ESTUDIO SOBRE EL DESGASTE DEL CONJUNTO CILINDRO CÓNCAVO POR EFECTO DE LA TRILLA EN LA COSECHA GRUESA

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1 ESTUDIO SOBRE EL DESGASTE DEL CONJUNTO CILINDRO CÓNCAVO POR EFECTO DE LA TRILLA EN LA COSECHA GRUESA Pozzolo Oscar 1,2 ; Enrique Behr 3 ; Ricardo De Carli 3 ; Hernán Ferrari 1 ; Ramón Hidalgo 4 ; Claudia Curró 5 (1) EEA INTA Concepción del Uruguay, Ruta P. 39, C. del Uruguay, CC6, (3260), Entre Ríos (2) Profesor Cátedra de Mecanización Agrícola, Facultad de Ciencias Agropecuarias, U.N.E.R. (3)INTA Agencia de Extensión Rural Crespo, Acceso Avellaneda S/N, Crespo, (3116), Entre Ríos (4) Profesor Facultad de Ciencias Agrarias, UNNE, Sargento Cabral 213, (3400), Corrientes (5) INTA Agencia de Extensión Rural INTA Concepción del Uruguay, 9 de Julio 158 (3260) Concepción del Uruguay opozzolo@correo.inta.gov.ar, e_behr@ciudad.com.ar, intacrespo@arnet.com.ar, agrohernan@yahoo.com.ar, rj_hidalgo@arnet.com.ar; ccurro@correo.inta.gov.ar RESUMEN: El objetivo de este trabajo es aportar elementos a la plataforma cognitiva del sistema de trilla convencional relacionados con el desgaste de sus componentes, a través del estudio de casos reales comerciales. Para ello se utilizaron barras o esplangas provenientes de cinco máquinas cosechadoras de diferentes dueños, con distinto grado de desgaste. La variable evaluada para determinar el desgaste de las esplangas fue la altura de la estría, para lo cual el elemento utilizado fue un calibre. Para evaluar el efecto que pudiera tener la forma de alimentación en el patrón de desgaste de las esplangas se tomo como variable la distancia existente entre los extremos de las espiras del sinfín de la plataforma a la altura del embocador. Del análisis de las mediciones podemos decir, que la recomendación generalizada de prolongar las espiras del sinfín de la plataforma a la altura del embocador no es conducente en todos los casos a una trilla más eficiente. El uso de prolongadores de espiras del sinfín en los cabezales para cosechadoras convencionales en los cultivos de cosecha gruesa provoca desgastes desiguales en las esplangas del cilindro para las condiciones del ensayo. Por otra parte, la modalidad de trabajo generalizada superponiendo ancho de corte, sin aprovechar el cabezal a pleno, provoca desgastes desiguales en los elementos del conjunto trillador. Palabras claves: cilindro-cóncavo, esplangla, alimentación, desgaste Abstract: The objective of this work is to provide elements to the cognitive platform system of the conventional threshing related to the slow waste of its components, mediated by the study of real commercial cases. To perform this aim, bars from five harvesting machines with different degrees of slow waste were used. The height of the stripe was the variable analyzed in order to determine the slow waste of the bars. To this end a precision meter was used. The distance between tops of the platform helices of auger determined at the height of the feeder was used to evaluate the effect that the feeding type might have on the slow waste pattern of the bars. Data analyses indicate that the generalized recommendation that consists of extending the platform helices of auger up to the height of the feeder does not always produce a more efficient threshing. Usage of long helices of auger in the platform head of conventional harvesters in thick harvesting crops is responsible for unequal slow wastes in the cylinder bars according to the trial conditions. In addition, the generalized practice that consists of overlapping cut width, without using the whole platform head, produces unequal slow wastes in the elements of the threshing drum. Key words: threshing drum, bars, feeding, slow waste. INTRODUCCIÓN La cosecha de granos en Argentina es uno de los sucesos claves de la producción y presenta, a diferencia de otros países, la característica de estar mayoritariamente realizada por empresas especializadas en la operación denominadas comúnmente contratistas, trilladores o cosecheros. De esta manera el uso conferido a las máquinas cosechadoras registra intensidades muy altas, con valores que frecuentemente superan las 900 hectáreas/año y aún más. (Bragachini, 2008)

