METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE COSECHADORAS DE CAÑA DE AZÚCAR

METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE COSECHADORAS DE CAÑA DE AZÚCAR

Julio Cesar Pino Tarragó
Universidad Politécnica de Madrid

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III. MATERIALES Y MÉTODOS.

III.1 Materiales.
III.1.1. La caña de azúcar

En la realización de este trabajo se utilizaron diversos materiales y métodos, que describiremos a continuación, comenzando con el material primario en este proceso, que es la caña de azúcar; en la siguiente tabla, mostramos las variedades de caña que se cultivan en Cuba. y el porcentaje en área cultivadas.

Tabla III.1.- Variedades de caña cultivadas en Cuba y porcentaje del área total.

Variedades

Área cultivada
%

Cuba 120-78 (C 120-78)

43

Cuba 323-68 (C 323-68)

21

Jaronu 60-15 (J 60-5)

12

Cuba 87-51 (C 87-51)

8

Canal Point (C P)

6

Otras

10

Humbert (1974) plantea que la caña de azúcar desarrolla dos tipos de tallos: el subterráneo, denominado rizoma, que es de tipo definido, y el aéreo, que es el que se aprovecha para la extracción de azúcar; este último es de forma cilíndrica y está dividido en nudos y entrenudos, formando de este modo el canuto; sus hábitos de desarrollo son diferentes, pero en general producen tallos de 2 a 3 m de longitud por año, formando tres canutos por mes, con un número aproximado de tallos de 1 a 23 por macolla o cepa, según la variedad; éstos se dividen en primarios, secundarios y mamones; los tallos también sirven como tejido de transporte de agua y nutrientes extraídos del suelo para abastecer la punta, que está en crecimiento. El tallo está compuesto por la epidermis o corteza, los tejidos y fibras, que se extienden en toda la longitud del tallo y poseen aproximadamente un 75 %de agua; el tallo de la caña de azúcar se considera como el fruto agrícola, ya que en él se distribuye y almacena el azúcar. Se va acumulando en los entrenudos inferiores, disminuyendo su concentración a medida que se asciende hacia la parte superior del tallo, razón por la que siempre se elimina una pequeña parte del tallo al cortar el cogollo.El tallo es un elemento importante en la caña de azúcar, porque este órgano representa aproximadamente el 89 % de la masa verde total.

III. 1.2.Caracterización general de las cosechadoras (KTP).

La Empresa Mecánica, con domicilio en la carretera a San Germán, km 3 ½ y Circunvalación, ciudad de Holguín, fue concebida para la fabricación de cosechadoras cañeras desde su fundación, el 27 de julio de 1977.

El primer modelo de máquina fue desarrollado en cooperación con la antigua URSS, recibiendo el nombre de KTP - 1, al igual que el segundo modelo, denominado KTP – 2.

En 1997, se introduce en la línea de producción el modelo KTP – 2 M, una cosechadora con mejoras técnicas que sus antecesoras, desarrolladas por los técnicos cubanos.

Los cambios fundamentales se desarrollaron en cuanto a estructura y componentes:

  • Motor MERCEDES BENZ  OM 442 A  Potencia 198 kW a 2100 r.p.m.
  • Sistema de traslación hidrostático con bomba y motor hidráulico SAUER SUNSTRANDS.
  • Sistema hidráulico, con bombas y motores DANFOSS para accionar cilindros sinfines y transportador de descarga.
  • Sección receptora, que consta de dos discos con 6 cuchillas cada una que cortan la caña y la dirigen a los 6 tambores alimentadores que las conducen al picador.
  • Conjunto picador, formado por dos tambores con cuchillas a ambos lados que cortan la caña en trozos de 30 - 40 cm.
  • Sistema de limpieza por soplado mediante la actuación de dos ventiladores.
  • Cabina opcional con aire acondicionado.
  • Corta cogollos (opcional), compuesto por dos tambores giratorios, disco de corte y cilindro hidráulico para la regulación de la altura de corte.
  • Capacidad de corte de 35 Mg/h.

Después de los estudios realizados por nuestros técnicos y con el propósito de presentar a nuestro principal cliente, el MINAZ, una cosechadora con mayor eficiencia en cuanto a fiabilidad técnica, tecnológica y capacidad de corte, surgió el prototipo de la KTP- 3 S en 1999, que se continuó perfeccionando para dar lugar al modelo  KTP – 3000 S, que se prueba como prototipo en 2003.

