MARZO 2009 agrotécnica

AUMENTO DE LAPOTENCIA EN LOSMOTORES DE LOS

TRACTORESParte 1.- Las alteraciones 'legales'

La potencia del motor aún

sigue siendo, en muchos

casos, el factor

determinante a la hora de

elegir tractor. Desde hace

unos años, ese valor

resulta variable según las

modificaciones 'legales'

que pueden aporrarse

para ampliar la potencia

disponible.

PROF. ETTORE GASPARETTODpto. de Ingeniena Agraria

Universidad de Milán

I Potencia: el valorsagrado

En el campo de las máquinasagrícolas, el tractor se hace due-ño y señor, dominador sobre to-das las demás. Su elección de-termina la selección de un con-junto de máquinas agrícolas quesólo tienen vida al ser arrastra-

4 6

1 200

1 000

oQ. 600o4.) 400

200

o

•. .• - • •

.. • e. •• : • . ; • .

-• •

•. e

:. . . • • : •e .'

t. e*

. •„ j• ...:.

^1* r k4 l• .....• 11.. . •.• • ' •

•...

I.•r *1 t- .1' •it I .;, : •• •

. 1 • . • •

• .

70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Potencia (kW)

Fuente: PROF1

FIGURA 1 PRECIO DE LOS TRACTORES POR kW DE POTENCIA,EN EL 2007

das, accionadas o transportadaspor el tractor.

Para los tractores agrícolas eldato más importante, que los hacaracterizado hasta hace pocosaños, ha sido la potencia de sumotor. Hablo del pasado, ya quedesde hace algunos años la si-tuación cambia totalmente; seestá produciendo una revolución.

Por otra parte, en cualquiersistema, también en el técnico,la inercia es elevada y los fabri-cantes no se han conformado to-davía con la nueva situación. Enefecto, si se examinan las deno-minaciones de muchos 'dioses'tractores agrícolas, uno se per-cata que en una o en otra partede su denominación comercialestá la potencia del motor, ex-presada en CV. Hace unos añosesto se producía en casi todaslas marcas y modelos. Todavía, sise revisan los catálogos de mu-chos fabricantes, se puede verque las siglas de algunos mode-los, como las de los tractores Sa-me, Lamborghini y Deutz-Fahrde pequeña potencia, y tambiénen las marcas Case IH, Landini,McCormick, etc., indican la po-tencia disponible expresada enCV. Sin embargo, esto no secumple en otras marcas comoDeutz-Fahr, en tractores de po-tencia más elevada, New Ho-lland, John Deere, Fendt, Mas-sey Ferguson, etc.

Los agricultores definen -ycompran- las máquinas motricesen base a su potencia expresadaen caballos. Quien adquiere unautomóvil se fija en su velocidadmáxima, en la estética, en la dis-ponibilidad de espacio, en los ac-cesorios; generalmente, con lasdebidas excepciones, ignora lapotencia del motor. Ocurre lomismo cuando se compra, porejemplo, un electrodoméstico;¿quién conoce la potencia delmotor montado sobre la aspira-dora? Para los tractores, en cam-bio, la potencia constituye el pri-mer elemento de juicio.

También es frecuente encon-trar informaciones que relacio-

nan el coste de los tractores porunidad de potencia y por la po-tencia misma. En la Figura 1 sepresenta un gráfico de la revistaalemana Prof! que permite dedu-cir que el coste del tractor por ki-lovatio de potencia del motor, es-taba, en 2007, entre 650 y 700€/kW, equivalente a unos 480-520 €/CV. En España, según lasinformaciones del MARM, elprecio medio para de los tracto-res de doble tracción en 2007fue de 393 C/CV, lo que indicaque el mercado español adquie-re tractores más sencillos y conmenores especificaciones.

Naturalmente, desde el pun-to de vista comercial, la potenciatiene que ser elevada. Desafortu-nadamente, la potencia expresaen la unidad oficial, el kilovatio(kW), se presenta como un nú-mero menor con respecto al delnúmero de los caballos, ya que 1kW = 1.36 CV. Conclusión: los ki-lovatios no se usan; su número(más pequeño) resulta peyorativoen fase de venta del producto.

