Datos para el manejo de maquinaria agrícola I

TEMA 4. MANEJO DE MAQUINARIA AGRÍCOLA.
BREVE INTRODUCCIÓN.- Con el fin de facilitar la lectura de estas normas a aquellos
que no están muy familiarizados con los datos técnicos de la mecanización, aunque sea en un
idioma tan ampliamente extendido como el inglés, se ha realizado esta sencilla traducción, que
no pretende más que eliminar las posibles dudas de interpretación que puedan surgir de la
lectura de las mismas en su idioma original (lo que recomendamos).
4.1. DATOS PARA EL MANEJO DE LA MAQUINARIA AGRÍCOLA. ASAE D 230.4
SECCIÓN 1. PROPÓSITO.
1.1 Estos datos incluyen valores representativos de los parámetros de operación de la
maquinaria agrícola, así como una ayuda para usuarios, planificadores y diseñadores en la
estimación del comportamiento en campo de las maquinas.
1.2 Estos datos están pensados para ser usados con el estándar EP 391, Manejo de la
maquinaria agrícola.
1.3 Algunos datos se facilitan en forma de ecuación para permitir su utilización en
ordenadores y calculadoras con modelos matemáticos.
SECCIÓN 2. ÁMBITO.
2.1 Estos datos aportan valores típicos del comportamiento del tractor y los
requerimientos de potencia de los aperos, costes de reparación y mantenimiento, depreciación,
consumo de combustible y aceite, fiabilidad para las operaciones en campo, probabilidad de
días laborables, y coeficientes de uso temporal, medidos por experimentación, simulación u
observación.
2.2 Donde fue posible, la variación en estos datos registrados es dada como un rango,
una desviación típica (S.D.) o un coeficiente de variación, definido como la S.D. dividida por la
media. En una distribución normal el 68% de la población debería estar contenida en un
intervalo de  S.D. alrededor de la media; el 95% de la población estará contenida en un
intervalo 2 S.D.
SECCIÓN 3. COMPORTAMIENTO DEL TRACTOR.
3.1 El comportamiento a la barra del tractor depende principalmente de la potencia del
motor, distribución del peso en las ruedas motrices, tipo de enganche y superficie del suelo. El
resbalamiento de las ruedas motrices es una perdida de potencia, pero tiene un valor optimo para
el que la eficiencia de tracción es máxima. La figura 1 es una representación gráfica del
comportamiento de los factores, cuando son aplicados a tractores con dos ruedas motrices con
un sólo neumático, eje trasero de tracción y caja de cambios selectiva. Cuatro tipos de superficie
y tres tipos de enganche son variables que se incluyen. El tamaño de los neumáticos de tracción
es aquel suficientemente grande para soportar las cargas dinámicas esperadas.
3.2 Las ecuaciones del comportamiento de los neumáticos, en una sola rueda, son útiles
para las especificaciones de diseño, predicción del comportamiento de vehículos, y simulación
por ordenador de la productividad de los vehículos. Las siguientes relaciones se aplican a la
mayoría de los vehículos agrícolas y forestales y de movimiento de tierras.
3.2.1 Resistencia a la rodadura (RR) (definida en el estándar ASAE S296, Uniformidad
de Terminología en la Tracción de Tractores Agrícolas, Aperos Autopropulsados y otras
tracciones y aparatos de transporte)
donde W es la carga dinámica en la rueda en unidades de fuerza normal a la superficie del suelo
y Cn es un coeficiente adimensional función del índice de cono (Ci) para el suelo (véase
estándar ASAE S313, Penetrómetro cónico de suelo), el ancho de los neumáticos sin carga (b),
el alto de los neumáticos sin carga (d) y W.
3.2.1.1 Valores de Cn y Ci para neumáticos agrícolas de tracción (bd/W=0.5) en
superficies típicas de suelo son:
Estos valores son aplicables a suelos no muy compactables y a neumáticos operando a
presiones que produzcan deformaciones de aproximadamente un 20% radial de la altura de la
sección del neumático.
3.2.1.2 El coeficiente de RR es una relación entre la resistencia a la rodadura y las
cargas dinámicas en la rueda:
3.2.2 El arrastre neto o tracción (P) (definido en el estándar ASAE S296),
donde los términos añadidos son resbalamiento (sl) y e , base de los logaritmos naturales.
