H A Q U 1 N A R 1 A

Y

K E C A N 1 Z A C I O

A G R 1 COL A

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

SECCIONAL MEDELLIN

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

1994

INTRODUCCION

Estas son las notas de clase del curso MAQUINARIA Y MECANIZAC AGRICOLA dictado a los estudiantes de Ingenieria Agronómica; en implantación de l a nueva reforma ee fundamental que el estudia tenga suficiente material escrito para que desarrolle en for eficiente el proceso de aprendizaj e.

Fundamentalmente estas notas son una guía que el estudiante d complementar con las referencias que se recomiendan al final cada capitulo.

En el presente trabajo no s e mencionan temas fundamentales co costos y administración de maquinaria agricola , en vista que en universidad existe suficiente material escrito (Ver referenc Bibliográfica en la pagina ). CualqUier recibido.

sugerencia

o

aporte

al

pre sente

trabajo

será

b

TABLA DE CONTENIDO CONTENIDO

1. EL TRACTOR. 1.1 TIPOS. 1.2 FORMAS COMO ENTREGA LA POTENCIA . 1.3 PARTES BASICAS DEL TRACTOR AGRICOLA. 1.4 SISTEMAS. 1.4.1 Sistema motor. 1.4.1.1 Sistema de admisión y escape 1.4.1 . 2 Sistema de combustible 1.4.1.3 Sistema de Refrigeración 1.4 . 1 . 4 Sistema Eléctrico 1.4.1 . 5 Sistema de lubricación 1.4.2 Sistemas de Transmisión 1.4.2.1 Embrague 1.4.2.2. Caja de cambios 1.4.2.3 Puente trasero 1.4 . 3 Ruedas 1 . 4.3.1 La Cubierta ( o banda de rodadura) 1 . 4.3. ? Tipos de neumáticos según las condiciones del terreno 1.4.3.3 Dimensiones de la llanta 1.4.3.4 Presión de inflado (Para neumáticos de tractores) 1.4.3.5 Cuidado de los neumátioos 1.4.4 El Lastre en los tractores 1.4.5 Variación de la via (Trocha) 1.4.6 Sistema de enganche 1.4.7 El sistema toma de potencia (PTO) 1.4.8 Sistemas hidráulic o 1.4.8.1 Principio de funcionamiento 1.4.8.2 Presión y flujo 1.4.8.3 Transmisión hidráulica 1.4.8.4 Algunos UBOS del sistema hidráulico del tractor 1.4.8.5 Componentes básicos 1.4.8 . 6 Ventajas de los sistemas hidráulicos 1.4.8.7 Controles 2. ANALISIS DE POTENCIA 2.1 ANALISIS DE POTENCIA EN MOTORES ' ¿.l.l Formulas de frecuente uso 2.1.2 Potencia en el pistón 2.1 . 3 El diagrama Indicador 2.1.4 Potencia 2.1.4.1 Potencia indicada (iHP) 2.1 . 4.2 Potencia al freno (o en la volante) (bHP)

