RESUMO
The macaw palm has been domesticated due to its potential use in the production of biofuel, in addition to several co-products that can be generated from its oil and pulp. One of the current challenges in this area is the harvesting, as there are no specific machines for this operation. Therefore, it is necessary to determine the appropriate information regarding the physical properties of the plant, so that it is feasible to develop the technologies necessary for the commercial scale application of macaw palm, allowing it to contribute to the sustainable production of raw material for the biofuel industry and other co-products. The principle of mechanical vibration can be used to shed fruit from trees when ripe, and it can be a method used for harvesting. Thus, as proposed in this study, it was necessary to study the dynamic behavior of the fruit-rachilla system during vibration. Hence, the modal properties of the system were determined. A study on the dynamic behaviors was carried out using a deterministic finite element model, and the natural frequencies were obtained through a frequency-scanning test to evaluate the model. The mean relative error (MRE) between the measured and simulated natural frequencies was also used to evaluate the model. The natural frequencies, determined experimentally, varied from 26.21 to 33.45 Hz on average, whereas the simulated frequencies varied from 24.81 to 39.27 Hz. The overall MRE was 9.08%. Once the model was validated, a sensibility test was carried out, which showed that the density of fruit and the elasticity modulus are the parameters that most influence the natural frequencies of the fruit-rachilla system.
Assuntos
Agricultura/métodos , Arecaceae/crescimento & desenvolvimento , Arecaceae/metabolismo , Elasticidade , Frutas/crescimento & desenvolvimento , VibraçãoRESUMO
Macaw (Acrocomia aculeata) is a product of Brazilian socio-biodiversity and is an excellent source of oil for the cosmetics, food and fuel industry. One of the technical bottlenecks of macaw fruit production is the manual harvesting with rudimentary tools and the extractive system, which has a very large dependence on labor. The objective of this work was to develop the informational and conceptual design of a semi-mechanized harvesting system that can be used in adverse conditions of relief, also directed to the needs of family farmers. In this work the concept of a low cost macaw harvester is proposed, which works by the principle of mechanical vibrations, and is able to work efficiently in planted and natural plantations. From an adaptation of the Pahl and Beitz method for the development of machine designs, and the use of the evolution prototyping method, integration prototypes were constructed, which underwent a preliminary field test. Some modifications were made in portable coffee breakers, which constituted changes in the vibration signal generation system that were transmitted to macaw fruits at the head / plant interface. Only one of the built prototypes was considered effective and suitable for subsequent performance (product under patent registration). For the detailed design, CAD (Computer Aided Design) techniques were employed. Later, it was possible to observe...
A macaúba (Acrocomia aculeata) é um produto da sociobiodiversidade brasileira e é uma excelente fonte de óleo para a indústria cosmética, de alimentos e de combustíveis. Um dos gargalos técnicos da produção dos frutos da macaúba é a colheita feita de forma manual com ferramentas rudimentares e no sistema extrativista, que tem dependência muito grande de mão de obra. Objetivou-se com o presente trabalho desenvolver o projeto informacional, conceitual e detalhado de um sistema semi-mecanizado de colheita que possa ser utilizado em condições adversas de relevo. Foi proposto o conceito de um mecanismo colhedor de macaúbas, de baixo custo, que funciona pelo princípio de vibrações mecânicas, e é capaz de trabalhar com eficiência em lavouras plantadas e maciços naturais. A partir de uma adaptação do método de Pahl e Beitz para desenvolvimento de projetos de máquinas, e a utilização do método de prototipagem de evolução, foram construídos protótipos de integração, que passaram por ensaio preliminar de campo. Foram realizadas algumas modificações em derriçadoras portáteis de café, que se constituíram em alterações no sistema de geração de sinais de vibração e foram transmitidos aos frutos de macaúba, na interface cabeçote/planta. Apenas um dos protótipos construídos foi considerado eficaz e adequado para realização posterior de avaliação de desempenho (protegida por meio de depósito...
