TRANSMISION DE TRACTOR ¿QUÉ COMPRAR, POWERSHIFT o CVT?

Cadena transmisión Valtra Hi-Tech

Más que Máquinas vuelve regularmente al importante tema de la transmisión. Quiero recordar al lector que puede ver y leer 3 post anteriores a este sobre la transmisión del tractor. Se trata de una "trilogía" de artículos que escribí con la ayuda de Dª Pilar Linares (Transmisiones, entenderlas ¿misión imposible? I, II y III

LA TRANSMISIÓN ¿ES TAN IMPORTANTE?

Definitivamente, la respuesta es si. Un buen tractor con una mala transmisión sólo es un tractor del “montón” o incluso “malo”.
En realidad los argumentos más importantes de compra de un tractor versan sobre motor, potencia y transmisión. Son sin duda los argumentos intrínsecos más decisivos (como argumentos extrínsecos quedaría el precio y el servicio postventa)

La evolución: Un “viejo” tractor tiene una disposición de transmisión sencilla: cuenta con una caja de “grupos” y otra caja denominada de “velocidades”. Ambas se colocan “en serie” es decir una a continuación de la otra.

Hasta los años 80 el panorama era por tanto sencillo y un modelo podía tener más o menos marchas pero el concepto siempre era el mismo. Entonces llegó el Hi-Lo. Un gran “invento” para los agricultores que rápidamente lo asumimos. Pasaron algunos años y vinieron los cambios en “movimiento” para posteriormente conocer los “bajo carga”… y cuando ya pensábamos que lo teníamos todo llegaron las CVT.

Los fabricantes y su terminología: Si la nomenclatura “oficial” está perfectamente definida y no caben dudas sobre que representan no es lo mismo con la terminología comercial de los fabricantes.

Cuerpo tractor con caja ZF

A los conceptos de transmisión parcial o totalmente sincronizada, cambio parcial o totalmente bajo carga, cambio pilotado, transmisión continuamente variable… se les añade la terminología propia de los fabricantes que plasman en sus catálogos normalmente traducidos ¡y mal traducidos! de países anglosajones y así pululan conceptos como synchromesh, power clutch, dyna shift, shuttle, power shuttle, autocommand, synchro, hi-lo, twin, dual, speedy, creep, overdrive, powershift (semi o full), quad, synchro splits, Vario, S-Matic, TTV, KVT…

¡Un auténtico lío! Quizá parte del problema resida en que no hay fabricantes de tractores en España. Aquí solo somos “compradores” y además, para más inri, nuestro mercado no es importante en número de unidades o lo que viene a ser lo mismo no es decisivo nuestro mercado para las grandes marcas.

Si a esto se suma la dejadez de la Administración y también, por qué no decirlo, de las universidades por imponer un poco de orden en este “bosque”, pues el resultado es el que ya conocemos.

¿Los agricultores sabemos lo que compramos?:La dificultad que tiene el agricultor en saber lo que le ofrece el fabricante y además lo que es más adecuado para sus necesidades es máxima y es que a la dificultad de entender los conceptos técnicos hay que añadirle la terminología propia de cada marca, si además eso se “adereza” con la poca voluntad de las marcas en explicar su “caja” obtenemos lo que tenemos: en muchas ocasiones el agricultor no sabe ni lo que compra….

Tren epicicloidal

CAMBIO EN MOVIMIENTO O BAJO CARGA. NO ES LO MISMO

Es habitual que los vendedores de tractores quieran, a veces por desconocimiento, un “cambio en movimiento” (on the move) como “cambio en carga” (powershift) o incluso un “semipowershift” como un “fullpowershift”

El agricultor debe entender bien la diferencia para pagar el sobrecoste.
Cambio en movimiento (“on the move”): La clave reside en que se produce el cambio sin detener el vehículo y sin pisar el embrague aunque si que se interrumpe la transmisión de potencia a las ruedas.

En este caso a una caja manual se le acopla un accionamiento hidráulico gestionado electrónicamente para la selección de marchas. Es por tanto un cambio manual pero el conductor cambia mediante palancas, levas o botones para ir “ascendiendo” o “descendiendo” de marcha. Un avance más en este tipo de cajas es que las marchas se puedan preparar con antelación para que el paso a la relación siguiente se haga de forma suave. Este es el típico cambio de un coche F1. Como los embragues suelen ser electrohidráulicos la actuación es muy rápida y la caja, si la carga resistente no es muy elevada, se comporta casi como un cambio bajo carga.
Cambio bajo carga: Significa que no es necesario detener el vehículo ni pisar el embrague y además mientras dura el cambio no se interrumpe la transmisión de par entre el motor y las ruedas.