A eso se une la tradicionaltendencia conservadora de losagricultores: en Italia, despuésde más de 200 años transcurri-dos desde la abolición oficial delas medidas de superficie anti-guas, éstas se siguen usando(como 'pertiche', 'campi', 'bio(-che', etc.); en España igualmentesucede con fanegas, aranzadas,jornales, tahullas, obradas, ferra-

dos, etc. Sin embargo, a finalesdel 1979 se publicó la Directivaeuropea 80/181, de 20 de di-ciembre de 1979, que dice:• Las unidades de medida lega-

les son las del sistema SI (Sis-tema Internacional).

• Sólo está autorizado hasta el31 de diciembre de 1989 elempleo de indicaciones múlti-ples (ej.: kW y CV); después, elempleo de estas unidades es-taría prohibido.

• Cualquiera que contravengaestas disposiciones se le apli-cará una sanción administrativapecuniaria comprendida entre250 a 750 euros (el valor semantuvo en liras en la ley italia-na con la que se adoptó la Di-rectiva).

La inercia que da una impor-tancia fundamental al valor de lapotencia también está en la nor-mativa vigente. A nivel Comunita-rio, las normas utilizadas son lasDirectivas Europeas, de obligadocumplimiento, y los Códigos OC-DE, facultativos. En lo que se re-fiere a la homologación de lostractores, la norma de referenciaes la 2003/37 (publicada sobre elDOCE - L171, del 7 de julio de2003). En relación con la potenciase vuelve a hacer referencia a laDirectiva 89/491/CEE, que es laadecuación al progreso técnicode la Directiva 80/1269/CEE, encuyo apartado 1.2 indica:

47MARZO 2009agrotécnica

48

"Tolerancia en la mediciónde la potencia neta: ...será acep-tada si no difiere en más del±2% en relación a su valor máxi-mo, y del ±4% a los demás pun-tos de medida...:'

El Código 2 del OCDE esta-blece, en el apartado 5.4.1, que eltractor tiene que estar claramen-te definido, y que las modificacio-nes no pueden ser consideradascomo 'menores', cuando la po-tencia a la toma de fuerza no que-da dentro del ±2.5% de la poten-cia original en todos los regime-nes de funcionamiento del motor,incluidos entre el valor máximode potencia y el de par máximo.

Por muchos años, la situa-ción quedó estable. La única po-sibilidad para los usuarios fue al-terar el régimen de actuación delregulador, generalmente centrí-fugo hasta hace pocos años, mo-dificando el régimen de giro, condos posibilidades:• Si la regulación original fuera

inferior a la que admitiría el mo-tor y la combustión se realizacon un exceso de aire, se pue-de aumentar régimen de girode potencia máxima, y/o la in-

yección de combustible, sinproblemas. Este ha sido unode los sistemas empleados porlos fabricantes para conseguirpotencias diferentes con elmismo motor, modificando elrégimen de corte del regulador.

• Por el contrario, si la regulaciónoriginal está próxima a la decombustión sin exceso de aire,se puede conseguir una poten-cia mayor, pero esto va acom-pañado de un aumento sensi-ble de los humos en el escape.

Por otra parte, durante lasoperaciones agrícolas, puede sera veces muy útil tener una reser-va de potencia, a la que recurriren los momentos de necesidad.Como ya se ha dicho, resulta co-mún para un fabricante produciruna familia de tractores con elmismo motor (número de cilin-dros, cilindrada total, relación decompresión, etc.), en los que laúnica diferencia entre los distin-tos modelos es la potencia; es-tas diferencias se consiguen mo-dificando el régimen máximo degiro del motor y/o la cantidad decombustible inyectado.

