• Author / Uploaded
• Laura Leon

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Implementos de siembra. Sembradora neumática de grano grueso. Laura León1, Bill Felipe Mateus2, Fernanda Quintero3, 1 [email protected] 2 [email protected] 3 [email protected] 1, 2, 3 Estudiante de pregrado en Ingeniería Agrícola, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá

Imagen 1. Sembradora enganchada al tractor.

Introducción En el 2017 en Colombia se cultivaron 5´121.508 hectáreas, informó La encuesta Nacional Agropecuaria. Del total del área los cultivos agroindustriales (café, cacao, tabaco, entre otros) ocupan el 32,4 por ciento del área, mientras que los cereales (arroz y maíz) son el 19,8 por ciento de las hectáreas plantadas. El área total sembrada del grupo de cereales fue 1,01 millones de hectáreas, de las cuales el cultivo que mayor área sembrada registró fue el arroz con 599.799 hectáreas, con 59,1 por ciento, seguido de maíz

amarillo el cual registró un área de 306.402 hectáreas y una participación de 30,2 por ciento. (Portafolio, 2017) Con las sembradoras de grano grueso se pone en marcha una operación muy grande de mecanización en el campo. Por ejemplo, en Argentina existen alrededor de 60 marcas de sembradoras, de las cuales prácticamente la totalidad corresponde a industrias radicadas en el país, dentro de ese grupo, 41 empresas fabrican equipos específicamente desarrollados para implantación de granos gruesos, con una oferta disponible de 109 modelos, según el relevamiento exclusivo de MaquiNAC. Según el sistema de siembra requerido, las sembradoras se pueden clasificar en diversos tipos, convencional y directa en los cuales puede definirse la sembradora como una máquina que permite la siembra regular, bien sobre toda la superficie o bien en líneas equidistantes y a una profundidad uniforme, de todos los granos utilizados en cultivos. En el presente informe se analiza el funcionamiento y calibración de una sembradora de grano grueso marca Montana, que se puede observar en la imagen 1 enganchada al tractor. Marco Teórico La sembradora es una herramienta agrícola diseñada para sembrar que funcionan a partir de tracción animal o de un tractor. En este tipo de maquinaria, un elemento esencial es el mecanismo distribuidor (dosificador), concebidos para que suelten las semillas individualmente, una tras otra, con intervalos regulares. Existen distribuidores mecánicos (de plato vertical, plato oblicuo, plato horizontal y de correa) y neumáticos. Hoy en día la búsqueda de equipos cada vez más eficientes a la hora de implantar los granos gruesos se expresa en el desarrollo creciente de modelos con versiones de mayor cobertura. Un 43% de los equipos relevados dispone de opciones de más de 10 metros de ancho de labor. Incluso, 12% de los modelos supera los 16 metros y 6% se ubica con variantes por encima de los 20 metros. No resulta extraño tampoco que se busque con el desarrollo de las máquinas, menor distancia entre hileras, si bien prácticamente la totalidad de la oferta mantiene versiones a 52,5 cm (94%) y 70 cm (82%) entre surcos, crece la adopción de modalidades configurables a 35 cm (42%), 38 cm (20%), 40/42 cm (33%) y 45 cm (16%). La dosificación monograno es el común denominador en este tipo de equipos. La modalidad más extendida es la mecánica de placa horizontal, aunque 85% de los modelos de este nicho también dispone de versiones neumáticas. (Maquinac, 2015) Las sembradoras se pueden clasificar según el sistema de siembra requerido: A voleo: distribución al azar de las semillas sobre toda la superficie del terreno. Consiste en depositar uniformemente las semillas sobre toda la superficie a sembrar, y una vez depositada enterrarla con gradas de púas, rulos, etc. En líneas o a chorrillo: Colocación aleatoria de las semillas en un surco, cubriéndose, para dar líneas definitivas. Las sembradoras de descarga libre son análogas a las sembradoras de chorrillo a las que se les suprimen los tubos de caída, dejando caer la semilla libremente a poca altura. Van provistas, en su parte posterior, de una grada de púas o de rodillos para enterrar ligeramente la semilla. Este tipo de siembra es apropiada para semillas pequeñas y, especialmente para pratenses. A golpes: Colocación de grupos de semillas a distancias definidas, en líneas. La siembra a golpes consiste en colocar una determinada cantidad de grano sobre cada línea de siembra, de forma intermitente y de tal forma que los granos queden separados entre sí una distancia constante.

