DAVID DUNCA ¿UN NUEVO DISEÑO DE TREN DE RODADURA?

David Duncan desde su puesto en la empresa de diseño industrial IDWS, desarrolla una idea que si bien parece estar en estado embrionario resultaría muy interesante si se sabe llevar a la práctica. El concepto reside en crear un sistema de reducción final a las ruedas motrices, sustituyendo los sistemas tradicionales de engranajes epicíclicos por un sistema mucho más “dinámico” y capaz de evolucionar incluso en movimiento del vehículo. El nuevo concepto exige sustituir el neumático tradicional por una banda de rodadura capaz de absorber las distintas combinaciones: desde la circular similar a una rueda a la más típica de banda de rodadura. La elección de una disposición u otra depende del esfuerzo de tracción requerido y del tipo de suelo en cada instante. En velocidad lenta, donde más tracción se requiere y con menor presión sobre el suelo, se opta por una posición del tractor más baja. Entonces dos secciones se desplazan hacia el exterior y la banda de caucho se dispone en forma ovalada. A velocidad más alta, o donde no se necesita una presión tan baja se puede optar por una disposición circular, como una rueda tradicional. El Sr. Duncan ha proyectado el sistema sobre la base de un John Deere 3020 (modelo de los años 60) aunque en realidad lo ha pensado para modelos mucho más modernos como el 7530

NEUMÁTICOS 1.- ¿UN NUEVO INVENTO?; AIRLESS: LOS NEUMÁTICOS QUE NO PINCHAN

EVOLUCIÓN

El mundo de los neumáticos ha evolucionado mucho. El mundo de la alta tecnología en neumáticos es el resultado de grandes inversiones de dinero en I+D. Quizá las últimas apuestas optan por los neumáticos sin aire (airless) En el mundo agrícola hoy conviven tanto las tecnologías de neumático diagonal con radial, pero ahora, se suma una "nueva tecnología": los neumáticos que no pinchan.

ALGUNOS FABRICANTES

Si hace unos años conocimos la primera propuesta de este tipo, que fue, el Tweel de Michelin, ahora es Bridgestone quien presenta su prototipo.

En cualquier caso se trata de los neumáticos más modernos y tecnológicos que se pueden encontrar actualmente y a los cuales se les "acusa" de ahorro de energía, gracias a la disminución de la fricción (la idea es "rodar sin aire") con la carretera.

Tanto Bridgestone, como Michelín, siguen la misma filosofía, que reside en la banda de rodadura, que está soportada por una estructura reticular fabricada con resinas termoplásticas.

La ventaja de los nuevos neumáticos reside, sobre todo, en que ya no existen pinchazos, tampoco existe el riesgo de circular con un neumático con presión incorrecta. Además, los fabricantes coinciden en señalar que las nuevas “cubiertas” son más ecológicas, porque el compuesto con el que se fabrican se degrada con más facilidad que las tradicionales ruedas de caucho.

Michelin: Los modelos de Michelin son el Tweel TM y el Airless TM, ambos basados en conceptos diferentes pero fabricados con tecnología de composites (materiales compuestos)

• Michelin Tweel TM: Es la fusión del neumático y de la llanta. Hoy, puede equipar a vehículos con escasa velocidad y poco peso por lo que todavía no la veremos en maquinaria agrícola. Se encuentra en fase de prototipo avanzado y ya se monta en algunos vehículos de obras públicas o militares o sillas de ruedas. Es un "neumático" muy resistente, con las prestaciones de un neumático radial. Con la Tweel se puede llegar a eliminar la necesidad de una suspensión para el vehículo. La estructura de la Tweel está compuesta por una banda de rodamiento de caucho, unida a la rueda por radios flexibles, lo que simplifica enormemente las operaciones de montaje y desmontaje

X TWEEL  TURF de MICHELIN^®

• Michelin AirlessTM: Su estructura está basada en la arquitectura diseñada por el ingeniero de Michelin Marius Mignol (padre de la tecnología Radial) en 1946 (aunque el inventor real fue Arthur W. Savage en 1915)

Con el Airless TM no es necesario parar el vehículo aún cuando uno o más elementos de su estructura se rompan o resulten dañados. Al no tener cámara de aire, no se puede pinchar y prácticamente no necesita ningún mantenimiento. La idea original deriva de los “mousse” usados en ruedas de rallyes y en las cuales el neumático no lleva aire a presión, sino un aro de espuma de alta densidad. El truco radica en que tiene una estructura radial (la que le confiere flexibilidad) y una estructura circunferencial (banda de rodadura clásica que garantiza la adherencia). Se fabrica con elastómeros que le confieren una buena flexibilidad. La estructura circunferencial se pega a la estructura radial mediante una articulación elástica.