Esta cosechadora consta de:
 

  • Motor MERCEDES BENZ o SCANIA de 224 kW a 2100 r.p.m.
  • Sistema hidráulico en un 80 % de los mecanismos, con hidráulica DANFOSS o COMMERCIAL.
  • Sección receptora, con modificaciones en cuanto a estructura y fiabilidad de sus elementos.
  • Conjunto picador, con dos tambores y tres pares de aletas a 120º con cuchillas que cortan la caña en trozos comprendidos entre 25 y 30 cm.
  • Sistema de limpieza por soplado de ventiladores accionados, el primero por un motor hidráulico que, a su vez, acciona el segundo mediante transmisión por correas.
  • Cabina climatizada con excelente confort, además de señalización interior (lumínica y sonora) para detectar cualquier interrupción o avería en sus órganos de trabajo.
  • Corta cogollos, con opción del tipo convencional o desfibrador.
  • Capacidad de corte de 45 Mg./h.

III 1.2.1. Características de las cosechadoras cañeras KTP – 3000 S y KTP – 2 M.

III 1.2.1.1. Procesos tecnológicos.

KTP – 3000 S.
El modelo KTP – 3000 S posee mecanismo corta cogollos y cuchillas de corte lateral, además se puede invertir el sentido de giro de los órganos de trabajo (reversible) hasta el aparato trozador o picador, lo cual permite reducir el tiempo de eliminación de los fallos tecnológicos (atascos provocados por la acumulación de masa vegetal).

La caña es cortada en su base y pasa con el resto de la masa a través de los tambores de la sección receptora hasta el mecanismo trozador, donde es cortada en pequeñas porciones, luego caen al primer transportador donde es trasladada hasta el segundo, al pasar de uno a otro recibe una corriente de aire provocada por el ventilador primario para separar parte de las materias extrañas. Luego pasa del segundo transportador a la tolva del transportador de descarga, en este intermedio actúa el segundo ventilador culminando la limpieza neumática; posteriormente se traslada al medio de transporte.

KTP – 2 M.

Similar al del modelo anterior, con la diferencia que esta máquina no posee mecanismo corta cogollos, ni cuchillas laterales.

III 1.2.1.2. Observaciones ergonómicas.

KTP – 3000 S.

Este modelo posee cabina hermética con cristales que facilitan la visibilidad (superior - inferior y hacia los laterales), posee aire acondicionado lo que permite mantener una temperatura agradable en su interior, además se reducen los niveles de ruido y polvo tan dañinos al ser humano. Para el trabajo nocturno se montaron faros (delanteros y traseros) que aumentan la capacidad operativa de la máquina, el interior de la cabina es confortable, se observa una distribución armónica de los diferentes mandos y controles, posee iluminación interior, un asiento cómodo (según la opinión de operadores consultados), durante la noche los indicadores en la pizarra se observan perfectamente, además para accionar las palancas no se requiere de un gran esfuerzo. Además de garantizarse la protección al hombre, se ha logrado un aumento de la productividad del trabajo.

KTP – 2 M.

Este modelo posee una cabina totalmente abierta que solo protege al hombre de la acción directa de los rayos del sol, por lo demás, es todo lo contrario de lo explicado anteriormente, lo que trae aparejado muchos inconvenientes para el hombre y la efectividad laboral.

III 1.2.1.3.Comparación de los parámetros fundamentales de las máquinas.
III.1.3. Materiales empleados en los ensayos.

II.1.3.2. Medios de medición en los ensayos agrotécnicos:

  • Cronómetro (determinar los tiempos de la jornada).
  • Balanza (pesaje de las muestras recolectadas de la cosecha).
  • Cinta métrica (mediciones geométricas de la máquina)
  • Tacómetro (rpm de los órganos de trabajo).
  • Báscula (pesaje de la máquina y medios de transporte) 
  • Penetrómetro (grado de compactación del suelo).
  • Dinamómetro.
  • Estufa (determinación de la humedad de la masa vegetal, fundamentalmente las hojas)

III.1.3.3. Medios y dispositivos utilizados en los ensayos tecnológico - explotativo y de fiabilidad.

  • Medición del tiempo.
    • Cronómetro.
    • Reloj electrónico.
  • Medición del peso de los materiales (masa vegetal: hojas, tallos, etc).
    • Balanza.
    • Báscula.
  • Medición del número de revoluciones.
    • Tacómetro: se sitúa en un elemento rotatorio y se determinan las revoluciones a las cuales gira el mismo. Es un dispositivo con una punta para hacer contacto con el objeto de medición y una pantalla digital (o aguja con escala numérica en los mecánicos), para facilitar la lectura.
    • Contador electrónico de impulsos.
    • Captadores de frecuencia de rotación.
  • Medición de magnitudes lineales y angulares.
    • Micrómetros.
    • Pie de rey.
    • Cinta métrica.
    • Medidor de ángulos.
    • Juego de calibres.
  • Medición de fuerza y momentos torsores.
    • Eslabones extensométricos.
    • Dinamómetros.
  • Medición de presiones y gastos de líquidos.
    • Captadores extensométricos de presión.
    • Manómetros.
    • Flujómetro.
    • Hidrotester (mide simultáneamente presión, temperatura y caudal de los líquidos).
  • Medición de aceleraciones.
    • Acelerómetros.

