304

• Para incrementos positivos de n desde 0 a 800 r.p.m. la amplitud de la vibración crece y en cambio desde 800 a 1750 r.p.m. la amplitud decrece en correspondencia con los estudios teóricos realizados.

• A partir de n = 1400 r.p.m. la amplitud de la vibración se mantiene

prácticamente constante.

• La relación SS

0

1 es próxima a dos.

• La masa equivalente de los árboles es del orden de 2-3 Kg./mm. de

diámetro de tronco.

• La fórmula S = +2 • •

•

m rM Mv e q

se cumple con gran aproximación.

Así un vibrador de Mv = 600 Kg con dos contrapesos de 40 Kg. cada uno, de radio de inercia de 100 mm., vibrando un árbol de 20 cm. de diámetro de tronco, lo que implica una Meq = 400 Kg debe dar según los cálculos realizados una amplitud de vibración de:

S mm= + =2 80 100600 400 16• •

y así se comprueba que ocurre en la práctica.

• Determinando la amplitud máxima de vibración que pueden

soportar los árboles de una plantación dada, se está en condiciones de definir los parámetros que permiten producir una vibración que se adapta perfectamente al sistema árbol-cabeza vibradora.

• Los parámetros característicos básicos de la vibración son amplitud

y frecuencia. Se sabe que la frecuencia y la amplitud en el punto de ataque al árbol

no corresponden con la frecuencia y la amplitud en el punto donde se encuentra el fruto, y que un incremento en la frecuencia aplicada es transmitida a los frutos, pero este incremento se acompaña, en general, de un descenso en la amplitud transmitida.

305

En experiencias realizadas en olivar se ha comprobado que la aceleración varía en función de la velocidad angular de los contrapesos según la curva que se muestra en la siguiente figura.

Velocidad Angular (rpm)

Aceleraci¾n

0100200300400500600700800

100

307

477

652

788

921

1022

1253

1398

Aceleración

Figura 6.6.28.- Curva de aceleración producida por la vibración para diferentes valores de la velocidad angular media de los contrapesos

El ajuste matemático de esta curva permite la obtención de la

siguiente fórmula empírica:

a 4,385 10 n S5 2= ⋅ ⋅ ⋅− Siendo:

a : Aceleración en m/s² n : Velocidad angular media de los contrapesos en r.p.m. S : Amplitud de la vibración en mm.

Como la aceleración mínima necesaria para el derribo total de fruto

en el momento óptimo de comienzo de la recolección es de unos 2000 m/s², para lo cual, con la experiencia adquirida en el uso con los vibradores, se requiere una aceleración en el punto de agarre de la pinza próxima a 1.5 veces la teórica. Este desajuste es debido fundamentalmente a las pérdidas en la transmisión de la vibración en la compleja estructura del olivo hasta llegar a la aceituna, por lo que es necesario originar una aceleración próxima a los 3000 m/s².

Esta aceleración se podría obtener según la fórmula empírica

expuesta anteriormente con diferentes valores de la amplitud de la vibración y de la velocidad angular de los contrapesos.

306

Cabe preguntarse, ¿cuál de los pares de valores (n, s), con los que al menos en teoría se pueden llegar a producir eficacias de derribo próximas al 100%, es el más conveniente?.

Para alcanzar valores de a=3000 m/s², con una velocidad angular

media de los contrapesos de 1600 r.p.m. son precisos valores de amplitud próximos a 26.5 mm.

La vibración producida en este caso tendría una amplitud de 53 mm.

cuando la velocidad angular media de los contrapesos sea de n=n0, que podría ser soportada sólo por olivos muy jóvenes y de tronco suficientemente alto.

Si se disminuyen los contrapesos para que la amplitud de vibración

sea de sólo 6.5 mm. suficientemente pequeña para que pueda aplicarse a cualquier olivo y alcanzar la aceleración necesaria para el derribo del fruto, es preciso llegar a una velocidad angular media de contrapesos de unas 3269 r.p.m.

Estas modificaciones en las condiciones de funcionamiento de la

cabeza vibradora tienen unas implicaciones importantes en la potencia motriz necesaria.

La potencia necesaria en el motor del tractor para mover el sistema

vibrante, depende de m, n y r, según la fórmula siguiente, obtenida experimentalmente:

N m n r3= ⋅ ⋅ ⋅∆

Siendo: ∆=4’60·10-12·1/1 para olivos jóvenes pequeños. ∆=5’75·10-12·1/1 para olivos de edad y tamaños medios. ∆=6’90·10-12·1/1 para olivos viejos grandes. l: Altura de agarre en metros. m: Masa total de contrapesos en Kg. n: Velocidad angular media de contrapesos en r.p.m. r: Radio de inercia de contrapesos en mm. N: Potencia en C.V.