2 En esta modalidad de uso, los procesos de desgaste que sufren los distintos componentes de la cosechadora son intensos y se transforman en un factor importante no solo en la composición del costo de uso anual, sino también en las posibilidades de obtener una calidad de grano aceptable. En este sentido, mecanismos desgastados correspondientes a la trilla y a los movimientos del grano en los equipos, pueden ocasionar serios problemas visualizados generalmente como grano quebrado y/o aumentos de pérdidas en la cosecha. (Méndez y Roskopf, 2006) En cosechadoras de flujo transversal, generalmente llamadas convencionales, el elemento responsable del proceso de trilla es el conjunto cilindro cóncavo. Este elemento debe separar el grano del resto de la planta sin que sufra daños físicos y también es uno de los elementos claves que determinan la capacidad de trabajo de la máquina. La configuración más utilizada para el conjunto cilindro cóncavo es la denominada de barras o esplangas que se adapta a la mayoría de los cultivos, reservándose la configuración de dientes para aquellos cultivos o destinos muy sensibles al daño tales como soja para semilla, arroz o poroto (Bragachini y Peiretti, 2005). El sistema de barras en el cilindro, generalmente compuesto por 6 u 8 esplangas, presenta estrías inclinadas a 45º en su superficie cuya separación y profundidad varía si está destinada a cosecha gruesa o fina, mientras que en el cóncavo la disposición también varia según el cultivo, pero las barras son lisas y anguladas, generalmente en números que varían entre 10 a 14 barras. El principio de funcionamiento para lograr la separación del grano es por golpe y frotación del material. Cuando las barras del cóncavo se redondean y/o cuando las estrías de las esplangas se gastan, para lograr el mismo efecto de trilla, es necesario compensar ese desgaste aumentado velocidad del cilindro y/o reduciendo la luz entre cilindro-cóncavo, con la consecuencia de mayor rotura de granos, aumento de pérdidas de cosecha y disminución en la capacidad de trabajo. Sin embargo, debido al costo que significa el reemplazo de estos componentes es frecuente observar no sólo máquinas con desgastes excesivos, sino con desgastes notoriamente desuniformes lo que además produce aumentos en los costos de mantenimiento. Este sistema, utilizado desde fines del siglo XIX, ha sido muy estudiado (Bragachini y Peiretti, 2007) existiendo abundante información sobre configuraciones y regulaciones. Sin embargo, y a pesar de la importancia del tema, no son frecuentes trabajos que abordan las variables relacionadas con el desgaste. Es conocido en forma empírica que el desgaste de los elementos trilladores para las máquinas convencionales tiene un fuerte correlato en la entrega del material al sistema de trilla, o sea la alimentación. En general se busca concentrar el flujo hacia el centro del cilindro-cóncavo para compensar la tendencia del conjunto trillador a desplazar el material hacia los extremos producto del ángulo de las estrías de las barras. Sin embargo, es frecuente observar desgastes desuniformes de las barras lo que estaría indicando presiones de trilla diferenciales en el conjunto trillador. En consecuencia, se recomienda generalmente para una alimentación correcta del cilindrocóncavo, que el material ingrese concentrado en el centro del conjunto. Siguiendo este concepto, se busca evitar que el material penetre en todo el ancho al conjunto trillador, para evitar una sobrecarga en los extremos o incluso que el material sobrepase el ancho del mismo. Más allá de estas especulaciones el objetivo debe ser que el material ingrese y sea trillado en forma uniforme en todo el ancho del conjunto cilindro-cóncavo. Sin embargo, prácticamente la totalidad de las cosechadoras evaluadas presentan visualmente un mayor desgaste en el centro de las esplangas que en los extremos al momento de recambio. Esta situación no solo produce mayores costos de mantenimiento por un desgaste desuniforme, sino que la trilla con esplangas desparejas produce mayor daño al grano y/o disminuye la capacidad de trabajo de la cosechadora. El objetivo de este trabajo es aportar elementos a la plataforma cognitiva del sistema de trilla convencional relacionados al desgaste, a través del estudio de casos reales comerciales. MATERIALES Y MÉTODOS Se evaluaron cinco máquinas de características de trilla convencional, es decir equipadas con conjunto cilindro cóncavo de forma transversal, sin acelerador y con sacapajas longitudinales. Los modelos evaluados y unidades evaluadas fueron: 1175, dos; 1450, una y 1550 dos, todas fabricadas por la firma John Deere S.A., pertenecientes a diferentes dueños. En la Tabla 1 se pueden observar las principales características de cada máquina respecto a su sistema de alimentación y trilla.

