Orientador: Antonio Roberto Balbo / Coorientador: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Daniela Renata Cantane / Banca: Adriana Cristina Cherri Nicola / Resumo: O objetivo desse trabalho foi desenvolver métodos híbridos envolvendo os métodos de pontos interiores e de programação inteira binária para a resolução de problemas mono e multiobjetivo referentes à colheita da cana-de-açúcar, coleta de sua biomassa residual e ao balanço de energia relativo ao aproveitamento desses resíduos. Assim, foram investigados os métodos previsor-corretor primal-dual de pontos interiores e aqueles inseridos em programação inteira: branch-and-bound, planos de corte e branch-and-cut. São apresentados dois métodos híbridos envolvendo o método previsor-corretor primal-dual de pontos interiores, um deles associado ao método branch-and-bound (PDBB), o qual foi investigado, mas não foi implementado e testado nesse trabalho. O método PDBB foi utilizado para a resolução dos modelos matemáticos referentes à minimização do custo de colheita da cana-de-açúcar, minimização de custo e transporte de coleta da biomassa residual da cana-de-açúcar, e maximização do balanço de energia referente a esses resíduos, que consideram áreas de plantio mecanizáveis e semi-mecanizáveis. Além desses, foram explorados, os modelos multiobjetivo de minimização de custo de coleta e transporte e maximização do balanço de energia total. As estratégias utilizadas para a determinação de soluções eficientes dos modelos multiobjetivo relacionaram-se aos métodos da soma ponderada e e-restrito, as quais transformaram o problema multiobjetivo em uma sequência de problemas mono-objetivo. Os resultados obtidos demosntraram que o método híbrido é robusto à resolução desses problemas pois obteve um bom desempenho computacional, determinou as soluções ótimas para os problemas mono-objetivo, as soluções eficientes e a curva de Pareto associadas ao problema multiobjetivo / Abstract: The aim of this study was to develop hybrid methods involving interior point and binary integer programming methods for solving mono and multiobjective problems related to the sugar cane harvest, the collection of their waste and energy balance related to the urilization of these waste. Thus, the predictor-corrector primal dual interior point method, and those inserted in integer programming: branch-and-bound, cutting planes and branch-and-cut were investigated. We present two hybrid methods involving the predictor-corrector primal-dual interior point method, one is associated to the brach-and-bound method (PDBB), which was developed in this study and implemented in the programming language C++, and another related to the branch-and-cut method (PDBC), which was investigated but was not implemented and tested in this study. The PDBB method was used to resolution of the mathematical models related to minimize the costs of sugar cane harvest, to minimize the collection and transportation cost of residual biomass from sugar cane, and to maximize the energy balance regarding these residues, which consider mechanized and semi-mechanized grow areas. Besides, multiobjective models were explored, such as the minimization of the collection and transportation cost and maximization of the energy balance of the residual biomass, and the total cost minimization and total energy balance maximization. The strategies used for determining efficient solutions of the multiobjective models were the weighted sum and e-constraint methods, which transformed the multiobjective problem into a sequence of mono-objective problems. The obtained results showed that the hybrid method is robust to solve these problems, it got a good computational performance, determined optimal solutions to the mono-objective problems, and the efficient solutions and the Pareto 's frontier associated to multiobjective problem / Mestre

Orientador: Kléber Pereira Lanças / Banca: João Alberto Borges de Araujo / Banca: Paulo Roberto Arbex Silva / Resumo: A cana-de-açúcar (Saccharum sp.) é uma planta de origem asiática e vem sido difundida em diversas partes do território nacional. Devido a proibição da queima do canavial por problemas ambientais, a mecanização passa a ser uma atividade fundamental na colheita desta cultura. O corte basal dos colmos de cana-de-açúcar é uma prática primordial do processo da colheita de cana-de- açúcar, havendo uma necessidade de estudos mais abrangentes sobre os impactos negativos que ocorrem durante a colheita, tanto nas soqueiras como nas perdas invisíveis geradas durante o corte, ocasionando danos ao produto colhido e no rebroto da cultura, forçando a antecipação da renovação do canavial e aumentando os custos produtivos e a energia despendida