• Michelin Active WheelTM: es un módulo integrado, formado por un neumático convencional y una suspensión eléctrica activa, un freno de disco y un motor eléctrico para dar tracción y gran parte de la potencia de frenado. Su pequeño tamaño y su formato compacto ofrecen a los ingenieros una gran flexibilidad de diseño. Michelin Active WheelTM es el resultado de la reinvención total del proceso mediante el cual se transmite el movimiento. Además de hacer lo mismo que cualquier otro conjunto neumático -rodar para impulsar el vehículo hacia delante- su transmisión activa actúa también como unidad de suspensión Está destinado a vehículos eléctricos que funcionen con una batería o una pila de combustible y que, con el Michelin Active WheelTM , podrían fabricarse sin caja de velocidades, ni embrague, ni cardan, ni transmisión...

¿Y EN AGRICULTURA?

Claro quizá te preguntas que todo esto de neumáticos "novedosos" queda bien para vehículos como coches, motos o pequeños vehículos industriales, pero... ¿y para tractores agrícolas, hay algo nuevo?

Quizá te sorprenda este neumático que puedes ver pinchando aquí. Sobre todo algún vídeo te impresionará.

EL TURBOCOMPRESOR: ¿EFICACIA O MARKETING?

¿POR QUÉ UN TURBO?

Un turbo o turbocompresor lo que hace es aumentar la potencia del motor debido a que “inyecta” aire a presión dentro de los cilindros, con la ventaja que le agrega muy poco peso y volumen (permite encajarlo en un vehículo sin grandes modificaciones) Un turbo es capaz de incrementar la potencia hasta en un 40-50 % sin necesidad de hacer cambios significativos en el diseño del motor. Además lo hace a un precio razonable (son “caballos” baratos) El invento no es nuevo, en realidad fue un ingeniero suizo (Alfred Buchi) quien lo patentó en 1905 aunque no se utilizó en vehículos hasta que en 1962 la General Motors lo montó en un Oldsmobile y el Chevrolet Corvair

¿CÓMO FUNCIONA?

 El turbo está compuesto de dos partes principales:

• Una turbina que se alimenta con los gases calientes de escape del vehículo. Lo cual contribuye a rescatar la energía de los gases de escape y convierte al motor en otro más eficiente
• Un compresor de aire, el cual comprime el aire antes de introducirlo en los cilindros. Es decir el aire que llega a los cilindros es un “aire comprimido”, es decir, más aire en el mismo volumen, es decir, mayor mezcla de aire y combustible, es decir, una explosión más fuerte en cada cilindro, es decir, mayor potencia Ambos componentes están unidos mecánicamente por un eje común. Por su propio diseño, diferencia de presión entre los gases de escape y la presión atmosférica, se autoajusta a cualquier altitud sobre el nivel del mar. En definitiva como el turbocompresor se alimenta de los gases de escape, se puede decir que se obtiene potencia adicional “gratis”

Algunas características de diseño

El funcionamiento del turbo es sencillo, pero su tecnología de fabricación en absoluto. Veamos algunas cifras para cerciorarnos de la precisión de su diseño:

• Los gases de escape empuja a la turbina a velocidades de rotación de hasta 150.000 rev*min-1
• Para su fabricación se utiliza lo último en tecnología de cojinetes y turbinas cerámicas
• El incremento de potencia depende de las “presiones de soplado”. En carreras de rally o en F-1 se regula la sobrepresión (además de otros parámetros como el diámetro de la boquilla de admisión). En el caso de automóviles de calle u otros vehículos como tractores, camiones, autobuses… la sobrepresión es de “mentirijillas” y se dan valores de aproximadamente 1,2 a 1,5 la presión atmosférica Creo que os gustará el video de cómo se fabrica un turbo, es realmente didáctico acerca de la tecnología de fabricación: moldes, aleaciones, funcionamiento, etc. (http://jalopnik.com/turbocharger/)

¿SON TODO VENTAJAS?

