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Abstract. The harvest is one of the most important activitiesin coffee crops; on the one hand, it provides employmentopportunities for a large group of rural workers and on the other,it supplies mature fruits for the production of high quality coffee.In the present study, a device was designed and evaluated to assistin manual coffee harvesting, called Alfa, which employs a threetoothedblade beater, a DC motor powered by dry batteries anda system for receiving detached fruits. The research proceeded intwo phases; in the first, the device was designed and built; in thesecond, an evaluation was carried out by using traditional manualcollection as a comparison. The evaluations were developed infour locations: three experimental stations of Cenicafé and oneprivate property. The variables studied were: number of fruits lefton the ground after harvest, percentage of immature coffee in theharvested mass and yield. The device presented an operating timeof four days without recharging, a weight less than four kg and anabsence of technical failures; the operators had no problems withits use; and, in addition, it was possible to increase the yield of theoperators by almost 70%; the percentage of immature coffee wasbetween 4.5% and 3% and losses were between one and 19 fruitsper site. / Resumen. La cosecha es una de las actividades más importantesen el cultivo de café; de un lado proporciona empleo a un ampliogrupo de trabajadores rurales y de otro brinda frutos madurosque contribuyen a la obtención de café de alta calidad. En lainvestigación un equipo llamado Alfa fue diseñado y evaluadopara asistir la cosecha manual del café. El equipo consistió de unimpactador de tres paletas dentadas, un motor DC accionado porbaterías secas y un sistema para recibir los frutos desprendidos.La investigación contó con dos fases; en la primera el equipofue diseñado y construido, en la segunda una evaluación fueadelantada empleando como comparación la recolección manualtradicional. Las evaluaciones se realizaron en cuatro localidades,tres centros experimentales de Cenicafé y una finca particular.Las variables en estudio fueron: número de frutos dejados enel suelo luego de la cosecha, porcentaje de frutos verdes en elcafé cosechado y rendimiento. El equipo presentó un tiempo deoperación de 4 días sin recarga, el peso fue inferior a 4 kg y nose presentaron fallas técnicas. Los operarios no manifestaronproblemas con su uso y fue posible incrementar el rendimientode los operarios hasta en 70%, el porcentaje de café verde estuvoentre 4,5 y 3% y pérdidas entre 1 y 19 frutos por sitio.

Rotary beaters were designed, built and evaluated foruse in a portable coffee harvesting tool. The present study was carried out in three phases. In the first phase, preliminary tests were conducted to determine the performance of three rotary beaters. In the second, eleven experimental rotary beater models of various forms were built and evaluated based on the results of phase one,determining the detaching capacity, selectivity, branch damage, fruit dispersion and rotor balance for each one. The analysis was performed using a decision matrix with three qualifying levels (high, medium and low), which resulted in one beater with the best performance. In the third phase, this beater’s design was refined using CAD for future evaluations. The deformations and maximumexperimental stresses were below the maximum permissible valuesfor the material used in the beater’s construction. / Se diseñaron, construyeron y evaluaron impactadoresrotatorios para ser utilizados en una herramienta portátil, en la cosecha selectiva de café. La investigación se adelantó en tres fases; en la primera se realizaron pruebas preliminares sobre el desempeño de tres impactadores. En la segunda, con base en los resultados de la fase uno, se construyeron y evaluaron once modelos experimentales de impactadores rotatorios de diferentes formas para los cuales se determinó su capacidad de desprendimiento, selectividad, daños causados a las ramas, dispersión de frutos y balanceo del rotor. La evaluación se efectuó por medio de unamatriz de decisión con tres niveles de valoración, alto, medio y bajo, de la cual resultó un impactador con el mejor desempeño.En la tercera fase, se tomó el modelo de impactador de mejordesempeño y mediante CAD se realizó el diseño refinado antes de construirlo para futuras evaluaciones. La deformación y esfuerzo máximos experimentados por el impactador fueron inferiores a los máximos admisibles por el material empleado en la construcción.