na produção dessa cultura. Este trabalho teve como objetivo avaliar o corte basal da cana-de-açúcar em laboratório, alterando as características operacionais, tais como a velocidade de deslocamento durante a operação e o ângulo de ataque do corte de base, utilizando o DECCA (Dispositivo de Ensaio de Corte Basal da Cana-de-Açúcar), desenvolvido pela equipe do NEMPA (Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais) para utilização em laboratório, que reproduz a ação do cortador de base sobre os colmos da cultura. O menor valor encontrado correspondeu ao tratamento com 7 km h -1 com ângulo de 18º. Para a velocidade de 3 km h -1 apenas o ângulo de 12º apresentou diferença estatística em relação aos de 15º e 18º. Para a velocidade de 3 km h -1, a relaç... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sugarcane (Saccharum sp.) is a plant of Asian origin and has been disseminated in various parts of the national territory. Due to the prohibition of burning cane due to environmental problems, mechanization becomes a fundamental activity in the harvesting of this culture. The basal cut of the sugarcane stem is a fundamental practice of the sugarcane harvesting process, broader studies on the negative impacts that occur during the harvest, both in the ratoon and in the invisible losses generated during the cut, causing damage to the harvested product and in the re-growth of the culture, forcing the anticipation of the renewal of the sugarcane field and increasing the productive costs and the energy spent in the production of that culture. The objective of this work was to evaluate the basal cut of the sugar cane in the laboratory, altering the operative characteristics, such as the speed of displacement during the operation and the angle of attack of the base cut, using an electrical-mechanical device DEECA (Sugarcane basal cutting test device), developed by the team of NEMPA (Agroforestry Machinery and Tire Testing Center) for laboratory use, which reproduces the action of the base cutter of on the stem of the culture. The lowest value found corresponded to the treatment with 7 km h-1 with an angle of 18º. For the speed of 3 km h-1 only the angle of 12º presented statistical difference in relation to those of 15º and 18º. For the speed of 3 km h-1, the relationship between the angles of 15º and 18º was significant, being that the number of sugarcane stem without damage, for the angle of 18º was higher and, consequently, the number of stem of Sugar cane without damage, stems with partial damage and ends was lower for that angle. For the speed of 5 km h-1, the angle of 12º presented significant differences for those of 15 and 18º. For the evaluation of the speed of 7 km h-1, the qui-square ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-12-11Bitstream added on 2014-06-13T19:40:45Z : No. of bitstreams: 1 andrade_nsf_dr_jabo.pdf: 474430 bytes, checksum: 6e71312deb02091fbcdb01549805e82d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo geral deste trabalho foi demonstrar o valor econômico das perdas de nutrientes por erosão do solo, no cultivo da cana-de-açúcar. Especificamente, avaliar as perdas de nutrientes por erosão (P, K, Ca e Mg), o custo de reposição de nutrientes e de produção da cana, e os indicadores de análise de investimentos: valor presente líquido, taxa interna de retorno e a relação benefício / custo em dois sistemas de colheita (cana crua e queimada) em Catanduva - SP, em área de 100 ha para cada sistema, formadas e colhidas no mesmo período de (2002 a 2007), com similaridade quanto ao tipo de solo, variedade, topografia e número de cortes. A metodologia baseou-se na equação universal da perda de solos, teoria dos custos de produção e de reposição de nutrientes, e teoria dos indicadores das análises de investimentos. Estimou-se que a área com cana queimada perdeu mais nutrientes em todos os cortes, por isso o maior custo médio de reposição de nutrientes R$ 33,93 ha-1 ano-1, sendo de R$ 21,12 ha-1 ano-1 para a cana crua. O menor custo de produção foi da cana crua em todos os cortes, média de R$ 29,60 t-1, sendo de R$ 32,71 t-1 para a queimada. A cana crua apresentou um lucro médio de R$ 5,70 t-1 (R$ 562,87 ha-1 ano-1) e a queimada de R$ 2,59 t-1 (R$ 217,46 ha-1 ano-1). O retorno econômico da cana crua é superior ao da cana queimada, evidenciado ainda mais por meio dos resultados obtidos pelos dois sistemas de colheita, considerando-se índices de análises de investimentos (VPL, TIR, B/C). Conclui-se que a cana crua apresentou o melhor retorno técnico e econômico em virtude de proporcionar melhor conservação do solo e da água, a qual foi valorada pelo custo de reposição de nutrientes perdidos por erosão / The general objective