I Alteraciones legales dela potencia

El valor 'único' de la potenciadel motor empieza a perder su'certeza' hace ya más de 15-20años, con muchas de las modifi-caciones aportadas al motor. Porejemplo, el ventilador que ayudaen el sistema de refrigeración, sise acciona con un motor eléctrico,no está siempre en movimiento;se para cuando el motor alcanzauna temperatura más baja del lí-mite establecido. Naturalmente,con ventilador sin funcionar, la po-tencia disponible aumenta.

Un cambio de mayor impactoha sido causado por el empleo,cada vez más difundido en losmotores diésel, del turbocompre-sor y del intercooler (post-enfria-do de aire de admisión).

Estos motores, generalmen-te son y se definen como de 'po-tencia constante'. La máxima po-tencia ya no se corresponde conel régimen de vueltas al que em-pieza a cortar la inyección el re-gulador (régimen nominal). Fre-cuentemente se consiguen máscaballos a un régimen del motorunos centenares de vueltas másbajos, con respecto al del mo-mento de corte del regulador; enotros casos se obtiene una curvade potencia plana al variar régi-men, es decir, un intervalo en elrégimen de funcionamiento conpotencia 'constante.' En cual-quiera de estos dos casos surgela duda: ¿cuál es la potencia má-xima? ¿la que se consigue a régi-men de giro máximo, cuandoempieza a cortar el regulador?, obien, ¿la que corresponde al ma-yor valor, aunque se obtenga aun régimen inferior?

En los ensayos realizados se-gún los Códigos OCDE todo estoqueda reflejado, aunque natural-mente aumenta la confusión ydisminuye la 'certeza' sobre losdatos indicados.

Existen motores con turbo-compresor doble, en los que losgases de escape, además demover la turbina del turbocom-

MARZO 2009 agrotécnica

presor convencional, también ac-túan sobre otro posterior. Laenergía residual de los gases deescape mueve una segunda tur-bina, unida al cigüeñal del mismomotor, sumando así potenciamecánica.

Más recientemente, la posi-bilidad de modificación legal delvalor de la potencia de los moto-res aumenta de manera extraor-dinaria con la aplicación de laelectrónica en el control de la re-gulación (régimen de giro y canti-dad de combustible inyectado)en los motores diésel. Las primi-tivas intervenciones puedenefectuarse ahora manual o auto-máticamente actuando sobre launidad de control del tractor o dela máquina autopropulsada (co-sechadoras, etc.).

Estos sistemas se denomi-nan, en inglés, engine powerboost (aumento de potencia) oengine power tuning (puesta apunto del motor) El sistema decontrol del power boost o powertuning normalmente se montasobre los motores con controlelectrónico del régimen y de lainyección. Aumenta la potenciael 10-20%, e interviene automá-ticamente sobre los motoresmontados en los tractores agrí-colas en dos casos:• Cuando recibe una señal de

que el tractor circula por carre-tera. En el caso de que la velo-cidad supere un umbral prees-tablecido, el sistema interpretaque el vehículo está realizandouna operación de transporte; elpower boost interviene auto-máticamente, aumentando lapotencia disponible. El mismomecanismo actúa también au-tomáticamente y en sentido in-verso, cuando la velocidad sehace inferior a la establecidacomo valor límite. Cuando elpower boost actúa se incre-menta la potencia máxima porencima del nivel normal, lo quepermite mantener la velocidadde transporte cuando aumentala resistencia, como al abordaruna pendiente en subida.

'ffl LA POSIBILIDAD

DE MODIFICACIÓN

LEGAL DEL VALOR DE LA

POTENCIA DE LOS

MOTORES AUMENTA DE

MANERA

EXTRAORDINARIA CON

LA APLICACIÓN DE LA

ELECTRÓNICA

• Cuando recibe una señal que in-dica que trabaja transmitiendopotencia con la toma de fuerza,y a veces con la bomba hidráuli-ca. Cuando el sensor detectaque la potencia solicitada por latoma fuerza, o por la bomba hi-dráulica, supera un umbral lími-te establecido, el control elec-trónico cambia la estrategia dealimentación aumentando el flu-jo del combustible en el motor,de modo que éste suministrauna potencia adicional.