Embrague carbono

IMPLEMENTADO UNA POWERSHIFT
Existen varios métodos para conseguir un cambio bajo carga:

• Parejas de engranajes, en toma constante, gobernadas por un embrague de discos de accionamiento hidráulico. En este caso, un distribuidor hidráulico gobierna el envío de aceite a presión para embragar o desembragar. Repitiendo el sistema tantas veces como requiera el número de velocidades se llega a una caja completa de cambio bajo carga. El inconveniente del sistema es que si hay muchas “marchas” entonces existe un número muy grande de embragues de discos (por eso este sistema se usa mucho en automoción pero menos en tractores)
• Subcajas en paralelo: este diseño también lo comparten los fabricantes de automóviles y de tractores. Consiste en tener como dos cajas en paralelo, una para las marchas pares y otra para las impares con un embrague multidisco para cada línea (par o impar) El sistema de doble embrague permite alternar ambas cajas de forma que la transmisión de par sea ininterrumpida. Si por ejemplo se alinean en 2 ejes concéntricos. Los piñones de las marchas 1ª, 3ª, 5ª y 7ª giran solidariamente con un eje concéntrico mientras que el otro lo hace con los piñones de las marchas 2ª, 4ª, 6ª y 8ª. Para subir o bajar una marcha lo que se hace es transmitir el par de entrada de un eje concéntrico al otro. La transición consiste en que el embrague que trabajaba se desembraga mientras que se embraga de forma simultánea el de la nueva marcha. No hay caída de vueltas en el motor durante el cambio, no existe giro en vacío y por lo tanto no es preciso dejar de acelerar durante el cambio. El motor no sufre las consiguientes subidas de vueltas cada vez que se embraga una velocidad como se hace en un cambio manual
• Cambio automático con trenes epicicloidales: Es la solución más compacta. Permite obtener varias relaciones en función de los piñones que se acoplan en cada momento sin interrumpir el movimiento de entrada del motor. Los engranajes planetarios (piñón planetario y tres piñones satélites unidos por una corona dentada son la solución que ofrece más posibilidades de diseño. Además cuenta con el atractivo de repartir el par entre un mayor número de dientes cosa muy ventajosa en tractores donde a menudo la transmisión de potencia se basa en mucho par y baja velocidad de giro. Si es verdad que el tren epicíclico tiene más complejidad técnica pero es con diferencia el más utilizado

Doble multidiscos (Audi)

Dentro de los cambios bajo carga hay que distinguir algunos conceptos asociados:

• Hi-Lo: Se trata de un cambio bajo carga de 2 velocidades. El Hi-Lo proviene de la contracción de los términos anglosajones High (alto) y Low (bajo) y aunque lo popularizó John Deere en pocos años todos los fabricantes lo ofertaban con ese u otro nombre similar
• Semipowershift: No todas las marchas se cambian bajo carga. Lo normal es que la caja principal sea bajo carga mientras que la caja de grupos sea “on the move” es decir sin pisar embrague y en movimiento pero con interrupción de potencia
• Powershift: caja de cambios en la cual TODAS las marchas están bajo carga.

Cambio con variador continuo (CVT): Es la caja más evolucionada y la que normalmente montan “los buques insignia” de los fabricantes. No hay posiciones fijas, todo es variable y permite obtener un número infinito de relaciones de velocidad. De ahí su nombre, CVT o Continuously Variable Transmission. Se trata de una transmisión “sin escalonamientos” en la cual la gestión se realiza desde una centralita electrónica.

• Variador mecánico o hidráulico: La filosofía de una CVT es la de colocar un variador continuo en el camino de la transmisión de la potencia. Es lo que se conoce como “ramificación” de la potencia. El variador puede ser mecánico (en el mundo del turismo es el habitual) o hidráulico, mejor dicho hidrostático y que es el más común, con mucha diferencia, en el mundo agrícola
• Variador mecánico (CVT no ramificadas): Es el ejemplo típico de un scooter o un “vespino” sin marchas. El variador mecánico es más sencillo y los hay como el que incorporan los “humildes” ciclomotores tipo Vespino o los más desarrollados como los “Torotrak” para tractores pequeños como el VaryT de Carraro
• Variador hidráulico (CVT ramificadas): Son las más normales en el mundo de los tractores. Disponen de una rama mecánica con relación fija y una rama hidráulica con relación variable. El variador hidrostático es para tractores pesados en el que se aúnan motores y bombas hidráulicas con sistemas planetarios epicíclicos.

Caja con escalonamientos, 24 velocidades (esquema P. Linares)

En el mercado hay multitud de cajas que han diseñado y fabricado o bien los propios fabricantes de tractores o bien proveedores expertos.
Un proveedor líder entre los fabricantes de tractores es ZF que, con ligeras variantes, ha diseñado cajas para casi todos los fabricantes. Como por ejemplo la caja ZF Eccom que incorporan muchos tractores (por ejemplo el Deutz TTV) o la Steyr S-Matic del grupo CNH (aunque también fabricada por ZF y que ha sido usada en los CVX de Case IH y en los T7 de New Holland) o la famosa Vario de Fendt y que también usa Massey o la Autopwr IVT de John Deere, HM-II y C-Matic de Claas…

¿Y el Inversor?: El inversor es el mecanismo que permite pasar de un sentido de marcha a otro de forma más directa a la disposición tradicional de la marcha atrás de una caja convencional. Hoy su uso es tan popular que resulta difícil entender un tractor sin este mecanismo.