Monograno: colocación precisa de semillas individuales a distancia definidas, en línea. la siembra monograno o de precisión se busca colocar semillas individuales a distancias exactas unas de otras. Lo cierto es que cambiando los platos de distribución se puede conseguir depositar un grupo de semillas o una sola. (Diezma & García, 2006) Características de máquinas sembradoras. Las partes esenciales de una sembradora son: • Bastidor. • Tolvas. • Órganos de distribución. • Órganos de enterrado. • Órganos complementarios. • Mecanismos de regulación. Este tipo de sembradora presenta características principales para granos gruesos tales como maíz, algodón, arveja, fríjol y otros más:  Niveles de confiabilidad en la dosificación mayores al 95%.  Alta precisión sin importar las irregularidades de la semilla o la velocidad de trabajo.  Construcción sólida y resistente, con pocas piezas fundidas.  Dosificador que brinda cuidadoso manejo de la semilla, minimizando los daños mecánicos.  Fácil graduación en distancia entre surcos, distancia entre semillas profundidad de trabajo. Y buena copia del terreno gracias a su sistema de brazos paralelos. Se han desarrollado diversos mecanismos para dosificar las semillas con precisión (neumático o mecánico monograno). En este terreno, los fabricantes han diversificado alternativas y así surgieron dosificadores que, por ejemplo, tienen una inclinación de 40° para permitir una caída exacta y sin enrasador para no romper la semilla ni su tegumento. El sistema neumático, en particular, tiene la ventaja de que permite trabajar con calibres o granos desparejos que con placas no se pueden utilizar. Además, se ha masificado equipos para el control de las tareas. Por caso, monitores de siembra y sistemas de dosificación variable para manejo de densidad de semilla y dosis de fertilizantes por ambientes. También se tiende al sistema de corte automático por secciones de la sembradora para evitar superposición de siembra. En las sembradoras se ha buscado que se hagan las labores de siembra más rápido, sin arriesgar la precisión; entonces lo que se ha hecho es articular los cuerpos de siembra, con pulmones neumáticos, pero todavía se sigue trabajando, porque a mayor velocidad y variabilidad del terreno, el cuerpo de siembra tiende a saltar, provocando una elevada irregularidad en la distribución de las semillas y en la profundidad a la que son colocadas. (Maquinac, 2015) Para el cultivo de maíz, ha avanzado la difusión de los barredores de rastrojo que permiten hacer más homogénea la emergencia de las plántulas, porque generan una profundidad de siembra más uniforme. Como se sabe, el maíz es el cultivo más sensible a las fallas en la implantación, que afectan en forma importante el rendimiento potencial del cultivo. De allí, la importancia de la sembradora. Descripción Lugar: La práctica se llevó a cabo en la Hacienda Marengo, en Mosquera Cundinamarca, de la Universidad Nacional de Colombia, el 3 de octubre de 2018.

Equipos El tractor utilizado fue de marca New Holland referencia TS 6040 de 132 Hp. el cual trabaja con potencia de 1900 rpm 132 cv (97 kW). Presenta par máximo 500 Nm a 1.400 rpm, transmisión Econoshift 16x4y la capacidad del levante hidráulico de 4.210 kgf Se usó una sembradora neumática convencional de grano grueso marca Montana modelo PLB4SC de 4 surcos. Su distancia entre surcos puede variar entre 45–90 cm. La longitud de la barra es de 3,6 m, pesa 1010 kg y tiene una potencia requerida de 80-90 HP, con 4 unidades sembradoras de alce paralelo separados entre sí a una distancia que se mantiene constante (85cm). (Montana 2016) Esta máquina cuenta con: Conjunto de barra sembradora. Conjunto de tolvas abonadoras. Conjuntos doble disco abonador. Conjunto carros alce paralelo. Conjunto rueda tapadora. Conjunto brazo de transmisión.