No, no todos son ventajas, si fuese de otra forma todos los vehículos motorizados se les pondría turbo. Veamos algunas desventajas:

• Siempre existe un efecto de retraso o "lag", que se manifiesta por una respuesta lenta para que turbo comience a funcionar. Por geometría, materiales de fabricación, diseño, se puede reducir el “retraso” por ejemplo utilizando turbos de geometría variable (los álabes de la turbina pueden variar su posición según las revoluciones)
• La presión de mover la turbina crea un efecto de empuje dentro del motor. En la fase de escape, el cilindro debe empujar más fuerte para expulsar los gases y esto significa una ligera pérdida de potencia (aunque el balance final es muy favorable al incremento de la misma)

  

  Moderno motor Sisu citius 6 cilindros
  4 válvulas, common rail

• Para que un turbo entre en acción, el motor debe llegar a una velocidad mínima específica, que depende del tamaño y forma de la turbina utilizada
• Pueden reducir la vida útil de un motor, ya que efectivamente se está "forzando" al motor a funcionar a límites más altos de lo normal, aunque con las sobrepresiones de los vehículos de calle esto prácticamente no existe, además el fabricante ya ha diseñado su motor para trabajar en estas condiciones

Alberto Seco Design: Cosechadora CCC (Crustacean Concept Combine)

DISEÑO ESPAÑOL: Maier Technology

Espectacular diseño de Alberto Seco (MAIER Technology Centre; Bilbao, España) para sugerir las formas de una cosechadora de cereal.

El Sr. Seco se ha inspirado en el “mundo natural”, nada tan cerca del mundo agrícola y se ha guiado para el diseño de esta espectacular cosechadora en la familia de los crustáceos con su exoesqueleto o “cáscara resistente”, una buena fuente de inspiración.

Los rasgos característicos del diseño de Seco al plasmar su idea en esta máquina es que ha conseguido “fusionar” la cabeza (cabezal) y el tórax (cuerpo) de la cosechadora; otra característica del original diseño es que ha logrado conseguir una apariencia segmentada. Cada “segmento” realiza una función especializada:

• El “par de pinzas” replegables que, gracias a su diseño, permite evitar los obstáculos variando las inclinaciones en el transporte entre parcelas o bien en aquellos accesos difíciles a determinadas fincas
• Cabezal con diseño envolvente que, afín con un sistema de autoguiado, se adapta perfectamente a las líneas, proporcionando un preciso control en cabeceras
• Fácil intercambio de cabezales
• Para aumentar la capacidad de tolva de almacenamiento el cuerpo principal de la CCC (Crustacean Concept Combine) se abre hacia ambos lados de los paneles de articulación del tórax de una manera inspirada en la respiración de los crustáceos
• Retrovisores también con inspiración “orgánica” (como la base de las antenas)
• Iluminación sobresaliente, con focos esféricos inspirados, como no, en los ojos de los crustáceos, incluso los pilotos de posición trasera en plan "antena" de arrastre: todo un detalle
• El abdomen de la cosechadora contienen las etapas de limpieza de grano, picador y esparcidor de pajas y granzas
• Se ha facilitado el acceso al “segundo segmento” con el fin de optimizar el mantenimiento del motor y el llenado de combustible
• La “antena” crustácea se convierte en el tubo de descarga que es capaz de girar 360 º amén de tener movimiento de oscilación vertical

Otros detalles “bio” son:

• Escaleras de acceso disimuladas en la doble envoltura de los guardabarros delanteros: sobresaliente
• Dominio de las líneas curvas que dan esa apariencia esférica al cuerpo

Conviene consultar: 

http://albertoseco.carbonmade.com/; www.behace.net/albertoseco

EL AJO, AYER CULTIVO SOCIAL, HOY CULTIVO MECANIZADO (Parte I: siembra)

