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Es preciso un desarrollo basado en la adaptación de las máquinas y de las plantaciones para su aceptación en el sector

Sistemas sacudidores de copa laterales para la recolección mecanizada de cítricos con destino industria

S. Castro García, R.R. Sola Guirado, G.L. Blanco Roldán y J.A. Gil Ribes

Grupo de investigación AGR126 'Mecanización y tecnología Rural'. ETSIAM. Dep. de Ingeniería Rural. Universidad de Córdoba

08/05/2018
La producción de naranjas en España representa algo más del 50% de la superficie y la producción de la UE, siendo el séptimo productor a nivel mundial con 3.137.546 toneladas (FAOSTAT, 2016). Las explotaciones de cítricos están destinadas prioritariamente al mercado en fresco aunque la producción con destino industria toma importancia en aquellos años en los cuales el precio percibido por el agricultor compromete la rentabilidad en los costes de producción. El sector citrícola tiene una marcada capacidad para reinventarse fundamentada en la necesidad de la reconversión de variedades, buscando el mayor rendimiento económico y agronómico posible, adaptadas a los mercados nacionales e internacionales. Además, el sector ha experimentado un gran avance en la exportación, incrementando el volumen en un 30% del año 2016 al 2017 (FEPEX, 2017). Existe una alta atomización con un gran porcentaje de pequeños agricultores que genera unos costes asociados a la explotación elevados. La recolección mecanizada juega un papel importante en relación a los costes, al ser uno de los gastos más importantes para los citricultores. Por ejemplo, en Andalucía durante la campaña 2014-15, la recolección representó el 26,4% del coste medio total, y un 34% para mandarina (Junta de Andalucía, 2015).

Introducción

Actualmente se están desarrollando diversas líneas para el avance de la recolección mecanizada en cítricos. Su actuación debe comprender la doble aptitud de las plantaciones, con destino a fresco y a industria ya que los sistemas mecanizados están condicionados íntimamente con el destino de la fruta. La fruta para el mercado de fresco no puede presentar daños que la alteren interna o externamente, mientras que el destino industria posee una mayor tolerancia a los daños. De igual modo, la posibilidad de mecanizar la recolección está sujeta al diseño de la plantación: marco de plantación, altura del árbol y del tronco, calles de servicio, pendientes, etc. De esta manera, el grado de automatización al cual se desee llegar está condicionado por la morfología de las plantaciones, pudiendo optarse desde equipos para asistir la recolección manual hasta cosechadoras autopropulsadas.

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En la actualidad, se disponen de las siguientes tecnologías para la recolección mecanizada en cítricos (Mateu et al, 2017).

  • Carretillas de asistencia: carretillas autopropulsadas traccionadas por orugas o ruedas, con una capacidad de carga de 150-400 kg, muy versátiles y sin restricciones de uso en relación al diseño de la plantación. Doble aptitud, fresco e industria.
  • Plataforma de asistencia a la recolección: máquinas autopropulsadas que transportan operarios y mejoran la accesibilidad de los mismos a las diversas partes del árbol. La plantación debe ser en línea evitando la formación a tresbolillo y con pendientes bajas. Doble aptitud, fresco e industria.
  • Vibrador de ramas: dispositivo manual que genera, a través de un mecanismo biela-manivela, una vibración en una sola dirección. Puede usarse en cualquier tipo de parcela. Doble aptitud, fresco e industria.
  • Vibrador de troncos: máquinas autopropulsadas o acopladas al tractor que agarran el tronco del árbol y producen una vibración para desprender la fruta. Los condicionantes de uso en la plantación son los mismos que en las plataformas y además los árboles deben reducir las ramas bajeras en los primeros 50 cm. Destino industria.
  • Sacudidor de copa laterales para seto ancho: máquina con un sistema de varas, con cierto grado de libertad en el movimiento, que producen una vibración de la copa en baja frecuencia y alta amplitud para el derribo del fruto. Se recomienda plantaciones en seto para el trabajo continuo, con un ancho mínimo de fila y pendientes bajas. Destino industria.
  • Sacudidor de copa cabalgante para seto estrecho: empleados en viña y olivar de alta densidad. Requiere de árboles de menor porte y una separación menor entre filas. Destino industria.