Assuntos
Agroindústria , Arecaceae , 24444 , Indústria Alimentícia/instrumentação , Produtos AgrícolasRESUMO
Macaw (Acrocomia aculeata) is a product of Brazilian socio-biodiversity and is an excellent source of oil for the cosmetics, food and fuel industry. One of the technical bottlenecks of macaw fruit production is the manual harvesting with rudimentary tools and the extractive system, which has a very large dependence on labor. The objective of this work was to develop the informational and conceptual design of a semi-mechanized harvesting system that can be used in adverse conditions of relief, also directed to the needs of family farmers. In this work the concept of a low cost macaw harvester is proposed, which works by the principle of mechanical vibrations, and is able to work efficiently in planted and natural plantations. From an adaptation of the Pahl and Beitz method for the development of machine designs, and the use of the evolution prototyping method, integration prototypes were constructed, which underwent a preliminary field test. Some modifications were made in portable coffee breakers, which constituted changes in the vibration signal generation system that were transmitted to macaw fruits at the head / plant interface. Only one of the built prototypes was considered effective and suitable for subsequent performance (product under patent registration). For the detailed design, CAD (Computer Aided Design) techniques were employed. Later, it was possible to observe...(AU)
A macaúba (Acrocomia aculeata) é um produto da sociobiodiversidade brasileira e é uma excelente fonte de óleo para a indústria cosmética, de alimentos e de combustíveis. Um dos gargalos técnicos da produção dos frutos da macaúba é a colheita feita de forma manual com ferramentas rudimentares e no sistema extrativista, que tem dependência muito grande de mão de obra. Objetivou-se com o presente trabalho desenvolver o projeto informacional, conceitual e detalhado de um sistema semi-mecanizado de colheita que possa ser utilizado em condições adversas de relevo. Foi proposto o conceito de um mecanismo colhedor de macaúbas, de baixo custo, que funciona pelo princípio de vibrações mecânicas, e é capaz de trabalhar com eficiência em lavouras plantadas e maciços naturais. A partir de uma adaptação do método de Pahl e Beitz para desenvolvimento de projetos de máquinas, e a utilização do método de prototipagem de evolução, foram construídos protótipos de integração, que passaram por ensaio preliminar de campo. Foram realizadas algumas modificações em derriçadoras portáteis de café, que se constituíram em alterações no sistema de geração de sinais de vibração e foram transmitidos aos frutos de macaúba, na interface cabeçote/planta. Apenas um dos protótipos construídos foi considerado eficaz e adequado para realização posterior de avaliação de desempenho (protegida por meio de depósito...(AU)
Assuntos
Agroindústria , Arecaceae , 24444 , Indústria Alimentícia/instrumentação , Produtos AgrícolasRESUMO
The macaw palm has been identified as a prime feed stock for biodiesel industries in the near future coming decades. However, there are no machines for harvesting and detaching fruits in the biofuel industry; hence, the study of the dynamic behavior of the fruit-rachilla system would aid in the development of such machines. Thus, this study seeks to determine the modulus of elasticity and the damping ratio of four different plant accessions obtained from the Active Germplasm Bank of the Universidade Federal de Viçosa (UFV). Tensile testing was conducted to determine the modulus of elasticity. From the graphical results of tension versus specific strain, it was possible to determine the modulus of elasticity by using the tangent method. To determine the damping ratio, the logarithmic decrement method was performed using vibration testing. Vibration test consisted of a generated impulse of 100% of the amplitude of acceleration that was used to excite the system. The acquisition of the generated information was performed by a piezoelectric accelerometer. The average modulus of elasticity ranged from 194 to 293.3MPa, and the average damping ratios ranged from 0.04 to 0.08. Thus, the macaw fruit-rachilla was an under-damped system.
