I.
RESUMEN El presente trabajo se desarrolló en el mes de noviembre, las pruebas de rendimiento y patinamiento se realizaron realizaron en terrenos terrenos ubicados en el centro centro de investigación y producción producción de Cañasbamba de la UNASAM, provincia de Yungay, departamento de Ancash. La finalidad del presente trabajo de investigación, fue evaluar el rendimiento real o rendimiento de campo, del tractor agrícola John Deere serie 5725. Para el logro de los objetivos, se seleccionó parcela en la cual se realizaron las pruebas de rendimiento, y de patinamiento. La importancia está en el uso que debe darse a los resultados para aprovechar mejor la potencia disponible del tractor, así mismo que sirva como una metodología para la ejecución de estudios similares en distintas provincias dela región. Las variables evaluadas son: Calculo del patinamiento en función al número de vueltas de l os neumáticos motrices. motrices. Rendimiento real (rendimiento de campo) El procedimiento y los resultados, se muestran en los acápites correspondientes con sus respectivas conclusiones.
07
pág. 1
II.
INTRODUCCION Para aprovechar eficientemente el rendimiento de una maquina agrícola es necesario conocer sus características técnicas y su comportamiento bajo condiciones reales de trabajo en la zona donde se utilizará. La introducción de una nueva maquinaria agrícola al ámbito nacional, especialmente de tractores, bajo la promoción de mayor rendimiento, hace necesario establecer una metodología que permita comprobar las bondades de estas máquinas, sometidas a pruebas de rendimiento. Tener en cuenta de que la información referente a las características técnicas, así como las de trabajo de la máquina, proporcionadas por el fabricante no es del todo confiable; por que los datos que consignan en sus catálogos son realizados en campos y laboratorios bajo condiciones favorables, mientras que no le será valedera para la zona o región en estudio.
De aquí parte la necesidad de desarrollar una metodología propensa a llenar ese vacío y analizar las características de trabajo del tractor. El ensayo de tractores comprende una serie de pruebas dentro de las cuales se considera, la eficiencia de tracción como la más importante, tomando en cuenta ciertos factores que influyen en su determinación y que son motivo de análisis en la presente investigación.
III.
JUSTIFICACION E IMPORTANCIA El callejón de Huaylas, está considerada como una zona eminentemente agrícola, tal es así que las principales actividades se orientan a cultivos agrícolas de consumo local y algunos de ellos para exportación. La necesidad de plantear una solución al uso oportuno y racional del tractor agrícola John Deere serie 5725 resolviendo por tanto un problema urgente de calidad de preparación de suelos. El tractor se utiliza en la preparación de suelos en la zona de estudio debido a las ventajas de poseen.
pág. 2
IV.
OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL EVALUAR EL RENDIMIENTO REAL, o rendimiento de campo del tractor agrícola de mediana potencia, estableciendo los factores que influencian su rendimiento o performance.
4.2 OBJETIVO ESPECIFICO Cuantificar el rendimiento real del tractor John Deere serie 5725 expresándolo en área por unidad de tiempo (has/h) Establecer la influencia del patinamiento y a humedad del terreno en el rendimiento real.
V.
MARCO TEÓRICO 5.1 UBICACIÓN Y GEOGRAFÍA El área de estudio se encuentra ubicado en centro de investigación y producción de Cañasbamba de la UNASAM, provincia de Yungay, departamento de Ancash.
5.2 DEFINICIONES PERDIDAS POR TRANSMICION Es la suma de las fuerzas de fricción que debe vencer cada rodamiento, el consumo de energía que involucra la agitación y el desplazamiento del aceite de la transmisión, la fuerza de inercia para mover la transición y las pérdidas de rodamiento de cada uno de los mecanismos involucrados, incluido el embrague. PERDIDAS POR RODADURA Y PATINAJE La energía demandad por la rodadura, se debe a la resistencia que opone el suelo al desplazamiento del tractor y varía en función del tipo y tamaño de los rodados, el peso del tractor y la condición del suelo. Las pérdidas por patinaje se producen por el giro en falso de la rueda de mando sobre el suelo. Una deformación del suelo en forma horizontal hace que las ruedas corten horizontalmente el suelo en contacto y lo desplacen. El ARADO El arado, es una herramienta de hierro utilizada en la agricultura para preparar y remover el suelo antes de sembrar las semillas. Se puede considerar como la evolución del pico y de la azada. En un principio el arado era tirado por personas, luego por bueyes o mulas, y en algunas zonas por caballos, actualmente también los tractores tiran de ellos. Arar aumenta la porosidad, que favorece el crecimiento de las plantas.