307

En los casos que han sido planteados, es decir, masas grandes y velocidad angular baja, la potencia requerida es:

N 4 m 1600 r1

3= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅∆ Con masas pequeñas y velocidad alta, la potencia necesaria es:

N m 3269 r23= ⋅ ⋅ ⋅∆

Comparando N1 y N2, se obtiene que: N2 = 2’15⋅N1 Por tanto, y siempre que no se sobrepasen los límites de elasticidad

del árbol, es evidente que son más convenientes las bajas frecuencias combinadas con grandes amplitudes para un menor requerimiento de la potencia de los tractores.

Hoy se sabe que un olivo joven de tamaño medio (volumen de copa

50 - 60 m3) requiere masas de 2 x 30 Kg. y radio de inercia de 100 mm., y de 2 x 45 Kg. y radio 10 cm. para olivos grandes (volumen de copa de 90-100 m3) para producir amplitudes próximas a S = 20 mm., colocando en ambos casos la pinza en el olivo a una altura de unos 30 cm. sobre el nivel del suelo.

Para alcanzar con dicha amplitud la aceleración de 3000 m/s²

necesaria para un eficaz derribo del fruto, es precisa una velocidad angular media de los contrapesos próxima a 1850 r.p.m.

Teniendo en cuenta las fórmulas de potencia expuestas, se desprende

que para olivos de tamaño medio la potencia motriz necesaria N es de 64 Kw. (87 C.V.), y para olivos grandes de 96 Kw. (130 C.V.).

En olivar es de sobra conocido que no son útiles tractores de potencia

nominal superior a los 45-48 Kw. (60-65 C.V.), ya que ninguna de sus operaciones culturales precisa mayor potencia.

Para vibrar eficazmente olivos de tamaño medio o grande se precisan

tractores de mayor potencia que la usual, por lo que la mecanización de esta

308

faena de recolección desequilibra las restantes operaciones culturales, con el consiguiente perjuicio económico.

Es por lo que se pueden ver vibradores que usan masas de inercia de

2 x 40 Kg. y radio de inercia de 100 mm., que giran a una velocidad de régimen próxima a las 1400 r.p.m., con lo que la potencia motriz que requieren para vibrar olivos grandes es de 50-55 C.V. de potencia nominal.

Figura 6.29.- Potente vibrador accionado por tractor con 4 R. M.

La vibración que así se consigue, cuando se aplica a olivos de

tamaño medio, produce amplitudes de unos 26 mm. y se alcanzan aceleraciones de sólo 2286 m/s², las cuales, aunque no son las ideales, se pueden admitir como aceptables y, en algunas variedades de olivar, suficiente para poder alcanzar elevados porcentajes de derribo, si bien el exceso de amplitud en n=n0, del orden de 52 mm., puede provocar, y de hecho provoca, daños en el olivo que desprestigian este método de derribo.

En olivos grandes, al obtenerse una amplitud de aproximadamente 18

mm., la aceleración teórica que se alcanza es excesivamente baja para conseguir elevadas eficacias de derribo, y es por lo que se practica en estos casos el mantener la vibración incluso 25 segundos, hasta conseguir romper por fatiga el pedúnculo de las aceitunas.

Un tiempo de vibración tan elevado, además de causar daños en todo

el olivo, porque también se produce fatiga en brotes y ramas, es perjudicial para la longevidad de la máquina, por lo que, aunque esta práctica es común, es desaconsejable tanto técnica como económicamente.

309

Los daños producidos en los árboles originados por la vibración pueden ser graves y deben ser eliminados.

Los daños se manifiestan de cuatro formas diferentes:

• Daños en los frutos. • Daño a la corteza. • Rotura de grandes ramas. • Rotura de pequeñas ramas vegetativas y fructíferas y

desprendimiento de hojas. Los daños en frutos son particularmente importantes sobre todo

cuando se trata de fruta para consumo directo. El daño a la corteza se manifiesta en algunos casos por

descortezamiento de ramas o del tronco. En otros casos, simplemente se separa el cambium permaneciendo en su sitio, lo cual puede pasar inadvertido, pero puede tener serias consecuencias, sobre todo por inducir la aparición de chancros.

Figura 6.30.- Daños en la corteza originados por la pinza de agarre del vibrador.

La rotura de grandes ramas es debida a la utilización de una

excesiva amplitud o al vibrado durante un tiempo prolongado. La rotura de pequeñas ramas y el desprendimiento de hojas es el

resultado de la utilización de una vibración de frecuencia alta o demasiado prolongada.