Para la historia: sembrando ajo a mano

 AQUELLOS MARAVILLOSOS AÑOS

Yo era niño, se rondaba el año 1975. Aún recuerdo un titular de un periódico nacional: “NI ORO, NI PETROLEO, AJOS”. Eran otros tiempos, pero aquello supuso que muchos agricultores, buscando rentabilizar sus explotaciones, se lanzaran a la siembra del ajo. Los años de bonanza se sucedieron con otros “ruinosos”. En la actualidad los ciclos vienen marcados por los mercados internacionales. En aquellos momentos el ajo era un cultivo “social” pues la mayoría de sus cuidados se hacían manualmente: desgrane, siembra, escarda, “despalote”, recogida, corta y pelado. Si bien se trata de un cultivo minoritario en España, aún hoy el ajo español dice, todavía, mucho en el mercado mundial.

MECANIZACIÓN DEL CULTIVO DEL AJO
Siembra

Existe una gama completa de máquinas para el cultivo del ajo. Desde la preparación de las semillas, hasta la calibración y pelado, pasando por todas las labores intermedias como la cosecha y el secado.

 • Preparación de la semilla: desgranador; Previo a la siembra, se realiza el desgranado de las “cabezas” para usar el “diente” como semilla. La labor la realizan máquinas sencillas. Unos rodillos acolchados accionados por un motor eléctrico pueden desgranar hasta 500 kg/h. “Rompen” la cabeza dejando los dientes sueltos. Los operarios terminan el proceso de separación y eliminación de las “camisas”. A posteriori se coloca un calibrador que clasifica los “dientes”, los de tamaño inferior a 10 mm se consideran residuos y no se usan como semilla

Moderna sembradora de tolva común Erme

• Siembra: El ajo se comienza a sembrar a finales de diciembre (ajo morado) ya que el ajo necesita frío para germinar (otras variedades se adelantan a noviembre) Existen dos métodos de plantación, en surcos o caballones. La máquina sembradora debe tener “capacidad” para colocar el “diente” con la punta hacia arriba. El ancho de los surcos es de unos 40-50cm, con los dientes a unos 20 cm entre sí y a 20-25cm entre líneas. La profundidad de enterrado de unos 2-4 cm. Las dosis de siembra son de aproximadamente 350 kg/ha que origina unas 38 plantas/m2

 Máquina Plantadora o sembradora:

Las más habituales son las plantadoras mecánicas que pueden ser de hilera simple (unos 200 cm de ancha) o múltiple (hasta 10 hileras con una anchura de hasta 5 m) El chasis de la sembradora está constituido por una viga que soportará todas las tensiones.

Unas rejas regulables en altura son las encargadas de abrir el surco a la profundidad deseada.

Una tolva (aproximadamente 30-50 kg) va suministrando “diente” de ajos a los platos “alveolares” que sujetan al “diente” mediante unas pinzas o “cucharas” que lo dejarán caer en el surco abierto. El tamaño de los platos alveolares son variables y es normal que el fabricante entregue de varios diámetros.

Por último unas ruedas, una a cada lado del surco, lo van cerrando y aplastando. La sincronización del proceso se consigue con una trasmisión que se acciona mediante ruedas de arrastre (1 ó 2) La regulación de la máquina permite, por ejemplo, que se pueda regular la separación en la línea de plantación (mediante de cambio de piñón). Se pueden colocar surcos entre los 30 y los 60 cm. También se puede regular el número de dientes por metro (entre 7– 5)

Plato alveolar sembradora JJBroch

La velocidad de la máquina es de aproximadamente 2 a 3 km/h requiriéndose tractores de 75 a 90 CV para su arrastre.

También existen plantadoras neumáticas. En este caso una turbina genera una corriente de aire. La succión se genera por el extractor centrífugo que recibe la energía de la toma de fuerza del tractor. Los “dientes” quedan retenidos en la parte baja de la tolva por el disco de aspiración hasta la rueda de distribución.

