do trabalho. Essa colhedora operou deslocada e acoplada ao sistema hidráulico de três pontos de um trator da marca Massey Ferguson, modelo 265 cafeeiro 4x2 TDA, com 65cv de potência no motor a 36,6Hz (2.200rpm), cujo acionamento se faz por meio da TDP a 540rpm.

A colhedora, por possuir estrutura tipo pórtico, trabalha montada (“a cavaleiro”) sobre as plantas na linha do cafeeiro, possuindo dois cilindros derriçadores, dotados de hastes vibratórias, que envolvem o cafeeiro lateralmente, derriçando os frutos pelo efeito da vibração das hastes, os quais caem no sistema de recolhimento, que, depois de ventilados, são simultaneamente descarregados em um conjunto de transbordo que acompanha a operação. Durante a operação de colheita, foram utilizadas todas as hastes nos dois cilindros da colhedora, sendo a velocidade média fixada em 1,74km/h, com a colheita realizada sempre no mesmo sentido de deslocamento.

Os testes foram realizados com a colheita mecanizada de duas safras, sendo a safra 2009/10 denominada de “baixa produção” (bienalidade negativa) e a safra 2010/11 de “alta produção” (bienalidade positiva), com datas de colheita definidas em função do índice de frutos verdes na planta. A primeira colheita foi realizada em junho, com média de 14% de verde, 21% de cereja e 65% de passa na planta, e a segunda em maio do ano seguinte, tendo, em média, 10% de verdes, 65% de cerejas e 25% de passa, sendo consideradas como adequadas para colheita, uma vez que o desejável é que a mesma se inicie com a porcentagem de frutos verdes abaixo de 20% (Pimenta et al, 2003). 

Foram testadas duas frequências de vibração das hastes (F) utilizadas em linhas alternadas de colheita, comparadas aos quatro eixos de plantio (E). Os alinhamentos foram nomeados de eixos I a IV, variando a posição em 45º, sendo o eixo I considerado como a condição de plantio mais favorável para a região, no qual os raios solares incidem a maior parte do dia sobre as copas das plantas, enquanto que no eixo III, parte do dia o sol incide em apenas um dos lados da planta e no restante do dia, no lado oposto. Os eixos II e IV são considerados como situações intermediárias às anteriores.

Na operação de colheita mecanizada, variaram-se as frequências de vibração em 12,5Hz e 15,8Hz (750 e 950 ciclos por minuto).

Variáveis analisadas

A determinação da produtividade da cultura, também denominada de carga inicial, foi estimada pela derriça manual de três plantas em cada célula amostral, sendo o volume de café produzido de cada lado das plantas quantificado individualmente, para posteriormente se calcular a produtividade média (L/planta). Foram retiradas amostras do café derriçado em cada célula amostral para separação, de acordo com o estádio de maturação (verde, cereja e passa), sendo para as demais análises realizadas, considerados como frutos de maior interesse (maduros), a somatória da porcentagem de frutos cereja e passa (C+P).

Na colheita mecanizada, foram determinados índices relativos à qualidade da operação, que foram considerados como perdas na operação realizada, uma vez que os frutos não foram colhidos com a passagem da máquina. Entretanto, vale ressaltar que estes valores não devem ser considerados como perdas no processo produtivo, uma vez que são realizadas ainda operações de repasse, varrição e recolhimento na área.

Assim, após a passagem da colhedora, determinou-se o volume de frutos caídos no chão (perda de café caído) e de café remanescente na planta. Assim como para a produtividade da cultura, os frutos obtidos nas amostras de perdas foram separados conforme estádio de maturação, e novamente foram considerados os frutos maduros (C+P) para análises.

Na determinação da perda do café caído, foram utilizados panos de colheita manual, estendidos em cada célula amostral, embaixo da saia de cinco plantas consecutivas, sobre os quais a máquina operou. O volume de frutos caídos sobre o pano após a passagem da colhedora foi recolhido, separado e quantificado.

Para determinação do café remanescente na planta, procedeu-se a derriça manual das mesmas cinco plantas onde se coletou o café caído, e os frutos não colhidos foram também separados e quantificados, para posterior cálculo da perda de café remanescente.

O volume de café colhido foi determinado pela diferença entre a carga inicial presente nas plantas e os volumes de café caído no chão e remanescente na planta.