El fundamento técnico so-bre el que se basa la posibilidadde aumentar la potencia dispo-nible sigue dos principios dife-rentes:• En el caso del transporte, éste

se realiza a una velocidad máselevada que la de las operacio-nes de tracción en campo.Con velocidad relativamentealta y a igual potencia transmi-tida, los esfuerzos y los parestransmitidos resultan más ba-jos, por lo que todos los ele-mentos de transmisión delmovimiento hasta las ruedas,desde el cambio de marchashasta las reducciones finales,están sometidos a menorestensiones.

• En el caso de empleo de la to-ma por fuerza y/o de la bombahidráulica, la potencia adicionalse utiliza para accionar los ape-ros y máquinas que están co-nectadas a los mismos, mien-tras que la potencia disponibleen las ruedas se mantiene enlos límites establecidos.

Seguidamente se dan ejem-plos de aplicación del powerboost en algunas marcas de trac-tores.

49MARZO 2009agrotécnica

TABLA 1.- POTENCIAS DE REFERENCIA PARA ALGUNOSTRACTORES MASSEY FERGUSON CON POWER BOOST

Potencia ISO MF 5460 MF 5465 MF 5470 MF 5471—

nominal (CV) 115 120 125 135

máxima (CV) 125 130 135 145

power boost (CV) 135 140 145 155

Modelo

Pot. máxima

Pot. máxima

IncrementoISO

con EPM

(CV)(CV)

(CV)

T6050Range Command

T6070Range Command

T6080Range Command

T7030 milT7040T7050 sirT7060

125 149 24

140 159 19

167 ami182197 mor213

155F' 20

_

204 :12218

34 .

238

37363725

TABLA 2.- POTENCIAS MÁXIMAS OBTENIDAS EN TRACTORESNEW HOLLAND CON 'POWER BOOST'

I Tractores MasseyFerguson

Para tener una idea del posi-ble aumento de la potencia se in-cluye la Tabla 1, relativa a las po-tencias de los motores Perkins yAGCO Sisu Power, montados so-bre los tractores Massey Fergu-son 5400. La potencia adicionalde 10 CV se ofrece automática-mente cuando se conectan losgrupos de marchas 3 y 4. Estapotencia ayuda a reducir lostiempos de transporte y aumen-ta la eficiencia durante el arrastrede remolques pesados y/o du-rante las operaciones de despla-zamiento rápido.

I Tractores New Holland

50

Los tractores New Holland16000 y 17000 montan un siste-ma llamado Engine Power Mana-gement (EPM). El EPM aumentala potencia hasta un límite de 37CV adicionales durante el trans-porte por carretera, o con la to-ma de fuerza conectada, o cuan-do la demanda de potencia de labomba hidráulica supera un valorlímite establecido.

El dispositivo EPM no es unsimple sistema on/off. La poten-cia extra conseguida por el EPMes proporcional a la carga. Cuan-to mayor es la demanda de po-tencia en la toma de fuerza, o enel sistema hidráulico, mayor es lacantidad de combustible inyecta-da en el motor, mientras quecuando la carga se reduce, auto-máticamente también lo hace lainyección de combustible.

¿Cómo puede conocer eltractor la carga de la toma de po-tencia o del circuito hidráulico?Existe un sensor (patentado porla empresa) que mide el par re-querido (en cada instante), tantoen la toma por fuerza, como en elcircuito hidráulico, o en el eje pos-terior. Mientras que este últimovalor se controla para que no su-pere el valor límite establecido,las cargas y los pares solicitadospor la toma de fuerza y el circuito

MARZO 2009 agrotécnica

MARzo 2009agrotécnica

hidráulico se miden continuamen-te de modo que a cada incremen-to/decremento de la carga corres-ponda un aumento/disminucióndel combustible inyectado, paraminimizar los consumos de gasó-leo. Los valores de la potencia dereferencia y de la potencia conEPM de algunos tractores NewHolland son los indicados en la Ta-bla 2 y en la Figura 2.