De entre estos sistemas, los vibradores de troncos (Figura 1) permiten el derribo de gran parte de la totalidad de la fruta transmitiendo la vibración desde el tronco a las ramas fructíferas. Estos son ampliamente utilizados en aceituna y en almendro, pero no se ha conseguido implantarse de forma habitual en cítricos a pesar de que los resultados obtenido reflejan capacidad de desprender del 52-85% de los frutos (Moreno et al. 2015). Sin embargo, aunque tienen que mejorarse para su adaptación a los cítricos, representan una alternativa interesante, especialmente para árboles aislados.

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Figura 1. Vibradores de troncos en plantación de cítricos.

Por otro lado, los sistemas sacudidores de copa aportan una serie de ventajas significativas de cara a la mecanización integral ya que permiten una recolección en continuo, con la vibración aplicada directamente en las ramas fructíferas, con el empleo de estructuras que interceptan, limpian y cargan la fruta. Además, estos sistemas podrían ser regulados en sus parámetros principales para adaptarse a las características de cada árbol que están cosechando. El desarrollo de estas máquinas y su entrada en el mercado permitiría aumentar sus horas de trabajo al año, permitiendo su aplicación en otros cultivos como almendro, aceituna u otros frutales.

Desarrollo de sistemas sacudidores de copa laterales

Los principales criterios para el diseño y la mejora de los sistemas de sacudidores de copa son la minimización de los daños, principalmente en la fruta y en el árbol, y aumentar su eficacia en el derribo de los frutos. Sin embargo, ambos criterios de diseño son objetivos contrapuestos para la recolección mecanizada. La adaptación mutua de las plantaciones, de la maquinaria y de sus parámetros de operación, son elementos claves para que se alcance un buen resultado en la recolección mecanizada.

Aunque existen cosechadoras comerciales de cítricos, estas solamente son utilizadas de forma muy minoritaria en el sector español ya que requieren de plantaciones muy adaptadas y de una inversión para amortizar en pocos días de trabajo por lo que requieren una gran superficie. El desarrollo de una cosechadora únicamente para cítricos podría tener interés limitado para fabricantes y propietarios minoritarios, pero no así para grandes agricultores o empresas de prestación de servicios agrarios.

La Universidad de Córdoba (UCO) a través del convenio Mecaolivar ha desarrollado dos prototipos pre-comerciales de sacudidor de copa lateral con la colaboración de las empresas Moresil S.L. y Maqtec S.L. Los prototipos han sido diseñados para la recolección integral del olivar tradicional, pero presentan un gran potencial para la recolección de cítricos. Son equipos arrastrados, con sistemas de estabilización que permiten que se adapten al terreno y permiten el ajuste de los parámetros de trabajo a las necesidades del cultivo. Además, pueden trabajar con tractores de baja-mediana potencia (a partir de 75 CV), pero son más limitantes los criterios de estabilidad lateral debido a la altura de estas máquinas. Como parte de la labor dinamizadora de la Universidad, se ha trabajado para su puesta en valor de cara a su polivalencia en su empleo en diversos cultivos y facilitar su entrada en el mercado. Por ello, se han modificado los prototipos para su uso en la recolección integral de cítricos.

En este sentido, esta línea de trabajo ha ido encaminada a establecer una línea de innovación para la recolección de cítricos que permita al agricultor e industrial disponer de una solución técnica y económicamente viable que le ayude a garantizar una rentabilidad en su actividad. Para ello, se han realizado las modificaciones pertinentes en las máquinas y llevar a cabo varios ensayos en condiciones de trabajo reales (Figura 2 y Figura 3). No obstante, es imposible desarrollar una cosechadora de cítricos en una campaña por lo que se requiere de una investigación aplicada con un plan de desarrollo en base a los logros alcanzados y a las necesidades del mercado. El trabajo parte de una posición privilegiada al disponer de dos prototipos, del equipo humano que lo ha desarrollado (UCO), de plantaciones comerciales colaboradoras, de la disposición de los fabricantes de maquinaria y del interés de empresas del sector citrícola comprometidas con la innovación.