310

El efecto de la frecuencia y de la amplitud sobre el desprendimiento de frutos y sobre el daño al árbol se muestra para olivo en la figura siguiente:

(m.m.)

Figura 6.31.- Efecto de la frecuencia y la amplitud en el desprendimiento de frutos

sin causar excesivos daños a los árboles ni provocar efectos antieconómicos.

El punto de contacto del vibrador con el árbol es, sin duda, el lugar

más probable de producción de daños al árbol. Las pruebas realizadas sobre las características de dureza de la

corteza han mostrado que el daño era causado generalmente por una excesiva tensión en la zona de agarre del árbol por la pinza del vibrador. La causa de esta excesiva presión puede ser inherente en el diseño de la pinza o debida a un manejo descuidado.

La tensión necesaria para dañar el cambium aumenta con la edad del

árbol, disminuye con la turgencia y aumenta cuando hay circulación de savia.

El daño a la corteza puede ser eliminado mediante el diseño de una

pinza con una superficie de contacto adecuada para distribuir la presión generada por la fuerza de vibrado y un vibrador que ejerza sólo tensiones radiales en la corteza.

Para eliminar tensiones longitudinales el vibrador se debe situar

perpendicularmente a la rama o tronco y eliminar cualquier movimiento relativo entre la pinza y el árbol durante el vibrado. Algunos fabricantes han minimizado la transmisión de tensiones tangenciales colocando una

311

solapa sobre la almohadilla de la pinza y manteniendo deslizante la superficie de contacto entre la solapa y la almohadilla de la pinza mediante lubricación.

La transmisión de la vibración a lo largo de la estructura del árbol

depende de la configuración de las ramas. Así ramas verticales, con cambios de dirección o largas y péndulas ofrecen mala transmisión.

Las diferencias entre las ramas de cada árbol, hacen imposible

determinar una única frecuencia óptima de aplicación o incluso elegir un estrecho rango de frecuencias que sea especialmente efectivo, por ello, se ha llegado a la idea de difícil aplicación práctica de vibrar a distintas frecuencias para crear vibraciones por todo el árbol.

Por último tres juicios para concluir este apartado:

• Sin duda, los vibradores de troncos van a continuar siendo estudiados.

• El método de vibrado multidireccional será probablemente mantenido en la mayoría de vibradores de troncos.

• El vibrado de ramas principales se utilizará sólo en situaciones en las que no sea posible el vibrado del tronco.

Figura 6.36.- Detalle de vibración del tronco.

312

4.- PRINCIPIOS DE LA RECOLECCIÓN DEL FRUTO CAÍDO Y/O DERRIBADO

Todos los sistemas desarrollados exigen una práctica cultural

específica para tener éxito en la recolección de frutos del suelo. Es necesario conseguir una superficie de suelo uniforme, lo que ocasiona peligro de escorrentía, erosión y baja infiltración del agua.

Figura 6.33.- Derribo de fruta sobre suelo previamente

preparado para recolección mecanizada.

Como la aceituna se encuentra en la zona de goteo del olivo, las

máquinas deben diseñarse con una altura suficientemente pequeña como para pasar debajo de las copas y es preciso realzar los árboles con la poda, para aumentar la altura debajo de las copas. Hay expertos que indican que esta práctica hace disminuir la producción. En olivo no se han constatado pérdidas importantes en cambio, al eliminar las ramas inferiores, se reduce el número de obstáculos al paso de las máquinas lo que aumenta su rendimiento.

La preparación del suelo se realiza mediante operaciones sucesivas

de pase de discos, pase de cultivador, pase de rastra, nivelado y alisado mediante rulado, pues las máquinas requieren una superficie uniforme, sin terrones y libre de ramas, palos y hojas.

313

Figura 6.34.- Foto de rulo.

Las operaciones de recolección del fruto caído y/o derribado son las

siguientes:

• Hilerado o concentración de frutos. • Recogida y elevación de frutos. • Limpieza. • Envasado para transporte.

El hilerado o la concentración de frutos sobre el suelo generalmente

se hace mediante barrido, gracias al cual los frutos que están diseminados sobre toda la superficie del suelo se concentran bien bajo las copas de los árboles o bien en hileras.

Los mecanismos que se han utilizado son los siguientes tipos:

• Peines oblicuos. • Barredoras cilíndricas sinfín. • Cepillos giratorios horizontales. • Ventiladores.

En el montaje del peine oblicuo, varios peines van montados

frontalmente y van sacando los frutos hacia las entrecalles. Existen máquinas con peines oblicuos de goma, de alambre o con

ambos.