Conjunto caja de transmisión. Conjunto Marcador. Conjunto brazo de transporte. Conjunto soporte depresor. Conjunto hidráulico.

La máquina se aprecia a continuación en la imagen 2.

Imagen 2. Sembradora de grano grueso.

La sembradora de grano grueso Montana, es un equipo diseñado para depositar semillas mediante el uso de dosificadores neumáticos de vacío independientes que las distribuyen a los carros de siembra, el vacío se obtiene accionando una turbina conectada a la toma del tractor con un cardán. Características Transmisión de la sembradora calibración 1: montado en el eje de la ruda motriz, va un piñón de 17 dientes (Z=17), unido por una cadena a un piñón de Z=21, este piñón mueve otro eje de entrada a la caja, este eje va un piñón tipo pacha de 3 piñones con Z=17/22/30, donde este piñón se une a otro piñón tipo pacha de 4 piñones de Z=18/20/23/28 con una cadena, este piñón es el que mueve el eje de la salida de los dosificadores de semilla que van montados sobre piñones Z=15, conectados a los piñones de los dosificadores Z=19. En la calibración 2, el eje 2 y su piñón de Z=30 (en vez del de 22) es el que va conectado al eje 3 con el piñón de Z=18

Procedimiento en campo La máquina usada es una sembradora- fertilizadora de grano grueso, pero en este caso no se tuvo en cuenta la parte de fertilización. Se midió la separación entre las unidades sembradoras de forma paralela y se tuvieron resultados de 86, 91 y 84 cm, pero todas se aproximaron a 85 cm, ya que no estaba calibrado por eso se asumió la distancia de 85 cm siguiendo el manual. Se observó en esta máquina el abresurco que marca por donde deben ir las semillas de maíz, y el tapasurco que cubre superficialmente las semillas. Entre estos se encuentra el dosificador de semillas que es el que se encarga de “cargar y disparar” las semillas. En la selección de siembra, este al ser maíz, se selecciona el disco de siembra de 24 orificios de 9mm de diámetro y posición de selector normal en el dosificador.

Antes de salir a campo se ajustó la cantidad de semillas que arroja el dosificador, teniendo en cuenta el diámetro de la rueda motriz que es al mismo tiempo un tercer punto de apoyo cuando el equipo está trabajando en el suelo. Se contó el número de engranajes en la barra sembradora para calcular la transmisión; igualmente esta transmisión se puede observar en el catálogo de la máquina. Lo que se hizo fue una segunda calibración cambiando la conexión entre algunos piñones, como se observó en la figura y explicación del anterior ítem. Se midió luego el área de influencia de la máquina, el ancho de trabajo teórico y el diámetro de la rueda motriz. En la calibración 1, se encendió el sistema y manualmente se giró la rueda motriz 10 vueltas para conocer cuantas semillas arrojaba cada dosificador; se hizo esto dos veces. Luego se hizo el cambio de la relación de engranajes (calibración 2) y se hicieron 3 pruebas con el operario girando la rueda, tomando la cantidad de semillas que arrojaba cada dosificador. En esto, se hizo un ajuste de profundidad de semillas a 5 cm, pero no se logró sembrar a esa profundidad, sino a algo más superficial; lo cual no se sabe a qué fue debido. Estando sembrado maíz en el terreno, se verificaron 2 líneas de siembra, midiendo su profundidad y longitud entre semilla y semilla, teniendo los resultados que a continuación se exponen. Datos     

Separación asumida entre unidades sembradoras: …...………………….……….85cm Área de influencia de cada unidad sembradora por lado y lado:…………...… 42.5 cm Ancho de trabajo teórico:…………...……………………...…………………. 340 cm. Diámetro de rueda motriz:……………...………………………………………..68 cm. Número de alveolos del disco de siembra: …………………………………….……24



Cantidad de semillas arrojadas en las pruebas y calibraciones: Calibración 1. Primera prueba Carro I Carro II 173 182 Segunda prueba No contadas Se tapó

Carro III 168

Carro IV 178

156

179

Calibración 2. Primera prueba Carro I Carro II Carro III Carro IV 213 233 202 226 Segunda prueba 353 325 348 354 Tercera prueba 232 242 223 260



Distancia medida entre semillas de línea uno y dos en la calibración 2 durante la tercera prueba.