of this work was to demonstrate the economic value of nutrients loss by soil erosion in sugarcane cultivation. Specifically, It was to evaluate the nutrient loss through erosion (P, K, Ca and Mg), the cost of replacing the nutrients and the production of sugar cane, and also the indicators of investment analysis: liquid present value, the internal return tax, and the benefit cost relation in two harvesting systems (raw cane and burnt) in Catanduva, São Paulo state, Brazil. An area of 100 ha was studied for each system, formed and harvested in the same period (2002 and 2007), with similarities in the type of soil, variety, topography, and the number of cuts. The methodology was based on the universal equation of soil loss and the theory of production costs and the replacement of nutrients. It was estimated that an area of burnt sugar cane lost more nutrients in all of the cuts, thus it has the highest average cost of replacing the nutrients, BRR$33.93 ha-1 year-1, compared with BRR$21.12 ha-1 year-1 for raw cane. The lowest production cost was with raw cane in all of the cuts, with an average of BRR$29.60 t-1, compared to BRR$32.71 t-1 for burnt cane. Raw cane presents an average profit of BRR$5.70 t-1 (BRR$562.87 ha-1 year-1) and burnt BRR$2.59 t-1 (BRR$217.46 ha-1 year-1). The economic return on raw cane is higher than that of burnt cane, which is proven from the results obtained from the two systems of harvesting through the analysis of the investment indexes (LPV, IRT, B/C). We can conclude that raw cane presents the best technical and economic return in its ability to better conserve soil and water, which is valued in the cost of nutrient replacement and losses through erosion

Orientador: Kléber Pereira Lanças / Banca: Alberto Kazushi Nagaoka / Banca: Flavio Rielli Mazetto / Resumo: O setor sucroalcooleiro brasileiro encontra-se em pleno processo de modernização, utilizando novas tecnologias em diversas áreas o que demanda mão-de-obra qualificada dos técnicos envolvidos. A atual realidade deste setor frente ao avanço da produção de cana-de-açúcar, aos problemas causados pela queima da palha e da crescente demanda por mecanização agrícola nas diversas etapas do processo produtivo, torna a modernização do campo um caminho inevitável. Um dos fatores que vêm sendo analisado e pesquisado de forma mais intensa é o consumo de combustível das colhedoras mecanizadas de cana-de-açúcar, visto que o mesmo está além dos valores estimados para essa operação. O alto consumo é decorrente da falta de treinamento adequado dos operadores, que trabalham com a máquina em potência máxima a maior parte do tempo, mesmo quando não é necessário. Este trabalho teve como objetivo avaliar o consumo de colhedoras de cana-de-açúcar, para isso foram analisadas duas colhedoras: CASE IH modelo A8800, em canaviais de alta produtividade (mais de 100 t.ha-1), e CASE IH modelo A7700, em canaviais de menor produtividade (menos de 40 t.ha-1). As colhedoras foram avaliadas em três faixas de velocidade (5 a 6 km.h-1, 6 a 7 km.h-1 e 7 a 8 km.h-1) e três diferentes rotações do motor (1900 RPM, 2000 RPM e 2100 RPM). Os resultados mostraram que em canaviais de maior produtividade não foi viável utilizar a máquina na rotação de 1900 RPM, abaixo da recomendada pelos fabricantes (2100 RPM). A colhedora A8800 teve consumo horário médio menor, quando utilizada com 2000 RPM no motor (54,4 L.h-1). O mesmo ocorreu para o consumo de combustível por tonelada de cana-de-açúcar colhida, sendo o consumo a 1900 RPM do motor o mais alto (0,60 L.t-1). Nas áreas de menor produtividade o menor... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Brazilian sugar and ethanol sector is in the process of modernization, by using new technologies in several areas which demand skilled labor of the technicians involved. The actual reality of this sector forward to advancing the production of sugar cane, the problems caused by the burning of straw and growing demand for agricultural mechanization in the different of the productive process, modernization of the countryside makes an inevitable path. One of the factors that have been examined and studied more intensively is the fuel consumption of mechanized harvesters for sugar cane, since it is beyond the estimated values for this operation. The high consumption results from the inadequate training of operators, working with the machine at full power most of the time, even when not necessary. This work was aimed at evaluating the consumption of sugarcane's harvesters, to do this two sugarcane's harvesters were analyzed: CASE IH model A8800 in sugarcane high yield (over 100 t.ha-1), and CASE IH model A7700, lower yield (less than 40 t.ha-1). The harvester were evaluated at three speed ranges (5-6 km.h-1, 6-7 km.h-1 and 7-8 km.h-1) and three different engine speed (1900, 2000 and 2100 revolutions per minute). The results showed that higher yield of sugarcane field was not viability of using the machine well below by the manufacturer recommended (1900 RPM). The harvester A8800 the meddle of hourly consumption was lower when used the engine to 2000 RPM (54.4 l.h-1). The same happened to the fuel consumption... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Newton La Scala Júnior / Banca: Carlos Eduardo Pellegrino Cerri / Banca: Telmo Jorge Carneiro Amado / Banca: Marcílio Vieira Martins Filho / Banca: Afonso Lopes / Resumo: Estratégias para a redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) na agricultura vêm sendo discutidas há algum tempo, especialmente no Brasil, onde os solos agrícolas contribuem com 9,3% das emissões nacionais. Este trabalho teve como objetivo geral estimar as emissões de GEE das fontes de emissões do setor agrícola e combustão móvel na conversão dos sistemas de colheita da cana-de-açúcar manual queimada (cana queimada) para mecanizada (cana crua) e comparar com os resultados obtidos das avaliações de campo das emissões de C-CO2 induzidas pelo preparo do solo, calagem e aplicação de gesso agrícola, apresentando possíveis estratégias de mitigação. Os resultados indicaram que a adubação nitrogenada sintética e a queima de resíduos são responsáveis pelas maiores emissões observadas em áreas de cana crua e queimada, com 1.167,6 e 941,0 kg CO2eq ha-1 ano-1, respectivamente. As áreas de cana queimada apresentaram as maiores emissões com 3.103,9 kg CO2eq ha-1ano-1. As estimativas indicaram que a conversão de cana queimada para áreas de cana crua pode reduzir as emissões em 310,7 kg CO2eq ha-1 ano-1 (sem considerar o sequestro de carbono do solo) e 1.484,0 kg CO2eq ha-1 ano-1 (considerando o sequestro de carbono do solo). As emissões de C-CO2 referentes à reforma da área de cana crua com as práticas usuais de manejo consideradas resultaram em 1.103,8 kg C-CO2 ha-1 em 25 dias, assim como a simples retirada da palha na superfície do solo resultou em emissões adicionais de 252,4 kg de C-CO2 ha-1 ou 925,3 kg CO2. O desenvolvimento da produção de cana-de-açúcar no Brasil certamente deve direcionar-se para a redução da prática da queima dos resíduos e do uso de diesel, reduzindo algumas operações de preparo do solo e também deve adotar práticas de fertilização mais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Strategies for the reduction of greenhouse gases emissions (GHG) in agriculture have been debated for some time, especially in Brazil, where the agricultural soils contribute to 9.3% of national emissions. This study aimed to estimate the GHG emission in the agricultural sector and mobile combustion sources from the conversion of sugarcane manual burned harvest system (burned) to green harvest mechanized system (green) comparing with the results of CO2 emission from field evaluations induced by soil tillage, liming and gypsum application, presenting possible mitigation strategies. The results indicate that the N synthetic fertilizer and burning of residues are responsible for the higher emissions observed in green and burned areas with 1,167.6 and 941.0 kg CO2eq ha-1 yr-1, respectively. The sugarcane burning plot presented the highest emissions in our scope, with 3,103.9 kg CO2eq ha−1y−1. Our estimates indicate that conversion from burned to green plot could save from 310.7 CO2eq ha−1 y−1 (not considering soil carbon sequestration) to 1,484.0kg CO2eq ha−1 y−1 (considering soil carbon sequestration). Emissions of CO2-C on the renovation of the sugarcane area with the usual practices and management considered, resulted in 1,103.8 kg CO2-C ha-1 in 25 days, as well as the simple removal of the residues from the soil surface resulted in additional emissions of 252.4 kilograms of CO2-C ha-1 or 925.3 kg CO2 ha-1. The development of sugarcane production in Brazil must certainly move towards the reduction of burning practices and the diesel use, reducing some tillage operations and must also adopt more efficient... