Bewertung von Zuckerrohrerntemaschinen

Trotz der technologischen Fortschritte bei der maschinellen Zuckerrohrernte sind die Qualifikation und Schulung der Bediener immer noch Punkte, die verbessert werden müssen, um bessere Ergebnisse im Betrieb zu gewährleisten.

Brasilien baut ein Drittel des gesamten Zuckerrohrs der Erde an, das entspricht rund neun Millionen Hektar, wobei mehr als die Hälfte davon allein im Bundesstaat São Paulo angebaut wird. Nach der Schaffung des Umweltprotokolls im Jahr 2007, einer zwischen dem Bundesstaat São Paulo, der Industrie und Zuckerrohrlieferanten unterzeichneten Vereinbarung zur Beendigung der Strohverbrennung, erlebte der Zuckerenergiesektor große Veränderungen, vor allem im Hinblick auf den Einsatz von Maschinen Ernte.

Nach Angaben des Sugarcane Technology Center (CTC) und des National Bioethanol Science and Technology Laboratory (CTBE) stieg die maschinelle Ernte im Zentrum-Süden, der wichtigsten Zuckerrohranbauregion, von 48 % im Jahr 2008 auf einen Wert von nahezu 100 %. Heutzutage liegt der Durchschnittswert für ganz Brasilien bei 75 %. 

Mit der Einführung des Protokolls und der Verringerung der verfügbaren Arbeitskräfte wurde die maschinelle Ernte in Brasilien zu einem unumkehrbaren Prozess, verursachte jedoch erhebliche Auswirkungen auf die Langlebigkeit, Verluste und Produktivität der Zuckerrohrfelder und führte dazu, dass zwischen 80 und 2004 Zuckerrohrfelder mit einer Produktion von 2006 t/ha in Betrieb genommen wurden derzeit 70t/ha produzieren.

Angesichts der Größe des Zuckerrohranbaus in Brasilien und des in den letzten Jahren etablierten Szenarios haben wir die Suche nach einem hohen Betriebsertrag mit Ernten rund um die Uhr und das Aufkommen neuer Erntemaschinenmodelle, sogenannte Multi-Lines, erlebt, die in der Lage sind, zu ernten zwei oder mehr Zeilen gleichzeitig.

Es gibt jedoch nur wenige Arbeiten zur Bewertung der Qualität des von diesen Maschinen ausgeführten Betriebs während der Tag- und Nachtschichten, die sich direkt auf die Sicht des Bedieners auswirken. Daher führte eine Gruppe von Forschern von Unesp und Ifro eine Bewertung der Betriebsqualität der maschinellen Zuckerrohrernte durch, die von einer mehrreihigen Erntemaschine während der Tag- und Nachternteschichten durchgeführt wird.

Die Studie wurde in einem landwirtschaftlich genutzten Gebiet mit einer Höhe von 610 m und einer Neigung von 3,5 % durchgeführt. Der vorherrschende Boden im untersuchten Gebiet wurde als dystrophisches rotes Oxisol klassifiziert (Santos et al., 2013), das Klima Cwa gemäß der Köppen-Klassifikation (Alvares et al., 2013) und die angebaute Sorte war CTC 20.

Bei der bewerteten Erntemaschine handelte es sich um eine mehrreihige Case-Erntemaschine Modell A8800 mit einer Nennleistung von 263 kW (358 PS) bei 2.100 U/min, ausgestattet mit Raupenrädern (45 mm breit) und 2,4 m Spurweite, die während der Ernte mit einer durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeit von 2,5 km/h betrieben wurde Tagsüber und 2 km/h in der Nacht, durchschnittliche Motordrehzahl von 1.800 U/min und zum Zeitpunkt der Ernte war das automatische Lenksystem ausgeschaltet.

Das vordere Basisschneidsystem der Erntemaschine mit unabhängigem Höhenkontrollsystem, bestehend aus zwei Scheiben mit 1 m Durchmesser, ausgestattet mit jeweils 12 Schneidmessern und einer Neigung von 45°, arbeitete mit einem durchschnittlichen Druck von 85 bar. Das Sammelsystem (zentral), bestehend aus zwei Scheiben, ausgestattet mit fünf Sammelelementen (Schneidmessern) und einem automatischen Autofloating-Schnitthöhenkontrollsystem, arbeitete mit einem durchschnittlichen Druck von 55 bar.