23- 15- 12- 10- 16- 7- 25- 13- 5- 19- 16- 14: Línea 1 7- 3- 2- 13- 9- 16- 16- 12- 12- 6- 6- 19- 9- 15- 9- 10- 19- 3- 7- 4- 25- 5- 12- 11- 22- 7- 9- 9- 16- 21- 6: Línea 2 Cálculos y análisis. 1. La sembradora tiene marcadores, que sirven para que el tractorista se guie para que mantenga la distancia entre las hileras entre las pasadas, este marcador se hace con la rueda delantera o el centro del tractor. Con el centro del tractor: Para regular el brazo del marcador y que coincida con la mitad del tractor con la próxima pasada se hace: Dcm=d s∗n Dcm=85 cm∗4=340 cm Donde Dcm corresponde a la distancia del disco marcador al centro de la sembradora, ds es la distancia entre surcos, que en este caso es 85 cm y n el número de unidades de siembra que son 4. Entonces 340 cm es la distancia que va a haber entre las hileras de cada pasada de la sembradora. Con la rueda delantera: Para regular la longitud del brazo del marcador, para que la marca coincida con la ruda delantera del tractor se hace: Dr =ds∗n−t /2 D r =85 cm∗4−160 cm=260 cm Donde Dr es la distancia del disco marcador a la rueda delantera, el ds es la distancia entre surcos, n el número de unidades sembradoras, y t el ancho de la trocha delantera del tractor. Entonces 260 cm corresponde a la distancia de coincidencia de pasadas entre la rueda delantera y el marcador. 2. Distancia que recorrería la sembradora para sembrar una hectárea: d=Ha/ A 10000 m 2 d= =3921.57 m 2.55m La distancia “d” que debe recorrer la sembradora para cubrir una hectárea, resulta de la relación de 1Ha y el ancho total de siembra, todo en metros, que en este caso es 3921.57 metros; este ancho sale de la distancia de 85 cm entre unidades sembradoras (85*3=255cm). 3. Número de vueltas de a rueda motriz en una hectárea: con la separación entre las unidades sembradoras y el perímetro de la rueda motriz se conoce este dato: d p 3921.57 m Xvueltas= =1835.7 vueltas 213.63 m Xvueltas=

Quiere decir que la rueda motriz tendría que dar 1835.7 vueltas, para cubrir una hectárea de siembra. 4. Dosis de siembra: Población óptima Ds= %germinacion∗%otros y daño 50000 =61729 semillasX hectárea . 0.96∗0.9 Donde la población óptima será: 10000 ds∗dp Donde ds corresponde a la distancia entre surcos (0.85m) y dp la distancia entre semillas. Así que ds*dp va a ser el área que va a ocupar la planta en m^2. Por ende, dp, se puede recalcular asi: 10000 50000= 0.85∗dp Donde dp es: 0.19m, teniendo en cuenta las que no germinan: 0.24m. 5. Relación de transmisión: De calibración 1: 17 ∗22 21 ∗15 18 τ= =0.781 19 De calibración 2: 17 ∗30 21 ∗15 18 τ= =1.065 19 Quiere decir que, por cada vuelta de la rueda motriz, el plato (contenedor y dosificador de semillas) va a dar 0.781 y 1.065 vueltas teóricamente respectivamente en cada calibración. 6. Semillas sembradas por cada vuelta de la rueda motriz: Por 1 vuelta de la rueda motriz se van a arrojar 18.74 y 25.56 semillas respectivamente en cada calibración, eso sale de multiplicar 24 (# de alveolos) y las relaciones de transmisión. 24∗0.781=18.74 24∗1.065=25.56 Quiere decir que en las 10 vueltas de la rueda motriz debieron haber caído 187 y 256 semillas respectivamente en cada calibración, pero en realidad cayeron otros valores (mirar punto 8). 7. Distanciamiento teórico entre semillas:

