Cosechadoras: la velocidad optimiza el consumo y la eficiencia

La caña de azúcar es uno de los cultivos con mayor impacto económico en el mundo y representa una importante fuente de ingresos y mano de obra en más de 100 países. La cosecha de caña de azúcar en Brasil se encuentra en plena transformación desde el sistema de cosecha manual con quema previa del área, al sistema de cosecha mecanizado y en crudo. 

La eficiencia efectiva en campo de una cosechadora de caña de azúcar es un criterio importante luego de analizar la capacidad efectiva de campo de la máquina y adoptar decisiones importantes para el manejo de las máquinas agrícolas, siendo la velocidad de operación y la eficiencia del campo variables de gran importancia en el desempeño operativo y económico. de cosecha mecanizada de caña de azúcar. 

Ya se ha demostrado en varios estudios que cuanto mayor es la velocidad de funcionamiento, mayor es la capacidad efectiva de una máquina agrícola. Para las cosechadoras de caña de azúcar que trabajan con una distancia entre hileras de 1,5 metros y considerando una velocidad de desplazamiento de 7 km/h, la eficiencia efectiva en el campo alcanza el 75%. 

El consumo horario de combustible también está influenciado por la velocidad de desplazamiento de la cosechadora, siendo a mayor velocidad, mayor consumo horario y menor consumo por tonelada de caña cosechada.

Algunos investigadores han demostrado que en el rango de velocidad de 5 km/h a 6 km/h el consumo horario era significativamente menor cuando la máquina funcionaba con el motor a velocidades cercanas a las 2.000 rpm y para velocidades de 6 km/h a 7 km/h el consumo era significativamente mayor. con el motor funcionando a 2.100 rpm.

El trabajo realizado por investigadores de la Ufla evaluó la eficiencia de campo y la capacidad efectiva de campo de la cosecha mecanizada, siguiendo los parámetros de cosecha ya preseleccionados por la dirección de mecanización de la planta. Las pruebas se realizaron en la región de Assis, estado de São Paulo, donde el terreno tiene una pendiente inferior al 12%. La variedad cosechada fue SP83-5073, la cual es erguida y tiene una productividad promedio de 90 toneladas por hectárea.

Para la recolección se utilizó una cosechadora autopropulsada de una sola hilera, de 356 CV, fabricada en el año 2011, con 4.439,95 horas de motor. La configuración de la computadora de a bordo de la máquina registró la siguiente información: contador de desbordamiento, nombre de la tarea, motivo de la parada, operador, combustible total utilizado, horas del motor, horas del ascensor, tiempo de trabajo y tiempo en el campo. 

El consumo de combustible por tonelada de caña cosechada se calculó utilizando ecuaciones disponibles en la literatura, que en pocas palabras es la división del consumo de combustible en litros entre la cantidad de caña cosechada durante el tiempo de prueba. 

El área cosechada y la distancia recorrida se calcularon utilizando la antena de navegación del sistema de posicionamiento global (GNSS), calculando algunos datos de posicionamiento geográfico, tales como: velocidad, distancia recorrida, área y dirección del equipo. 

Los parámetros de cosecha fueron estandarizados para reducir posibles interferencias de otras variables relacionadas con la cosecha, siendo la velocidad de cosecha de 5 km/h, la presión de corte base de 45 bar, la altura de corte base de 65 unidades y la rotación nominal del motor a 1.800 rpm. 

Se realizaron cuatro repeticiones con una duración promedio de una hora y 30 minutos de adquisición de datos para evaluar y comparar los dos métodos de medición del consumo de combustible, siguiendo los parámetros de cosecha predefinidos. 

La variación en el consumo de combustible por tonelada cosechada fue de 0,77 a 1,08, encontrándose el mayor valor en la repetición 2, donde la menor velocidad promedio y los datos de la planilla de campo muestran que hubo mayores paradas para esperar traslados y reabastecimiento de combustible, lo que justifica la mayor consumo, ya que el operador espera el transbordo con la máquina encendida para aprovechar el aire acondicionado y la máquina también se desplaza del campo al buque para repostar.

El menor valor de consumo por tonelada cosechada en la repetición 1 se justifica por el menor tiempo de espera para los transbordos. Otro dato importante evaluado es la homogeneidad del cañaveral durante la cosecha, ya que la presión promedio del corte base estuvo cercana a la presión predefinida (45bar) y la carga promedio del motor varió cerca del 65%, lo que indica que la máquina estaba trabajando con una reservar carga aceptable.

Según trabajos anteriores, los contadores de combustible de las máquinas agrícolas que utilizan motores electrónicos son extremadamente precisos. Se estiman a través de algunos valores de sensores, como control de las temperaturas de trabajo de los fluidos refrigerantes y lubricantes y presión en el common rail, tiempo de apertura de la boquilla de inyección, entre otros. Por lo tanto, después de los cálculos, estos datos se envían al monitor del operador a través de la red CAN normalmente utilizando el estándar de comunicación SAE J1939.

Según la Asociación de Ingenieros Agrícolas (Asabe), la capacidad efectiva de campo depende de factores como habilidad del operador, formato del área, métodos de trabajo, tiempo perdido: maniobras, descanso del operador, abastecimiento, descarga, etc. Diariamente, esto se puede calcular en base al tiempo de trabajo en el campo, es decir, el cuentahoras del motor de la máquina. 

Por lo tanto, para calcular la eficiencia efectiva en campo de este trabajo, se consideró la capacidad teórica de campo utilizando una velocidad promedio de trabajo de 5 km/h y un espaciamiento entre hileras de 1,5 metros, lo que resulta en 1,33 hectáreas por tiempo.

Como se vio anteriormente, la segunda repetición tuvo un tiempo de inactividad más prolongado debido a la espera de transbordo y suministro, afectando también la eficiencia del campo, que fue del 29%. Sólo la repetición 1 se comportó cerca de la eficiencia de los trabajos realizados por otros autores, en los cuales sus resultados variaron del 44,44% al 39,35% para una velocidad operativa de 4,45km/h, pero las pruebas realizadas en este trabajo no tuvieron interferencias. de la parte operativa de la cosecha de la planta, representando los valores reales de trabajo. 

También se pudo concluir y validar que el consumo por área cosechada disminuye cuando aumenta la velocidad promedio de trabajo. Y la eficiencia en el campo osciló entre el 44% y el 29%, estando las diferencias reportadas directamente relacionadas con los tiempos de espera para el transbordo y el suministro de máquinas, que son factores comunes en los frentes de cosecha.

*Por Rafael de Oliveira Faria, Gabriel Araújo Silva Ferraz, Alan Andrade e Diego alonso, de la Universidad Federal de Lavras