3.2.3 El resbalamiento previsto (sl) (decimal) será:
3.2.4 La eficiencia de tracción (TE)
3.3 La eficiencia del combustible varia según el tipo de combustible y el porcentaje de
carga del motor. Para tractores típicos agrícolas y motores de cosechadoras, por encima de un
20% de carga se han modelizado en la ecuaciones siguientes. El consumo típico de combustible
viene dado en l/Kw.h donde x es la relación entre la equivalente potencia a la Toma de Fuerza
(PTO) requerida en una operación y la máxima PTO disponible. Estas ecuaciones mayoran el
consumo de combustible en un 15% sobre los valores del Ensayo de Nebraska para reflejar la
pérdida de eficiencia en condiciones de campo.
3.4 El consumo de aceite se define como el volumen por hora de aceite lubricante que
debe ser cambiado, de acuerdo con las recomendaciones de uso que dan los fabricantes. El
consumo viene en l / h donde P es la potencia del motor en Kw.
Tractores de dos ruedas motrices, con eje trasero de tracción, caja de cambios y 75% de
fuerza estática en los neumáticos de las ruedas de tracción para aperos suspendidos (T), 70%
para semisuspendidos (S) y 65% para aperos arrastrados (I).
Los coeficientes de la transferencia de la carga dinámica en suelo son 0.65 para (I ) 0.45
para (S) y 0.2 para (T). En cemento los coeficientes se dan como R, relación entre la altura de la
barra de tracción y la superficie de apoyo de las ruedas.
Cuando no hay tracción el resbalamiento es cero. La potencia en el eje es
aproximadamente 0.96 de la potencia PTO.
Para determinar potencia, tracción, resbalamiento, velocidad real de trabajo en suelo
firme con un apero semisuspendido, usando el test de Nebraska donde un tractor de 90 KN (70
KN de fuerza estática en el eje trasero o SRAF) ejerció 67.5 Kw arrastrando 35.47 KN a 6.85
Km /h con 7.81% de resbalamiento:
1. Entrar en el cuadrante izquierdo superior con 7.81% de resbalamiento. Ir
horizontalmente hacia la izquierda hasta cortar la línea curva de cemento, girar hacia arriba
(línea punteada) y leer la relación Potencia en la barra / Potencia en el eje = 0.91
2. Determinar la velocidad teórica
3. Determinar la relación SRAF / Potencia en el eje.
4. Entrar en el cuadrante derecho inferior con la velocidad teórica, girar hacia arriba al
interceptar la línea SRAF / Potencia en el eje = 944, terminando en el cuadrante derecho
superior al cortar la curva S en la zona de suelo firme (línea continua)
5. Desde aquí ir horizontalmente a la izquierda hasta cortar con el eje de resbalamientos
y la curva S en la zona de suelo firme. En este punto bajar hasta el eje Potencia en la barra
/SRAF (=0.45); resbalamiento = 9%.
6. Continuar horizontalmente a la izquierda hasta la curva de suelo firme, girar hacia
arriba y leer la relación entre la potencia de tracción y la potencia en el eje (=0.78).
7. Desde el punto obtenido en el apartado 4, bajar paralelamente a las líneas de
velocidad constante. Después bajar verticalmente hasta cortar la línea SRAF/ Potencia en el eje
=944, ir a la izquierda y leer la velocidad real (6.8 Km /h) (línea punteada).
SECCIÓN 4. TRACCIÓN Y REQUERIMIENTOS DE POTENCIA .
4.1 Los datos de tracción se dan como la fuerza horizontal requerida en la dirección del
desplazamiento. Solamente se da la tracción funcional (resistencia del suelo y los cultivos). La
resistencia a la rodadura de ruedas de transporte ha de añadirse para conseguir la tracción total.
4.2 La resistencia a la rodadura es una fuerza de tracción adicional que debe ser incluida
en el computo de los requerimientos de potencia de los aperos. Los valores de la resistencia a la
rodadura depende de las dimensiones de las ruedas de transporte, presión de los neumáticos,
tipo de suelo y humedad del suelo. Se asume que la humedad del suelo es inferior a la capacidad
de campo para operaciones con aperos. Los coeficientes de resistencia a la rodadura se definen
en el estándar ASAE S296 y se predicen en el párrafo 3.2.1.2.
4.2.1 Los valores dados en el párrafo 3.2.1 son para ruedas únicas en suelos uniformes.
Para suelos sueltos y labrados y para arenosos, el coeficiente para una rueda trasera, operando
sobre la huella de una rueda delantera, es alrededor de 0.5 del valor dado. Para suelos con
rastrojos el valor es 0.9. Para suelo firme no hay reducción.
4.2.2 El ancho extra o neumáticos de flotación reducirá apreciablemente el coeficiente
en suelos sueltos, pero lo incrementara en suelos duros y cemento.