III.1.3.4. Medios y dispositivos empleados en los ensayos extensométricos.

Medidor digital de esfuerzos estáticos. UCAM–5BT:
Sistema digital de medición de esfuerzos estáticos multipuntos. Se pueden determinar diferentes magnitudes simultáneamente en 10 puntos diferentes (deformaciones, presión, tensión, temperatura, etc.). La información puede imprimirse o transferirse a una computadora. Se alimenta con 220V.

Explorador de esfuerzos estáticos. GP–1B–UG–5A:
Es una extensión del anterior que eleva el número de puntos de medición hasta 20. Pueden conectarse otras unidades similares en cascada y aumentar la cantidad de objetos de medición simultánea.

Indicador de esfuerzos estáticos. SM–60D:
Se emplea para determinar el coeficiente de calibración de los dispositivos (piezas) y en mediciones reales. Su excitación es por corriente directa, lo que permite gran exactitud en la medición. Su alimentación es de corriente directa (CD).

Amplificador de esfuerzos dinámicos. YA–508A–DPM–602B:
Amplifica la señal que se produce en los sensores o dispositivos extensométricos. Cuenta con microprocesador interno que chequea posibles interrupciones en el circuito. Doble salida de la señal 5 V para osciloscopio o computadoras y 10 mA para oscilógrafos.. Alimentación con  12 V de CD o 220 V alterna.
Oscilógrafo RMS-200H o RMS-11RPT:
Registra en papel de impresión directa una huella equivalente al esfuerzo dinámico que actúa sobre el punto de medición. La alimentación es de 220 V, alterna.

Osciloscopio. CS–1012:
Permite monitorear las señales de los diferentes puntos o canales de medición. La alimentación es de 220 V, alterna.

Magnetógrafo RPT–600:
Registra en cinta magnética los valores analógicos de cada punto objeto de medición (hasta 14). Posee un canal de audio adicional, que permite registrar la descripción del evento. Tiene diferentes velocidades de grabación; permite regula el nivel o fijar un rango de registro. Alimentación con 24 V de CD o 220 V, alterna.

Polímetro. GT–7G:
Medición de corriente, voltaje, resistencia y potencia eléctrica.

Inversor (convertidor) CD/CA:
Convierte o transforma la CD de 24 V en alterna de 110 V o 220 V. Se utiliza en condiciones de campo, para el funcionamiento de los medios de medición.

Electroimán:
Borra los registros de las cintas electromagnéticas.

Equipo para ensayos hidráulicos (con turbina) GMBH:
Medición del caudal, temperatura y presión  hidráulica. Alimentación con 24 V de CD o 220 V, alterna.

Computadora con tarjeta analógica digital (AD):
Permite transferir los datos a formato digital para su procesamiento con los “softwares” correspondientes.

Eslabón extensométrico:
Dispositivos utilizados para determinar esfuerzos de tracción.

Captadores de presión (100 a 200 atm):
Determinación de la presión hidráulica en dichos circuitos. Son dispositivos construidos con los sensores en su interior colocados sobre un diafragma como parte deformable. Previamente se calibra dicho dispositivo da tal forma que, cuando actúa la presión del aceite sobre éste, la deformación provocada es equivalente a ésta.

Acelerómetro de proximidad:
Para determinar la desviación en árboles y ejes.

Sensores extensométricos:
El elemento sensor puede tener diferentes formas; en algunos casos, está formado por la propia galga extensométrica, cuando se trata de medir directamente las deformaciones y las tensiones que se producen en el elemento donde está colocada la misma; en otros casos, cuando se necesita  medir alguna magnitud mecánica (fuerza, par, desplazamiento, presión, aceleración, etc.), el elemento sensor consistirá en un dispositivo extensométrico que contiene en su interior las galgas extensométricas. 
La galga extensométrica debe ser conectada a un circuito eléctrico (generalmente a un puente de Wheatstone) que posibilita la captación de la señal eléctrica enviada desde ella y que, mediante cables, pasa al amplificador. El puente de Wheatstone puede conformarse con las propias galgas extensométricas o quedar formado por dispositivos conocidos como cajas extensométricas.
Colectores.
Para captar la señal de los sensores colocados en los elementos giratorios