El objetivo de este trabajo fue utilizar el análisis de componentes principales y de semivarianza para seleccionar variables físicas que explicaran la variabilidad de un suelo aluvial, y establecer el comportamiento espacial de las variables seleccionadas, con el fin de definir técnicamente la localización de parcelas experimentales para estudiar los efectos de la abrasividad del suelo sobre el desgaste de herramientas agrícolas. Las pruebas de campo se realizaron en 2008, en un lote plano de 6.000 m² con suelos de textura media a pesada (Vertic Haplustepts). Se hizo un muestreo intensivo en cuadrícula de 10x14 m. Las variables que mayor peso tuvieron en los tres primeros componentes principales fueron los contenidos de limo, arena fina y media, gravilla media, la humedad a capacidad de campo y el coeficiente higroscópico. A excepción de la arena media y la capacidad de campo, las demás propiedades presentaron alta dependencia espacial y su distribución mostró que en el lote experimental se encuentran tres sectores de acumulación diferencial de limo y de arena fina. La combinación de los análisis de componentes principales y geoestadística permitió definir las propiedades del suelo involucradas en el desgaste de herramientas, su patrón espacial y la manera más adecuada de distribuir parcelas experimentales, para estudiar la abrasividad del suelo.

Cuando se realizan labores agrícolas semimecanizadas como fertilización, fumigación, cosecha y otras, los operarios regularmente llevan una carga en su espalda y una herramienta en una de sus manos. En este trabajo se estimaron los esfuerzos que se generan en las articulaciones del hombro y del disco intervertebral L5-S1, para una persona promedio realizando labores agrícolas con herramientas portátiles de este tipo. Para hacer el análisis se desarrolló una herramienta computacional denominada HOMO, en la cual se consideran las posiciones más comunes del brazo e inclinaciones más comunes del eje de la columna vertebral cuando se usan equipos de espalda. El análisis determinó que una carga en la espalda de 12 kg combinada con un elemento de 0,5 kg en la mano, no son perjudiciales para la salud de los trabajadores agrícolas.In semi-mechanized agricultural labors such as fertilization, pesticide application, harvesting and others, operators usually carry loads in backpacks and a tool in one of their hands. This work estimated the stresses that result in the shoulder and in the inter-vertebral disk L5-S1 of an average operator performing agricultural labors with back-mounted equipment. In order to perform the analysis it was developed a computational tool called HOMO, which considers the most common positions of the arm and the most common inclinations of the backbone when using back-mounted equipment. This analysis determined that a 12 kg load on the operator’s back, combined with a 0,5 kg tool in the operator’s hand, are not harmful for the studied joints.

La microestructura, estructura anatómica, la resistencia a la flexión y la energía requerida durante el corte de los tallos de tres variedades de caña de azúcar cultivadas en el Valle del Cauca (Colombia), fueron estudiados con el propósito de adquirir información útil para el desarrollo de cuchillas para corte de esta especie. Las labores de caracterización microestructural y anatómica se apoyaron en las técnicas de microscopía óptica y electrónica de barrido. Las propiedades mecánicas se determinaron adaptando algunas normas ASTM para maderas, mientras que la energía al corte se evaluó usando un péndulo de impacto tipo Charpy modificado. En los tallos de las tres variedades estudiadas se observaron diferentes distribuciones y dimensiones geométricas de las fibras y se verificó la presencia de partículas de sílice. Se presentó en general mayor requerimiento de energía específica al corte en los entrenudos que en los nudos y un menor consumo específico de energía al corte con las cuchillas con ángulo de afilado de 20°. Se establecieron relaciones entre la microestructura de los tallos, comportamiento a la flexión y al corte, destacándose la relación proporcional entre el área transversal efectiva de fibra (ATEF) y la energía específica al corte, así como entre el coeficiente de flexibilidad y el módulo de elasticidad en flexión.The microstructure, anatomical structure, bending resistance and the energy required to cut stems of three varieties of sugar cane cultivated in the Valle del Cauca ( Colombia ), were studied in order to have useful data for the development of cutting blades. Microestructural and anatomical characterization tasks were performed by optical microscopy ( OM), and scanning electron microscopy (SEM). The physical and mechanical properties were determined after adaptation of ASTM standards (which were developed for wood), while the consumption of energy during cutting was evaluated by using a modified Charpy type impact pendulum. The fibers and silica particles showed different geometry and distribution in the stems of the three studied varieties, and a relation was established between the microstructure of the stems and the energy required to cut them in the modified Charpy pendulum. Generally speaking, cutting the internodes required higher specific energy than cutting the nodes, and the use of blades with cutting angle of 20° led to lower levels of energy consumption. Also, a relation of proportionality between the effective cross-sectional area of fibers (ATEF) and the specific energy consumed in cutting, as well as between the flexibility coefficient and the modulus of elasticity in bending were found.