Dpst =

П∗d semillas por vuelta

En la calibración 1 esta distancia es de 11.39 cm y en la calibración dos es de 8.34 cm. Con estos dp las dosis de siembra quedan diferentes, para la calibración 1 es de 103289 y en la calibración 2 de 141063 semillas por hectárea. 8. Coeficientes de llenado: corresponde a dividir el número de semillas que cayeron realmente con las que debieron haber caído en las 10 vueltas. Estos valores siempre son menores a 1, pero lo ideal es que sean valores mayores o iguales a 0.9, para que sean lo más cercanos al valor teórico.

Carro I Prueba 1 Prueba2

Prueba 1 Prueba2 Prueba 3

173 0,93 0

213 0,83 353 1,38 232 0,91

Coe ficie nte s de lle nado Calibracion1 Carro II Carro III Carro IV 182 168 178 0,97 0,90 0,95 0 156 179 0,83 0,96 Calibración 2 233 202 226 0,91 0,79 0,88 325 348 354 1,27 1,36 1,38 242 223 260 0,95 0,87 1,02

Evidentemente se deben revidar los succionadores o dosificadores, donde el coeficiente de llenado es menor a 0.9. La calibración 1 en la prueba en general muestra buenos resultados, ya que todos son mayores a 0.9 y es lo que se esperaba; mientras que en la prueba 2 hubo 2 líneas que no se pudieron contar y genera incertidumbre. En el caso de la prueba 2 de la calibración 2, dan valores mayores a 1; quiere decir que estaba mal ajustada la máquina, porque estaba botando muchos mas granos de los que debía y esto es un desperdicio, además de alejarse mucho de la teoría y los valores teóricos. Las otras dos pruebas de la calibración 2 evidenciaron resultados en promedio buenos, ya que hay unos que bajan incluso de 0.85 y se alejan mucho del valor mínimo teórico, eso se debe corregir en la máquina. 9. Análisis de distancia entre semillas en la prueba 3 de la calibración 2: Se tiene con los datos tomados que el promedio de distancia entre semillas (dp) en la línea 1 fue de 14.58 cm con una desviación estándar de 5.9 con un total de 175 cm recorridos, y en la línea 2 el promedio fue de 11.37 cm con una desviación de 6.0 con 340 cm recorridos en total; cuando el dp debía ser de 8.34 cm, quiere decir que en la línea 1 hubo en promedio 6.24 cm de más entre semillas y en la línea 2 hubo 3.03 cm de más. Quiere decir que están yendo menos semillas de lo que debería ir en ambas líneas y se necesitaría más espacio para sembrar todo lo deseado.