314

En las barredoras cilíndricas sinfín los dedos de goma flexible de unos 15 cm. de longitud, van montados en espiral sobre un eje que gira a unas 300 r.p.m.

Figura 6.35.- Detalle de dientes de goma de barredora mecánica.

Los cepillos horizontales son los más utilizados, montan dientes de

goma y de alambre simultáneamente.

Figura 6.36.- Detalle de dientes de barrido.

Los ventiladores se utilizan para hilerar frutos y para separar

sustancias extrañas al mismo tiempo. Una barredora experimental de aceitunas utiliza un gran ventilador helicoidal para el hilerado de frutos. Esta máquina se puede usar en condiciones de abundante residuo de hojas, consiguiendo gracias a las distintas propiedades aerodinámicas de los frutos y los materiales extraños una separación parcial..

Algunas máquinas combinan varios de los sistemas de barrido

descritos.

315

Figura 6.37.- Andana de fruto formada por barredora mecánica.

Una vez agrupados los frutos se procede a la recogida y elevación de

los mismos hasta una altura adecuada para su envasado. Los mecanismos de recogida de frutos son de diferentes tipos:

• Cinta elevadora. • Carrete de giro hacia delante. • Carrete de giro inverso. • Rodillos a contragiro. • Boquillas de succión.

La cinta elevadora es muy simple y utiliza una cinta transportadora

elevadora y un cilindro barredor que impulsa los frutos sobre la cinta. La velocidad de la cinta debe ser de 1’25 a 2 veces mayor que la

velocidad de desplazamiento de la máquina para evitar sobrecargas. La velocidad del cilindro barredor debe ser aproximadamente cuatro veces la velocidad de desplazamiento de la máquina.

Transportador

Figura 6.38.- Mecanismo recogedor de cinta elevadora.

316

La superficie del suelo debe estar perfectamente nivelada, uniforme y limpia.

En el sistema de carrete de giro hacia delante los frutos tienen un

movimiento similar al de las cintas de rodillos de carga directa. Una cinta de rodillos eleva los frutos desde el suelo cuando el carrete

los empuja sobre ella.

rueda acolchada

rodillos recogedores

cinta plana

transportador

Figura 6.39.- Mecanismo de carrete de giro hacia adelante.

El carrete de giro inverso, gira en dirección contraria a la de

desplazamiento de la máquina. Los frutos son barridos y lanzados hacia una cadena transportadora de malla mediante un tambor que actúa como superficie deflectora.

Los frutos son impulsados por el carrete hacia delante y enviados por la acción de la superficie deflectora a un transportador que los limpia e introduce en un contenedor.

Figura 6.40.- Máquina recogedora de giro inverso.

Figura 6.41.- Detalle de limpiadora de fruto barrido.

317

El sistema de rodillos a contragiro tiene un rodillo delantero que gira en la dirección de desplazamiento y de un rodillo trasero más pequeño que gira en sentido contrario.

Este sistema requiere una cuidadosa preparación del suelo.

Figura 6.42.- Sistema de rodillos a contragiro.

Los dispositivos de recogida por vacío han sido muy probados pero

no han ofrecido buenos resultados ya que tienen una capacidad muy limitada y unos excesivos requerimientos de potencia. Además producen excesivo ruido y polvo.

Figura 6.43.- Recogedora de fruto del suelo con sistema de aspiración.

La limpieza y el envasado para transporte se ha ido y se irán

exponiendo a lo largo de este trabajo.

318

5.- RECOGIDA DE FRUTOS CON ESTRUCTURAS RECEPTORAS. El diseño de estas máquinas ha evolucionado desde estructuras que

no representan más que una mejora para colocación y recogida de las mallas sobre el suelo, hasta sistemas mucho más complejos consistentes en máquinas de dos unidades que se desplazan simultáneamente a ambos lados de la línea de árboles, llegando por último al denominado sistema de paraguas invertido, que consiste en una estructura que envuelve por el tronco a cada árbol.

Las estructuras receptoras extensibles se desplazan entre las líneas

de cultivo y consisten en un simple transportador con grandes redes sujetas a cada lado de un remolque.

Figura 6.44.- Estructura para extendido manual con enrollado mecánico.

La red es desenrollada manualmente y extendida sobre el suelo bajo

el árbol. Una vez derribado el fruto la red es enrollada mecánicamente y los

frutos son descargados en el interior del propio remolque.

319

Figura 6.45.- Recolección de aceituna mediante vibrado con

sistema de recepción de mallas enrollabais en remolque.

Los modelos básicos se han mejorado convirtiéndolos en máquinas

autoextensibles gracias a un sistema de doble tijera que permite extender y recoger la malla bajo la copa del árbol.