3 Tabla 1. Caracterización del sistema de alimentación y trilla de las maquinas relevadas Ancho nº de nº de barras Cosechadora Alimentador Ø Cilindro cilindro esplangas cóncavo J. Deere 3 cadenas 1450 y 1175 J. Deere 1550 c/paletas T 4 cadenas c/paletas T Sup. Total de trilla 610 mm 1300 mm ,77 m mm 1560 mm ,93 m 2 Las esplangas utilizadas tenían estrías con una profundidad de 10,5±0,1 mm y se encontraban espaciadas cada 9,3±0,1 mm. La técnica metrológica utilizada fue medición directa con calibre con una precisión de 0,1 mm. Existen antecedentes de trabajos similares en donde se tomaron mediciones de altura de estría en tres puntos de una misma estría, separadas estas mediciones cada 200 milímetros a lo largo de toda la barra, en donde el objetivo del trabajo era determinar el desgaste de la barra (Nardón y col. 2007). En este trabajo la variable respuesta evaluada para determinar el desgaste de las esplangas fue la medición de la altura de la estría en su punto medio. La misma se registró cada 80 mm para los cilindros de 1300 mm de ancho y cada 100 mm para los de 1560 mm, a lo largo de todas las barras del cilindro dejando un margen de aproximadamente 5 cm en los extremos y totalizando 15 mediciones para cada esplanga. De esta manera resulta un total de 600 mediciones (muestras). Como variables explicativas en forma simultánea en cada máquina se contabilizó el uso en hectáreas desde el momento de la colocación de las barras nuevas, hasta el momento de la medición. Debido a la influencia que pudiera tener la forma de alimentación se procedió a medir la distancia existente entre las espiras del sinfín del cabezal a la altura del embocador, dividiendo en dos grupos a las máquinas ensayadas. Dos de ellas presentaban prolongadores de espiras lo que daba una distancia de aproximadamente 70 cm entre las espiras a la altura del embocador; una 1175 y una El otro grupo compuesto por modelos 1450, 1550 y 1175, sin prolongadores, presentaba una distancia de aproximadamente 120 cm ente las espiras para la misma medición. La superficie cosechada por las diferentes máquinas oscilaron entre las 800 y las hectáreas, todas dedicadas a cultivo de cosecha gruesa (maíz y soja). Para analizar los registros de los casos se utilizó una ANOVA donde el efecto principal fue desgaste de cada sitio de las barras del cilindro ajustado por covarianza, utilizando como variable de ajuste la cantidad de hectáreas de cada máquina. Las medias fueron analizadas con un test de Tukey con un nivel alfa de 0,05. Luego se procedió a utilizar un análisis de regresión de manera de determinar el patrón de desgaste general de todas las máquinas y fraccionado por posicionamiento dentro del cilindro. DISCUSIÓN Y RESULTADOS Tal como se puede observar en el análisis, Tabla 1, existen diferencias significativas a lo largo de las esplangas con un marcado mayor desgaste en el sector medio. Este patrón de desgaste seguramente está determinado por una mayor concentración en el ingreso del material al centro del sistema. Tabla 2. Desgaste de las diferentes estrías según posición en las esplangas Altura media de estría (mm) 1 9,42 a 15 9,25 ab 14 9,18 ab 2 9,11 abc 13 8,78 abc 3 8,54 abc 12 8,46 abc 11 8,24 abc 4 8,11 abc 8 8,05 bc 10 8,04 bc

4 Altura media de estría (mm) 9 7,98 bc 5 7,95 bc 7 7,9 bc 6 7,81 c Letras iguales no difieren significativamente al 0,05 Tal como se puede observar en la Tabla 2 las estrías posicionadas en el centro del cilindro, entre la posición 5 y la 10 presentan un mayor desgaste que las posiciones de los extremos lo que indica que para todos los casos existe una mayor concentración de material al centro del conjunto cilindro cóncavo. Cuando se analizan, mediante regresión cuadrática las máquinas agrupadas por la presencia del prolongador de espiras se observa cómo era esperable un marcado mayor desgaste en el centro con mayor pendiente de desgaste entre extremos y centro (Gráfico 1 y 2). Esta situación indica que la recomendación generalizada de prolongar las espiras para brindar mayor concentración, a los fines de que las angulaciones de las estrías provoquen una dispersión del material en el cilindro cóncavo, no es conducente a una trilla más eficiente existiendo una diferencia de aproximadamente 20% entre el grupo de estrías del centro, posición 4 a 11 respecto a la de los extremos, posición 1 a 3 y 12 a 15, mientras que para las cosechadoras sin prolongador las diferencias de desgaste respecto a las mismas posiciones es de aproximadamente 6% lo que indica un deterioro más homogéneo de las esplangas como se puede observar en el Gráfico 2. 