A la hora de comprar un tractor, saber qué operaciones realizará es fundamental porque en base a esta información es posible elegir un modelo con el tipo de transmisión ideal para realizar las tareas.
Aunque muchos agricultores, a la hora de adquirirlos, tienen en cuenta el motor de los tractores agrícolas como referencia para comparar, la transmisión de potencia es, sin duda, el componente que mejor caracteriza la funcionalidad de estas máquinas, variando de un modelo a otro, en diferentes rangos de potencia.
El sistema de transmisión está conformado por un conjunto de elementos cuya función es asegurar la transferencia del torque, proveniente del funcionamiento del motor, a los diferentes puntos donde se requiere, como ruedas motrices, toma de fuerza (TDP) y sistema hidráulico. El sistema de transmisión es simultáneamente un reductor de velocidad del motor y un amplificador de par. La combinación de estos dos factores constituye el poder.
La caja de cambios, después del embrague, constituye la primera parte de la cadena cinemática entre el motor y las ruedas motrices. Está formado por una serie de engranajes encargados de cambiar de marcha, es decir, de conseguir diferentes relaciones de transmisión (distintos pares y velocidades de desplazamiento). Además, tiene una posición “neutral” y, al menos, una relación que permite viajar en marcha atrás.
Cuanto mayor sea el número de marchas, mayores serán las posibilidades de seleccionar correctamente la velocidad y el par para realizar una determinada operación agrícola, lo que se traduce en un excelente “punto de trabajo” del motor (potencia y consumo de combustible).
Fundamentalmente, dependiendo de la forma en que se varía la relación de transmisión, existen dos tipos de cajas de cambios, las mecánicas y las hidráulicas, esta última se puede subdividir en hidrostática (alta presión y baja velocidad del aceite) e hidrodinámica (baja presión y alta velocidad del aceite). velocidad).
La transmisión hidrodinámica tiene el principio de transferir potencia a través de la energía cinética de un fluido hidráulico; sin embargo, este tipo de transmisión no está actualmente equipado en ningún tractor agrícola.
En esta transmisión, la caja de cambios se puede clasificar, según la marcha, en: corredera y sincronizada.
La transmisión mecánica conocida como engranajes deslizantes es la más sencilla y tiene un alto grado de eficiencia, sin embargo los dientes están sujetos a un mayor desgaste y no es posible la sincronización. Por tanto, su uso se limita a las transmisiones más sencillas, ya que obliga al operador a detener completamente el tractor antes de cambiar de marcha, o a seleccionarla antes de iniciar el trabajo.
El movimiento, entre cada dos ejes sucesivos, en esta transmisión, se realiza mediante pares de engranajes, que se mueven sobre ejes con ranuras, para encajar entre sí. Por tanto, la velocidad de salida depende del número de pares engranados y del número de dientes del engranaje.
En la transmisión mecánica sincronizada hay anillos sincronizadores que giran continuamente con el eje, que conecta los engranajes, y giran libremente hasta que se produce el acoplamiento. Esto facilita el cambio de marchas, ya que permite aproximar las velocidades de rotación de los engranajes que se acoplarán, dando lugar a lo que se conoce como sincronización. Esta transmisión permite cambiar de velocidad sin detener las marchas, pero la transmisión de potencia entre el motor y las ruedas se interrumpe debido a la necesidad de activar el embrague.
Conocidos como engranajes de carga, son embragues formados por un conjunto de varios discos, que dirigen el movimiento de la potencia, gracias a los principios de la presión hidrostática. Los discos de ambos ejes se juntan cuando el aceite llega bajo presión, favoreciendo el cambio de marchas con transmisión de par.
Este sistema permite reducir la velocidad y, en consecuencia, aumentar el par, sin necesidad de detener el tractor ni accionar el pedal del embrague para cambiar de marcha. Esto permite realizar el trabajo a las velocidades recomendadas para cada tipo de operación, proporcionando una mayor eficiencia operativa y ahorro de combustible.
Sin embargo, hay que tener cuidado con un detalle. Hay modelos de tractores que para cambiar algunas marchas no es necesario pisar el pedal del embrague, sino presionar un botón. En general, no se trata de “cambios de marchas bajo carga”, sino de marchas sincronizadas e independientes del pedal del embrague. Son útiles para trabajos ligeros, porque el accionamiento del embrague es electrohidráulico y tan rápido que la velocidad del tractor no cae bruscamente.