Dieses Erntemaschinenmodell war aufgrund seiner verstellbaren Plattform („Öffnungs- und Schließsystem“) in der Lage, zwei oder mehr Reihen Zuckerrohr gleichzeitig zu ernten und die vordere Öffnung an den Abstand des Zuckerrohrfelds anzupassen.

Zur Auswertung der Ernte wurden die Prämissen der statistischen Prozesskontrolle befolgt, wobei etwa alle fünf Minuten 42 Punkte pro Schicht ausgewertet wurden, insgesamt also 84 Punkte.

Als Qualitätsindikatoren wurden die von Toledo et al. (2013) vorgeschlagenen Stumpfschadensindizes verwendet, die den berechneten Werten auf der Grundlage des beprobten und bewerteten Stumpfes in einem 0,25 m² großen Rahmen entsprechen.

Schäden an Ratoons werden anhand der vom Australier Sander Kroes festgelegten Grenzwerte (Tabelle 1) visuell klassifiziert und die Berechnung des Schadensindex erfolgt anhand der jedem Schadensbereich zugeordneten Werte.

Bei der Auswertung wurden unterschiedliche Situationen festgestellt, mit extremen Schäden, bei denen die Ratte nach der maschinellen Ernte stark beschädigt wurde, und auch eine Idealsituation, bei der der Schnitt perfekt ausgeführt wurde und keine Schäden an der Ratte entstand, was der Langlebigkeit des Zuckerrohrfeldes zugute kommt . 

Als Werkzeug zur Analyse der Daten wurde die Regelkarte der Einzelwerte der statistischen Prozesskontrolle verwendet, bei der die Mittellinie (grün) den allgemeinen Durchschnitt des Prozesses und die roten Linien den oberen (LSC) und unteren Wert darstellen Grenzwerte (LSC) oder Prozessvariabilität. Diese Funktion wird häufig zur Überwachung der Betriebsqualität von Maschinen in der Industrie eingesetzt und an landwirtschaftliche Bedingungen angepasst.

Bei der Beobachtung der Auswirkungen von Schichten auf die Schadensrate wurde festgestellt, dass die Variabilität in der Nachtschicht höher war, also eine geringere Betriebsqualität, während die extremen Schadenswerte für beide Schichten mit 74 % nahe beieinander und hoch lagen in der Tagschicht gegenüber 71 % in der Nachtschicht (Abbildung 1).

Die Sicht ist ein äußerst wichtiger Faktor bei der maschinellen Zuckerrohrernte (Noronha et al., 2011), und da es sich um die gleichzeitige Ernte von zwei Linien handelt, wird sie noch wichtiger, da keine automatische Zieltechnologie verwendet wurde, was den Orientierungsverlust begünstigt zur Zeit der Ernte, was zu größeren Schäden an den Ratoons und zum Verlust von saccharosereichem Material führt.

Neben dem beobachteten Verschleiß an den Messern des Basisschneidwerks war ein weiterer wichtiger Faktor, dass während der Nachternte die relative Luftfeuchtigkeit hoch war, was dazu führte, dass das Erntegut eine höhere Luftfeuchtigkeit aufwies und die Schnittqualität oft beeinträchtigte Dies wird durch eine Überlastung der Erntemaschine beobachtet, die ständige Pausen der Erntemaschine erfordert.

Daher scheint es, dass Technologien wie die mehrreihige Erntemaschine notwendig sind, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden, die mit der Transformation des Sektors entstanden sind. Allerdings stößt die Betriebsqualität immer noch auf bereits bekannte, aber immer noch vernachlässigte Faktoren, die von der mangelnden Wartung der Schneidmesser über die fehlende Verwendung des Autopiloten zur Führung bei schlechten Sichtverhältnissen bis hin zur fehlenden Berücksichtigung von Umweltbedingungen und Zuckerrohrfeldern reichen zum Zeitpunkt der Ernte.

Lucas Augusto da Silva Gírio,  FCAV – Unesp Jaboticabal; Patricia Candia de Menezes, Ifro, West-Colorado; Franciele Morlin Carneiro, Tiago de Oliveira Tavares, Rouverson Pereira da Silva, FCAV - Unesp Jaboticabal

Artikel veröffentlicht in Ausgabe 186 von Cultivar Máquinas, Juli 2018.