Los vibradores portátiles del tallo (VPT´s) son herramientas con gran potencialidad para ser empleadas en la cosecha de café en Colombia, en los pases con mayor producción (más de 800 g/árbol) y concentración de frutos maduros por árbol (más del 60 %). Por su relativo bajo peso y tamaño se pueden operar fácilmente en el interior de plantaciones con distancia entre surcos superiores a 1,2 m, en suelo húmedo con pendiente de hasta del 50 %. Para obtener la mejor calidad de cosecha y el mayor rendimiento de recolección, el tiempo de vibración por árbol debe ser inferior a 5 segundos. Por facilidad de operación, el vibrador se debe acoplar al tallo en la mitad de su altura. La recolección debe realizarse en equipos constituidos por dos VPT´s y cuatro personas, dos para operar los vibradores y dos para manejar las mallas de captura de los frutos desprendidos. El rendimiento potencial con esta tecnología varió en el rango 288 a 504 kg/h/vibrador. El rendimiento efectivo, incluyendo el tiempo para recoger el café con mallas, varió en el rango 53 a 67 kg/h/operario, que con relación al promedio observado en pases pico en cosecha manual tradicional (12 kg/h/operario) representa un incremento del 341,7 a 458,3 %, respectivamente. Aunque estos resultados muestran un aumento notorio en la eficiencia de la mano de obra en cosecha del café, la eficiencia global de recolección (rendimiento efectivo/rendimiento potencial) fue muy baja (0,13) y, por lo tanto, se requiere desarrollar métodos más eficientes para la captura de los frutos desprendidos.Portable stem vibrators (PSVs) are tools with great potential for use in coffee harvesting in Colombia, in the passes of greatest production (> 800 g/tree) and concentrations of mature fruits (> 60 %). Their relative low weight and size permits easy operation within plantations with distances between furrows greater than 1,2 m, in humid soils with slopes of up to 50 %. In order to obtain maximum harvest quality and greatest harvesting yield, the vibration time per tree must be less than 5 seconds. To operate easily, the vibrator should be fastened to the stem at half its height. Harvesting should be conducted in teams of two PSVs and four people, two to operate the PSVs and two to handle the fruit capture nets. The potential yield of this technology ranged from 288 to 504 kg/h/vibrator. The effective yield, including the time to remove the coffee from the nets, ranged from 53 to 67 kg/h/person, that in relation to the mean observed during peak passes using traditional manual harvest methods (12 kg/h/person) represents an increase of from 341,7 to 458,3 %, respectively. Although these results show a significant increase in manual labor efficiency in coffee harvest, the global harvesting efficiency (effective/potential) was very low (0,13) and, therefore, it will be necessary to develop more efficient methods for capturing falling fruits.

En Cenicafé se diseñaron y construyeron prototipos electromecánicos denominados PESELOD (pescador electrónico de objetos duros) para la protección de las máquinas despulpadoras. Este nuevo módulo, localizado antes de la despulpadora, está conformado por un alimentador, un cuerpo vibrante (placa delgada o cono metálico), una compuerta, un recipiente para los objetos duros desalojados y un circuito para la detección y separación automática del objeto duro. Su principio de funcionamiento se basa en la diferencia de los parámetros de amplitud y frecuencia de las vibraciones producidas en el impacto del café y de los objetos duros contra el cuerpo vibrante. Se realizó el análisis histórico en los espectros de las aceleraciones que se indujeron teniendo en cuenta variaciones del material, espesor y apoyo. En la caracterización se encontraron mejores características de separación para placas de 2,5 mm de espesor, simplemente soportada y de material acerado. Los prototipos presentaron eficacias superiores al 80% y rendimientos entre 300 y 2.000 kg h-1 de café en cereza. De igual manera se realizaron variaciones tendientes a mejorar su operabilidad, relacionada con la limpieza de las placas para lo cual se construyó otro prototipo cuyo cuerpo vibrante lo constituía un cono acerado.Electromechanical experimental models of an electronic separator of hard objects, denominated PESELOD (pescador electrónico de objetos duros, Spanish) were designed and constructed in Cenicafé to protect the coffee processing machines. The module, located before the pulping machine, includes a feeder, a vibrant body (thin plate or metallic cone), a gate, a hard objects container and a circuit for both hard objects detection and automatic separation. Its principle of operation is based on the difference of amplitude and frequency of the vibrations produced by impact of coffee fruits and hard objects against a vibrant body. The historical analysis was made in the spectrums of the accelerations that were induced on different materials, thicknesses and boundary conditions. The device worked better with steel plates, 2.5 mm thick, simply supported. The model presented effectiveness greater than 80% and yields between 300 and 2.000 kg h-1 of coffee fruits. To improve their operability related to dirty plates, another model was constructed with a truncated cone vibrant body.