Resultados e discussão

Não houve diferença entre os alinhamentos de plantio e as faces das plantas para a safra 2009/10. Este fato demonstra que, apesar da baixa produtividade da cultura, houve uniformidade no volume de café produzido e na maturação dos frutos ao longo de todas as condições de insolação das plantas.

Para a safra 2010/11, o comportamento se repetiu para a produtividade da cultura, e mesmo com maior volume de café (ano de alta produção), esta variável se manteve estável entre os alinhamentos de plantio e para as diferentes faces. A maturação dos frutos apresentou diferença entre os eixos avaliados para a proporção entre café verde e café maduro (C+P) produzidos, com maior concentração de café maduro no eixo III em relação ao eixo I, o que pode estar relacionado à maior incidência de raios solares sobre as laterais da planta ao longo do dia.

Nas cartas de controle para a produtividade da cultura (Figura 2) observa-se que, assim como a produtividade média aumentou na safra 2010/11, também houve maior variabilidade nesta safra, o que pode ser observado pela maior amplitude entre os limites de controle. Nas cartas de valores individuais, observa-se que o eixo I destacou-se dos demais quanto à variabilidade, podendo-se constatar que a produtividade neste eixo apresentou comportamento semelhante para as duas safras avaliadas, tendo maior variabilidade em relação aos demais eixos na safra 2009/10 e menor variabilidade na safra 2010/11.

A porcentagem de frutos verdes apresentou maior uniformidade, destacando-se os eixos IV e III, nas safras 2009/10 e 2010/11, respectivamente. Devido à baixa variabilidade, a ocorrência de um ponto com 20% de frutos verdes no eixo III, apesar de estar dentro do aceitável para a colheita mecanizada, extrapolou o LSC, caracterizando a instabilidade na safra 2010/11.

A produção de frutos nos estádios cereja e passa apresentou grande variabilidade entre os pontos amostrais nas duas safras avaliadas, porém, mantendo todos os resultados dentro dos limites de controle, atribuindo estabilidade ao processo, quando considerado o indicador de qualidade de maturação dos frutos. Assim, a variabilidade existente para estas variáveis pode ser atribuída apenas a causas comuns (aleatórias) da produção da cultura, ou seja, é intrínseca ao processo.

Para as cartas de controle para o café colhido (Figura 3) observou-se grande variabilidade entre os pontos amostrais para as duas frequências de vibração das hastes testadas. Na safra 2009/10, nota-se que em alguns eixos, a variação fez com que os limites de controle ficassem próximos aos extremos, o que não atribuiu instabilidade do processo, mas permitiu observar ocorrência de pontos de colheita praticamente nula, bem como pontos com colheita de praticamente a totalidade da carga disponível, no caso do eixo I (Figura 3a).

Para o eixo IV, a variável se comportou de maneira semelhante ao eixo I para a frequência de 12,5Hz, porém, com o aumento da frequência de vibração das hastes, a variação no processo foi reduzida, elevando a média acima dos 80%, mantendo a colheita a níveis desejáveis de maneira estável. Por outro lado, o aumento na frequência de vibração aumentou a variação nos resultados e reduziu as médias de café colhido para os eixos II e III, sendo, neste caso, o melhor comportamento observado para a vibração de 12,5Hz. 

Ainda para a safra 2009/10 observa-se a ocorrência de um ponto abaixo dos limites de controle, o que atribui instabilidade ao processo nestas condições. Deve-se ressaltar que, em razão da variação ter sido reduzida nestas condições, diminuindo a amplitude entre os limites, o ponto extrapolou o LIC. Esta ocorrência pode estar ligada a problemas na cultura a ser colhida ou à operação de colheita, sendo que ao observarmos mais adiante a carta para as perdas de café caído (Figura 4a), detectou-se que a causa deste ponto de menor café colhido está diretamente ligada a um ponto de elevadas perdas de café caído, que representa uma deficiência no sistema de recolhimento da colhedora.

Assim como na safra anterior, na safra 2010/11 (Figura 4b) houve grande variabilidade entre os resultados, sendo que, por apresentar maior carga de café nas plantas, o incremento na vibração das hastes elevou as médias de café colhido e reduziu a variação do processo de maneira geral, exceto para o eixo I, onde ocorreram pontos abaixo dos limites em ambas as frequências de vibração. Para este eixo, apesar de ser mais estável em relação aos demais quanto à produção e à maturação dos frutos (Figura 3) por receber insolação apenas sobre as copas das plantas, os resultados foram deficientes para os tratamentos avaliados, podendo ser alvo de novos estudos.