Actualmente en Brasil, la oferta de tractores con caja de cambios está aumentando. Powershift, en relación a los sincronizados. Con este tipo de transmisión, sin pisar el pedal del embrague, es posible cambiar todas las marchas (Cambio de potencia total) o solo los engranajes de cada grupo (Semicambio de potencia), es decir, el cambio de cada grupo está sincronizado (hay que pisar el pedal del embrague), y los cambios de marcha se realizan moviendo una sola palanca. En algunos casos hay tres o cuatro marchas, y en otros solo dos (Hi y Lo: Alta y Baja), lo que permite, dentro de una misma marcha, pasar de una marcha más lenta a una más rápida, y viceversa.
Contrariamente a la creencia popular, las transmisiones CVT ya habían sido estudiadas en 1968, cuando James H. Kress, ingeniero de John Deere, publicó un trabajo sobre las bases teóricas de las transmisiones CVT ramificadas aplicables a tractores. En este trabajo describió los tipos de transmisiones ramificadas y calculó la distribución de energía y la eficiencia en cada una de ellas.
El incesante aumento del número de marchas en los tractores ha llegado al infinito, con la oferta de las transmisiones CVT. Esto sucedió en 1995, cuando Fendt, del Grupo AGCO, lanzó el tractor Fendt favorito 926, primer tractor estándar Producido en serie, a partir de 1996, equipado con la transmisión Vario.
Las transmisiones CVT, en los tractores agrícolas, tienen dos ramales, por donde circula la potencia generada por el motor hasta las ruedas motrices. Esto implica dos nodos, uno a la llegada de la unidad CVT y otro a la salida. En uno de los ramales se introduce un variador (rama hidrostático) y en el otro tiene una relación de transmisión fija (rama mecánica). De los dos nodos, uno se convierte en un sistema planetario.
Sobre la base del esquema de la unidad CVT, se desarrollaron dos tipos de transmisión CVT. El primer tractor con transmisión CVT fue el Fendt Vario, que emplea el sistema divisor planetario, en el que el nodo de entrada es el sistema planetario. Luego vinieron las transmisiones S-MATIC de Case IH, AUTOPOWR de John Deere, TTV de Deutz-Fahr y TVT de New Holland, que son del tipo sumadora planetaria, ya que el sistema planetario está ubicado en el nodo de salida de la unidad CVT. . Más recientemente, Massey Ferguson adaptó en algunos de sus tractores la transmisión Vario, conocida como Dyna-VT, también del tipo divisor planetario.
La presencia del variador en la unidad CVT es la característica principal de esta transmisión. El variador hace que haya infinitas relaciones de transmisión, es decir, infinitos cambios de marcha y, en consecuencia, infinitas velocidades de desplazamiento. Para conseguirlo, al menos una de las unidades hidráulicas, que puede actuar como motor o bomba, debe ser de cilindrada variable, con lo que se consigue una variación continua.
Para obtener el rango de velocidades necesario para el trabajo y movimiento del tractor, después de la unidad CVT se encuentra una caja de cambios, que puede funcionar de dos formas: en serie o en paralelo con la unidad CVT. Paralelamente, al igual que en Fendt, en cada uno de los dos grupos se consigue una variación continua entre la velocidad de marcha mínima y máxima. La disposición en serie no contradice la continuidad de la transmisión, ya que su diseño hace que la velocidad máxima de cada grupo coincida exactamente con la mínima del grupo siguiente, de modo que el intercambio entre un grupo y otro se produce sin retrasos.
Las transmisiones CVT hacen que el motor y la transmisión actúen de forma independiente el uno del otro. Para conseguirlo, existe un sistema de gestión conjunta del motor y la transmisión que, dependiendo de la versatilidad del tractor, ofrece varias posibilidades de trabajo. Estas posibilidades se conocen como estrategias de conducción. Además, esta gestión conjunta, motor y transmisión, permite que el motor trabaje en un punto de mayor eficiencia y menor consumo de combustible.
Seleccionar entre un tipo de caja de cambios y otro a la hora de adquirir un tractor agrícola no es tarea fácil. Esta elección, como cualquier otra, depende de las necesidades de cada usuario, de la fiabilidad del producto y, principalmente, del coste de la tecnología utilizada.
Actualmente, la aparición de las transmisiones CVT en los tractores agrícolas se debió al incesante aumento del número de marchas del tractor; por la versatilidad de operaciones que realiza; por la búsqueda constante de mejoras en su eficiencia y comodidad; y un manejo fluido durante la jornada laboral.
Ninguna transmisión es “mejor” o “peor” que otra, pero dependerá de las circunstancias en las que se vaya a utilizar, de modo que las ventajas que ofrece superen sus inconvenientes.
Marcelo Silveira de Farias, José Fernando Schlosser, NEMA – UFSM; Pilar Linares, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid
Artículo publicado en el número 149 de Cultivar Máquinas.
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