El EPM, cuando trabaja enfunción de la demanda de poten-cia en la toma de fuerza, tambiénposee un automatismo extrema-damente útil (Figura 3). Tiene unamemoria temporal de 20 segun-dos para la intervención del po

wer boost. Así, si se está usandouna grada rotativa movida por latoma de fuerza y se llega a un ca-becero de la parcela, el EPM re-cuerda el valor medio de poten-cia adicional del power boost uti-lizado los últimos 20 segundosantes de llegar al cabecero, mo-mento en que la grada es levan-tada para proceder a la vuelta.Cuando la vuelta se completa yse conecta de nuevo la toma defuerza de manera manual o auto-mática, se aplica instantánea-mente el mismo nivel de power

boost, lo que permite continuarel trabajo de manera inmediatasin pérdida de productividad.

FIGURA 2.- AUMENTO DE LAPOTENCIA CON EL

DISPOSITIVO EPM SOBRE LOSTRACTORES NEW HOLLAND

51

FIGURA 3.- MODALIDAD DE INTERVENCIÓN DEL'POWER BOOST' NEW HOLLAND EN CASO DE DETENCIÓN DE

LA TOMA DE FUERZA EN LOS CABECEROS

I Tractores John Deere

En el caso del John Deere,el elemento se denomina Intelli-

gent Power Management (IPM).Se ofrece como equipo opcionalrecomendado para utilizarse enoperaciones que demandan ele-vada potencia en la toma defuerza, como picadoras-carga-doras de forraje, equipos de re-colección de patata o remola-cha, o bien en operaciones detransporte con remolques pesa-

dos. Esta solución permite au-mentar la productividad del tra-bajo, con velocidades de avancemayores, aceleraciones superio-res y la posibilidad de mantenerlas velocidades deseadas detransporte.

Según el modelo de tractor,el I PM proporciona aumentosde la potencia del motor propor-cionales al tamaño del tractor.En Tabla 3 se incluyen los máxi-mos aumentos de potencia, so-bre la potencia nominal de refe-

cm 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200Régimen motor (rev/min) Fuente: CNN

400

80

ITA

110

Memoria temporal de20 segundos

Se activa el boost 2.5 segundosdespués de iniciar el trabajoTdF on/ ff

hi

lliCCálculo continuo de la demanda de potencia

Modelo Tipo de transmisión Toma de fuerzaVel. mínima (km/h)

TransporteVel. mínima (km/h)

6030 IVT/PowrQuad/AutoQuad

0.1

157030 III ivr 0.1 qua 217030 PowrQuad/AutoQuad 2.5 I 158030 IVT A1~0 ' 1 411111.a. 238030 rrOwerShift 111P111" 2.0 igri 23

Modelo

Aumento de la potencia (CV)6230, 6330 y 6430

107130 y 7230

157330 y 7430 25

7630, 7730, 7830 y 7930 1

30

TABLA 4.- VELOCIDADES MÍNIMAS DE INTERVENCIÓN DEL IPM,EN CASO DE EMPLEO DE LA TOMA DE FUERZA Y EN ELTRANSPORTE SOBRE LOS TRACTORES JOHN DEERE

•11••••11111111111••1•1~11111M111IIZZEZ•1111•••••WrAiiiiimilIEM••••••••••~111•ZZEMMOsizzazzazramr—nanAma. Rango de

=MI operaciónEMMEMOWOMMEML~m~•••••5dU111••••111111111111111111•••••Z•RZ••••••••••••••••1111111•F"•••••1111~111•1111••11111•••1111MEI•III•••IIIICA•1111111111111111111111••••••••••passzammusizzazzazzaIMINIMM•111111111111111111••••••

O O o o o o o oO O

co

co OD o, o

-

N N

Régimen del motor (rev/min)

—a— Curva de potencia normal—ah— Curva de potencia con IPM

270260

250240

230

220

200

190

180

170160

150140130

120

250 CV

220 CV

FIGURA 4.- POTENCIA ADICIONAL DISPONIBLE EN EL TRACTORJOHN DEERE 7930 EN FUNCIÓN DEL RÉGIMEN DEL MOTOR

TABLA 3.- AUMENTO DE POTENCIA DEL MOTOR EN LOSTRACTORES JOHN DEERE

rencia, en función del modelo.El aumento de potencia en la to-ma de fuerza, a 540 ó 1 000rev/min, resulta ligeramente in-ferior con respecto de los valo-res indicados, que correspon-den al motor.