P

2 . 1.4 3 Curvas de Potencia y Torgue 2.2 ANALISIS DE POTENCIA EN TRACTORES 2.2.1 Resumen de eficiencias 2.2.2 Potencia en la barra de tiro 2.2.3 Correcciones de potencia por altura y temperatura 2.2.4 Resumen de las fuerzasgue actúan en el tractor 2.2.5 Ejemplo de análisis de poterlcia 3. ASPECTOS GENERALES DE LA MECANIZACION EN COLOMBIA 3.1 DISTRIBUCION DE USO 3.1.1 Por áreas (en millones de Has) 3.1 . 2 Por zonas 3.1 . 3 Politicas del gobierno relacionadas con la mecanización agricola 3.2 IMPORTACIONES DE MAQUINARIA 3.3 PRODUCCION NACIONAL 3.4 INVESTIGACION EN MAQUINARIA AGRICOLA 3.5 CONCLUSIONES 3.6 RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA 4. CAPACIDAD DE CAMPO Y EFICIENCIA DE CAMPO 4.1 CAPACIDAD DE CAMPO (Area/tiempo) 4.1.1 Capacidad de campo teórica (C.C . T) 4.1.2 Capacidad de campo efectiva (C.C.E) 4.2 TIEMPOS COMUNES EN LAS LABORES AGRICOLAS 4.3 EFICIENCIA DE CAMPO Efe) 4.4 FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE CAMPO 4.4.1 Modelo de operación 4.4.2 Forma de la parcela 4.4.3 TamaBo de la parcela 4.4.4 Ancho de los implementos 4.4.5 Velocidad de avance 4.4.6 El cultivo 4.4.7 El sistema 4.5 RECOMENDACIONES GENERALES PARA OBTENER ALTAS CAPACIDADES 4.5 EJEMPLO 5 . LABRAN ZA 5.1 DEFINICION 5.2 CLASIFICACION 5.2 . 1 Labranza primaria 5.2.2 Labranza secundaria 5 . 3 LABRANZA TRADICIONAL 5 . 4 RECOMENDACIONES 5.5 LABRANZA MINlMA 5.5.1 Objetivos 5.5.2 Método 5.5.3 Resultados 5.6 SIEMBRA SIN LABRANZA ( O LABRANZA CERO) 6. MECANICA DE SUELOS 5.1 ESFUERZOS 6.2 ECUACIONES DE COULOMB Y MICKLETHWAITE 5.3 RESISTENCIA SUELO/METAL 6.4 COMPACTACION BIBLIOGRAFIA 7. SIEMBRA

3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

7 .1 TIPOS DE SEMBRADORAS 7.2 COMPONENTES TIPICOS DE UNA SEMBRADORA POR SITIO 7.3 SEMBRADORA AL VOLEO 7.4 EFICIENCIAS 7.4.1 Eficiencia de campo 7.4.2 Eficiencias que afectan la densidad de siembra 7.5 REQUERIMIENTO DE POTENCIA DE LAS SEMBRADORAS 7 . 6 FORMULAS GENERALES 7.7 EJEMPLO 8. ASPERSION (PULVERI ZACION) 8.1 EQUIPOS DE ASPERSION ACCIONADOS POR TRACTOR 8.1.1 Boquillas 8 .2 TAMAÑO DE LAS GOTAS . 8.3 TIPOS DE APLICACION 8.4 FACTORES A TENER EN CUENTA EN LA CALIBRACI ON DE LOS EQUIP 8.5 METODOS PARA EVALUAR LAS TECNI CAS DE ASPERS I ON 8.6 EFECTOS DE LA HUMEDAD Y TIPO DE SUELO EN LA ASPERSION 8.7 EQUIPOS DE APLICACION DE SUSTANCIAS QUIMI CAS SECAS 8.8 EJERCICIOS BIBLIOGRAFIA 9 . MAQUINAS COSECHADORAS 9.1 DE CULTIVOS INDUSTRIALES 9.2 DE HENO Y FORRAJE 9 . 3 COSECHA DE GRANO BASI CO (Con c ombinadas)

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

FIGURAS

Pag

FIGURA FIGURA FI GURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA

lo

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

11 . 12.

13. 14. 15.

FIGURA 16. FIGURA 17. FIGURA 18. FIGURA 19. FIGURA 20. FIGURA 21. FIGURA 22 . FIGURA 23 . FIGURA 24.

Flujo del funcionamiento de motores C.I Flujo del sistema de admisión Flujo del sistema de escape Sistema de combustible (ECH ) Presiones en el carburador Sistema a c ombustible Die sel Circuito de arranque. ( (1) Interruptor de arranque; ( 2) Interruptor del motor ) Transmisi6n de un tractor Recorrido de las ruedas cuando se da una curva Estrias de la banda d e r odadura Tipos de neumáticos traseros mas comunes Dimensiones cara ter i stica de una rue da Trocha en los tract o rea agri colas Partes de enganche en los t res puntoa La f uerza F se i ncrementa s e gún las dimensiones de las paredes de la botel l a Principio de la prensa hidrátlica Componente s principales de l sistema hidráu l ico de l tractor Control de posición Control de carga (la fuerza de tiro se mantiene constante y la profundidad de trabajo es var i able Control de profund i dad Principales f uerzas generadas en el movi miento del p i stón Curvas de Po tencia, Torque y consumo especifico de combustible Eficiencias promedias de un tract o r en sus diferentes sistemas (Yearbook 1982) Fuerza de Tiro(Ft) Vs. Porcentaje de patinaje (%P)

FIGURA 25. FIGURA 26. FIGURA 27 . FIGURA 28. FIGURA 29. FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA

30.