En el laboratorio de cosecha mecánica del Centro Nacional de Investigaciones de Café, CENICAFÉ, se desarrolló un dispositivo portátil operado con baterías, de bajo peso, para asistir la cosecha manual de café. El dispositivo, accionado por un motor de 84,7 W, consta de un actuador que pesa 850 g transportado en la mano del operario y un arnés colocado en la espalda para transportar las baterías con peso total de 8 kg. Los frutos de café se desprenden al ser golpeados por dos impactadores, fabricados en teflón, que giran a 1.100 rpm. Con el nuevo dispositivo se logra desprender frutos individual ó masivamente, en racimos con alta concentración de frutos maduros, evitando el micromovimiento, lo cual en cosecha manual demanda el 40 % del tiempo empleado en un ciclo de recolección. La energía proveniente del motor y la inercial del mecanismo permite el desprendimiento simultáneo de hasta 4 frutos. El dispositivo desarrollado, IMFRA 3DC, se evaluó en el municipio de Timbio (Cauca, Colombia), en la cosecha principal del 2004, en árboles de café variedad Colombia roja, de segunda cosecha con dos chupones, sembrados a 1,5 m x 1,0 m, en topografía plana. La carga promedia y el porcentaje promedio de frutos maduros al momento de la cosecha fueron 1,43 kg y 80,7 %, respectivamente. El rendimiento neto obtenido fue 33,7kg/h, casi tres veces el observado en cosecha manual tradicional en cafetales con similares características. La calidad de la recolección mejoró sensiblemente con el aprendizaje en el manejo del equipo, pasando de 10,3 % el primer día de trabajo a 4,3 % de frutos inmaduros en la masa cosechada en el cuarto día. La eficacia fue cercana al 80 %, valor aceptable para esta tecnología que requiere de un repase manual adicional. Los resultados anteriores indican que la herramienta IMFRA 3DC es una alternativa promisoria para asistir la cosecha manual en cafetales de alta densidad en Colombia.A battery-operated low-weight portable device was developed to assist manual harvesting of coffee. The device, driven by an 84,7 W DC motor, consisted of a 0,85 kg actuator carried in the operator’s hand and an 8 kg back-mounted frame to carry the batteries. Two rotating beaters made of Teflon, turning at 1.100 rpm, detach the fruits. With the new device it is possible to obtain massive detachment in clusters with high concentrations of mature fruits, avoiding the “fruit grabbing” which demands 40 % of the time needed in a manual harvesting cycle. The inertia of the motor and the mechanism is enough to detach up to 4 fruits after turning the device off. The device, called IMFRA 3DC (stands for the spanish words “IMpactador de FRutos” - fruit beater artifact), was evaluated in Timbío ( Cauca, Colombia ), in the main harvesting season of 2004. The evaluation was conducted in a plantation with 2-year old coffee trees of the Red Colombia variety. The trees were planted in a 1,5 m x 1,0 m pattern, in flat terrain, and each tree had two stems. The average mature fruit charge and concentration were 1,43 kg and 80,7 %, respectively. With the device, a net yield of 33,7 kg/h per operator was obtained, almost three times greater than that observed in traditional hand picking. The harvesting quality improved conspicuously when the operators were more familiar with the apparatus; the first day they harvested 10,3 % of immature fruits and the fourth day they harvested just 4,3 %. The effectiveness was close to 80 %, which is acceptable when an additional harvesting pass is required. The results obtained indicate that the IMFRA 3DC is a promissing tool to assist in manual harvesting in high-density coffee plantations and to reduce production costs.