pág. 3
ACOPLE DE TRES PUNTOS Elementos del acoplamiento de tres puntos del implemento
POTENCIA EN EL EJE TOMA DE FUERZA Y POTENCIA EN LA BARRA DE TIRO 1. Potencia en la toma de potencia Es la manera correcta de indicar la potencia de los tractores. Es el actuador que más alto valor de potencia puede entregar al usuario. La norma oficial que rige para este ensayo es la IRAM 8005. La potencia que el tractor puede transmitir en la toma de potencia es aproximadamente el 96% de la potencia del motor.
2. Potencia en la barra de tiro Mide la capacidad de tracción según la velocidad de avance del tractor. Si la determinación se realiza sobre suelo agrícola la misma depende del tipo y condición del suelo, por lo tanto, el ensayo no es repetible ni comparable. El resultado es orientativo. Si la determinación se efectúa sobre una pista de hormigón (ensayos normalizados), los resultados pueden compararse, pero los valores no responden a una situación agrícola externa.
Para obtener la fuerza de tiro necesaria en ciertas operaciones. La potencia desarrollada es una cantidad de energía que se debe considerar como una constante. Normalmente se le expresa en caballos de fuerza (HP) aplicada a una cierta velocidad en metros por segundo. Así que un HP es igual a 75% m/s., o sea una fuerza de 75kilogramos aplicado a una velocidad de un metro por segundo o 36km/hora. Pero también es igual a una fuerza de 25kilogramos aplicados de tres metros por segundo o 10.8km/hora. Al aumentar la velocidad, disminuye proporcionalmente la fuerza y viceversa. La caja de cambios efectúa dichos cambios en la velocidad y, por consiguiente, cambia la fuerza disponible para jalar maquinas entonces se llega a la siguiente conclusión: Más velocidad Menos velocidad
Menos fuerza de tiro Más fuerza de tiro
Los cambios se efectúan mecánicamente, con asistencia de fuerza hidráulica o hidráulicamente.
TRACCION Y PATINAJE La tracción que el tractor puede desarrollar depende de su potencia o de su adherencia o agarre entre sus ruedas y la tierra. La potencia del motor puede ser aplicada por medio de la caja de cambios con mayor velocidad, pero menor fuerza de tiro, o con menor velocidad y más fuerza de tiro. Así el operador puede cambiar la velocidad de avance, de acuerdo con la fuerza de tiro que requiere la maquina remolcada. pág. 4
Sin embargo, en caso que esta fuerza de tiro sea mayor que la adherencia o fuerza de agarre entre ruedas y tierra, el tractor comienza a patinar. Por consiguiente, la fuerza de tiro o tracción no puede ser mayor que la adherencia, aun cuando la potencia del motor puede desarrollar mayor fuerza. Para explicar la relación servirá el siguiente. La potencia de un tractor es suficiente para desarrollar la fuerza de tiro para jalar un arado de cuatro discos, a una velocidad de avance de tres kilómetros por hora. Sin embargo, la adherencia o tracción de las ruedas no permite jalar más de tres discos, es decir, al usar un arado con más de tres discos, las ruedas patinan. En este caso no queda otra alternativa que usar un arado de tres discos. Si la calidad del trabajo lo permite, el operador si puede aumentar la velocidad de avance porque el motor tiene mayor potencia. Podría aumentar hasta aproximadamente cuatro kilómetros por hora. En este caso hace uso completo de la potencia del tractor y a pesar de que se usa un arado de solo tres discos, la capacidad dela aradura queda prácticamente igual.