31. 32. 33. 34.

Principales fuerzas que actúan en un tractor Ancho teórico de implemento s c on unidades funcionales separadas Resumen de los tiempos invo lucrados en laa labore agrícolas Métodos de operaCión Fluctuación de la temperatura del suelo a una profundidad de 10 cm Sembradora mecánica por sitio Pauta de una sembradora Partes de una sembradora al vo l eo Partes fundamentales de la espolvoreadora Diagrama de una aspersora de tractor (Tomado de Temas de orientación agropecuaria. Julio/73).

3 5 5 5

6 6 7

1 1 1 15 1 17 1

19

20

22 23

24 25

26

26

26

30 31

39

39 40

43 50 51 52 57

58

FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA FIGURA

35. 36.

37. 38. 39.

Procesos de cosecha Partes principales de un implemento asricola Barra de tir o fija Barra de tiro escualizable Barra de enganche

67

71

78

79

79

TABLAS

Pago TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Presión ejercida sobre el suelo Clasificación S . A.E de aceites para motor Clasificación S.A.E de aceites para transmisión Clasificación de grasas N.L. G.I Clasificación A.P.I de los aceites para motor Factores tipicos de Coefic iente de r e sistencia

al l::'odamiento (Crr ) 7. Distribución de u so de tractores por marcas. Periodo 7 8/90. 8 . POTENCIA PROMEDIA 9. DISTRIBUCION DE TRACTORES POR PROCEDENCIA 10. Variación de la eficiencia de campo 11. Velocidad de operación y eficiencia

de campo para algunas labores mecanizadas 12. Tiro unitario (TU) Potencia Unitaria (PU)

y Velocidad de trabajo ( V ) de a l gunos implementos 1 3 . Aplicaciones recomendadas Según el tipo de

boquilla ( Tomado del s eminario de Sierra, A ) 14 . Deriva (para una a l t u ra de caid a de 1 ID Y una

velocidad del viento de 3 6 Km/hr) 15. Tama~o de las gotae Vs. agroqulmico 16. Modificaciones de la dosis 17 . Porcentajes de humedades recomendadas

para cosechar según el cultivo 18 . Perdidas tipicas de gr anos en combinadas 19 . Categoria de implemento s según e l diámetro

del pivote 20 . Categorías del tractor 21. Principales dimensiones 22 . Princ i pales dimensiones de la arra de enganche 23 . Potencia de algunos animales 24. Fuerza de tiro y potencia de caballos a 4,0 Km/h 25. Rendim i ento de bueyes en varias labo r es 26. Capacidad de carga transportada por d iferentes

animales

1

8

9

9

10 29

35 35 36 40 40

44 58 59 60 60

65 67 69 70 77 78 79 79 80

80

ANEXOS

Pag

ANEXO 1. IMPLEMENTOS AGRICOLAS ANEXO 2. ESPECIFICACIONES TECNICAS SOBRE EL ENGANCHE EN LA BARRA ANEXO 3. MECAN I ZACION EN LADERA ANEXO 4 . DIAGNOSTICO Y PROPUESTA DEL USO DE LA MAQUINARIA AGRICOLA PARA MANEJO DE LOS SUELOS DE TIRO ANEXO 5. CALIBRACION DE SEMBRADORAS A CHORRILLO Y EQUIPOS DE FERTILIZACION ANEXO 6. CALIBRACION DE UNA SEMBRADORA AL VOLEO ANEXO 7 . EJERCICIOS DE ASPERSION ANEXO 8. PRACTICAS DE MAQUINARIA Y MECANIZAC I ON AGRICOLA

69

77 79 82

85

86 87

88

•

1.