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Coorientadora: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Luiz Cesar Ribas / Banca: Paulo André de Oliveira / Banca: Daniela Renata Cantane / Banca: Antonio Roberto Balbo / Resumo: Nos últimos anos, diversos fatores afetaram a indústria canavieira do Brasil, como a queda na produtividade agrícola, baixa taxa de utilização da capacidade industrial e redução dos rendimentos dos processos agrícolas mecanizados, principalmente na colheita da cana-de-açúcar. O objetivo inicial deste estudo foi propor uma metodologia para a estimativa de indicadores de desempenho operacional e econômico para operações de colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Objetivo principal foi o desenvolvimento de um modelo matemático para a maximização da produção, por meio da escolha de variedades de cana-de-açúcar mais produtivas e dentro dos parâmetros de qualidade da matéria-prima exigidos pela indústria. Com base no resultado do modelo matemático avaliou-se o impacto da maximização da produção sobre o custo operacional do subsistema de corte e carregamento da colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Os dados foram coletados por meio de pesquisa documental realizada numa propriedade pertencente a uma usina sucroenergética situada na região de Botucatu-SP. A metodologia deste trabalho foi dividida em duas etapas distintas. Na primeira etapa buscou-se analisar um cenário inicial (A) em que foram estimados indicadores de desempenho operacional e econômico, por meio de um estudo de caso, com a obtenção de informações sobre a área colhida na propriedade na safra 2011. Na segunda etapa foi projetado um cenário otimizado (B), que foi desenvolvido com a formulação de um modelo matemático para a maximização da produção da cana-de-açúcar na área estudada. Para a escolha das variedades mais produtivas foram coletadas informações sobre os indicadores de produtividade (t ha-1), fibra (%) e POL (%), dos primeiros quatro anos de corte, no período de 2008 a 2012, de vinte e cinco variedades de cana-de-açúcar, dispostas em áreas próprias e arrendadas da ... / Abstract: In recent years, several factors have affected the sugarcane industry in Brazil, as the drop in agricultural productivity, low rate of industrial capacity utilization and decrease in the yield of agricultural processes, especially in harvesting process. The initial objective of this study was to propose a methodology for the estimation of operational and economical performance indicators for mechanical harvesting of sugarcane operations. The main objective was to develop a mathematical model to maximize sugarcane yield choosing the most productive sugarcane varieties which are within the highest quality level required by industry. Based on mathematical model results it was evaluated the impact of maximizing production on cutting and loading subsystem operational costs of the mechanized harvesting process. Data were collected through desk research conducted in a sugarcane plant located in the region of Botucatu, São Paulo State. Methodology was divided into two distinct stages. In the first one, an initial scenario (A) was analyzed and operational and economical performance indicators were estimated within a study case which collected information on the harvesting area in 2011. The second stage, an optimized scenario (B), was developed by formulating a mathematical model for maximizing sugarcane production within the studied area. For choosing the most productive varieties data from twenty-five varieties of sugarcane were collected by means of mechanized processes indicating indexes of productivity (t ha-1), fiber (%) and POL (%), along the first four years of cutting, from 2008 to 2012. Average of the indexes was used considering the first four cuts to solve the mathematical model programmed on GUSEK platform (GLPK Under Scite Extended Kit). Optimized scenario (B) enabled the estimation of operational and economical performance indicators in order to validate the proposed mathematical model... / Doutor

Orientador: Kléber Pereira Lanças / Banca: Saulo Philipe Sebastião Guerra / Banca: Paulo Roberto Arbex Silva / Banca: Ila Maria Corrêa / Banca: Nilson Salvador / Resumo: As colhedoras atuais de cana-de-açúcar são autopropelidas, com todo acionamento, das peças ativas e locomotoras, hidráulico. O cortador de base é composto por dois discos contra rotativos, com cinco lâminas retangulares cada, que cortam os colmos em sua base por impacto. Um rolo defletor empurra os caules para frente antes do corte para auxiliar na alimentação da máquina. A deflexão e o corte de base por impacto são responsáveis por danos na soqueira e no produto colhido. Estes danos aceleram o processo de deterioração, aumentam o nível de perdas e prejudica a rebrota. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver e avaliar um sistema de corte de base que não se baseie no corte por impacto e que possa ser adaptado em qualquer colhedora comercial sem a necessidade de alterações na máquina. Para alcançar o objetivo proposto, foi realizado um estudo cinemático de lâminas curvas e foram conduzidos experimentos de laboratório e campo. Os discos do cortador de base estão sujeitos a dois movimentos, rotação e translação (avanço da colhedora). O estudo cinemático descreve estes movimentos em forma de matrizes. Foram elaborados programas com o uso do software MATLAB para a realização de uma simulação virtual, usada para investigar as configurações alternativas do cortador de base e fornecer subsídios para um desenvolvimento teórico do processo de corte da cana-de-açúcar. No laboratório foi construída uma estrutura de teste que simulava os movimentos de rotação e translação do disco, para cortar uma amostra do caule da cana-de-açúcar. Foram realizados dois experimentos; no primeiro foi utilizado um delineamento estatístico em esquema fatorial onde foi avaliado o passo do serrilhado, o ângulo horizontal da lâmina com inclinação para frente e para trás e a velocidade de corte. Foram analisados os danos no caule, perdas de massa, forças e energia de corte... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The current sugar cane harvesters are self propelled and all transmissions are hydraulic. The basecutting mechanism consists of two rotating discs, with five rectangular blades each, which cut the stalk at its base by impact. A knockdown roller pushes the stem forward before the cut to assist the machine feeding. The deflection and the basecutting by impact are responsible for damage to the stump and harvested product. This damage accelerates the deterioration process, increases the level of losses, damage and reduces the ratoon. The objective of this research was to develop and evaluate a basecutter system that is not based on the impact cut and can be adapted to any commercial harvester without any modification in the machine. To achieve the proposed objective, a cinematic study of curved blades was developed and was also conducted laboratory and field experiments. The basecutter discs are subject to two basic movements, rotation and translation (advancement of the harvester). The cinematic study describes these movements in form of matrices and some programs were written using the MATLAB software and this virtual simulation was used to investigate alternative basecutting configurations and provide knowledge to a theoretical development of the sugarcane cutting process. At the laboratory it was built a test rig that simulates the rotation and translation movements of the disc to cut a sample of sugarcane stalk. Two experiments were conducted: in the first, it was used a factorial statistics design which assessed the pitch of the serration, the horizontal blade angle (backward and forward) and cutting speed. It was analyzed the damage to stem, mass 4 losses, forces and cutting energy. In the second experiment the sample of whole sugarcane was submitted to a bending stress to simulate the effect of deflection roll and it was analyzed the damage to stem, mass loss and consumed energy... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marcílio Vieira Martins Filho / Banca: Zigomar Meneses de Souza / Banca: José Luiz Rodrigues Torres / Banca: Afonso Lopes / Banca: Maria Ignez Espagnoli Geraldo Martins / Resumo: O objetivo geral deste trabalho foi demonstrar o valor econômico das perdas de nutrientes por erosão do solo, no cultivo da cana-de-açúcar. Especificamente, avaliar as perdas de nutrientes por erosão (P, K, Ca e Mg), o custo de reposição de nutrientes e de produção da cana, e os indicadores de análise de investimentos: valor presente líquido, taxa interna de retorno e a relação benefício / custo em dois sistemas de colheita (cana crua e queimada) em Catanduva - SP, em área de 100 ha para cada sistema, formadas e colhidas no mesmo período de (2002 a 2007), com similaridade quanto ao tipo de solo, variedade, topografia e número de cortes. A metodologia baseou-se na equação universal da perda de solos, teoria dos custos de produção e de reposição de nutrientes, e teoria dos indicadores das análises de investimentos. Estimou-se que a área com cana queimada perdeu mais nutrientes em todos os cortes, por isso o maior custo médio de reposição de nutrientes R$ 33,93 ha-1 ano-1, sendo de R$ 21,12 ha-1 ano-1 para a cana crua. O menor custo de produção foi da cana crua em todos os cortes, média de R$ 29,60 t-1, sendo de R$ 32,71 t-1 para a queimada. A cana crua apresentou um lucro médio de R$ 5,70 t-1 (R$ 562,87 ha-1 ano-1) e a queimada de R$ 2,59 t-1 (R$ 217,46 ha-1 ano-1). O retorno econômico da cana crua é superior ao da cana queimada, evidenciado ainda mais por meio dos resultados obtidos pelos dois sistemas de colheita, considerando-se índices de análises de investimentos (VPL, TIR, B/C). Conclui-se que a cana crua apresentou o melhor retorno técnico e econômico em virtude de proporcionar melhor conservação do solo e da água, a qual foi valorada pelo custo de reposição de nutrientes perdidos por