Cada vez que los frutos y hortalizas se manipulan, se producen daños y, por tanto, pérdidas de calidad y pérdidas económicas. Los productos Electrónicos Simulados SEP miden y registran las fuerzas que intervienen en estos procesos. Por ello, se pueden utilizare para localizar los puntos que causan daños en las cosechadoras y en las líneas de manipulación. De esta manera, se pueden hacer las modificaciones oportunas para eliminar los daños por impactos en frutas y hortalizas. En este artículo se exponen las calibraciones de 4 SEPs y los ensayos realizados en distintas líneas de frutas y hortalizas

Anderson, George

Jaren Ceballos, Carmen

Muir, Andrew

Ruiz-Altisent, Margarita

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Detección de impactos con frutos electrónicos

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HF 
FRUTICULTURA 
Detección de impactos con 
frutos electrónicos 
Carmen Jaren Ceballos1, George Anderson2, Margarita Ruiz Altisent1 y Andrew Muir2. 
Cada vez que los frutos y hortalizas se manipulan, se producen daños y, por tanto, pérdidas de 
calidad y pérdidas económicas. Los productos Electrónicos Simulados §¡EP)3 miden y regis-
tran las fuerzasque intervienen en estos procesos. Por ello, se pueden utilizare para localizar 
los puntos que causan daños en las cosechadoras y en las líneas de manipulación. De esta 
manera, se pueden hacer las modificaciones oportunas para eliminar los daños por impactos 
en frutas y hortalizas. En este artículo se exponen las calibraciones de 4 SEPs y los ensayos 
realizados en distintas líneas de frutas y hortalizas. 
Los daños en los productos agrícolas causados por la manipulación meca 
nica y el transporte originan una disminu-
ción de la calidad, además de importantes 
pérdidas económicas. Un número signifi-
cativo de daños pueden atribuirse a 
magulladuras producidas por impacto de 
los frutos con superficies duras o con otros 
frutos. 
Para intentar disminuir los daños por 
impacto, tenemos que conocer los disposi-
tivos mecánicos o los procesos en los cua-
les se producen impactos (B.R. Tennes et 
al, 1988). Para poder localizar y cuantifi-
car la gravedad de los golpes producidos, 
se han desarrollado en los últimos años 
"productos o frutos electrónicos simula-
dos": los SEP. Estos se han desarrollado en 
diversos laboratorios, entre ellos el Scottish 
Centre of Agricultural Engineering de 
Edimburgo (Reino Unido). Los SEP mi-
den y registran las fuerzas que intervienen 
en los procesos de manipulación y trans-
porte. Por ello, pueden utilizarse para des-
cubrir los puntos que causan daños y, de 
esa manera, poder hacer las modificacio-
nes oportunas para evitar posteriores da-
ños. Una importante característica de los 
SEP es su fácil manejo en situaciones 
prácticas tales como la recolección y las 
líneas de manipulación. En estas situacio-
nes, es esencial que no haya interferencias 
' E.T.S. de Ingenieros Agrónomos. Universidad 
Politécnica de Madrid. 
2
 Scottish Centre of Agricultural Engineering. 
Edimburgo, Reino Unido. 
3
 Simulated Electronic Products 
HORTOFRUTICULTURA 7/8-1992 
entre el SEP y la maquinaria (G. Anderson, 
1990). 
DESCRIPCIÓN DE LOS SEP 
Los SEP deben fabricarse con un tama-
ño, peso y característica de rebote (elasti-
cidad) que se corresponden con las propie-
dades físicas de los productos cuyas cose-
chadoras o líneas se quieren estudiar (ver 
figura 1). 
Los SEP están formados por una es-