Comparando as duas safras avaliadas (Figura 4), observa-se que para a safra 2010/11, por ter maior carga de café a ser colhida, a operação apresentou menos ocorrências de pontos extremamente baixos. Pelo mesmo motivo, o aumento na frequência de vibração melhorou os valores de colheita também na safra de alta produção, enquanto que na safra 2009/10 variou conforme os eixos.

As perdas de café caído na safra 2009/10 foram elevadas no eixo I, independentemente da frequência de vibração das hastes (Figura 4a), se mostrando novamente esta condição com colheita ineficiente dentro dos tratamentos testados, assim como para o café colhido. O aumento na frequência de vibração das hastes reduziu as perdas apenas no eixo IV, sendo este um resultado esperado para esta variável, uma vez que as perdas de café caído estão relacionadas mais com a eficiência de recolhimento e limpeza da máquina. Observa-se ainda a presença de um ponto de perdas na ordem de 50%, que excedeu o LSC, no eixo II para a vibração de 12,5Hz, sendo este mesmo ponto amostral responsável pela instabilidade na variável café colhido, que pode ser causado por alguma irregularidade na cultura neste local, uma vez que a falha não foi detectada em mais nenhum momento para esta variável.

Para a safra 2010/11 houve significativa redução da variabilidade dos resultados (Figura 4b), sendo que as médias se mantiveram predominantemente baixas. Porém, houve diversas ocorrências de pontos acima dos limites de controle para a frequência de 12,5Hz, o que pode estar relacionado a regulagens na colhedora, uma vez que, ao se elevar a frequência de vibração para 15,8Hz, estas ocorrências foram eliminadas, exceto para o eixo IV.

Ainda para a mesma safra, podem-se constatar diversas ocorrências de pontos fora do controle nas cartas de amplitude móvel, que, por representar a variação do processo, pode-se atribuir a existência destes pontos a amostras com elevadas perdas comparados às amostras seguintes, o que caracterizou instabilidade na operação para esta variável.

Nas cartas de controle para as perdas de café remanescente, observou-se que, na safra 2009/10 houve predominância de estabilidade entre os tratamentos analisados, sendo os melhores resultados obtidos com a vibração de 12,5Hz para os eixos II e III, e para 15,8Hz no eixo IV (Figura 5a). Nestes casos foram observados baixos valores de perdas, com reduzida variação, sendo estes resultados concomitantes com os obtidos em café colhido (Figura 4a). 

Para a safra 2010/11, o incremento na frequência de vibração das hastes reduziu a variabilidade dos resultados, mantendo as perdas em níveis mais baixos, exceto para o eixo I (Figura 5b). Novamente vale ressaltar que, para a qualidade na operação de colheita, os tratamentos avaliados não apresentaram resultados satisfatórios para esta condição de plantio, demandando novos trabalhos com outras regulagens na colhedora. 

Ainda para as perdas de café remanescente (Figura 5), ao se comparar as safras observa-se que para a safra 2010/11, houve maior variação nos resultados com pontos de perdas muito elevados, chegando ao redor de 80%, o que pode estar relacionado à maior carga de café a ser colhido nas plantas, comparado à safra 2009/10. Nota-se ainda que, mesmo para a maior frequência de vibração das hastes, a ocorrência de pontos de perdas elevadas, ou a variação entre amostras conseguintes, acarretou  pontos acima dos limites de controle, o que mostra que esta variável está sujeita a causas especiais de variação, principalmente devido às condições da cultura.

Conclusões

O controle estatístico permitiu caracterizar a colheita mecanizada como próxima a alcançar a qualidade operacional, e que a frequência de vibração das hastes tem resultado variável de acordo com as condições de exposição solar, o que demanda a regulagem dinâmica da colhedora ao longo da operação.

Para a melhor condição de exposição solar das plantas (E-W), a produção e a maturação dos frutos se mostraram mais estáveis, porém a qualidade da colheita mecanizada foi deficiente, demandando estudos com novas regulagens.

Na safra de alta produção, o aumento na frequência de vibração melhorou a qualidade da colheita em todas as condições de exposição solar, sendo que estes fatores não influenciaram nos danos causados à cultura.

Por Marcelo Tufaile Cassia e Rouverson Pereira da Silva, da Lamma, Unesp/Jaboticabal, e Alberto Carvalho Filho, da UFV, Campus Rio Paranaíba