erosão / Abstract: The general objective of this work was to demonstrate the economic value of nutrients loss by soil erosion in sugarcane cultivation. Specifically, It was to evaluate the nutrient loss through erosion (P, K, Ca and Mg), the cost of replacing the nutrients and the production of sugar cane, and also the indicators of investment analysis: liquid present value, the internal return tax, and the benefit cost relation in two harvesting systems (raw cane and burnt) in Catanduva, São Paulo state, Brazil. An area of 100 ha was studied for each system, formed and harvested in the same period (2002 and 2007), with similarities in the type of soil, variety, topography, and the number of cuts. The methodology was based on the universal equation of soil loss and the theory of production costs and the replacement of nutrients. It was estimated that an area of burnt sugar cane lost more nutrients in all of the cuts, thus it has the highest average cost of replacing the nutrients, BRR$33.93 ha-1 year-1, compared with BRR$21.12 ha-1 year-1 for raw cane. The lowest production cost was with raw cane in all of the cuts, with an average of BRR$29.60 t-1, compared to BRR$32.71 t-1 for burnt cane. Raw cane presents an average profit of BRR$5.70 t-1 (BRR$562.87 ha-1 year-1) and burnt BRR$2.59 t-1 (BRR$217.46 ha-1 year-1). The economic return on raw cane is higher than that of burnt cane, which is proven from the results obtained from the two systems of harvesting through the analysis of the investment indexes (LPV, IRT, B/C). We can conclude that raw cane presents the best technical and economic return in its ability to better conserve soil and water, which is valued in the cost of nutrient replacement and losses through erosion / Doutor

Orientador: Kléber Pereira Lanças / Banca: Marcelo de Almeida Silva / Banca: Paulo Roberto Arbex Silva / Banca: Fabricio Campos Masiero / Banca: Roberto da Cunha Mello / Resumo: Na colheita mecanizada tradicional de cana-de-açúcar, o corte basal dos colmos é realizado por impacto; esse sistema é eficaz, porém, durante o processo de corte ocorrem danos ao material colhido e as soqueiras. Nesse contexto, foi proposto um novo sistema de corte, as serras, que realizam o corte basal da cana-de-açúcar de forma contínua, com a finalidade de diminuir os danos causados durante a colheita e podem ser utilizados nas colhedoras de cana-de-açúcar atuais sem grandes modificações. O objetivo desse trabalho foi avaliar comparativamente, no campo e no laboratório, o sistema de corte basal contínua, as serras, com a convencional, as facas, através da eficiência energética, desempenho operacional e qualidade de trabalho. Para os ensaios de laboratório foi construído o dispositivo de ensaio de corte basal de cana-de-açúcar (DECCA), que realiza a ação do cortador de base das colhedoras nos colmos da cultura, sendo realizados três experimentos. No primeiro foi analisado o efeito de cinco velocidades de deslocamento (2, 3, 4, 5 e 6 km h-1) na qualidade de corte e perdas invisíveis de matéria prima industrializável, no segundo, a influência das mesmas velocidades sobre a força máxima de corte, e no terceiro, o efeito de três diâmetros de colmo (27, 30 e 33 mm) na força máxima de corte. No campo, para avaliar o desempenho das duas ferramentas de corte, foi realizado um experimento utilizando três áreas com características distintas, em que foram avaliados o desempenho operac... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the traditional mechanized harvest of sugar cane, the basecutting mechanism is carried out by impact, through the advance of two discs equipped with 5 knives each, that turn in convergent direction towards the row of the culture; this system is effective, however, occurs damage to the harvested product and the stump. In this context, a new cutting system was proposed, the saws, which perform the basecutting of the sugar cane in a continuous way, to reduce the damage caused during the harvest and can be used in sugarcane harvesters without major changes. The objective of this work was to evaluate, in the field and in the laboratory, the continuous basecutting system, the saws, with the conventional, the knives, through the energy efficiency, operational performance and quality of work. For the laboratory tests, the sugar cane basecutting test device (DECCA) was constructed, which performs the action of the of the harvesters on the stalks of sugar cane, and three experiments were carried out. In the first one, the effect of five displacement velocities (2, 3, 4, 5 and 6 km h-1) on the cut quality and invisible losses of raw material, in the second, the influence of the same speeds on the maximum cutting force, and in the third, the effect of three stalks diameters (27, 30 and 33 mm) on maximum cutting force. In the field, to evaluate the performance of the two cutting tools, an experiment was carried out using three areas with distinct characteristics, in which the effective operational performance, fuel consumption, visible raw material losses, cut quality and harvested raw material quality. In the laboratory, in the first experiment, the saws presented a better cutting quality index at speeds of 3, 4 and 5 km h-1, similar quality of the knives at a speed of 6 km h-1 and inferior quality of the knives in 2 km h-1, for the invisible raw material losses, the saws presented a smaller ... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-23Bitstream added on 2014-06-13T19:20:44Z : No. of bitstreams: 1 mello_rc_dr_botfca.pdf: 1756104 bytes, checksum: 8f837d784813911ebf3c8ca7e85b19c2 (MD5) / As colhedoras atuais de cana-de-açúcar são autopropelidas, com todo acionamento, das peças ativas e locomotoras, hidráulico. O cortador de base é composto por dois discos contra rotativos, com cinco lâminas retangulares cada, que cortam os colmos em sua base por impacto. Um rolo defletor empurra os caules para frente antes do corte para auxiliar na alimentação da máquina. A deflexão e o corte de base por impacto são responsáveis por danos na soqueira e no produto colhido. Estes danos aceleram o processo de deterioração, aumentam o nível de perdas e prejudica a rebrota. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver e avaliar um sistema de corte de base que não se baseie no corte por impacto e que possa ser adaptado em qualquer colhedora comercial sem a necessidade de alterações na máquina. Para alcançar o objetivo proposto, foi realizado um estudo cinemático de lâminas curvas e foram conduzidos experimentos de laboratório e campo. Os discos do cortador de base estão sujeitos a dois movimentos, rotação e translação (avanço da colhedora). O estudo cinemático descreve estes movimentos em forma de matrizes. Foram elaborados programas com o uso do software MATLAB para a realização de uma simulação virtual, usada para investigar as configurações alternativas do cortador de base e fornecer subsídios para um desenvolvimento teórico do processo de corte da cana-de-açúcar. No laboratório foi construída uma estrutura de teste que simulava os movimentos de rotação e translação do disco, para cortar uma amostra do caule da cana-de-açúcar. Foram realizados dois experimentos; no primeiro foi utilizado um delineamento estatístico em esquema fatorial onde foi avaliado o passo do serrilhado, o ângulo horizontal da lâmina com inclinação para frente e para trás e a velocidade de corte. Foram analisados os danos no caule, perdas de massa, forças e energia de corte... / The current sugar cane harvesters are self propelled and all transmissions are hydraulic. The basecutting mechanism consists of two rotating discs, with five rectangular blades each, which cut the stalk at its base by impact. A knockdown roller pushes the stem forward before the cut to assist the machine feeding. The deflection and the basecutting by impact are responsible for damage to the stump and harvested product. This damage accelerates the deterioration process, increases the level of losses, damage and reduces the ratoon. The objective of this research was to develop and evaluate a basecutter system that is not based on the impact cut and can be adapted to any commercial harvester without any modification in the machine. To achieve the proposed objective, a cinematic study of curved blades was developed and was also conducted laboratory and field experiments. The basecutter discs are subject to two basic movements, rotation and translation (advancement of the harvester). The cinematic study describes these movements in form of matrices and some programs were written using the MATLAB software and this virtual simulation was used to investigate alternative basecutting configurations and provide knowledge to a theoretical development of the sugarcane cutting process. At the laboratory it was built a test rig that simulates the rotation and translation movements of the disc to cut a sample of sugarcane stalk. Two experiments were conducted: in the first, it was used a factorial statistics design which assessed the pitch of the serration, the horizontal blade angle (backward and forward) and cutting speed. It was analyzed the damage to stem, mass 4 losses, forces and cutting energy. In the second experiment the sample of whole sugarcane was submitted to a bending stress to simulate the effect of deflection roll and it was analyzed the damage to stem, mass loss and consumed energy... (Complete abstract click electronic access below)