tructura de plástico en forma de toroide y 
abierta por la mitad. Esta carcasa se en-
vuelve con cable pizo-electnco de PVDF 
(polyvinildenc fluoride) y, en su interior, 
se encuentran los elementos microelec-
trónicos que procesan y almacenan los 
datos así como una pequeña batería.^ El 
cable piezo-eléctrico es el encargado^cap-
tar el impacto. Cuando éste se produce, el 
material piezo-eléctrico es presionado en-
tre la superficie de impacto y la carcasa 
rígida. Esta presión provoca una pulsación 
eléctrica. Esta pulsación se mide por 
sensores electrónicos simples que deter-
minan un cierto nivel. Este nivel se alma-
cena hasta que se produce un impacto más 
fuerte o hasta que hacemos la lectura (G. 
Anderson, 1990). 
El dispositivo, en su versión actual, 
también registra el tiempo que transcurrió 
hasta el impacto. Es decir, registra el ma-
yor impacto y el tiempo transcurrido. La 
carcasa junto con el cable enrollado se 
envuelven dentro de un material amorti-
guador en mayor o menor medidaen fun-
ción de la sensibilidad a dañarse del fruto 
al que se intenta parecer. Así, para patata el 
dispositivo será menos sensible que para 
tomate. Esta envuelta le proporciona ya la 
forma más o menos esférica que poseen los 
SEP. 
En la superficie hay dos conexiones 
magnéticas. Una de ellas sirve para conec-
tar el aparato. En el momento en que se 
activa, empieza a funcionar el cronómetro 
y ya es capaz el SEP de registrar fuerzas. 
La otra conexión magnética está colocada 
Fig. 2 SEP colocado en el dispositivo de impactos. 
59 
HF 
FRUTICULTURA 
al lado de una pequeña pantalla. Se activa 
cuando el usuario desea hacer una lectura 
de la información contenida en la memo-
ria. La pantalla mostrará entonces el máxi-
mo nivel de daño, ocurrido durante el 
proceso a que haya sido sometido el fruto 
electrónico, y el tiempo, en segundos, trans-
curridos desde que se conectó hasta que 
dicho impacto tuvo lugar. Así, por ejem-
plo, si en lapantalla aparece "6.018" es que 
el nivel de daño ha sido de 6 y el tiempo 
transcurrido de 18 segundos. 
Cronometrando el tiempo a lo largo del 
proceso de manipulación y observando el 
dispositivo, se pueden identificar rápida-
mente las zonas de mayor daño, que pue-
den ser así eliminadas. Así, por ejemplo, se 
puede reducir la altura de caída. Sucesivas 
utilizaciones indicarán otros puntos que 
también ocasionen daños. 
Dos de estos dispositivo registra hasta 
un nivel máximo de daño preestablecido 
que es de 7. Los otros dos cuantifican los 
daños en tantos por ciento. Por lo que, a 
priori, lo único que conocemos es si un 
impacto ha sido mayor que otro, en una 
escala del 0 al 7 o de 0 a 100, según el SEP. 
El SEP se calibra para adecuar esos 
niveles a los daños que se producen en los 
frutos a los que se asemeja sometidos a un 
impacto de la misma energía. 
CALIBRACIÓN 
Para la calibración de los SEPs se rea-
lizaron impactos controlados sobre él en el 
Laboratorio de Propiedades Físicas del 
Departamento de Ingeniería Rural de la 
Universidad Politécnica de Madrid. Los 
impactos se realizaron con un dispositivo 
diseñado por dicho laboratorio (M. Ruiz et 
al., 1987). Una semiesfera de masa cono-
cida se deja caer sobre el SEP a distintas 
alturas (ver figura 2). Después de cada 
impacto, se tomaba lectura de la pantalla 
del SEP para conocer el nivel de daños y se 
calculaba la energía del impacto. Los cua-
tro SEPs se diferenciaban en su sensibili-