Nota: Otras máquinas para el resto del cultivo así como la recolección se tratarán en próximos post. (también se puede consultar el libro específico sobre maquinaria para el ajo)

Para leer completo: Revista Agricultura. Noviembre 2010. www.editorialagricola.com

DISEÑOS DE VANGUARDIA: Bruno Sap

Abrimos una nueva sección en el blog. Se trata de la revisión de algunos diseños de vanguardia en el mundo de la maquinaria agrícola. Periódicamente iremos mostrando algunos diseños que, según nuestro parecer, tiene motivos para ser expuesto. Se inicia esta sección con un diseño de Bruno Sap. El señor Sap ha trabajado para AGCO durante 14 años, seis como diseñador. Diseñó el Massey Ferguson 8690, que en 2009 fue votado Tractor del año y que ganó el Tractor de Oro al Premio de diseño. El diseño de Sap es realmente revolucionario. Bruno Sap se pregunta ¿Cuál es el camino habitual, y normal, para incrementar la potencia de tiro en los tractores?, es decir ¿qué hacen los fabricantes cuando sacan un tractor con mayor capacidad de tiro? La solución es siempre la misma: incrementar la potencia, incrementar el peso del tractor. Pero esta solución tiene sus inconvenientes: anchura excesiva para tractores por encima de los 150 CV, excesivo peso y por tanto compactación del terreno, al ser un tractor muy grande pierde versatilidad, por último, el coste o inversión para el comprador es grande. ¿Qué se puede hacer para seguir otro camino? Sap, siguiendo criterios agronómicos, observa que normalmente un incremento de potencia se hace para aumentar la capacidad de trabajo. Pero también se puede aumentar la capacidad de trabajo no aumentando la potencia, si no el número de unidades trabajando. El inconveniente de eso es que, por ejemplo, si tengo 2 tractores pequeños necesito dos conductores (incrementando costes laborales), pero Sap propone algo novedoso, de ciencia ficción. Sap diseña un tractor “maestro” al cual le puede seguir un, o varios, tractores “esclavos”. El tractor esclavo reproducirá la trayectoria y movimiento, de forma exacta, al “maestro”. Además, se pueden conseguir dos configuraciones: • el tractor esclavo sigue al “maestro” con un implemento diferente • el esclavo sigue con el mismo implemento al “maestro” En realidad el agricultor compra el “maestro” y el “esclavo” lo puede comprar o alquilar o tener en régimen de cooperativa. En la mayoría de las veces el agricultor lo que necesita es una media potencia y no la totalidad, por lo que el tractor maestro es mucho más versátil y económico que el tractor pesado Para conseguir el sueño del señor Sap es imprescindible que exista un alto nivel de comunicación entre ambas máquinas “esclavo” y “maestro”. Para conseguir el objetivo se debe, previamente, delinear el campo, Para tener control sobre el “esclavo” también se puede optar por sistemas de cámaras y software para simular sobre el parabrisas del tractor “maestro” la vista que se podría tener si hubiera una cabina sobre el tractor esclavo. Incluso, para incrementar la seguridad, las cámaras, superponiendo sus vistas, pueden proporcionar una vista de 3D del entorno del tractor. El tractor “maestro” tiene las siguientes características: 130 CV, batalla 2,4 m, neumáticos 600/60R30, transmisión eléctrica en las llantas, suspensión independiente, 4 ruedas direccionales

GNSS, GIS Y AGRICULTURA DE PRECISIÓN

LOS SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO: GNSS

La Agricultura de Precisión (AP) es un concepto agronómico para la gestión de parcelas agrícolas con el fin de aumentar la productividad desde los pilares de la sostenibilidad ambiental. Obsérvese que esta definición no incluye ninguna mención a las “nuevas tecnologías”. En realidad es así, la AP no tiene por qué incorporar alta tecnología.

A pesar de todo, sí que es cierto que en los foros agrícolas se entenderá que la nueva AP incluye posicionamiento por satélites, sistemas de información geográfica… dejando el concepto de AP “tradicional” como prácticas agrícolas de agricultura de conservación (AC)

GNSS son las siglas inglesas de Global Navigation Satellite System y se refieren a un sistema de posicionamiento local, es decir, sistemas capaces de posicionar una máquina receptora de señal en un lugar exacto.

¿Cómo funciona?

