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Curso de Mecanización Agraria Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal Año 2020
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Curso de Mecanización Agraria Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal
Año 2020
44
24
21
Distribución de las fábricas por provincias (%)
11
Santa Fe
Córdoba
Buenos Aires
Otras
el 32 % (233
empresas) del
total nacional (850
empresas) (730)
Personal: 90000 (80% de
mano de obra calificada)
(80000)
40% de participación
en las economías
locales
Según INTA Manfredi
Caracterización de las empresas
Las empresas tienen un antigüedad promedio de
más de 20 años de en el rubro.
1) Empresas familiares que fueron creciendo. Poseen entre 80 y 120 personas ocupadas y facturan el 40% de las ventas de la fabricación nacional.
2) Empresas con más de 150 trabajadores que poseen una participación del 30% de la facturación
3) El restante 30% de la facturación está representado por PyMES con menos de 50 personas empleadas
4) En los últimos 15 años se incorporaron pequeñas empresas asociadas a la agricultura de precisión y al sector “agropartista”
Evolución del área sembrada y
de la producción
¿Qué implica?
Necesidad de
trabajar y procesar mayor superficie y rendimiento en el mismo tiempo
Mayor cantidad de máquinas
Mayor capacidad de trabajo
• Mayor ancho
• Mayor velocidad
¿Cuál es la participación del
contratista en la producción?
Contratistas • 90% de la cosecha de granos
• 70% de la siembra
• 70% de la aplicación de agroquímicos
• 90% de los forrajes conservados
• 100% de las tierras sistematizadas para riego y forestación.
Concentran el 60% de la compra de maquinaria agrícola en nuestro país
Habrían trabajado en el ciclo 2016/2017 el equivalente a 56,7 millones de hectáreas en tareas de siembra y cosecha (80%)
Los productores dueños de sus propias máquinas habrían sembrado y cosechado el equivalente a 14,8 millones de hectáreas en la campaña 2016/ 2017 el 20% restante.
Bolsa de Comercio de Rosario
Características del mercado y de
los procesos de mecanización
resumen
Las políticas nacionales y los precios internacionales inciden sobre la industria de máquinas agrícolas y las características de la mecanización
La industria sufre las fuertes variaciones de la
rentabilidad del agro a nivel nacional
La exportación es una alternativa para estabilizar la producción y las ventas pero requiere
• Mejoras en la tecnología y procesos
productivos
• Adecuación a normas de procesos y
productos
El mercado interno de implementos es
abastecido principalmente por la industria nacional
El mercado nacional de tractores y cosechadoras tiene una fuerte presencia de empresas multinacionales
Existen distintos actores productivos • El contratismo ha crecido fuertemente
en los últimos años
• Se redujo la cantidad de pequeños y medianos productores
Se busca aumentar la eficiencia y competitividad a partir de disminución de costos con predominancia del contratismo
El contratismo conlleva
• Aumento de la capacidad de trabajo
• Aumento de la inversión en tecnología
• Necesidad de control
La agricultura de precisión asiste al
• control de los procesos
• aumento de la eficiencia
¿Qué se pretende lograr al
armonizar conjuntos?
Obtener del tractor y del equipo la máxima eficiencia
• Tractor
La mayor eficiencia de tracción global
Mayor eficiencia en el uso del
combustible
• Implemento
la mayor capacidad de trabajo compatible con los objetivos de labor
• Conjunto Los menores costos operativos
Son frecuentes los problemas
de armonización?
Son frecuentes en diferentes labores y regiones
En algunas regiones la tendencia es que el tractor sea demasiado potente (Australia)
En otras regiones los productores esperan más del tractor que lo que el mismo puede erogar o exportar (EEUU)
En la Argentina se tiende a comprar la máquina de mayor ancho posible
Los sistemas productivos y las condiciones edáficas y climáticas condicionan fuertemente las tendencias
La conformación de conjuntos es en
realidad un problema antiguo
Partir de una adecuada planificación de actividades
Conocer la superficie a trabajar y el tiempo disponible para hacerlas
Ambas variables determinan la Capacidad de Trabajo con que es necesario contar
CT= Ancho de trabajo*Velocidad de avance
¿Que implica un procedimiento
de armonización?