dad al daño. 
Con el mismo dispositivo se pueden 
realizar impactos del mismo nivel energé-
tico sobre fruto y a continuación cuantifi-
car el daño. Así, podemos asignar a cada 
valor de la escala de los dispositivos, una 
estimación de las consecuencias que ese 
impacto tiene sobre el fruto. Esta relación 
hay que hacerla para cada tipo fruto, para 
cada variedad y para unas mismas condi-
60 
ciones de madurez y temperatura. Un mis-
mo impacto no causa los mismos daños 
sobre todos los frutos ni sobre todas las 
variedades de un mismo fruto. Los niveles 
de daño también dependen mucho del es-
tado de madurez y de la temperatura a la 
que se efectúe el impacto. 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
A partir de los datos de altura del im-
pacto y de la masa se han calculado la 
energía, la aceleración máxima, la defor-
mación máxima y el tiempo de impacto. 
Las relaciones entre estos parámetro.Sde 
impacto y los niveles de daños registrados 
por los dispositivos se encuentran en las 
tablas 1-4. Los coeficientes de correlación 
medios para los cuatro SEP entre las varia-
bles de impacto y el nivel de daño son 
todos superiores al 0.9. 
Según Siyami et al. (1988), que tam-
bién han trabajado con esferas instrumen-
tadas para la detección de daños, Ruiz et al 
(1986) y García et al. (1988), el diámetro 
de las magulladuras producido por impac-
tos en manzana está influenciado por la 
aceleración máxima en el impacto. Por lo 
tanto, dada la alta correlación entre el nivel 
de daño detectado por los SEP y la acele-
ración máxima, podemos predecir las di-
mensiones de las magulladuras que se oca-
sionarían en frutos ante un impacto de un 
determinado nivel. 
De los cuatro SEP ensayados, el más 
semejante a frutas tales como pera, manza-
na y melocotón, en las condiciones en las 
que esta fruta se manipula en nuestro país, 
es el denominado "d". Este SEP detecta 
daños en un intervalo de 4,8-5^8 x lCPí 
Julios por lo que parece adecuado para 
Tabla 1 Relación entre parámetros de impacto y nivel de daños en el SEP "a" 
ENERGÍA 
(10"3J) 
45.2 
56.5 
67.8 
90.4 
113.1 
135.6 
214.7 
248.6 
ACELERACIÓN 
(m/s2) 
818.7 
818.4 
818.4 
818.5 
826.8 
824.4 
827.8 
832.0 
DEFORMACIÓN 
(mm) 
0.91 
0.02 
1.22 
1.62 
1.87 
2.92 
6.20 
7.00 
TIEMPO 
(ms) 
3.78 
3.70 
3.84 
3.82 
3.76 
3.78 
3.30 
3.20 
NIVEL DE 
DAÑO 
0 
1 
1 
1 
1 
2 
3 
3 
Tabla 2 Relación entre parámetros del impacto y nivel de daños en el SEP "b' 
ENERGÍA 
(103J) 
11.3 
22.6 
33.9 
45.2 
67.8 
90.4 
113.0 
135.6 
ACELERACIÓN 
(m/s2) 
662 
661 
660 
660 
665 
665 
661 
DEFORMACIÓN 
(mm) 
0.5 
0.7 
0.9 
1.6 
3.0 
3.7 
5 
TIEMPO 
(ms) 
3.3 
3.6 
4 
3.3 
3.4 
3.55 
3.6 
NIVEL DE 
DAÑO 
0 
5 
10 
23 
40.2 
55.7 
71.2 
100 
Tabla 3 Relación entre parámetros de impacto y nivel de daño en el SEP " c " 
ENERGÍA 
(10"3J) 
11.3 
22.6 
33.9 
45.2 
56.5 
62.1 
ACELERACIÓN 
(m/s2) 
295.68 
443.60 
613.80 
669.60 
669.60 
669.60 
DEFORMACIÓN 
(mm) 
0.5 
0.7 
0.9 
1.0 
1.1 
1.2 
TIEMPO 
(ms) 
4.25 
3.8 
3.9 
3.7 
3.7 
3.7 
NIVEL DE 
DAÑO 
8.3 
25.3 
52.0 
85.4 
91.0 
100 
HORTOFRUTICULTURA 7/8-1992 
•r- HF 
FRUTICULTURA 
perfeccionar líneas de bue-
na calidad de manzanas, es-
tudiar las nuevas líneas de 
manipulación de frutos tan 
sensibles como la chirimoya 
y cuantificar los daños en la 
recolección mecanizada del 
tomate, entre otros ejemplos 
(Fig. 3). 
Los otros tres SEPs no 
registraron daño alguno^ en 
las pruebas de laboratorio 
