Distribuidor de fertilizantes

Proyecto Distribuidor de Fertilizantes de Rotor Dentado Vertical promete reducir el costo del producto hasta en un 40% respecto a los dosificadores utilizados actualmente.

Las sembradoras-fertilizantes en línea se caracterizan por depositar simultáneamente semillas y fertilizantes en el suelo. Para ello, este equipo cuenta con mecanismos dosificadores, encargados de dosificar los productos.

Los fertilizantes representan alrededor del 25% de los costes de un cultivo. De esta manera, se puede decir que el funcionamiento de los mecanismos de dosificación puede afectar la rentabilidad de la empresa agrícola, además de ser decisivo para la calidad del proceso de siembra y, por tanto, su desempeño debe ser evaluado bajo diferentes condiciones de trabajo.

Debido a la gran preocupación de los productores por tener un cultivo más uniforme y obtener mayor productividad, se desarrolló un dosificador de fertilizante tipo rotor dentado vertical que, según Portella (1999), tuvo un desempeño muy superior a otros dosificadores comparados, con un CV de 1,3% a su mejor rendimiento de dosificación.

El mecanismo de dosificación de fertilizantes, mostrado en la Figura 1, se encuentra en la mayoría de los modelos de sembradoras-fertilizantes europeos y argentinos.

El rotor dentado vertical, como se muestra en la Figura 2, se caracteriza por un cilindro con dientes equidistantes en su periferia. Los fertilizantes se distribuyen siendo arrastrados por los dientes del rotor. Para obtener una mayor uniformidad, según el producto a distribuir, las púas se pueden disponer en dos filas alternadas. El flujo de distribución se produce variando la velocidad del eje impulsor de los dosificadores, la cual se obtiene a través de cajas variadoras de velocidad. 

El rotor dentado fue diseñado con dientes equidistantes entre sí, proporcionando un flujo uniforme para la distribución de los fertilizantes, como se muestra en la Figura 3.

Ensayos y pruebas

Las pruebas de los dosificadores se realizaron en la empresa Stara Indústria de Implementos Agrícolas S/A, en el Laboratorio de Investigación y Desarrollo. Los tratamientos se formaron a partir de un arreglo factorial, con tres repeticiones, dentro de un diseño completamente al azar. Este experimento se repitió a tres velocidades de conducción, 30 rpm, 60 rpm y 90 rpm, con tres fertilizantes. La variable de respuesta observada fue el caudal másico promedio del dosificador, recolectado en 30 segundos, en las tres velocidades, con los tres nutrientes.

Esta metodología fue adaptada de Milan & Gadanha Junior (1996), que describen los procedimientos de pruebas de regularidad de flujo, utilizados en la evaluación de distribuidores de fertilizantes al voleo, utilizados para determinar la dosificación en cada posición de ajuste del dosificador de este tipo de equipos.

Para efectos de analizar los resultados se realizó análisis de varianza de los datos y las medias se separaron mediante la prueba de Tukey con P < 0,05. Para comparar el rendimiento del nuevo dosificador con el dosificador actual con diferentes tipos de fertilizante y velocidades, se utilizó la amplitud total. Como los dosificadores tienen diferentes capacidades de flujo, la amplitud total se transformó en amplitud relativa, que representa el porcentaje de variación de la dosis con relación al flujo del dosificador cuando se nivela longitudinalmente.

BANCO DE PRUEBAS

El banco de pruebas utilizado para realizar este trabajo fue construido por el equipo de Stara Prototype, en las instalaciones del mismo laboratorio. Básicamente consta de: estructura de soporte, estructura de accionamiento y soporte para el dosificador. El material utilizado para su construcción fue acero al carbono SAE 1020.

La función de la estructura de soporte es servir de soporte a todos los demás componentes del banco, soporte al dosificador que soporta el tanque de fertilizante y todo el sistema de transmisión.

El dosificador es accionado por un motor eléctrico de 1 hp (735 W), con una rotación nominal de 1.740 rpm, acoplado a un reductor de engranajes 10:1 y un inversor de frecuencia, que permite accionar los dosificadores con rotaciones cercanas a las 0 rpm. a 174rpm.

Para las pruebas se utilizaron los fertilizantes urea, cuya composición declarada por el fabricante es 45% de nitrógeno, y cloruro de potasio, con 60,5% de potasio, y una mezcla de los dos fertilizantes en una relación urea/cloruro de potasio 2:1. Estos fertilizantes fueron elegidos por su amplio uso como fuente de nitrógeno y potasio por parte de los agricultores y su mezcla tenía como objetivo observar la tendencia en la distribución de la calidad de mezclas de diferentes fuentes de nutrientes con diferentes características físicas.

Resultados

Los resultados encontrados en las pruebas realizadas se presentan en la Tabla 1.

Considerando que estadísticamente el dosificador vertical es tan preciso como el dosificador comercial, que es referencia en el mercado, se puede elegir el dosificador que tenga el coste más asequible. En un análisis comparativo de costos, el dosificador vertical propuesto en este trabajo cuesta alrededor del 40% en comparación con el dosificador comercial, lo que podría justificar futuros estudios para el desarrollo comercial.

CONCLUSIONES

Se desarrolló un proyecto de dosificación de fertilizante con rotor dentado vertical, con tres objetivos principales, ajuste sencillo, alta precisión y bajo costo, logrando todos los objetivos. En las pruebas comparadas con el líder del mercado, el dosificador de fertilizante de rotor dentado vertical logró caudales similares. Luego de realizar pruebas estadísticas se concluyó que el Dosificador Vertical es tan preciso como el dosificador comercial. Por lo tanto, el factor costo sería utilizado para la toma de decisiones futuras respecto a su implementación comercial.

Proyecto Dosificador de Fertilizantes

El diseño del dosificador consta de una carcasa dividida en dos partes, (Figura 4.A.1 y 4A.2), unidas por tornillos (Figura 4H), y fabricada en nailon con 20% a 30% de fibra. El Rotor dentado vertical (Figura 4B) está fabricado con material SAE 1045 obtenido mediante el proceso de microcasting, el casquillo guía (Figura 4C) también se produce mediante el proceso de microcasting a partir de material SAE 1030. El rotor dentado vertical es guiado por una arandela dentada (. Figura 4D), que tiene la función de evitar que el fertilizante se escape por el costado del dosificador. Esta arandela está acoplada a un anillo de polipropileno inyectado (Figura 4E) montado en el alojamiento, con la función de protegerlo, absorbiendo el desgaste provocado por el movimiento de la arandela dentada. La palanca (Figura 4G), al ser activada, transmite movimiento a la barra de ajuste de flujo (Figura 4I), la cual mueve axialmente el eje de transmisión y, ocasionalmente, aumenta o disminuye la exposición del cilindro canalizado a la masa de fertilizantes. El fondo (Figura 4F), fabricado en polipropileno inyectado, tiene la función de regular el tamaño del orificio de salida, en función del caudal de fertilizantes que se dosifique.

 

Bruno Freitas Dalmagro, José Antonio Portella, UPF

Artículo publicado en el número 165 de Cultivar Máquinas.