PATINAJE Y COMPACTACION DEL SUELO Para disminuir el patinaje existen varias medidas que pueden ser tomadas:
Aumentar el agarre de las ruedas mismas al suelo Por ejemplo, con perfiles adecuados en las llantas, con relieves en forma y disposición apropiada. Las llantas traseras pueden deben ser montadas de manera que la V del perfil apunte en la dirección de giro de la rueda. El perfil de las llantas delanteras consta de tres o cuatro anillos lisos para disminuir su resistencia a la rodadura y, a la vez, aumentar su resistencia lateral para la dirección del tractor.
Aumentar la presión de las ruedas sobre la tierra Al aumentar la presión, se aumenta la adherencia. Pero esto da también lugar a un aumento de la compactación de la tierra, el cual daña a la estructura de la tierra. Por esto, se apicara esta medida solo bajo condiciones en que la tierra esta seca y preferentemente en tierras con poca cohesión y mucha fricción, como son los suelos menos arcillosos. Para incrementar el peso se colocan pesas a las ruedas o al tractor mismo, o se llenan las llantas con agua. Por medio de un inyector especial, se llena la llanta con agua mientras el aire escapa por una sonda. Se deja una cámara con aire bajo la presión apropiada. El agua puede ser extraída con la rueda opuesta. En este caso, se inyecta aire y el agua sale por la sonda.
Aumentar la superficie de contacto entre rueda y tierra La superficie de contacto es más grande en el caso de ruedas con mayor diámetro y mayor ancho. Al disminuir la presión de aire en la llanta, también aumenta la superficie de contacto.
pág. 5
Otro método para aumentar la superficie de contacto comprende la aplicación de doble rodaje o llantas dobles. Las llamadas ruedas de jaulas son muy eficientes, por su considerable aumento de tracción y porque evitan un daño excesivo de la estructura de la tierra. Son en realidad uno de los mejores aditamentos de las ruedas en operaciones de preparación de las tierras.
Medida del patinamiento El patinamiento es la longitud del camino que el tractor no logra recorrer por efecto del deslizamiento de sus ruedas sobre el suelo. En otros términos, es la diferencia entre la velocidad periférica de las ruedas y la velocidad efectiva del tractor a la cual este se está desplazando.
P = 1- Donde: P = patinamiento Vt =velocidad teórica de la rueda. Vr = velocidad real de la rueda.
La medida de resistencia ala rodadura y del patinamiento es en cierta medida convencional, realmente al crecer el patinamiento crece también la resistencia a la rodadura. El patinamiento se puede considerar como la conjunción de dos tipos de fuerza:
la de fricción entre la superficie de apoyo del neumático y el terreno.
Y las fuerzas de agarre cuando las estrias s alientes del neumático (cocadas) se introducen en el terreno comprimiéndolo horizontalmente dando como resultado la impresión de que el eje de la rueda se desplaza hacia atrás a la correspondiente distancia, esto explicaría del porque disminuye la velocidad de avance.
Otra pequeña reducción de la velocidad de avance se debe a la deformación del neumático. Para calcular el valor del patinamiento existen formas empíricas sin embargo en forma experimental, partiendo de la educación anterior puede expresarse en función del número de revoluciones que dan las ruedas:
P = 1- Donde: P = patinamiento No = Numero de revoluciones de la rueda sin carga N1 = Numero de revoluciones de la rueda con carga.
pág. 6
Resistencia a la rodadura Esta resistencia está compuesta por la fuerza horizontal suficiente para alimentar el movimiento de un vehículo sobre una superficie horizontal, plana regular e indeformable, y por los esfuerzos que compensan el rozamiento en los cojinetes o los rodamientos de las ruedas o de su eje, las desigualdades de la pista, la compresión o el desplazamiento del material sobre el que se mueve el vehículo, y si se trata de un vehículo con neumáticos la deformación de las paredes de estos. Todos estos elementos son función del estado de la superficie de rodadura y del peso total Q del vehículo considerado. Se expresa la resistencia a la rodadura por medio de un coeficiente Cr, en kg/t llamado coeficiente de tracción.