Es necesario identificar la
labor crítica prioritaria
Realice una lista de los trabajos que el tractor va a
realizar
Ubique temporalmente las mismas
Ordene por orden de importancia las labores y
determine posibles superposiciones de tareas
en un mismo período
Considere la posibilidad de contratar alguna labor
si la misma obliga a la compra de un tractor
demasiado potente y / o pesado para el resto de
las operaciones
01/18 02/18 03/18 04/18 05/18 06/18 07/18 08/18 09/18 10/18 11/18 12/18
Siembra
Soja de primera
Soja de 2ª
Maíz
trigo
cebada
Labranza
Rastra de discos
liviana
Rastra de discos
pesada
Descompactación
de suelos
Fertilización
Pulverización
Cosecha de
granos
Hay un período óptimo para efectuar las labores
Existe un período más amplio como posible, pero no óptimo
La labores de siembra, pulverización y cosecha son las más exigentes en la adecuación de la capacidad de trabajo del conjunto
Distintos cultivos presentan diferencias de adaptación a diferentes condiciones
Luego de la fecha óptima se reduce el potencial de rendimiento del cultivo
¿Cuántos días dispongo para realizar la labor?
1) Cuántas hectáreas quiero realizar
2) Cuál es el período óptimo para completar el trabajo
3) Cuántos días tengo disponibles efectivamente para
realizar el trabajo
4)Cuántas horas por día puedo trabajar 5) divido la superficie a trabajar por las horas de trabajo,
afectando la misma por las pérdidas de tiempo (eficiencia operativa)
Ej. publicación Capacidad de Trabajo CTteórica = 120
ha/40 h= 3 ha/h
CT teórica = a (m) * v (km/h) * 0.1= ha /h
a= 11,8 * CT teórica /velocidad real de avance
• En el ejemplo se considera pérdidas de la capacidad
del 18%
¿Cómo se calcula la capacidad de trabajo necesaria?
Condicionantes de la capacidad de
trabajo necesaria
Qué limita el ancho de labor del equipo?
El peso adherente del tractor
El diseño del equipo
El par motor para una velocidad pre-establecida
Qué limita la velocidad de trabajo?
• La calidad de la labor
• Las condiciones del terreno
• El diseño del equipo
• El esfuerzo de tracción
• La potencia disponible
Capacidad de trabajo:
¿ancho o velocidad ? La tendencia en la Argentina es a aumentar el ancho de labor
El rango de velocidad está limitado por las características de la labor
Un aumento de velocidad implica • un aumento en el requerimiento de potencia
• Un aumento del esfuerzo de tracción en algunas máquinas
Un aumento de ancho de labor implica: • un aumento del esfuerzo de tracción y como consecuencia
un incremento del peso del tractor en trabajos de labranza y un incremento del Par Motor y de la potencia a una determinada velocidad.
• Un aumento del requerimiento de potencia a la TPP, con mayor Par Motor demandado en el motor, para máquinas accionadas por la TPP
Ancho de trabajo del equipo
Número de cuerpos
Esfuerzo de tracción por cuerpo
Para conocer el esfuerzo de tracción es necesario • Contar con datos de ensayos
• Poseer información del fabricante
• Utilizar modelos predictivos
• Tener un dinamómetro?
• Utilizar conocimientos básicos para inferir el
requerimiento de tracción
En un futuro utilizar la información que recaba el tractor en sus múltiples sensores y computadoras.
T= Fi (A + B(V)+ C (V)2) WP
T es el esfuerzo de tracción en N • F es un factor adimensional de ajuste de la textura
• i = F1 para suelos finos, F2 para suelos medios y F3
para suelos gruesos • A, B y C son parámetros específicos de cada
• máquina (ver tabla adjunta)
• V es la velocidad de trabajo en km h-1
• W es el ancho de trabajo en m o el número de órganos (tabla 1)
• P es la profundidad de trabajo en cm para herramientas grandes, 1 (sin dimensiones para herramientas de labranza menores o implementos de siembra)
ASABE proponeE
En arados de reja y vertedera • T=Fi( A+C(V2))
Subsoladores • Estrechos y Alados • T=Fi( A+C(V2))
Arados de discos • T=Fi( A+C(V2))
Rastras de discos • T=Fi* (A+B (V))
sin apoyar las ruedas AT= Fi (M)
Escarificadores (cinceles) • Fi* (A+B (V))
Escardillos • T=Fi* (A+B (V))
Sembradoras • T= Fi* Nº cuerpos
T= Fi (A + B(V)+ C (V)2) WP
Características del esfuerzo según el tipo de máquina
¿Qué ocurre cuando un
conjunto no es armónico?