A macaúba tem sido apontada como uma das principais matérias-primas para a indústria de biodiesel nas próximas décadas. No entanto, não existem máquinas para colheita ou destacamento dos frutos na usina e o estudo do comportamento dinâmico do sistema fruto-ráquila nortearia o desenvolvimento dessas máquinas. Dessa forma, objetivou-se determinar o módulo de elasticidade e a razão de amortecimento de quatro acessos provindos do Banco Ativo de Germoplasma da UFV. Foi realizado teste de tração para determinar o módulo de elasticidade. A partir dos resultados obtidos na forma gráfica, tensão versus deformação específica, foi determinado o módulo de elasticidade pelo método da tangente. Para determinar a razão de amortecimento, foi empregado o método do decremento logarítmico, realizado por meio de teste de vibração. O teste de vibração constituiu-se de um impulso para excitar o sistema. A aquisição das informações geradas foi realizada por meio de acelerômetro piezelétrico. O módulo de elasticidade médio ficou entre 194 e 293,3MPa e as razões de amortecimento médias ficaram entre 0,04 e 0,08. Concluiu-se que o sistema fruto-ráquila da macaúba é subamortecido.
Assuntos
Arecaceae , Inflorescência , Módulo de Elasticidade , Biocombustíveis , FrutasRESUMO
The macaw palm has been identified as a prime feed stock for biodiesel industries in the near future coming decades. However, there are no machines for harvesting and detaching fruits in the biofuel industry; hence, the study of the dynamic behavior of the fruit-rachilla system would aid in the development of such machines. Thus, this study seeks to determine the modulus of elasticity and the damping ratio of four different plant accessions obtained from the Active Germplasm Bank of the Universidade Federal de Viçosa (UFV). Tensile testing was conducted to determine the modulus of elasticity. From the graphical results of tension versus specific strain, it was possible to determine the modulus of elasticity by using the tangent method. To determine the damping ratio, the logarithmic decrement method was performed using vibration testing. Vibration test consisted of a generated impulse of 100% of the amplitude of acceleration that was used to excite the system. The acquisition of the generated information was performed by a piezoelectric accelerometer. The average modulus of elasticity ranged from 194 to 293.3MPa, and the average damping ratios ranged from 0.04 to 0.08. Thus, the macaw fruit-rachilla was an under-damped system. (AU)
A macaúba tem sido apontada como uma das principais matérias-primas para a indústria de biodiesel nas próximas décadas. No entanto, não existem máquinas para colheita ou destacamento dos frutos na usina e o estudo do comportamento dinâmico do sistema fruto-ráquila nortearia o desenvolvimento dessas máquinas. Dessa forma, objetivou-se determinar o módulo de elasticidade e a razão de amortecimento de quatro acessos provindos do Banco Ativo de Germoplasma da UFV. Foi realizado teste de tração para determinar o módulo de elasticidade. A partir dos resultados obtidos na forma gráfica, tensão versus deformação específica, foi determinado o módulo de elasticidade pelo método da tangente. Para determinar a razão de amortecimento, foi empregado o método do decremento logarítmico, realizado por meio de teste de vibração. O teste de vibração constituiu-se de um impulso para excitar o sistema. A aquisição das informações geradas foi realizada por meio de acelerômetro piezelétrico. O módulo de elasticidade médio ficou entre 194 e 293,3MPa e as razões de amortecimento médias ficaram entre 0,04 e 0,08. Concluiu-se que o sistema fruto-ráquila da macaúba é subamortecido. (AU)
Assuntos
Módulo de Elasticidade , Arecaceae , Inflorescência , Frutas , BiocombustíveisRESUMO
ABSTRACT: The macaw palm has been identified as a prime feed stock for biodiesel industries in the near future coming decades. However, there are no machines for harvesting and detaching fruits in the biofuel industry; hence, the study of the dynamic behavior of the fruit-rachilla system would aid in the development of such machines. Thus, this study seeks to determine the modulus of elasticity and the damping ratio of four different plant accessions obtained from the Active Germplasm Bank of the Universidade Federal de Viçosa (UFV). Tensile testing was conducted to determine the modulus of elasticity. From the graphical results of tension versus specific strain, it was possible to determine the modulus of elasticity by using the tangent method. To determine the damping ratio, the logarithmic decrement method was performed using vibration testing. Vibration test consisted of a generated impulse of 100% of the amplitude of acceleration that was used to excite the system. The acquisition of the generated information was performed by a piezoelectric accelerometer. The average modulus of elasticity ranged from 2.22 to 3.17MPa, and the average damping ratios ranged from 0.04 to 0.08. Thus, the macaw fruit-rachilla was an under-damped system.