,

I

EL TRACTOR..

Fuente principal de energía en la producción agropecuaria. 1. 1

TIPOS.

Dos tipos básicos, el de ruedas y orugas. En un trac~or de oru la adherenc ia es má..xima en CBll1bio. la complej idad de estos y necesario esfuerzo de penetración de sus garras, consume mas fue de modo que la potencia disponible en la barra es proporcionalm mayor en los tractores de ruedas que en los de orugas. En un trac de ruedas la adherencia de este se obtiene, sobre todo por adhesi

En el tabla 1 se citan diferentes presiones que se ejercen sobre suelo . TABLA 1.

Presión ejercida sobre el suelo.

Elemento

Presión (gr/cm 2

Hombre marchando Tractor de orugas Tractor de ruedas Tractor de ruedas. lastrado al max. Caballería

)

350 350 700 800 - 1000 1500 - 3000

Los tractores de ruedas se dise an de alta y baja potencia los que se incluyen los motocultoree), doble y simple tracción . 1.2

FORMAo COMO ENTREGA

LA POTENCIA.

Potencia de tiro ( posee sistema de enganches)

Potencia en el toma de potencia (PTO)

Potencia en el sistema hidráulico .

1.3

PARTES BASICAS DEL TRACTOR AGRICOLA .

Sistemas: (l)

Hidráulico Enganches (3) Motol:' Eléctrico Refrigeración Lubricación

(2)

(4)

Transmisión

1.4

SISTEMAS.

1_4 _1

Sistema motor .

Los motores de combustión interna convierten la energia quim del combustible en energia mecánica. Clasificación de los motores de combustión interna: Encendido por chispa (Gasolina. GLP)

ECH)

SegUn el combustible Encendido por compresión (Ee) (Diesel )

Cuatro carreras. SegUn el numero de ca.rreras

Doa carreras.

En linea

5F:g1l.n la diap061c16n de loe cilindros

En V Opueetoe

El pistón y

SUB

ca.rreras

SE ACCIONA ( G ~Q~~Q

I

BL

dQ~

INTERRUPTOR DE ARRANQUE c1~cu ~ to

E~4ct ~ ~co)

I

EL ACUMULADOR

l,

BATERIA )

ACCIONA EL MOTOR DE ARRANQUE

I

I I

EL MOTOR DE ARRANQUE MUEVE

LA VOLANTE

I LA VOLANTB

ACC I O NA EL CIGUBDAL I

1

1

I

3

EL CIGOJUtAL ( POR MEDXO DB LA BIBLA). PRODUCE BL MOVXMIENTO ALTERNO DB LOS PISTONES

I LOS P ISTONE S CUMPLEN SUS CUA T R O CARRBRAS ( ADMISION. COMPRE SION . TRABAJ O. BSCAPB)

I

1

I

MOTORBS DI ESEL

MOTO RBS

ECH

I

BN LA A DMISIO N IN GRBS A AIRE

BN LA ADMIS XO N INGRB SA AI RE -+COMBU BTIBL B .

AL ll'1NAL DB LA CARR ERA DE COM PRBS ION LA BOMBA

I NY BCTA UN CH ORRO DB

AC P M

UNA CH1 BPA GBNERADA P OR EL SI S T BMA E LBCTR I CO ( GE NERADOR . D ISB U 1 DOR. P L AT I NOS. B UJ IAS) EN C IE NDE LA MB Z C L A.

-

-----____________ - - ------------+___ _________ __ __ 1------_____ ___------------~ ___ _______________ ___ + LA BNK R GIA QUIMI CA DEL CO MB US TIB LB BN LA KXPLOB I ON TRANll'ORMA B N EN BR G IA MECANICA

BB

+~===========================]=========================~---+

: EL GBNE RA DO R PRO DUCE ENERGIA ELECTRICA : C ARGAR LA BATER IA)

(ADEMAS DB

:===========================J=========================~-+

I : C UAN DO LA BATE R IA ESTA CARGA DA EL RBLAI DB L S I STEMA .

