METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE COSECHADORAS DE CAÑA DE AZÚCAR

I. INTRODUCCIÓN.

El hombre, desde el inicio de su historia, ha intentado facilitar su trabajo con la ayuda de máquinas o herramientas.

Debido al crecimiento de las fronteras agrícolas y al incremento en el volumen de producción, nació la necesidad de aumentar la velocidad de trabajo. Con la aparición de las máquinas agrícolas, se abrió un campo infinito de desarrollo de máquinas para cada función: labranza del suelo, siembra, cosecha, recolección y carga de productos, transporte, etc.

Las modernas mecanización y automatización han demostrado la necesidad de innovar la tecnología para mejorar la competitividad de los sistemas mediante la incorporación de nuevos equipos y el mejoramiento de otros ya conocidos y probados.

Según Zaldívar, Mario (2005), en muchos países, la cosecha de caña todavía se realiza de forma manual, utilizando diversos tipos de cuchillos o hachas. Entre las diversas herramientas disponibles, el machete consta de una lámina más pesada, de forma que consigue un corte más eficiente de la caña. La cosecha manual requiere de operarios hábiles, pues una cosecha inadecuada de la caña causa pérdidas de caña y de azúcar, dando un jugo de mala calidad y causando problemas en la planta procesadora para retirar los cuerpos extraños.

Según Sánchez Alonso, Remberto (2005), la mecanización de la cosecha de la caña trae aparejada, de acuerdo a los análisis realizados en la mayoría de los ingenios (también: centrales, en masculino en Cuba) a nivel mundial, varias ventajas, de las que destacamos las siguientes:

1.- Entrega de caña más fresca al central:

a) En caña sin quemar se reduce el tiempo entre el corte y la llegada de la misma al central

b) Se minimizan las pérdidas de sacarosa, ya que la caña no se degrada tan rápidamente.

c) En caña quemada se reduce también el tiempo entre la quema y la llegada de la caña al ingenio.

d) En el corte manual, es necesario esperar a que termine el corte de la caña en todo el campo para iniciar la carga y transporte de la misma.

e) La cosecha mecanizada permite cosechar las 24 horas del día.

2.- Menor costo por tonelada cosechada:

a) En algunos ingenios, se ha reducido el costo por tonelada cosechada mecánicamente hasta un 20 % respecto al costo por tonelada cosechada de forma manual.

 b) Se reduce el costo de administración de personal, ya que dos operarios y un encargado de la cosechadora hacen el trabajo equivalente a 100 cortadores de caña.

 c) Eliminación del rebote (acción de quitar el tronco de la caña que deja el cortador).

d) Se eliminan todos los gastos relacionados con el manejo de 100 cortadores, algunos de los cuales se detallan a continuación:

* Transporte del personal del campo al sitio de trabajo
* Machetes y limas
*.- Refrescos
*.- Petates
*.- Atención médica.
*.- Transporte del sitio de origen al lugar de trabajo
*.- Alimentación
*.- Incentivos
*.- Agua y energía eléctrica
*.- Alojamiento
* Combustible (gas, carbón, leña, etc.)

3.- Simplicidad y Control de la operación de cosecha:

Se programa adecuadamente la cosecha, ya que depende solamente de dos operarios y un encargado de mantenimiento, los cuales cosecharán el equivalente a 100 cortadores.

4.- Seguridad en la cosecha y entrega de caña:

a) No se presentan problemas de entrega de caña los fines de semana y días feriados.

b) Se tiene una entrega continua durante toda la zafra.

5.- Mejora en el transporte de caña:

La caña cosechada mecánicamente en trozos es más densa que la caña larga, especialmente cuando esta última no es recta. Por lo tanto, el equipo transporta mayor tonelaje de caña.

6.- Ayuda al proceso del central:

a) La caña cosechada mecánicamente por nuestras cosechadoras, llega trozada al ingenio.
 
b) La caña trozada fluye más fácilmente en la mesa de alimentación.
c) No se requiere lavar la caña trozada.

d) Se elimina la posibilidad de que lleguen piedras, troncos u otros objetos al ingenio, muchos de ellos recogidos por las cargadoras.

7.- Protección del medio ambiente.

La cosecha de caña en verde evita la quema de la misma, con los siguientes beneficios ambientales:

*.- Evita el daño a la flora y la fauna.
*.- Reduce el calentamiento global.
*.- Permite la incorporación de materia orgánica al suelo.
*.- Evita la erosión, al dejar los residuos sobre el suelo.
*.- A corto plazo, reduce los gastos en fertilización.
*.- Mejora la textura del suelo.
*.- Conserva la humedad del suelo.
*.- Se evitan los siniestros de cultivos adyacentes.
La cosecha mecanizada de caña de azúcar representa una gran oportunidad de reducir costos, hace más eficiente la operación de cosecha y entrega óptima de caña al central, rentabiliza la operación de transporte y minimiza los impactos negativos al medio ambiente, contribuyendo a la productividad de los ingenios.
 
Según Infoagro (2003), el sector azucarero ha sido, sin lugar a dudas, el más importante de la producción agroindustrial cubana a lo largo de estos siglos.

Ya a finales del siglo XVI, se inicia en Cuba la elaboración, aunque de forma rudimentaria, de la caña de azúcar, teniendo su mayor extensión entre 1778 y 1782, con posterioridad a la toma de La Habana por los ingleses, y mediante un grupo de medidas tomadas por el Rey Carlos III, lo que favoreció el comercio y la importación de mano de obra esclava.