RESUMO: A macaúba tem sido apontada como uma das principais matérias-primas para a indústria de biodiesel nas próximas décadas. No entanto, não existem máquinas para colheita ou destacamento dos frutos na usina e o estudo do comportamento dinâmico do sistema fruto-ráquila nortearia o desenvolvimento dessas máquinas. Dessa forma, objetivou-se determinar o módulo de elasticidade e a razão de amortecimento de quatro acessos provindos do Banco Ativo de Germoplasma da UFV. Foi realizado teste de tração para determinar o módulo de elasticidade. A partir dos resultados obtidos na forma gráfica, tensão versus deformação específica, foi determinado o módulo de elasticidade pelo método da tangente. Para determinar a razão de amortecimento, foi empregado o método do decremento logarítmico, realizado por meio de teste de vibração. O teste de vibração constituiu-se de um impulso para excitar o sistema. A aquisição das informações geradas foi realizada por meio de acelerômetro piezelétrico. O módulo de elasticidade médio ficou entre 2,22 e 3,17MPa e as razões de amortecimento médias ficaram entre 0,04 e 0,08. Concluiu-se que o sistema fruto-ráquila da macaúba é subamortecido.
RESUMO
ABSTRACT: The macaw palm has been identified as a prime feed stock for biodiesel industries in the near future coming decades. However, there are no machines for harvesting and detaching fruits in the biofuel industry; hence, the study of the dynamic behavior of the fruit-rachilla system would aid in the development of such machines. Thus, this study seeks to determine the modulus of elasticity and the damping ratio of four different plant accessions obtained from the Active Germplasm Bank of the Universidade Federal de Viçosa (UFV). Tensile testing was conducted to determine the modulus of elasticity. From the graphical results of tension versus specific strain, it was possible to determine the modulus of elasticity by using the tangent method. To determine the damping ratio, the logarithmic decrement method was performed using vibration testing. Vibration test consisted of a generated impulse of 100% of the amplitude of acceleration that was used to excite the system. The acquisition of the generated information was performed by a piezoelectric accelerometer. The average modulus of elasticity ranged from 2.22 to 3.17MPa, and the average damping ratios ranged from 0.04 to 0.08. Thus, the macaw fruit-rachilla was an under-damped system.
RESUMO: A macaúba tem sido apontada como uma das principais matérias-primas para a indústria de biodiesel nas próximas décadas. No entanto, não existem máquinas para colheita ou destacamento dos frutos na usina e o estudo do comportamento dinâmico do sistema fruto-ráquila nortearia o desenvolvimento dessas máquinas. Dessa forma, objetivou-se determinar o módulo de elasticidade e a razão de amortecimento de quatro acessos provindos do Banco Ativo de Germoplasma da UFV. Foi realizado teste de tração para determinar o módulo de elasticidade. A partir dos resultados obtidos na forma gráfica, tensão versus deformação específica, foi determinado o módulo de elasticidade pelo método da tangente. Para determinar a razão de amortecimento, foi empregado o método do decremento logarítmico, realizado por meio de teste de vibração. O teste de vibração constituiu-se de um impulso para excitar o sistema. A aquisição das informações geradas foi realizada por meio de acelerômetro piezelétrico. O módulo de elasticidade médio ficou entre 2,22 e 3,17MPa e as razões de amortecimento médias ficaram entre 0,04 e 0,08. Concluiu-se que o sistema fruto-ráquila da macaúba é subamortecido.
