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costos de la cosecha con estas máquinas (18,24,36), reemplazando de 60 a 80 hombres. El área

mínima para el máximo desempeño de estas máquinas es de 80 ha (18).

Bastistela et al.(7) y Bastitela y MatieUo (6), respectivamente evaluaron el efecto de la cosecha

con estas máquinas durante cuatro y cinco cosechas sucesivas. El desprendimiento varió de 98 a

71 % a medida que las plantas fueron creciendo, la defoliación fue 7 a 11 veces menos que la

ocasionada con la recolección manual, no se presentó una reducción de la producción hasta la

tercera cosecha. El daño de ramas es equivalente al ocasionado durante la cosecha manual,

presentándose descortezamiento leve del tallo en un 70 a 80% de los árboles.

Un estudio realizado por PhiUips (31), sobre el efecto de la elinúnación de hojas durante la

cosecha indicó que para la siguiente cosecha la producción disminuyó en proporción directa con

la defoliación ocasionada al árbol.

En Australia, en 1.982 se importó una maquina recolectora de berries denominada "PEKO" que

fue modificada para cosechar café. Posteriormente en 1.984 un cosechador de café "FMC­

COCO" fue importado de Brasil. De estas dos máquinas North Queensland Engineers and

Agents, NQEA, diseñó el prototipo "Coffee Shuttle 1", posteriormente Queensland Deparment of

Primary Industries, QDPI, construyó el cosechador "skeleton" obteniendo con este último un

desempeño similar al de las cosechadoras comerciales del Brasil. Con estos equipos el grado de

selectividad fue bajo, desprendiendo menos del 30% de las cerezas (42).

El mayor desarrollo, según Wmston y Norris (42), fue el adelantado por la empresa McBryde

Sug~, que diseñó un cosechador autopropulsado con cuatro grandes vibradores con ejes

paralelos inclinados operando en fase con un sistema de control de vibración. Se introdujo un

nuevo chasis con tres ruedas para facilitar maniobrabilidad y disminuir los costos y el peso del

eqUIpo.

La QDPI dentro de su programa de investigación sobre desempeño de un cosechador, desarrolló

una máquina autopropulsada incorporando cambios al sistema vibrador y utilizando el principio de

la cosecha por capas (zonas de producción en el árbol). Esta máquina fue patentada y

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comercializada por la empresa AUSTOFT®, empresa constructora de máquinas cosechadoras de

caña de azúcar.

Industrias KORV AN®, empresa fabricante de máquinas cosechadoras de uvas, berries y otros

arbustos cosechables desarrolló en la década de los 90 la máquina cosechadora de café "Korvan

9200" galardonada con el premio de Ingeniería Agrícola AE50 de USA. Esta máquina opera con

un rango de velocidad de O a 5 kmIh, con sistema de tracción de tres ruedas que permite un radio

de giro menor. Utiliza el principio de vibración de dos tambores con varillas denominados

«dynarotors» que transmiten movimientos oscilatorios horizontales a las ramas, minimizando el

daño y pennitiendo una amplitud ajustable. Sobre este desarrollo solo se conoce la información

de catálogo del fabricante (19).

En 1.995 Wong (43) desarrolló un modelo matemático para el movimiento de un cosechador

inercial torsional, incorporando la flexibiJidad de las variJlas y las propiedades del árbol. Debido a

errores en instrumentación se presentaron discrepancias entre los resultados del modelo y los

experimentales, sin embargo el autor afirma que este modelo pudo usarse como herramienta de

disefto de este tipo de vibradores.

Actualmente se desarrolla en Cenicafé-Colombia la evaluación de un prototipo de cosechador por

vibración al follaje denominado COVAUTO (3), con el propósito de encontrar los parámetros

óptimos de vibración requeridos para alcanzar el desprendimiento selectivo del café para las

condiciones de la caficultura colombiana, utilizando los principios de las máquinas cosechadoras

comerciales utilizadas en otros países.

2.2. El PRINCIPIO DE VIBRACIÓN EN MULTIPLES PUNTOS AL TALLO.

Después de investigar diferentes alternativas se demostró que la vibración lateral aplicada al

arbusto, es decir vibración en múltiples puntos al taJlo, llenaba los requerimientos de los

vendimiadores franceses y hoy en día todas las máquinas cosechadoras de uvas (incluidas las

americanas) utilizan este príncipio de recolección mecánica (5).

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..................................__________________~Dn~.~B~lBLlotECAI

24

30

Este principio de vibración produce oscilaciones laterales y verticales de las uvas mediante un

conjunto de barras ensambladas en un cuadrante, que actúan sobre los surcos del viñedo

transfiriendo choques en un movimiento alternativo transversal de los sacudidores sobre los

arbustos (Figura 4). Las continuas aceleraciones y desaceleraciones causan el desprendimiento

de uvas individuales, fracciones de racimo e inclusive todo el racimo en ciertas variedades (5).

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tt> ... .. ct> 11 . 11 ... q;:. .. rt>

Figura 4. Principio de vibración lateral en múltiples puntos.

Fuente: anónimo

Las vibraciones se transmiten mediante barras cilíndricas construidas en fibra de vidrio con un

diámetro entre 8 y 20 mm, protegidos por una cubierta metálica en su extremo libre. Estas barras

son ensambladas sobre platos con láminas en los que están fijos por medio de un mango de

caucho (Figura 5). Estos platos portavibradores son accionados por mecanismos movidos por

excéntricas, que transmiten un movimiento sincronizado a una frecuencia ajustable entre Oy 500

cpm. Los vibradores son ensamblados simétricamente con uno o dos trenes de acuerdo a la

categoría de la máquina. En este tipo de mecanismo se realizan los siguientes ajustes:

-Amplitud del movimiento.