LA AI SLA

+------------------- ----------------------- -------------+ FIGURA 1.

Flujo del funcionamiento de motores C.I

Términos empleados en los motores de combustión interna: Desplazamiento (D). D = A

*

Ca

(1)

A es el area de la cabeza del pistón y Ca la carrera

4

Ci 1 indrada (C).

C

=D *

(2)

n

n e8 el numero de cilindros. Volumen de la cámara de compresión (Vcc): Ve c

= VT

(3)

D

donde VT es el volumen total de cilindros. Vcc

PMS VT

=D +

Vcc

(4)

PHI I I

En la ecuación cilindro.

( 1 ) VT es el

volumen

total

en el

I I

interior d

Relación de compresión (rc) rc - VD + vee Vcc

( 5)

La rc de 108 motores ECH fluc t úa entre entre 12 - 23.

5-8,5 Y

en l os motor

EJEMPLO. Se tiene un motor de cuatro cilindros con dimensiones 115 (unidades en mm). Hal l ar la cilindrada.

SI

Empleando la ecuación (1)

C =

rr

*

(9,5 4

Cm)2

*

y

(11,5 cm)

(2)

*

4 = 3260,5 cm s

1.4.1.1 Sistema de admisión y escape. Admisión.

+----------------------+ +------------------------------­ : PRELIMPIADOR DE AIRE ____+.: LIMPIADOR DE AIRE +----- -------__________+ (Saco o da bAno da aca1ta) : :~

+--------r--------------------+

5

+-------------+ I J

-------------~=~=l~--+

+------ ---------- -----+

+"!?.

+----------- - --------~+

+--- ----------------- --+

i INGRESO AL CILINDRO

FIGURA 2.

~~~-----i

MULTIPLE DE ADM I SIqN

:

Flujo del sistema de admisión.

Escape'.

+------------- - ---+ : Valvula de escape

+------- --- ----­ - ---+

:~---...:.-:

+------------ ­ - ---+ FIGURA 3. 1.4.1.2

+--- - -----~-+

Múltiple de escape l---+i Silenciador:

+---------- - ~--- - -- -+

+-----7"""----+

Flujo del sistema de escape. Sistema de combustible .

Motor de encendido por chispa (ECH)

+----------------------+

+------+

+--- -----+

+------­ --------------,+

+--- ---+

+----r---+ +- -­ --------+

~

: Tanque de combustible

,

Bomba :~

f i l tros :

: Carburador :

+------------+ FIGURA 4.

Sistema de combustible (ECH)

Var i ación de las presiones en el ca.rburador. En la Figura. 5

C = V

*

A

8e

emplean las siguientes formulas:

(6)

Donde, C: Caudal A : Area trasversal Z: Altura respecto a un punto de referencia. V: Velocidad del fluido. P:

Presión eBtatic8..

(1

v. e

1'"1 GUEA

~,

o Itrf1r.:::l t:" .j gen e r ~ l.

t, :C's' C: t u.r' t::·::, (.!'...u

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it>

(A)

(LJ )

Tipos de nt Ufflb. t ic os traseros méi;:;

FIGURA 11. 1.4.3.3

(C)

(O)

L~ 0Ii1U ne3 .

Dirnensione 8 de la llant d .

En l a Figura 12 ::3 e ~ el ¡;¡;c(:Jsor' del neunvitl C:G, ti la altul'ó. del neumatico y D el Ji6.metrú de la llanta (J rimo Una. l 'ueda se suele delwtar f'o1" Üi t". 6.11terl':Jf'ca tr'ei3 dillte(u;", l o lle .::; (C' n1 ll!enOEl dos, S -, (1) . t1 e deriota df: lb. Lb n o wenclótul'a que. utl1L,~.~n 1 08 tb!:il' 1 ':'tü1tet.J 8iguientt

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FIGU1

C( ¡~

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lb Barl'a de tiro (Utiliz da en implementos remolcados). es de tipo oec:ilante lo cual facilita las C:tlliA ~ t..,;l'-'lic¡3. Enganche en los tres puntuB. Du~

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