4.2.3 Los coeficientes de resistencia a la rodadura se incrementaran con el incremento
de la presión de los neumáticos en suelos sueltos. Doblar la presión del neumático a 200 KPa
provoca un incremento del coeficiente de resistencia a la rodadura de -0.0135 a 1.27 por el
coeficiente a 100 KPa.
4.2.4 Un coeficiente efectivo de resistencia a la rodadura (Ce) puede ser calculado para
usar en pendientes:
donde C es el coeficiente de nivel de suelo (ver párrafo 3.2.1.2) y alfa es la pendiente. El signo
menos se usa para pendientes descendientes.
SECCIÓN 5. COMPORTAMIENTO DE LA MAQUINARIA.
5.1 El comportamiento en campo de las maquinas depende de las velocidades de campo
alcanzables, y la eficiencia en el uso del tiempo. Las velocidades de campo deben estar
limitadas por las producciones densas, terrenos accidentados y la habilidad del control del
operario. Campos pequeños o irregulares y maquinas de gran capacidad pueden causar
substanciales reducciones en la eficiencia de campo.
En la tabla 1 se dan velocidades típicas y eficiencias de campo.
5.2 El resbalamiento de las ruedas motrices, decimal, para aperos arrastrados (ver
párrafo 3.2.3)
donde T es el par debido al mecanismo de operación en las ruedas motrices de radio de giro r.
SECCIÓN 6. COSTES DE UTILIZACIÓN.
6.1 Los costes de posesión de las máquinas agrícolas son aquellos costes fijos que no
están relacionados con el uso. A continuación se muestran las medias nacionales de los valores
residuales de las maquinas después de su depreciación. Las fórmulas para los costes altamente
variables de mantenimiento y reparación están basadas en los valores del Medio-oeste de 1970 y
en los anteriores valores nacionales. Multiplicar los datos por (1+i) n para los efectos de la
inflación.
6.1.1 Valor remanente o residual, como un porcentaje del valor de adquisición al final
del año n.
6.1.2 Los costes de reparación y mantenimiento son altamente variables e impredecible
el momento en que ocurren. La observación de costes acumulados de reparación y
mantenimiento relacionados con la utilización acumulada, muestra claras tendencias. Sin
embargo, una desviación estándar igual a la media es una variación típica en estos datos. Los
factores de reparación y mantenimiento basados en la acumulación de uso de la maquina, se dan
en la tabla 1. Los valores dados son para maquinas usadas en condiciones de campo y
velocidades típicas.
SECCIÓN 7. FIABILIDAD.
7.1 La fiabilidad operacionales la probabilidad de que una máquina funciones
satisfactoriamente durante un determinado periodo de tiempo. Se contabiliza como 1 menos la
probabilidad de que ocurra un fallo o una avería.
7.1.1 Según datos del Medio-oeste facilitados por los agricultores, la siguiente tabla
muestra la probabilidad de avería (incluyendo tractor y apero) para un uso de 40 ha. ; y la
desviación típica media del total de tiempo de baja por año para fincas de más de 200 ha.
7.1.2 La probabilidad de avería aumenta con el tamaño de la explotación.
7.1.3 El tiempo de baja y la fiabilidad parecen independientes del uso para varias
máquinas, mientras que para otras se observa un incremento con el uso acumulado.
SECCIÓN 8. DÍAS LABORABLES, CALENDARIOS.
Las heladas, lluvias, suelos excesivamente secos, y otros factores relacionados con el
clima pueden limitar las operaciones de campo. Dado que las variaciones de clima son amplias,
cualquier predicción del número de días laborables solo se puede hacer de modo probabilístico.
8.2 El número de días laborables en un determinado período de tiempo es función de : la
región climática ; pendiente y perfil del suelo ; tipo de suelo ; drenaje ; operación que se vaya a
realizar ; y de los elementos relativos a la tracción así como forma y superficie de los
neumáticos.
8.3 La probabilidad de un día laborable (pwd) se dan en la tabla 3 para dos niveles de
confianza : 50% y 90%. Las probabilidades obtenidas en la tabla son medias de periodos bisemanales. De manera que una probabilidad de 0.4 supone que 0.4*14, es decir 5.6 días son los
previstos en dicho periodo de dos semanas. Si la probabilidad se ha obtenido a un nivel de
confianza del 50% , los 5.6 días se obtendrán en cinco de cada diez años. A un nivel del 90%,
los 5.6 se obtendrán en 9 de cada diez años.
Nota. todas las especificaciones SP indican máquinas autopropulsadas (self propelled) o con
motor propio.