RESUMO
Design of an agricultural machine is a highly complex process due to interactions between the operator, machine, and environment. Mountain coffee plantations constitute an economic sector that requires huge investments for the development of agricultural machinery to improve the harvesting and post-harvesting processes and to overcome the scarcity of work forces in the fields. The aim of this study was to develop a preliminary design for a virtual prototype of a coffee fruit harvester. In this study, a project methodology was applied and adapted for the development of the following steps: project planning, informational design, conceptual design, and preliminary design. The construction of a morphological matrix made it possible to obtain a list of different mechanisms with specific functions. The union between these mechanisms resulted in variants, which were weighed to attribute scores for each selected criterion. From each designated proposal, two variants with the best scores were selected and this permitted the preparation of the preliminary design of both variants. The archetype was divided in two parts, namely the hydraulically articulated arms and the harvesting system that consisted of the vibration mechanism and the detachment mechanism. The proposed innovation involves the use of parallel rods, which were fixed in a plane and rectangular metal sheet. In this step, dimensions including a maximum length of 4.7 m, a minimum length of 3.3 m, and a total height of 2.15 m were identified based on the functioning of the harvester in relation to the coupling point of the tractor.(AU)
Projetar uma máquina agrícola é altamente complexo devido às interações entre o operador, a máquina e o meio ambiente. A cafeicultura de montanha é um setor que requer investimentos para o desenvolvimento de máquinas agrícolas, a fim de melhorar os processos de colheita e pós-colheita e suprir a escassez de trabalhadores no campo. O objetivo deste estudo foi desenvolver um projeto preliminar para o protótipo virtual de uma colhedora de frutos de café. Para isso foi aplicado e adaptada uma metodologia de projeto, para o desenvolvimento das etapas de: Planejamento do Projeto, Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Preliminar. A construção de uma matriz de morfológica possibilitou listar diferentes mecanismos com funções específicas. A união entre os mecanismos resultou em variantes que foram julgadas para atribuir pontuações para cada um dos critérios selecionados. Entre todas as variantes propostas, duas foram selecionadas, pois atingiram pontuações mais elevadas, permitindo a preparação do projeto preliminar de ambas as variantes. O arquétipo foi dividido em chassi, tendo seus braços articulados hidraulicamente e o sistema de derriça, composto pelos mecanismos de vibração e o mecanismo de derriça com a inovação que foi proposta com hastes paralelas entre si fixadas em uma chapa plana e retangular. Na etapa foi identificada comprimento máximo de 4,7 m (mínimo 3,3 m) e uma altura total de 2,15 m no funcionamento da derriçadora em relação ao ponto de acoplamento do trator.(AU)
Assuntos
Indústria do Café , Café/crescimento & desenvolvimento , ProjetosRESUMO
Design of an agricultural machine is a highly complex process due to interactions between the operator, machine, and environment. Mountain coffee plantations constitute an economic sector that requires huge investments for the development of agricultural machinery to improve the harvesting and post-harvesting processes and to overcome the scarcity of work forces in the fields. The aim of this study was to develop a preliminary design for a virtual prototype of a coffee fruit harvester. In this study, a project methodology was applied and adapted for the development of the following steps: project planning, informational design, conceptual design, and preliminary design. The construction of a morphological matrix made it possible to obtain a list of different mechanisms with specific functions. The union between these mechanisms resulted in variants, which were weighed to attribute scores for each selected criterion. From each designated proposal, two variants with the best scores were selected and this permitted the preparation of the preliminary design of both variants. The archetype was divided in two parts, namely the hydraulically articulated arms and the harvesting system that consisted of the vibration mechanism and the detachment mechanism. The proposed innovation involves the use of parallel rods, which were fixed in a plane and rectangular metal sheet. In this step, dimensions including a maximum length of 4.7 m, a minimum length of 3.3 m, and a total height of 2.15 m were identified based on the functioning of the harvester in relation to the coupling point of the tractor.