9 mm 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 y = 0,05 19x 2-0,8321x + 9, 025 R² = 0, Gráfico 1. Curva de desgaste de las cosechadoras con espiras del sinfín prolongadas 10,4 10,2 10 9,8 9,6 9,4 9,2 9 mm y = 0,0175x 2-0,2593x + 10,285 R² = 0, Gráfico 2. Curva de desgaste de las cosechadoras con espiras del sinfín no prolongadas Posiblemente el índice de cosecha tenga una influencia importante en el estudio realizado, así sería esperable que a menores índices la concentración de material en el centro del conjunto trillador podría ofrecer beneficios respecto a una alimentación más abierta. En este estudio no se ha medido los índices de cosecha. Sin embargo, y como valores referenciales, los maíces

5 modales cosechados fueron de aproximadamente kg y las sojas estuvieron cercanas de los kg con velocidades de avance entre los 5 y los 7 km/h. Desgaste desparejos a lo largo de las esplangas provocan que la trilla tenga presiones desuniformes lo que seguramente causará mayores daños al grano, además de menor eficiencia de trilla. Por otra parte, cuando se analizan los desgastes comparando los extremos izquierdo y derecho se pueden observar diferencias significativas en la pendientes tanto en las máquinas con concentrador (Gráfico 3 y 4) como en las que carecían de ellos (Gráficos 5 y 6). 9 mm 8,5 8 7,5 7 6,5 6 y = -0,8 61x + 9,4 376 R² = 0,9852 5, Gráfico 3. Desgaste del extremo derecho de la cosechadora con concentrador 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 m m y = x R2 = posición Gráfico 4. Desgaste del extremo izquierdo de la cosechadora con concentrador Es relevante destacar que los datos de posición son tomados desde el frente de la cosechadora. 10,1 10 9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 m m y = -0,1734x + 10,238 R² = 0, posición Gráfico 5. Desgaste del extremo derecho de la cosechadora sin concentrador

6 10,4 10,3 10,2 10,1 10 m m y = 0,0833x + 8,9039 R² = 0,3438 9,9 9, posición Gráfico 6. Desgaste del extremo izquierdo de la cosechadora sin concentrador Considerando las pendientes, como una medida del desgaste producido por hectárea cosechada, se puede observar que tanto para las cosechadoras con concentrador 0,86 vs 0,57 cuanto para las sin concentrador 0,17 vs 0,08 el lado derecho del conjunto se desgasta significativamente más que el izquierdo. Esto seguramente es producto de una modalidad de trabajo generalizada, por la cual el lado derecho de la cosechadora trabaja a plena carga, mientras que el izquierdo no, debido a que el operador superpone la zona de corte para evitar dejar cultivo sin cosechar. La incorporación del banderillero satelital además de la obvia mejora en la capacidad de cosecha traería como beneficio adicional un desgaste más uniforme en los elementos de trilla con la consiguiente disminución de los costos. CONCLUSIONES El uso de prolongadores de las espiras del sinfín en los cabezales de las cosechadoras convencionales provoca desgastes desiguales en las esplangas del cilindro, para las condiciones descriptas en este trabajo. Por otra parte, cuando la captación del material se realiza sin aprovechar la totalidad del ancho de corte del cabezal sojero, se provocan desgastes desiguales entre los extremos del conjunto trillador. BIBLIOGRAFÍA BRAGACHINI, M; Crecimiento sostenido de la maquinaria agrícola argentina, olaargentina.pdf. Acceso: 5 de enero 2009 BRAGACHINI, M, PEIRETTI, J, Soja. Eficiencia de Cosecha y Postcosecha. Manual tecnico Nº 3. INTA-PRECOP. Bragachini, M, Casini, C, p BRAGACHINI, M, PEIRETTI, J, Aumento de la Eficiencia de Cosecha de Trigo. f. Acceso: 5 de enero 2009 MÉNDEZ, J; ROSKOPF, R; Evolución del daño mecánico (% de grano partido) en el proceso de cosecha y transporte de granos de soja. SOJA para mejorar la producción Nº 33. E.E.A. INTA Oliveros, Santa Fe. 107 pp NARDÓN, G; MAS, R; SISMONDI, P; Metodología para la evaluación del desgaste de las barras raspadoras del sistema de trilla de cosechadora convencional. IX Congreso Argentino de Ingeniería Rural y I del Mercosur, p