Introducción. La tecnología de las abonadoras de proyección frente a la dosificación variable de los abonos minerales

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1 XXII Jornadas de Ciencia y Tecnología: RETOS DEL ABONADO Miércoles, 6 de abril de Introducción La tecnología de las abonadoras de proyección frente a la dosificación variable de los abonos minerales Dr. Ing. Agrónomo Pte. AENOR/CTN 68 Tractores y maquinaria agrícola La distribución de fertilizantes en la agricultura europea se basa en las abonadoras de proyección Se caracterizan por su elevada capacidad de trabajo, robustez y simplicidad constructiva, reducida anchura de transporte y bajo coste de adquisición La uniformidad de distribución está fuertemente afectada por las características físicas del abono, que pueden variar en el tiempo. También resulta afectada cuando se cambia la dosis de fertilizante, lo que resulta necesario cuando se pretende una fertilización diferenciada Precisión en la distribución de fertilizantes Abonadoras de proyección (discos, trompa oscilante) Necesidades de los cultivos Características de los suelos Uniformidad de distribución Ley de rendimiento decreciente Limitaciones con el abonado por proyección Abono: Preferentemente granulado Distribución: Poco uniforme Capacidad de trabajo: Alta Coste de operación: Bajo Observaciones: Imprescindible solapamiento 1

2 Perfil de distribución: Necesidad de solapamiento Propiedades físicas de los fertilizantes Abonadora Vicon PS-602 ITCF, Navarra Parámetros físicos del abono Características de algunos abonos Densidad. Influye sobre la dosificación y la anchura de esparcido Granulometría: Condiciona el alcance y la anchura de esparcido Dureza: evita la rotura de los gránulos Esfericidad: Influye sobre la trayectoria del abono en el aire 2

3 Granulometría de diferentes fertilizantes Influencia de las características físicas del abono Frecuencia [%] Frecuencia [%] 80% en volumen con diámetro entre 2.5 y 4.0 mm Óptimo Óptimo Frecuencia [%] Diámetro granulo [mm] Diámetro granulo [mm] Óptimo Óptimo Frecuencia [%] Diámetro granulo [mm] Diámetro granulo [mm] Trayectoria estable de las partículas esféricas, aunque no todas son esféricas. La facilidad para fluir afecta al caudal de salida del abono. La dureza de las partículas tiene una marcada influencia de su comportamiento al ser sometidas a choques. La friabilidad indica el efecto de la abrasión sobre las partículas de abono. El contenido de polvo en un abono granulado es desfavorable para la estabilidad del producto. El exceso de humedad en el abono es siempre negativo, tanto para asegurar un buen almacenamiento, como en el momento de su distribución en el campo. Puntos críticos en las abonadoras de proyección Sistemas de agitación Dosificación del fertilizante Débil rozamiento Fuerte rozamiento 3

4 Fondo de tolva con el sistema de agitación Fondo vibrante Influencia de la dosis aplicada Doble compuerta - Bogballe Anchura de trabajo: 12 m Grado de irregularidad [%] Dosis [kg/ha] 4

5 Salida centralizada - Vicon Apertura/Cierre Kuhn (Rauch Axis) Puntos críticos en las abonadoras de proyección Parámetros dinámicos Proyección del fertilizante previo salida total Variables: velocidad de salida dirección de proyección Proporcionan: energía al gránulo para que siga una trayectoria precisa Velocidad de salida: depende de la velocidad periférica (valores teóricos: 18 y 30 m/s) Afectada por: inclinación de las paletas frotamiento de las partículas densidad del gránulo (valores reales: 25 a 42 m/s) 5

6 Histograma de distribución Proyección con plato único 150% Anchura de proyección 100% 50% 0% Anchura de trabajo Alcance y anchura de proyección (disco simple) Distribuidores centrífugos Palas rectas: gránulo golpeado trabajo en redondo Palas curvas: gránulo guiado Doble plato anchura de trabajo 6

7 Sentido de giro de los platos (divergente y convergente) Alcance y anchura de proyección anchura de trabajo anchura de trabajo Modificación de la anchura de esparcido Influencia del punto de caída Altura respecto al suelo de los elementos de proyección Inclinación antero-posterior de la máquina Respecto al sentido de giro Cambio de discos o de paletas Modificación de la longitud de las paletas o su posición sobre le disco Punto de caída del abono sobre el disco. Velocidad de rotación de los discos Respecto al radio 7

8 Influencia de la longitud y de la inclinación de las paletas Modificando el punto de caída Corta Larga Adelantada Retrasada Horizontalidad del plato Proyección con trompa oscilante (pendular) 15 m 18 m condiciona el alcance 8

9 Laboratorios de ensayo Diagramas de distribución transversal Perfiles de distribución Distribución triangular Triangular: permite pequeñas variaciones de la separación entre pasadas sin modificaciones en la uniformidad de distribución 12 m Anchura de trabajo 24 m Anchura de distribución 9

10 Error en la anchura de trabajo (distribución triangular) Perfiles de distribución % Dosis -10% Error +10% Trapezoidal: pequeñas variaciones de la separación entre pasadas modifica considerablemente la uniformidad de distribución Distribución trapezoidal Error en la anchura de trabajo (distribución trapezoidal) Error 48 m A. distribución Anchura de trabajo 36 m 12 m Solapamiento % Dosis 10