El tractor es “demasiado grande” para el
equipo
• ¿Me sobra potencia?
• ¿Me sobra peso?
El tractor es “demasiado chico” para el
equipo
• ¿Me falta potencia?
• ¿Me falta peso?
Los mecanismos y elementos de tracción (diseño tractivo)
Las condiciones del suelo
Tipo de trabajo que realiza el tractor
La configuración del tractor
Como mejorar la prestación del tractor
maximizar la eficiencia en el uso de combustible del motor y del tren de transmisión
maximizar la ventajas tractivas de los distintos diseños y dispositivos de tracción
Seleccionar la velocidad de desplazamiento óptima para un determinado conjunto tractor implemento
El rendimiento del tractor está condicionado por
Capacidad de paso
Diseño del tractor
Potencia del tractor
Rendimiento de tracción global
Rendimiento de tracción neto
Peso del tractor
Presión en el área de contacto rueda suelo
Despeje o luz libre
Batalla
Trocha
Maniobrabilidad
Parámetros de
caracterización del tractor
Potencia
Peso
Relación peso / potencia
Escalonamiento de marchas
Valor numérico de la rueda
Parámetros de prestación tractiva
Cociente de reducción de velocidad =Va/Vt
(patinamiento) comúnmente expresado en
porcentaje.
Coeficiente de resistencia a la rodadura =k.
Coeficiente de tracción neta ( t )= T / Qa
Eficiencia de tracción, generalmente
considerado como porcentaje= (T/F) *(Va/Vt)
Rendimiento de tracción bruto ŋTG) = (Nb/Nm)
¿Qué es necesario compatibilizar?
La potencia requerida por la máquina
La potencia ofrecida por el tractor
El esfuerzo de tracción requerido por el implemento
La capacidad de tracción que es capaz de ofrecer un tractor en un suelo dado
La velocidad de trabajo de la máquina
Las velocidades de trabajo que ofrece el tractor
Capacidad de tracción
Depende de un conjunto de factores
• Diseño tractivo • Potencia para una determinada velocidad • Neumáticos utilizados
ـ ancho
ـ diámetro
ـ características constructivas
T = Qa.t(%pat) • Peso del tractor • Tipo de suelo • Estado del terreno
Estimación del peso adherente
Peso adherente en tractores de tracción simple 2WD • Luis Márquez
ـ Q adh 0,85 x Qt
• Zoz (1972): ـ Q1 +(T x 0.25)= Aperos de arrastre ـ Q1 +(T x 0.45)= Aperos semisuspendidos ـ Q1 +(T x 0.65)= Aperos suspendidos
Peso adherente en tractores doble tracción FWA y 4WD
Q adh 1,05 a 1,1QT (con equipos de labranza vertical de arrastre)
1 a 1,05 (con máquinas sembradoras, acoplados de 2 ejes y rastras de
discos)
El coeficiente de tracción toma valores de 0,4 a 0,5 en condiciones medias de labor para alcanzar
el máximo ŋTG. En buenas condiciones tractivas puede superar estos valores en todos los
diseños, siendo posible un mayor incremento en los FWD y 4WD por la mayor superficie de
contacto rueda suelo y mejor relación de tamaños de neumáticos delanteros y traseros
Predicción de la capacidad
de tracción
En relación al diseño del tractor
Es mayor en general cuanto mayor sea ll a superficie de apoyo del tractor
• 2WD < FWA < 4WD
Potencia en la barra de tiro de un tractor:
• Nb = Tracción x Velocidad de avance real
• Nb = Rendimiento de tracción (global)
Nm
En función del diseño del Tractor
• T= Nb/Vr
• T= Nm x ŋTG/ Vr
En función de la relación rueda - suelo
• T= Qa x t(%pat)
En función de los parámetros de prestación del motor, caja de cambios y diseño del tractor
• T= F-R
• F= (PM x rt x ŋt)/r1)
• R= Qa x K
• K= 1,2 / Cn + 0,04
• T = (PM x rt x ŋt)/r1) – Qa x K
• Vr = Vt x (1-coef pat)
• % Pat = (Vt-Vr)/Vt * 100
Nm x TG = QA x t Vr
A partir de ello:
• Vr = Nm x TG QA x t
• QA = Nm x TG Vr x t
Diseño de tractor
• Convencional
• FWA
• 4WD
ŋTG= 0,6
ŋTG= 0,67-0,7
ŋTG= 0,70-0,75
Tractor grande o equipo chico?