Durante el comienzo del siglo XIX, se importaron los primeros trapiches horizontales de hierro y se introdujeron los llamados "trenes franceses". En la década de 1840 se inicia en Cuba la Revolución Técnica en la producción azucarera, manifestándose en la aplicación de procesos físicos y químicos en la actividad industrial.

Actualmente, la superficie total de tierra dedicada al cultivo de la caña en Cuba asciende a 1720791hectáreas, lo que representa aproximadamente el 50 % del total nacional destinado a la agricultura.

La industria azucarera está compuesta por 156 centrales azucareros, que se distribuyen por todo el país de la siguiente forma:

                   Tabla I.1 Capacidad de molienda (t)

                                                                                          
Durante esta etapa, se ha mantenido de modo estable el número de trabajadores empleados en esta rama de la economía. En 1991, el total de trabajadores ascendía a 467 000, mientras que, en 1998, la cantidad de trabajadores fue de 499 000; de estos, 110 000 laboran en la producción industrial.

Según Rodríguez Belena, Raúl (2005), una vía para garantizar una producción cañera de gran magnitud es elevar la eficiencia de la maquinaria, y su perfeccionamiento a través de modelos y proyectos cada día más fiables. El desarrollo de nuevas máquinas cosechadoras más potentes fue un paso importante en este sentido.
 
Como consecuencia de este lógico desarrollo que ha sufrido la industria azucarera, sobre todo en su eslabón de cosecha, se ha continuado el perfeccionamiento de los sistemas de equipos, específicamente en lo referente a las cosechadoras de caña, que, por la complejidad de la labor que realizan, al estar sometidas a altas y variables cargas, así como a un régimen de trabajo en condiciones muy duras, han llevado a estudios de perfeccionamiento, para sustituir las máquinas por otras más eficientes; de ahí, la importancia de definir sus principales índices de calidad y económicos.
Para lograr este objetivo, se hace indispensable realizar investigaciones que incluyan pruebas de laboratorio y de campo, que permitan establecer las características principales (explotativas, ergonómicas y agrotécnicas) y, a través de ellas, valorar si se ha cumplido el objetivo trazado de lograr una máquina superior.

Los estudios integrales de evaluaciones alrededor de las máquinas cosechadoras de caña permiten la corrección de posibles deficiencias de diseño, evitando que pasen  con errores a la etapa de producción en serie, o que sean adquiridas por el país máquinas que no se adaptan a las condiciones reales del mismo, con una disminución de los gastos y el correspondiente tiempo.

Tanto las cosechadoras de caña de azúcar, diseñadas y fabricadas en el país, como algunos modelos importados, han sido sometidos a diversas evaluaciones con vistas a valorar su eficiencia y confort. En la actualidad, las pruebas que se realizan en las máquinas cosechadoras no consideran de manera integral las condiciones de explotación, fiabilidad, ergonómicas y agrotécnicas propias del país.

I.1. Hipótesis y Objetivos

Las condiciones propias de Cuba, elevada temperatura ambiente, suelo, humedad relativa, distintas variedades de caña, las condiciones reales para el mantenimiento (lo que implica una pérdida en los rendimientos de las máquinas), así como la reducción de la vida útil de la maquinaria, producen un número elevado de roturas y sobreconsumos energéticos (Zaldívar, Mario, 2006).

El problema científico consiste en la ausencia de una norma que contemple un sistema  de pruebas para el control de las máquinas cosechadoras de caña bajo estas condiciones de explotación del país, de forma que se nos permita la evaluación y selección adecuada de estos equipos.

Hipótesis
Con los elementos antes mencionados, se puede plantear la siguiente hipótesis:

Si se dispone de un sistema de pruebas que sea integral, coherente y eficaz, y que considere las condiciones de explotación, ergonómicas y agrotécnicas, se obtendrá una valoración mucho más objetiva de la eficiencia y fiabilidad de la máquina, aspecto que ayudará a la toma de decisiones, tanto en el diseño como en la adquisición y certificación.

Objetivos
Para confirmar o no la hipótesis, se propone cumplir con los siguientes objetivos, general y específicos:

El objetivo general de esta tesis es estructurar un conjunto de pruebas  validadas experimentalmente para el control integral de las cosechadoras cañeras, que aporten los elementos de juicio necesarios para el pase a la producción en serie, adquisición y certificación de este tipo de máquinas en el país.

Los objetivos específicos de esta investigación son:

Evaluar y caracterizar los principales parámetros de explotación que intervienen en el funcionamiento de las cosechadoras cañeras.
Caracterizar los principales parámetros agrotécnicos y ergonómicos que intervienen en la explotación de dichas cosechadoras.
Estructurar un sistema integral de pruebas y proponer nuevas condiciones de ensayo de las máquinas cosechadoras, de modo que permitan la evaluación de los parámetros de explotación y de diseño propuestos por el fabricante, así como mantener altos niveles de eficiencia, fiabilidad, ergonómicos, agrotécnicos y de vida útil en condiciones de funcionamiento, así como un bajo consumo energético.
Elaborar las metodologías necesarias para la realización de este sistema integral de pruebas.

I.2. Originalidad científica.
El aporte científico de este trabajo es el fundamentar científicamente la metodología para la aplicación de un  sistema de pruebas y las condiciones de ensayo para el control integral de las cosechadoras cañeras en las condiciones reales existentes en Cuba, lo que aportaría los elementos de juicio suficientes para la evaluación y selección de los equipos a construir o adquirir por el país.

En esta investigación se utilizan diferentes métodos estadísticos: diseño y análisis  de experimentos.