hasta una energía de 
11,3x10-3 Julio: En cam-
bio, las manzanas, en el mis-
mo ensayo, ya registran da-
ños con 15X10K3 Julios 
(Jaren et al. 1990 a y b). 
El prototipo "c", que era 
de los cuatro el de menor 
tamaño, resultó ser el se-
gundo más sensible a los 
impactos mecánicos a los 
que fue sometido (Ruté et 
al, 1991). Su rango de me-
dida fue muy pequeño, tan 
sólo entre 11,3 y 67,8 x 10* 
j& Julios. Por lo tanto, podría 
asemejarse a frutas como 
las anteriormente citadas. Se 
podría emplear para la detección de daños 
en cosechadoras y líneas de una calidad 
media. 
El SEP "a" es más adecuado para fru-
tos más resistente a daños mecánicos por 
impacto tales como las patatas. 
EJEMPLOS 
PRÁCTICOS DE 
LA UTILIZACIÓN 
DE LOS SEP 
Se han ensayado 6 líneas de manipula-
ción de frutas de la empresa MERCO. En 
ellas, se hicieron pasar los SEPs que se 
•MALA 1-7 M DAÑO* 
100 
80 
6 0 
40 
20 
SEP'o' 
100 160 
n m u tw-* J) 
PROTOTIPOS DE SEP 
- t - 8 E P V 
-e - SEP-d" 
260 
Fig. 3 Escala porcentual (derecha) y discreta (izquierda) de nivel de 
agresión registrado por cada SEP: "a" y "d" escala discreta y "b" y 
"c" escala porcentual. En abscisas, niveles de energía de los 
impactos aplicados con el dispositivo de ensayos del laboratorio 
(Fig. 2): Obsérvese que el prototipo "d" es capaz de registrar niveles 
de energía muy bajos. Cada prototipo (ver texto) se adecúa a 
diversos tipos de frutos, según su susceptibilidad a los daños. 
colocaban allí donde se suponía que 
se podían producir golpes de impor-
tancia. 
Las líneas de frutas de hueso y de 
pepita de Fraga (Zaragoza) y de Bell-
lloch (Lérida) resultaron ser de muy 
buena calidad ya que ninguno de los 
SEP "a", "b" y "c" detectaron daños. 
Por lo que, no se producen golpes de 
más de 11, 3 x 10-3 Julios, energía 
perfectamente soportada por estos 
frutos sin que sufran daño alguno. La 
línea de chirimoya y la de aguacate, 
ambas de Motril (Granada), resulta-
ron también excelentes. La primera 
Tabla 4 Relación entre parámetros de impacto y nivel de daño en el SEP "d' 
ENERGÍA 
(103J) 
4.8 
9.7 
14.5 
19.3 
28.9 
38.6 
57.9 
ACELERACIÓN 
(m/s2) 
815.54 
820.96 
820.55 
825.19 
828.61 
825.43 
836.80 
DEFORMACIÓN 
(mm) 
0.30 
0.45 
060 
075 
1.97 
2.49 
3.80 
TIEMPO 
(ms) 
2.25 
2.17 
2.00 
2.03 
1.95 
1.90 
1.83 
NIVEL DE 
DAÑO 
1 
1 
1 
2 
2 
3 
4 
no registró ningún daño con el SEP más 
sensible (d) y la segunda sólo se localizó 
un punto de daño 1 con el "d", lo que no le 
supone daño al aguacate (Correa, 1991) 
Donde sí se registraron daños fue en la 
línea de manipulación de cebollas de 
Mocejón (Toledo). De todos los puntos 
donde se detectaron impactos, sólo cinco 
resultaron importantes para las cebollas. 
Estos fueron o caídas de frutos sobre vari-
llas o sobre fondos de tolvas vacías. Estos 
daños se evitarían fácilmente forrando las 
varrillas y el fondo de las tolvas con mate-
rial amortiguador. También se detectaron 
daños en una línea de patata de Motril 
(Granda). En este caso sólo tres puntos 
resultaron importantes: tolva de recepción, 
lavadora y caída por una pequeña rampa 
que como era regulable en altura se pudo 
modificar hasta eliminar la ocurrencia de 
daño. 
AGRADECIMIENTOS 
Nuestro agradecimiento al CICYT, Acciones 
Integradas Hispano-Británicas, al S.C.A.E. y a Mer-
co. 
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HORTOFRUTICULTURA 7/8-1992 61 


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