Aumento de la velocidad de avance, si la labor lo permite.
Coloco una marcha más rápida y disminuyo el régimen del motor si es posible
Aumento el ancho de trabajo de la máquina, si es posible
Cambio el equipo, cuando disponga de dinero
¿Equipo grande o tractor chico?
Disminuyo el ancho de
trabajo, si es posible
Disminuyo la
profundidad de trabajo,
si no es perjudicial para
la labor y los objetivos
planteados
Disminuyo la velocidad si
no perjudica la labor
Variables que han mejorado
la prestación del tractor
•La utilización de tractores doble tracción
•La automatización de las cajas de cambio
•El uso de orugas de caucho
•El uso de neumáticos radiales
•La flexibilidad de los neumáticos radiales y
el consecuente aumento de la superficie
tractiva
¿Cuál es el grado de conocimiento de las
nuevas tecnologías de neumáticos en EEUU?
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Solo la mitad de los
productores tienen
algún conocimiento
Casi la mitad de los
productores
controla la presión
tan poco como 2
veces al año
6000 U$ es el costo de pasar de neumáticos radiales
convencionales a los de alta o muy alta flexibilidad
MÁS de 2000 acres MENOS de 2000 acres
Grandes
productores
Más de 2000 acres
Pequeños
productores
Menos de 2000
1 vez al
mes
2 veces
al año
Antes de
ir al lote
2 veces
al año
1 vez al
mes
Antes de
ir al lote
Nunca Nunca
Con qué frecuencia usted controla la presión de inflado de los neumáticos?
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Vibraciones en carretera
POWER HOPE
Compactación
del suelo
Grandes
productores
pequeños
productores
Grandes
productores
pequeños
productores
Grandes
productores
pequeños
productores
Tracción (N)
Pati
nam
ien
to (
%)
Armonización de conjuntos resumen conceptual
El peso es el principal parámetro responsable de la capacidad de tracción.
Las relaciones de estado mecánico del
suelo (IC) peso (Qa) y rodado (diámetro y ancho) determinan la capacidad de paso del tractor.
La potencia (PMnom*n) determina la velocidad (marcha) máxima a la cual se desplazará el conjunto
El Pmnom y n determinan para cada marcha la fuerza disponible en el eje de la rueda y la velocidad de avance teórica
Existe un rango muy estrecho de velocidad en el que un diseño de tractor alcanza un ηTG máx que depende de la relación Q/N
Si conozco el Qa puedo predecir la fuerza que dispongo en la barra de tiro
Si conozco la potencia en el motor puedo predecir la potencia en la barra
Si conozco la potencia en la barra puedo calcular las relaciones entre T y Vr
Si conozco el requerimiento de potencia en la barra de tiro puedo calcular la potencia necesaria del motor
Si conozco la Nb requerida y la velocidad de trabajo puedo calcular el esfuerzo requerido
Si conozco el T puedo predecir el Qa y el Q necesario para traccionar el conjunto
Preguntas frecuentes
¿A qué velocidad puede desplazarse
el conjunto?
¿Cuál es la máxima velocidad de
avance a la que puede desplazarse el
conjunto?
¿A qué velocidad de avance el tractor
alcanzará su máxima eficiencia
tractiva?
¿Cuál es el esfuerzo de tracción que dispongo a una determinada velocidad?
¿Dispongo del esfuerzo de tracción necesario para arrastrar un determinado equipo?
¿Cuál es la fuerza que dispongo a la velocidad que el tractor alcanza la máxima eficiencia tractiva global?
¿Qué esfuerzo de tracción me permite realizar eficientemente este tractor?
¿Qué peso adherente necesito para efectuar un determinado esfuerzo de tracción?
¿Cuál es el peso adherente necesario para alcanzar la máxima eficiencia tractiva a una velocidad establecida?
¿Dispongo del Par Motor necesario para efectuar un cierto esfuerzo de tracción a una determinada velocidad?
TODAS LAS RESPUESTAS DEBEN ENCONTRAR UNA JUSTIFICACIÓN CONCEPTUAL, FUNDAMENTADA Y ACOMPAÑADA CON CÁLCULOS NUMÉRICOS CUANDO CORRESPONDA