11 Estabilidad frente a la dosis Mezcla de productos CV Cantidad recogida [g] Abono N28 12 m nitrato superfosfato potasio Distancia [m] Estabilidad frente al cambio de abono Influencia de la granulometría del abono trabajo trabajo proyección proyección Granulometría: (equilibrada) Granulometría: (pequeña) 11

12 540 rev/min 400 rev/min Efecto del régimen de la TDF 12 m 22 m 12 m 12 m 19 m 12 m Prueba en el campo kg/min 12 Irregularidad [%] Irregularidad [%] Conjunto de calibración Cajas receptoras 3 m 18 m

13 Cálculo de la velocidad de trabajo Calculo del abono recibido en cada zona del campo Izquierda Derecha velocidad [km/h] = distancia [m] x 3.6 / tiempo [s] Con diferente solapamiento Cálculo del Coeficiente de Variación CV A) Anchura de trabajo: 10 m A) Anchura de trabajo: 12 m CV: 5.24% 0 MEDIA: = DESVIACION ACUMULADA: = CV: 7.87% DESVIACION MEDIA: CV (%): DESVIACION MEDIA MEDIA 2 ( X X ) n 1 = S = x 100 = x 100 =

14 Curva de Coeficientes de Variación Evaluación del estado de la máquinas CV (%) Anchura de trabajo (m) Anchura de trabajo Perfiles de distribución parabólico trapezoidal triangular doble cresta 14

15 Abonado en el borde Inclinación de los elementos de proyección Tráfico controlado Desde el borde 18 m 9 m Abonado unilateral Cambio del sentido de giro Chapa deflectora Plotter Desconectar disco (min. 2 m desde el borde) 15

16 Forma de la pala Suma del abono esparcido por cada disco izquierda + derecha = total Variación del punto de caída Simulación del comportamiento dinámico de los gránulos Simulación por elementos discretos (DEM). Van Liedekerke Predicción de trayectoria, velocidad y densidad de los gránulos cuando salen del disco de proyección. Complejidad y tiempo de cálculo, especialmente con gránulos no esféricos. Propiedades físicas de los gránulos. 16

17 Caracterización del flujo de partículas Caracterización del flujo de partículas Cámara numérica monocroma bajo el disco de proyección Cámara de alta resolución asociada a un estroboscopio (Vangeyte) Caracterización del flujo de partículas Detector del abono proyectado Plataforma MC2 con captadores ópticos; cámara digital, medida del ángulo de salida (Miclet) 17

18 Análisis de imagen (proyección) Sensores de vegetación Nivel de vegetación en tiempo real Futuro de los bancos de ensayo de abonadoras EN (ISO 5690/1; UNE 68088) 18

19 Abonadora centrífuga Bogballe 2 discos Tipo de abono: NA 33% Banco de ensayo del CEMAGREF Dosis media: 253 kg/ha CV: 7.3% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Anchura de trabajo: 18 m Fuente: Emilio Gil Moya Anchura de distribución: 40 m Distancia entre pasadas: 18 m Dosis teórica: 250 kg/ha Banco experimental con abonadora fija con rotación durante el proceso de esparcido Mapa de distribución Cantidad de abono máx. min. Correspondiente a un solo disco (Piron y Miclet) Perfil transversal después del paso de la abonadora Mapa de distribución en 3D 19

20 Reducción del consumo de abono en los ensayos de laboratorio Estabilidad del coeficiente de variación en la pasada de la abonadora Banco de recogida de 80 cajas (0.5 x 0.5). Lawrence (NZ) Laboratorio de Amazone 18 determinaciones p.p. 36 repeticiones urea con 80, 10 y 150 kg/ha Perfiles de distribución en el banco de 80 cajas y coeficientes de variación Variación del perfil de distribución en función de la dosis

21 Perfil de distribución para 100 kg/ha (15 m) Perfiles de distribución con dosis diferentes Uniformidad de distribución en la parcela Perfiles de distribución en laboratorio y campo (Rauch) entrada/salida Optimización de la distribución modificando los puntos de apertura y cierre (Lawrence) 21

22 Accionamiento hidráulico de los discos (Amazone) Velocidad del plato y punto de caída Accionamiento hidráulico Accionamiento eléctrico de discos y agitador (Rauch) 22

23 Conclusiones Serán los líquidos la alternativa a los abonos sólidos en la fertilización diferencial? Las abonadoras de proyección están presentes en la mayoría de las explotaciones agrarias mecanizadas, aunque no siempre bien calibradas. Las propiedades físicas de los fertilizantes pueden variar en el tiempo y afectan a los perfiles de distribución. Los puntos críticos en el diseño de las abonadoras son el sistema de agitación y salida del abono de la tolva y los elementos de proyección. Se están desarrollando modelos matemáticos para explicar el comportamiento dinámico de los gránulos, aunque todavía no es posible proporcionar información sobre el perfil de distribución al operador de la máquina. Se necesita actualizar las normas y los bancos de ensayo para las abonadoras, conforme a lo que demanda la Agricultura de Precisión. Los sistemas de esparcido son simples en apariencia, pero hay mucho trabajo pendiente en la tecnología para las abonadoras de proyección si se quiere hacer fertilización diferencial XXII Jornadas de Ciencia y Tecnología: RETOS DEL ABONADO Miércoles, 6 de abril de La tecnología de las abonadoras de proyección frente a la dosificación variable de los abonos minerales Dr. Ing. Agrónomo Pte. AENOR/CTN 68 Tractores y maquinaria agrícola 23