El objetivo se consigue cuando el receptor localiza un mínimo de tres satélites de los que recibe señales. Un reloj atómico de exactitud máxima mide el tiempo de llegada de las señales para la sincronización del GNSS desde cada satélite hasta el recepto y así deducir la distancia.

Conocidas las distancias en un instante dado se determina las coordenadas (x, y, z, t) en un sistema de referencia en la esfera terrestre.

GNSS Y AGRICULTURA

¿Para qué sirve un GPS ó un GNSS en un tractor?, pues en principio para muy poco. Pero sí al sistema se le implementa con datos de otros sensores que hayan sido capaces de determinar, por ejemplo, la cantidad de cosecha que ha habido en esa área la cosa cambia.

La interacción de ambos sistemas, sensores de cosecha y posicionamiento, puede proporcionar una valiosísima herramienta al agricultor que será capaz, con el software adecuado, de producir mapas de cosecha de sus parcelas.

Al final esa interacción de técnicas se podrá plasmar en:

1.- Conseguir pasadas totalmente paralelas incluso en laboreo a nivel. La máquina podrá seguir, de forma automática, la línea marcada eliminando solapes, con el consiguiente ahorro de combustible o fitosanitarios o fertilizantes

2.- Reducción de la fatiga del conductor gracias al guiado semiautomático

3.- Incrementar el número de horas disponibles de trabajo pues se puede trabajar día y noche, con niebla o polvo…

Errores del sistema: Existe una serie de errores que reducen la precisión del GPS hasta en 20 m. Esta cifra de “exactitud” no es válida para una agricultura que se denomina de “precisión” por eso se requiere disminuir el error mediante corrección diferencial

Sistemas GNSS

Aunque a nivel popular los sistemas GNSS se conocen como GPS, en realidad este sólo es el sistema norteamericano y que denomina así por ser las siglas del Global Positioning System. Pero hay otros sistemas y que son incluso mejores como son el GLONASS Ruso (Global Navigation Satellite System, y que da nombre a todos ellos como GNSS) y el GALILEO que es el sistema Europeo y que está aun en fase de implantación (hace pocas semanas que se han puestos los primeros satélites en órbita)

El sistema GPS-NAVSTAR (NAVigation by Satellite Timing and Ranging) fue creado, a mediados de los 70, por el Ministerio de defensa de los Estados Unidos y declarado completamente operacional el 27 abril 1995.

En un principio se implementó para facilitar la navegación de las fuerzas militares en EEUU. Hoy el servicio se presta de forma gratuita, aunque en una escala de precisión “baja”, al mundo civil.

El sistema está formado por 24 satélites, cada uno orbita la tierra 2 veces al día. Los 24 satélites se dividen en 6 órbitas con 4 satélites cada una colocados a aproximadamente 20.000 km de altura. Esta distribución garantiza que al menos 4 satélites estarán en línea de un receptor en cualquier parte del mundo las 24 h

¿Qué es el GIS?

GIS, acrónimo de Geographic Information System, o SIG, Sistemas de Información Geográfica, son capaces de realizar una representación espacial unida a una base de datos con el fin de lograr una información geográficamente referenciada y ser así un soporte a la decisión que ayude en problemas complejos de planificación y gestión.

Los GIS están estructurados en múltiples capas independientes y funcionan como una base de datos con información geográfica. Si se señala un objeto se conocen sus atributos.

Una de las fuentes principales de datos para los SIG es la teledetección. Los profesionales de los SIG se encargan de la captura de datos y la introducción de información en el sistema. Hay una amplia variedad de métodos utilizados para introducir datos en un SIG y almacenarlos en formato digital: datos impresos en papel o mapas que se digitalizan o escanean, coordenadas del GPS, interpretación de fotografías aéreas, análisis multiespectral...

Con la digitalización se producen datos vectoriales a través de programas de vectorización que automatizan la labor.

Con toda la información ya tratada por programas adecuados, se obtiene la denominada geolocalización de la parcela, que significa superponer sobre la misma parcela todas las “capas” informativas que se disponen (análisis de suelo, histórico de cosechas, contenido en clorofila de las hojas, etc.)

Para leer completo: Revista Agricultura. Mayo 2011. http://www.editorialagricola.com/