-Distancia entre los extremos de los vibradores.

-Inclinación.

-Frecuencia.

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Una alternativa a estas barras son los vibradores cerrados (en fonna de arco), que pueden ser

metálicos o plásticos (nylon) o en fibra de vidrio. Son restringidos en ambos extremos formando

una curva o arco, oscilan a una frecuencia entre 900 y 1.400 cpm con un movimiento de relativa

baja amplitud (2,7 a 7 cm).

Figura 5. Barras vibratorias que transmiten las vibraciones laterales en diferentes puntos

del tallo. Fuentes: Korvan inc® y Gregoire inc®.

La conexión entre el mecanismo vibrador y el chasis o estructura de soporte varía de acuerdo al

grado de libertad entre ambas partes:

Cabeza vibratoria solidaria al chasis.

Cabeza vibratoria pendular.

Esta última permite una alineación sobre las líneas de cepas y un ajuste de la altura de la cabeza de

vibración en la zona de producción de la planta Se utilizan transmisiones hidráulicas de velocidad

variable para el movimiento de los vibradores y ajuste de la frecuencia

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2.2.1. Tipos de maquinas.

Las explotaciones vitícolas se caracterizan por presentar diversidad de condiciones topográficas,

variedades, densidades de siembra y tamaño de explotación. Las maquinas ofrecidas en el

mercado se pueden clasificar en:

Vendimiadoras automotrices: son aquellas exclusivamente destinadas para la labor de

vendimia, utilizan un chasis de cuatro "patas", se caracterizan por tener una buena resistencia

a la deformación y un gran peso.

Chasis monosurco: son las más clásicas, la estabilidad de la máquina depende de la

distribución de las masas y de la relación ancho/altura. El ancho de las calles se ha

estandarizado en 2,5 m, sin embargo diferentes modelos son propuestos con rangos que

comienzan para espaciamientos entre filas de 0,95 m presentando mayor desprendimiento de

hojas y sarmientos. La cabeza de cosecha está generalmente en posición central y su peso

varia entre 3 y 8 toneladas.

Chasis multisurcos: presentan mayor estabilidad en plantaciones cerradas ya que están

diseñadas para cosechar dos filas, algunas presentan dos cabezas de vibración. Requieren un

espaciamiento constante entre líneas.

Tractor «over the row»: son tractores con una potencia mínima de 60 HP, adaptados para

realizar diferentes labores de cultivo en pequeñas y medianas explotaciones.

Vendimiadora accionada por tractor: son máquinas montadas en los tres puntos de

enganche del tractor. Se utilizan en cultivos con espacios suficientes entre lineas, son

fabricados para responder a necesidades de densidad, optima maniobrabilidad y economía.

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2.2.2. Calidad de la recolección.

En este tipo de máquinas cosechadoras las pérdidas inducidas por el equipo corresponden a los

frutos dejados en las cepas, los flutos caídos al suelo y uvas dañadas durante el proceso. En los

primeros prototipos estas pérdidas eran del 20 al 30%. En la actualidad se han logrado reducir del

3 al 12% mientras en la cosecha manual estas son del 6%. Estas pérdidas dependen del tipo de

uva, estado fitosanitario del cultivo, tipo de máquina, ajustes y destreza del operario.

2.2.3. Parámetros de operación.

Los ajustes de mayor importancia en la cabeza de recolección son el número de vibradores y su

movimiento. El número de vibradores los define las dimensiones de la zona productiva de la cepa.

Cuando la producción está bien concentrada son suficientes tres o cuatro barras vibradoras por

lado. El movimiento de los vibradores se regula mediante la combinación de las siguientes

variables:

Amplitud : se regula para todo el conjunto de vibradores mediante masas excéntricas.

Separación de vibradores: corresponde a la distancia entre los extremos de los vibradores y

permite la adaptación a diferentes volúmenes de vegetación. La separación varia entre O y 8

cm y depende de la calidad de la cosecha (estado de maduración) y del daño permitido a la

corteza.

Frecuencia: se refiere al número de impactos por minuto de las varillas sobre el árbol. Varía

entre 300 a 450 cpm y se ajusta con la velocidad de los motores hidráulicos y con la

velocidad de avance de la máquina. En el caso de máquinas con vibradores cerrados el valor

de la amplitud es ajustable hasta 70 mm y la frecuencia varia entre 850 y 1.000 cpm.

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3. METODOLOGíA.

La metodología en este trabajo para desarrollar el objetivo específico propuesto está dividida en

dos partes. La primera se refiere al disefío del prototipo para estudiar el principio de vibración de

múltiples puntos al tallo del cafeto y la segtmda se refiere a su construcción, montaje y

determinación de rangos de operación del prototipo.

3.1. DISE~O DEL PROTOTIPO PARA EXPLORAR EL PRINCIPIO DE VIBRACIÓN

DE MÚLTIPLES PUNTOS AL TALLO DEL CAFETO.

El diseño del prototipo fue dividido en los siguientes aspectos:

3.1.1. Estructura de soporte. Esta se dísefió como un pórtico tipo caballete en acero

estructural.

Figura 6. Estructura de soporte tipo caballete.