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Figura 2. Prototipo de sistema sacudidor de copa lateral (UCO-Moresil S.L.)
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Figura 3. Prototipo de sistema sacudidor de copa lateral (UCO-Maqtec S.L.)

Las pruebas de recolección mecanizada se realizaron en una plantación de naranja dulce, variedad “Valencia” (Citrus sinensis (L.) Osbeck cv. ‘Valencia’) localizada en Posadas, Córdoba. Los ensayos se desarrollaron en el mes de mayo de 2016, en dos parcelas diferentes, plantadas entre 2004 y 2007, con árboles formados en setos de ancho y alto comprendidos entre 3,5 y 4,5 m, con un marco de plantación de 7 x 3,5 m, una producción media de 23.000 kg/ha y frutos con peso unitario de 200 g y fuerzas de retención de 70 N (Figura 4). Las pruebas realizadas comprendieron desde la adaptación inicial de las máquinas a la tipología del árbol hasta la evaluación del trabajo de los prototipos en condiciones de campo. Los prototipos modificados, necesitan de dos pases por cada calle de una fila de árboles para completar la recolección al ser sacudidores laterales. La velocidad de las máquinas fue de 1 km/h, con frecuencia de sacudida cercanas a 4,5 Hz y se garantizó durante la ejecución que los sistemas de sacudida tuviesen un contacto adecuado con la copa del árbol.

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Figura 4. Plantación de naranja cosechada con sistemas sacudidores de copa laterales.

Los dos sistemas sacudidores de copa alcanzaron valores medios de derribo de frutos comprendidos entre 74 y 82%, sin diferencias entre ellos. En trabajos previos en cítricos en Florida muestran que aún existe margen de mejora para estas máquinas, donde indican que pueden llegar a desprender del orden del 90-95% (Roka et al. 2014) de la fruta madura en la zona accesible a las varas, aplicando los parámetros adecuados de vibración, con operarios experimentados y realizando un acceso adecuado de las varas a la copa del árbol.

La tendencia en la fructificación de los naranjos es a producir el 80% de los frutos localizados en los 100 cm desde el exterior de la copa (Juste et al. 1993) puesto que la iluminación favorece la fructificación. Las diferentes repeticiones de los ensayos mostraron una correlación positiva de la producción de la parcela con el derribo de fruta y su recolección en la máquina. Por tanto, el resultado de la máquina podría mejorar en años de mayor producción, ya que los incrementos de producción incrementaron el porcentaje de frutos accesibles a las varas. Los frutos sin derribar se concentraron principalmente en las zonas con difícil acceso a las varas, esto es, en el interior y entre copas de árboles de la misma fila y ramas bajeras. Para mejorar el trabajo de estas máquinas podrían realizarse podas de adaptación, con el objetivo de elevar la altura de las ramas bajeras y ajustar el ancho de los setos para facilitar la actividad del sacudidor.

La caída de frutos al suelo por la recolección mecanizada es un tema importante para el empleo de estas máquinas. Implica que estos deberían ser recogidos a mano y su calidad puede reducirse al mezclarse con frutos de caída natural y al recibir elevado impacto por la altura de caída desde la copa. La cantidad de frutos derribados de la copa y caídos al suelo en la misma fila de trabajo de la máquina estuvo comprendida entre el 6 y 10%. Este valor podría reducirse por medio de pantallas y ampliaciones de la estructura de recogida. Se observó que parte de los frutos derribados y no recogidos por la máquina cayeron en la calle de trabajo debido a los rebotes de la fruta dentro de la máquina, ayudados por su desprendimiento brusco del árbol y por la interacción de la máquina con los troncos. De forma similar, los frutos caídos en el lado opuesto al trabajo de la máquina podrían ser reducidos evitando rebotes de frutos tanto por el proceso de sacudida como los parámetros de la vibración. En ambos casos, entre el 2,5 y 4,3% de los frutos son proyectados hacia el otro lado del árbol con imposibilidad de ser interceptado con una única máquina.