El John Deere define como'inteligente' el IPM, ya que lasmodalidades de corrección dela potencia son continuas, sindiscontinuidades. Para que elpower boost sea activado esnecesario que el tractor estéutilizando un equipo que solici-te toda la potencia disponibleen el motor.

La activación del IPM con elempleo de la toma de fuerza seestablece por un sensor electró-nico unido a su embrague, con lacondición de que el tractor semueva por encima de unas velo-cidades mínimas que se indicanen la Tabla 4.

Durante el transporte la in-serción del IPM es progresiva. Elmotor responde con continui-dad, cuando la carga cambia yuna potencia adicional resultanecesaria, como por ejemplo sise enfrenta a una subida. En laTabla 4 se presentan las veloci-dades mínimas de intervención

52

'ffl LA ACTIVACIÓN

DEL IPM CON EL EMPLEO

DE LA TOMA DE FUERZA

SE ESTABLECE POR UN

SENSOR ELECTRÓNICO

UNIDO A SU

EMBRAGUE 14>

ne el motor a un régimen nomi-nal, el motor, estando cargado,disminuye automáticamente elrégimen de rotación, provocan-do la intervención del powerboost. EL IPM puede suminis-trar la potencia adicional corres-pondiente reduciendo el régi-men del motor hasta valores deunos 1 600-1 800 rey/mm, co-rrespondiente al régimen de parmáximo. En la Figura 4 se pre-senta como ejemplo la potenciaadicional disponible en el tractorJD 7930.

del IPM, durante las operacionesde transporte, siempre que sesupera la potencia nominal dis-ponible. La potencia adicional seencuentra totalmente disponibleen un intervalo de 5 km/h.

En caso de que el operadorno use el modo 'automático' so-bre los tractores John Deere, esdecir, la modalidad que mantie-

MARZO 2009 agrotécnica

MARZO 2009agrotécnica

I Tractores Claas

El tractor Claas Axion montaun sistema power boost desarro-llado por Claas, denominado ClaasPower Management (CPM). ElCPM suministra hasta 30 CV depotencia extra, utilizable, según elfabricante, en el 80% de las apli-caciones del mismo, anulando lanecesidad de adquirir un tractormás grande y más caro para eje-cutar la misma operación.

Se activa como consecuen-cia de:• La solicitación de elevada po-

tencia hidráulica.• La demanda de alta potencia a

la toma por fuerza.• La demanda de potencia en la

transmisión a las ruedas, cuan-do la velocidad de avance su-pera los 6 km/h.

El tractor Axion ha sido ensa-yado por el centro oficial alemán

de pruebas de tractores y máqui-nas agrícolas DLG. Los resulta-dos de la prueba se presentanen la Figura 5. Las potencias má-ximas obtenidas son respectiva-mente:• 209 CV (153.5 kW) sin power

boost.• 233 CV (171.4 kW) con power

boost.Lo que indica un aumento 24

CV, equivalente a casi un 10% deincremento.111

53

FIGURA 5.- POTENCIA Y PAR MÁXIMO DISPONIBLES EN ELTRACTOR CLAAS AXION EN FUNCIÓN DEL RÉGIMEN

DEL MOTOR

40

30

20

10

o800 1 000

280

260

240

220

2001 200 1 400 1 600 1 800 2 000 2 200 2400

Régimen motor (rev/min)

IMO maibe Ell/dr

W!Eill111111

P Boost-

MEMO . . u1 -

Ea hil

-r

_

_

_

200

180

160

1405Nj1= 120O

100

o 80

605(1)

a_.

40

20

o

1 200

1 080

980

840

720

600

480

360

240

120

o