Projetar uma máquina agrícola é altamente complexo devido às interações entre o operador, a máquina e o meio ambiente. A cafeicultura de montanha é um setor que requer investimentos para o desenvolvimento de máquinas agrícolas, a fim de melhorar os processos de colheita e pós-colheita e suprir a escassez de trabalhadores no campo. O objetivo deste estudo foi desenvolver um projeto preliminar para o protótipo virtual de uma colhedora de frutos de café. Para isso foi aplicado e adaptada uma metodologia de projeto, para o desenvolvimento das etapas de: Planejamento do Projeto, Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Preliminar. A construção de uma matriz de morfológica possibilitou listar diferentes mecanismos com funções específicas. A união entre os mecanismos resultou em variantes que foram julgadas para atribuir pontuações para cada um dos critérios selecionados. Entre todas as variantes propostas, duas foram selecionadas, pois atingiram pontuações mais elevadas, permitindo a preparação do projeto preliminar de ambas as variantes. O arquétipo foi dividido em chassi, tendo seus braços articulados hidraulicamente e o sistema de derriça, composto pelos mecanismos de vibração e o mecanismo de derriça com a inovação que foi proposta com hastes paralelas entre si fixadas em uma chapa plana e retangular. Na etapa foi identificada comprimento máximo de 4,7 m (mínimo 3,3 m) e uma altura total de 2,15 m no funcionamento da derriçadora em relação ao ponto de acoplamento do trator.
Assuntos
Café/crescimento & desenvolvimento , Indústria do Café , ProjetosRESUMO
This work aimed to study the effect of the Calophyllum brasiliense seed coat on the seed germination process. To this end, three experiments were conducted in laboratory, greenhouse and screenhouse. From a total of six treatments, five are related to the seed coat (mechanical scarification; mechanical scarification followed by 2 hours in water, chemical scarification, hot water immersion and complete seed coat removal) and one control. Laboratory and greenhouse experiments were conducted in a completely randomized design (CRD). Screenhouse experiment was conducted in a completely randomized block design (RBD). We evaluated the total percentage, the speed index and the average time of germination or emergence. Data were subjected to analysis of variance and means compared by LSD test, at 5%. Under the conditions of this work, it was possible to infer that, in laboratory, mechanical scarification followed by 2 hours in water increases the proportion and germination speed index (GSI), in the greenhouse, the complete seed coat removal increases the percentage and emergence speed index (ESI), and in the screenhouse, mechanical scarification followed by 2 hours in water and chemical scarification presented the best results. The average germination time was not significantly different in the three experiments evaluated.
Objetivou-se com este trabalho estudar o efeito do envoltório da semente de Calophyllum brasiliense no processo de germinação. Foram montados três experimentos, sendo estes conduzidos em laboratório, casa de vegetação e telado. Avaliaram-se seis tratamentos, sendo cinco relacionados ao envoltório (escarificação mecânica; escarificação mecânica seguido por 2h em água; escarificação química; imersão em água quente; e retirada total do envoltório) e a testemunha. Os experimentos em laboratório e casa de vegetação foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado. No telado, o experimento foi conduzido em delineamento em blocos casualizados. Avaliaram-se a percentagem total; o índice de velocidade e o tempo médio de germinação ou emergência. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste t (LSD) a 5% de probabilidade. Foi possível inferir que no laboratório, a escarificação mecânica, seguido por 2h em água, aumenta a percentagem e o índice de velocidade de germinação (IVG); na casa de vegetação, a retirada total do envoltório aumenta a percentagem e o índice de velocidade de emergência (IVE); e no telado, a escarificação mecânica, seguida por 2h em água, e a escarificação química apresentam os melhores resultados. O tempo de germinação não apresentou diferença significativa nos três experimentos avaliados.