VI.
MATERIALES Y METODOS 6.1 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DEL ESTUDIO: a) UBICACIÓN. El área de estudio se encuentra ubicado en el distrito de Catac de la provincia de Recuay, departamento de Ancash. El cual presenta un área de 0.3 Has.
6.1.1
TRABAJOS A NIVEL DE CAMPO. 6.1.1.1 Selección definitiva del área de estudio. La zona establecida donde se llevó a cabo los trabajos presenta una textura Franco Arcillo Arenoso a nivel de capa arable.
6.1.2
PARÁMETROS A MEDIR. 6.1.2.1 Numero de vueltas de las ruedas motrices del tractor; arando (con carga) y sin arar (sin carga). 6.1.2.2 Tiempo de ciclo. 6.1.2.3 Superficie labrada por ciclo. 6.1.2.4 Profundidad de trabajo. 6.1.2.5 Ancho de trabajo.
6.2 TRACTOR, IMPLEMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS. 6.2.1
TRACTOR. 6.2.1.1 Marca: JOHN DEERE 6.2.1.2 Modelo: 5725 pág. 7
6.2.1.3 Potencia: a la Toma de Fuerza de 95.7 Hp 6.2.1.4 Tracción: doble 6.2.1.5 Estado de conservación: Bueno. 6.2.1.6 Propiedad: privada, pertenece al centro de investigación y producción de Cañasbamba de la UNASAM.
6.2.2
IMPLEMENTOS. 6.2.2.1.1
Marca: Baldan
6.2.2.1.2
Modelo: ARHL45UP
6.2.2.1.3
N° de cuerpos: 3 discos
6.2.2.1.4
Diámetro dos Discos (ø): 28”
6.2.2.1.5
Espaciamiento entre Discos: 550 mm
6.2.2.1.6
Profundidad de Trabalho: 250-350 mm
6.2.2.1.7
Reversible
6.2.2.1.8
Largura de Trabalho: 900 - 1100 mm
6.2.2.1.9
Peso Aproximado (disco de 26”): 761 Kg
6.2.2.1.10 Tipo de montaje: enganche de tres puntos. 6.2.2.1.11 Ancho de trabajo: 750 – 900 mm
6.2.3
OTROS EQUIPO EMPLEADOS. 6.2.3.1 Cronometro. 6.2.3.2 Libreta de campo. 6.2.3.3 Cámara fotográfica. 6.2.3.4 Tiza blanca. 6.2.3.5 Wincha.
6.3 CÁLCULO DEL PATINAMIENTO. El cálculo del patinamiento se efectuó en función del número de vueltas de los neumáticos motrices, al recorrer una distancia conocida; este ensayo involucra dos condiciones de medición, con el implemento levantado, y con el implemento trabajando.
% = (1 − 0 1) ∗ 100 Donde: N0 = Numero de vueltas de las ruedas motrices del tractor sin arar. N1 = Número de vueltas de las ruedas motrices del tractor arando.
pág. 8
6.4 PRUEBA DE RENDIMIENTO. Para realizar la prueba de rendimiento del tractor Jhon Deere-5725, se siguió el siguiente procedimiento. 6.4.1.1 Se dimensiono el área a ensayar, buscando en lo posible que el terreno sea una figura rectangular. 6.4.1.2 Se realizó marcas para el control del tiempo de ida, vuelta y el tiempo de cabecera. 6.4.1.3 Se realizó 3 repeticiones del paso anterior. 6.4.1.4 Todas estas mediciones se realizaron cuando el tractor está arando. Rendimiento real: se usó la siguiente formula.