Se sabe que una vuelta de la rueda motriz recorre 213.6 cm, pero lo que se contó fue apenas 175 y 340 cm, lo que respectaría a 0.82 y 1.59 vueltas, cuando fueron 10 las que se midieron; aparte de que se sabe que se sembraron 13 y 32 semillas respectivamente a la línea 1 y 2. Con estos valores se puede hallar una nueva relación de distancia entre estas semillas: 175 cm =13.46 cm 13 semillas 340 cm =10.6 cm 32 semillas Lo cual se aproxima un poco más a lo que debería ser el valor teórico (8.34cm). Hay que ver que en las 10 vueltas de la rueda motriz la línea 1 de la calibración 3 sembró 232 millas y la línea dos sembró 242. Lo que haría pensar que para sembrar las 232 y 242 semillas se gastaría más distancia (resultados siguientes), pero en realidad no fue así, porque solo fueron 2136 cm de las respectivas 10 vueltas de la rueda motriz. 232∗13.46=3122.7 cm 242∗10.6 cm=2565 cm Esto ayuda a deducir que más adelante las distancias entre semillas se hacen más cortas; por esto, se puede deducir más bien que el promedio total de distancias entre semillas está dado por la distancia recorrida de las 10 vueltas dividida entre las semillas sembradas en total, lo que sería: 2136 cm =9.21cm 232 semillas 2136 cm =8.83 cm 242 semillas Con esto los datos de la distancia se aproximan más a los 8.34 cm teórico que se deberían tener. Analizando estos valores a lo largo del numeral 9, se puede afirmar que la línea 2 trabaja mejor que la línea 1, partiendo que su coeficiente de llenado es más alto y que su distancia entre semillas es el más próximo al valor teórico en casi todos los casos de promedio y cálculos. 2136−175=1961 2136−340=1796 Finalmente, al restar la distancia total recorrida de las 10 vueltas de la rueda motriz, con la que se recrió de conteo de semillas, se asegura que queda mas del 75% de camino en ambas líneas, así que se pude afirmar que más adelante las semillas sembradas van a tener menos distancia entre sí y tal vez datos más uniformes. Conclusiones Se consideró que los dosificadores fueron los que no trabajaron bien, así que puede ser porque no estaban limpios, las semillas estaban malas, estaban mal calibrados, los depresores estaban trabajando mal o el selector de semilla no estaba bien regulado; ya que evidentemente no hubo distribución uniforme ni a distancia constante de semillas. Para tener una mejor conclusión sobre esto, se debió haber contado más distancias entre las semillas en ambas calibraciones de las cuatro unidades sembradoras, ya que, con estos datos (de solo dos líneas de una calibración), se dan unos resultados incompletos y sin saber que tal estaba trabajando las otras unidades sembradoras; aparte que se midieron solo 175 y 340

cm, lo que debió haber sido por lo menos la mitad de 2136cm, que corresponde a la distancia recorrida en las 10 vueltas de la rueda motriz, que fue de lo que se contó las semillas contadas. Con los datos tomados es insuficiente decir cual calibración es mejor par trabajar con maíz, ya que no dan la bastante información de cual da mejores resultados, se debió haber hecho mas pruebas en la calibración 1 y medir distancia entre semillas y cantidad de semillas arrojadas en las 10 vueltas de la rueda motriz, ya que se hizo prácticamente una sola vez. Pero con los datos que se tiene, es mejor la calibración 1 ya que es la que gasta menos semillas, tiene más espaciamiento entre semillas y se ajusta más a la dosis de siembra recomendada agronómicamente. Se recomienda que antes de sembrar con la máquina se revise bien cada elemento de esta, ya que como se evidencia, puede ser cualquier elemento el que falle y tener resultados defectuosos que hagan tener pérdidas en cualquier proceso de siembra. La profundidad de 5 cm que se deseó tener, no se logró a pesar de que se ajustó en campo; pudo deberse a las bandas de control de seguridad o las ruedas tapadoras del control de profundidad; esto en términos de siembra significa merma de semillas, germinación, plántulas e incluso plantas, ya que no se les está dando la profundidad recomendada para su crecimiento eficaz. Es muy delicado esto, porque hay la posibilidad de caída de cultivo, ataques de pájaros y estrés; lo que conlleva a pérdida de dinero. Bibliografía Abdalla, et al. (2014). Efect of disc and tilt angles of disc plough on tractor performance under clay soil. Current Research in Agricultural Sciences Diezma, B & García, F. (2006). Características técnicas de las sembradoras convencionales. Revista vida rural. Escuela Politécnica Superior de Huesca. 60-64. Maquinac. (2015). Sembradoras de granos gruesos. Informe de empresa Maquinac. Recuperado de: https://maquinac.com/informe/sembradoras-de-granos-gruesos. Montana Ltda. (2016). Sembradora neumática de grano grueso. Manual de funcionamiento. Maquinaria Montana. Portafolio. Más de 47 millones de hectáreas tienen uso productivo: Dane (2017). Revista Portafolio. Recuperado de: https://www.portafolio.co/economia/area-cultivada-en-colombia-durante-el-2016508508