Figura 6.46.- Vista de una recogedora autoextensible.

Han aparecido en el mercado máquinas con sistema neumático a base

de tubos en el que se introduce aire a presión que hace que la malla se desenrolle.

Después del derribo del fruto, un elemento elástico, colocado en el

fondo de los tubos, hace que la malla se recoja.

320

Figura 6.47.- Sistema de recogida con extensión y recogida de mallas del tipo neumático.

Los sistemas que utilizan dos máquinas incorporan un amplio

transportador y un porta-palet para llevar los contenedores mientras la máquina está en movimiento.

Figura 6.52.- Modelo comercial de cosechadora de Figura 6.53.- Detalle de fruto sobre fruta compuesto de dos unidades. plano inclinado receptor.

Cada unidad es autopropulsada y tiene planos inclinados hacia el

árbol por los que, una vez derribados, los frutos ruedan y caen en estrechos y largos cajones que se elevan y vierten su contenido en el transportador.

321

Figura 6.50.- Desplazamiento simultáneo de las dos unidades en la parcela.

Un sistema a base de pistones hidrostáticos permite extender los

planos inclinados debajo del árbol. Un vibrador montado en una de las estructuras, tiene un movimiento

hacia el árbol para agarrar el tronco y transmitirle la vibración. El rendimiento de recolección es de unos 60 árboles/hora. La unidad portacontenedores lleva incorporado un sistema de

limpieza a base de una corriente de aire para eliminar los residuos antes de que caigan los frutos.

Figura 6.51.- Llenado y limpieza simultánea de los contenedores.

Las máquinas de tipo paraguas invertido, constituyen auténticas

cosechadoras de fruta de los árboles.

322

La superficie receptora es un tejido sostenido por unos brazos, que giran cerrándolo alrededor del tronco.

Figura 6.52.- Cosechadora del tipo de paraguas invertido.

Cuando vibra el árbol los frutos caen a la superficie de recogida y

ruedan hasta cintas transportadoras que los elevan haciéndolos pasar por una limpiadora de chorro de aire, en la que separan los frutos de hojas y tallos.

Figura 6.53.- Detalle del fruto en el paraguas invertido.

La máquina lleva uno o dos contenedores que una vez llenos se

depositan en el terreno entre las líneas de árboles.

323

Figura 6.54.- Desplazamiento de la cosechadora de un árbol al siguiente.

6.- COMPARACIÓN ENTRE BARRIDO Y RECEPCIÓN DEL FRUTO.

En algunas ocasiones se puede presentar la posibilidad de elegir entre

recoger los frutos del suelo o recolectarlos mediante sistemas de recepción. Los sistemas de recolección de frutos del suelo sobre los de

recepción tienen las siguientes ventajas: • Son independientes del sistema con que se han desprendido los

frutos por lo que son adaptables a muchas situaciones. La capacidad de los vibradores puede casi doblarse cuando el

vibrado es independiente de la recogida. • Se adaptan a los frutos que caen de forma natural antes de la

recolección y no exige recolectar los frutos caídos previamente. • Son totalmente compatibles con los productos favorecedores de la

abscisión, ya que estas sustancias químicas se aplican de 5 a 7 días antes del momento deseado para la recolección y como la respuesta de los frutos a estas sustancias depende de las condiciones ambientales después de la aplicación, la caída de frutos antes de la recolección es normal.

324

• Permiten recoger en árboles de copa baja ya que los perfiles de las

barredoras de suelo y máquinas recogedoras es generalmente más bajo que el de otras estructuras para la recolección.

• Los sistemas de recogida de frutos del suelo son relativamente

fáciles de operar y su manejo alrededor de los troncos muy fácil por contra, las estructuras receptoras han de ser grandes y aparatosas, para que puedan cubrir los árboles, son difíciles de maniobrar.

• Tienen una gran capacidad de adaptación a las plantaciones

antiguas. Las desventajas de los sistemas de recolección de frutos del suelo

frente a los de recepción, son las siguientes: • Alto riesgo de daño al fruto, que se manifiesta mediante la

aparición de heridas superficiales que ocasionan reducción de calidad, debido a la contaminación por partículas del suelo y otras sustancias extrañas.

• Elevado nivel de residuos recogidos con la fruta. • Baja la calidad de los frutos recogidos. • Exigen gran uniformidad en el perfil del suelo. • Tienen altos requerimientos en cuanto a un bajo nivel de residuos

en la plantación. • Los sistemas de recogida de suelo requieren operaciones previas a

la recolección y además vibrado, barrido y recogida. Las estructuras recogedoras sólo necesitan dar un pase.