∗ ° = Donde: Rr = rendimiento real o de campo (Has/h) Superficie = superficie trabajada en un ciclo (Has) Ciclo = tiempo total que consume una vuelta completa (ciclo de trabajo), (seg.) Entonces:
1 = + + + Donde: Ti = tiempo de ida. Tcr = tiempo de cabecera en retorno. Tr = tiempo de retorno. Tci = tiempo de cabecera en ida. Rendimiento teórico:
= 10∗ Donde: Rt = rendimiento teórico (Has/h) A = ancho de trabajo (m) V = Velocidad de aradura (Km/h)
pág. 9
VII.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
7.1. RESULTADOS. Se presentan los cuadros correspondientes a los resultados de las siguientes pruebas:
7.1.1. Cálculo del patinamiento en función al Número de Vueltas. Longitud de medición = 100 m. Repeticion
No
N1
% Patinamiento
1
23.875
25.25
5.45
2
23.375
26.125
10.53
3
23.5
26
9.62
4
23.75
25.25
5.94
Promedio
23.625
25.656
7.882
Donde: N0 = Numero de vueltas de la rueda motriz del tractor sin carga (sin arar). N1 = Numero de vueltas de la rueda motriz del tractor con carga (arando).
7.1.2. Prueba de Rendimiento. Longitud = 100 m. Velocidad Promedio = 5Km/h Ri
Ti (Seg) 1
88.9600
Tci (Seg) 26
Tv (Seg)
Ai (m)
Tc (seg)
T'c (seg)
Nt
85.5300
Tcv (Seg) 24
0.7773
Rt. (Has/h) 0.5700
Rr. (Has/h) 0.2992
1.1400
224.4900
174.4900
2
96.5700
21
91.0000
24
1.1500
232.5700
187.5700
0.8065
0.5750
0.2996
3
87.7900
23
87.0000
24
1.1700
221.7900
174.7900
0.7881
0.5850
0.3070
Prom.
91.1067
23
87.8433
24
1.1533
226.2833
178.9500
0.7906
0.5767
0.3019
Donde: Ri = Repeticiones
Tcv = Tiempo, cabecera de vueltas
Rr = Rendimiento real.
Tci = Tiempo, cabecera de ida.
Ai = Ancho de trabajo.
Rt = Rendimiento teórico.
Tv = Tiempo de vuelta.
Tc = Tiempo de ciclo. pág. 10
T’c = Tiempo efectivo de trabajo.
Nt = Eficiencia del tiempo.
Ti = Tiempo de ida.
7.1.3. Resultados de la textura del suelo. Profundidad del suelo (cm)
=
30
Arena (%)
=
60
Arcilla (%)
=
22
Limo (%)
=
16
TEXTURA
:
Franco Arcillo Arenoso
7.2. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS El rendimiento logrado es de 0.3019 hectáreas por hora. El patinamiento logrado es de 7.88 %.
pág. 11
VIII.
CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUCIONES Los resultados obtenidos y el análisis realizado son válidos para el tractor agrícola Jhon Deere-5725, trabajando bajo las condiciones establecidas en el estudio y sobre terrenos con textura Franco arcillo Arenoso.
RECOMENDACIONES Con la finalidad de obtener mayor información sobre el comportamiento y uso óptimo del tractor agrícola Jhon Deere-5725, sería recomendable: Realizar estudios y ensayos similares con tractores de las marcas más representativas, en suelos tractorables a lo largo de toda la provincia de Yungay. Implementar los laboratorios de la facultad con equipo y maquinaria para realizar las pruebas de la medición de consumo de combustible, fuerza de tiro, torque de las ruedas y potencia a la volante. Realizar experimentos variando la textura del suelo y peso del lastrado.
pág. 12
ANEXOS PANEL FOTOGRAFICO
Foto N° 01: Verificando con el docente el funcionamiento integral del arado.
Foto N° 02: Vista del tractor antes del ensayo, se observa el arado regulado.
pág. 13
Foto N° 03: Vista donde se observa el tractor trabajando, se aprecia a un integrante controlando el número de vueltas del neumático.
Foto N° 04: Vista general del terreno.se observa la uniformidad de la preparación de suelos.
pág. 14
PLANOS
pág. 15