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Figura 5. Daños leves ocasionados en los árboles durante su recolección mecanizada.

Los daños ocasionados a los árboles fueron reducidos, principalmente en la parte exterior de la copa y sobre ramas pequeñas (Figura 5). Se observaron daños en ramas principales y en troncos por el contacto con la plataforma de recogida de frutos. Por otra parte, la fruta cosechada no mostró daños importantes, pero después de tres semanas de almacenamiento controlado el número de frutos podridos fue elevado, mostrando que habían recibido un numero de impactos elevado desde su desprendimiento por las varas hasta su descarga.

Conclusión

Los prototipos de cosechadoras desarrolladas con sacudidores de copa laterales han mostrado que es posible la recolección de cítricos para plantaciones intensivas cuando el destino es industria. Sin embargo, se requiere un desarrollo basado en la adaptación de las máquinas y de las plantaciones para su aceptación en el sector. El nivel de producción de los árboles y el control sobre el volumen de copa para que los frutos estén accesibles a las varas de sacudida han resultado determinante en el resultado de las máquinas. Los daños generados en el árbol fueron asumibles, tanto por la rotura de brotes como los daños a la corteza. Aunque la incorporación de estructuras de recogida de los frutos derribados pueda limitar la velocidad de trabajo y los giros en cabeceras de las filas de árboles, también incrementa la capacidad de trabajo de la máquina (ha/h), la calidad de los frutos cosechados, así como evita el contacto de los frutos con el suelo y frutos con caída natural.

Agradecimientos

Este trabajo se ha desarrollado dentro del Proyecto de Investigación RTA2014-00025-C05-03 financiado por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, con financiación FEDER. Los autores agradecen al Convenio Mecaolivar (Universidad de Córdoba y Ministerio de Economía y Competitividad) por el aporte de los prototipos y a la empresa Cítricos del Andévalo S.A. por el apoyo y soporte para la adaptación de las máquinas. Los autores expresan su agradecimiento a la Naranjas de Moratalla S.L. por su inestimable colaboración y continuado apoyo en las actividades.

Referencias bibliográficas

  • FAOSTAT. 2016. Food and agriculture data. Disponible en http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
  • FEPEX. 2017. Datos del sector. Federación Española de Asociaciones de Productores Exportadores de Frutas, Hortalizas, Flores y Plantas vivas.
  • Junta de Andalucía. 2015. Observatorio de precios y mercados. Costes medios de producción. Campaña 2014/15.
  • Juste, F., I. Fornes, S. Castillo. 1993. Tree configuration and fruit distribution of citrus for mechanical harvesting. Fruit, Nut and Vegetable Production Engineering. 17-27.
  • Mateu, G., A. Torregrosa, F. Juste, S. Castro, F.J. Arenas, A. Hervalejo, P. Chueca. 2017. Recolección mecanizada de cítricos: Equipos y características de las plantaciones para su uso. Levante Agrícola, 435: 63-68.
  • Moreno, R., A. Torregrosa, E. Moltó, P. Chueca. 2015. Effect of harvesting with a trunk shaker and abscission chemical on fruit detachment and defoliation of citrus grown under Mediterranean conditions. Spanish Journal of Agriculture Research, 13(1): 0206.
  • Roka, F. M., R.J. Ehsani, S. H. Futch, B.R. Hyman. 2014. Citrus mechanical harvesting systems - Continuous canopy shakers. Florida: Food and Economic Resources Department, UF/IFAS Extension.

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