La implementación del cambio de sentido puede ser de tipo mecánico, o bien hidráulico, electrohidráulico, bajo carga… y por norma generalizada, incluso en tractores de especificación media, sin pisar el embrague.

Powershift contra CVT

Es la “pregunta del millón”. Hay diferencias de precios importantes y si un agricultor no está habituado a probar ambas cajas y en diferentes condiciones de trabajo no tiene argumentos claros y definitivos para saber cual le conviene más.

Caja CVT (esquema P. Linares)

En torno a 15 años que ya coexisten ambos tipos de cajas. En unos mercados hay predominancia de los powershift y en otros son más de CVT. Hay cajas tan bien diseñadas que resulta difícil incluso para conductores avezados distinguir si está manejando una CVT o una buena Powershift. Habitualmente cuando aconsejo a agricultores les ofrezco subir a, por ejemplo, un Massey y que prueben la excepcional caja Dyna 6 (6 cambios bajo carga) y luego prueben la Dyna VT (CVT) A pesar de que son conceptos diferentes pues la Dyna 6 es un cambio “por escalones” se aproxima mucho al cambio CVT (continuo) porque además en tractores de alta especificación se ofrece la programación de las secuencias del cambio que ofrece una adaptación automática de las marchas a las condiciones de trabajo (las PowerShift robotizadas)

La ventaja de una CVT, continua, frente a una caja “discreta” es clara y es que en la caja convencional (sea del tipo que sea) existen puntos donde no se puede trabajar (solo se pueden seguir las líneas y aunque haya muchas “líneas” o marchas, el mundo sigue siendo “unidimensional”) Mientras en las CVT el mundo es “bidimensional” pues se puede estar en cualquier punto del plano formado por los ejes revoluciones motor y velocidad de avance.

En cualquier caso, el usuario de los tractores de alta gama debe concienciarse de que es imprescindible recibir una formación adecuada que les permita aprovechar todo el potencial que ofrecen las nuevas transmisiones porque ojo tanto software puede tener una caja CVT como una powershift y por lo tanto hay que entender bien la caja para obtener el aprovechamiento óptimo.

Paquete Multidiscos húmedo

SOBRECOSTE

Para ilustrar el sobrecoste se ha recurrido a preguntar a los principales fabricantes que disponen de tractores con transmisión tanto PowerShift como CVT. Concretamente se ha pedido a los fabricantes que nos suministrasen los precios de venta de los tractores de su gama entre 175-180 CV.

Para poder comparar la diferencia de precio entre una transmisión CVT y una PowerShift se ha elegido exactamente la misma especificación: misma cabina, mismo eje delantero, mismos neumáticos, etc.

El sobrecoste lo he dado en tanto por ciento respecto al coste del tractor.

Cuando un fabricante tiene varias posibilidades de transmisión PowerShift se ha elegido el cambio bajo carga más especificado por tener la máxima aproximación al concepto CVT.

Los modelos estudiados han sido:

• Deutz Fahr 6180 Agrotron (transmisión CShift y TTV)
• Claas Arion 640 (transmisión HexaShift y C-Matic)
• Landini 6-175 (transmisión Dynamic y V-Shift)
• John Deere 6175R (se han considerado 3 transmisiones PowerShift como la PowrQuad, AutoQuad Plus EcoShift; Direct Drive frente a la transmisión continua AutoPowr)
• Lamborghini Spock 180 T4i (Transmisión CShift APS y VRT)
• Case iH Puma 185 (transmisión FullPowerShift y CVX)
• Massey Ferguson (Dyna 6 y Dyna VT)
• McCormick X7.460 (transmisión ProDrive y VT-Drive)
• Valtra N174 (Transmisión Versu y Direct)
• Kubota M171 (Transmisión PowerShift y KVT)

¿Merece la pena el sobrecoste?: Como se puede observar en la tabla las diferencias de sobrecoste ronda el 8 %.

La respuesta a si merece la pena o no el sobrecoste debe analizarlo el comprador sabiendo las ventajas de unas y otras.

MI CONSEJO

Ante la alternativa de comprar un tractor de potencia similar pero equipado con Powershift (full) o CVT mi consejo es que analice el tipo de trabajo que va a hacer. Mi apreciación es la siguiente:

• En trabajos con mucha demanda de potencia una buena Powershift (mínimo 6 velocidades bajo carga) tendrá ventajas frente a la CVT
• Si el trabajo del tractor va a ser con bajo nivel de carga, por ejemplo en transporte, la CVT es muy superior
• En trabajos donde resulta imprescindible mantener la precisión de la velocidad de avance de nuevo la CVT es imbatible

Pero al final, y todos lo sabemos, la comparativa en el coste será decisiva.
Espero que con la ayuda del artículo haya contribuido a aclarar conceptos y a despejar dudas a la hora de la elección.

Nota: El artículo completo se ha publicado en la revista Abolsamia nº 101