METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE COSECHADORAS DE CAÑA DE AZÚCAR

III.2 Métodos.

Para organizar el sistema de pruebas de forma tal que las tareas lleven un orden que permita la toma de decisiones, tanto por el cliente como por el fabricante, se confeccionó el algoritmo (anexo A), Hemos dejado para el apartado III.2.1, la explicación referente a aquellos aspectos que representan nuestra aportación original y que hemos significado subrayándolos
Pensamos, además, que el propio algoritmo que mostramos en el anexo A es un importante aporte de cara a la organización de las evaluaciones a las cosechadoras de caña, lo que permite ahorrar tiempo y recursos; como se puede apreciar con esta metodología, para realizar las pruebas se propone el siguiente orden:

- En primer lugar, partiendo de la tarea técnica (resultado de la reunión inicial entre todas las partes implicadas: constructor, técnicos y usuarios, según se explico en el punto II.3.1) se realiza la proposición técnica, se hace la documentación y se pasa a construir el primer prototipo.

- Al prototipo se le realiza el peritaje técnico y los resultados se compararán con los requisitos exigidos en la tarea técnica; de no cumplirse con ellos, se rediseñará el prototipo; en caso de cumplirlos, se pasa a la siguiente etapa.

- La evaluación agrotécnica se desarrollará para comparar los resultados de la misma con la tarea técnica; en caso de no ser satisfactoria, procederemos a rediseñar el prototipo; en caso de serlo, pasamos a  la próxima evaluación.

- La evaluación tecnológico explotativa y de fiabilidad valora varios índices que serán comparados, como siempre, con los que aparecen en la tarea técnica; se pasará a rediseñar la máquina si estos parámetros no son satisfactorios; en el caso de serlo, pasaríamos a la siguiente evaluación.

- La evaluación del estado tensional de los elementos principales de la máquina utiliza la extensometría y sus resultados nos permiten, a continuación, pasar a las pruebas aceleradas; en ellas, se obtienen unos resultados (principalmente, la vida útil de la máquina); estos resultados se comparan, una vez más, con la tarea técnica; en el caso de no cumplir con lo previsto, se cancela el proyecto o se rediseña la máquina; en caso favorable, se pasa a la evaluación económica.

- La evaluación económica calcula la rentabilidad y el tiempo de amortización, entre otros parámetros; los resultados de esta evaluación se comparan con la tarea técnica; de no ser satisfactorio, se tomaría la decisión de rediseñar o cancelar el proyecto; en el caso de serlo, se pasa a construir varios prototipos, que recibirán finalmente el visto bueno después  de pasar la prueba de aceptación.

III.2.1. Metodologías propuestas para las evaluaciones de las cosechadoras de caña de azúcar en Cuba.

Una vez analizada esta situación, pasamos a confeccionar las metodologías propuestas, lo cual es otro aporte de este trabajo que harán posible la evaluación de forma integral de las máquinas cosechadoras de caña.

III.2.1.1, Metodología para la evaluación agrotécnica.

No existe una norma cubana que establezca la evaluación de indicadores agrotécnicos, por lo que fue necesario elaborarla; para esto, nos basamos en la experiencia de los especialistas en la ejecución de ensayos, además de consultar otros expertos en la materia.

La evaluación agrotécnica de la máquina se realiza mediante ensayos de laboratorio y de comprobación durante el proceso de cosecha, las máquinas sometidas a evaluación deberán estar integradas en un grupo que garantice todos los recursos materiales y humanos necesarios.

Para garantizar que la máquina alcance la alimentación previamente establecida de acuerdo a los índices de calidad de trabajo, se seleccionará la velocidad a la que se tomarán las muestras, logrando la máxima velocidad de corte para el rendimiento seleccionado y, por tanto, la máxima capacidad de alimentación.

El personal de servicio debe tener la experiencia necesaria y haber recibido seminarios sobre la actividad a desarrollar.

No se debe considerar una excesiva cantidad de variantes que haga muy engorroso el trabajo o no permita realizar comparaciones entre los resultados obtenidos. Debe confeccionarse el programa de pruebas de acuerdo con los objetivos propuestos.

Los ensayos se realizarán en campos de 495 x 160 m, o sea, en campos típicos para la caña, según la costumbre cubana, además se realizarán en las variedades de caña predominantes en el país y con rendimientos que se correspondan con lo establecido en la tarea técnica. Se realizarán con no menos de 3 repeticiones.

La evaluación agrotécnica comprende:

III.2.1.1.1. Evaluación del terreno.

III.2.1.1.1.1. Selección y determinación de las características del campo.

La selección del campo se realizará teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

Determinación de las características del campo.
Una vez que ha sido seleccionado el campo, es necesario determinar sus características más importantes; para ello, se toman en cada uno cinco nuestras según el esquema representado en la fig. III.5.
Para determinar los cinco puntos que se representan en el esquema, se cuenta la cantidad de surcos existente en el campo, y, conociendo la longitud de éste, se procede a su división en 4 partes aproximadamente iguales.

Después de determinados los puntos de muestreo, se procederá a delimitar zonas de 5 m longitudinales en cada uno, utilizando dos banderas. Con un machete, marcamos el centro del surco existente entre dos caballones contiguos; la paja situada a cada lado de la marca corresponde al caballón del mismo lado; por el otro lado del surco, y dentro de la zona señalizada, realizamos la misma operación.

Posteriormente, se procede a recoger y embalar en sacos debidamente tarados la paja suelta correspondiente a cada caballón en los 5 metros longitudinales, y le asignamos una etiqueta de identificación. Además, la paja que está adherida a las cañas se desprende y se embala en sacos debidamente identificados.

La caña seca se recogerá y se embalará en sacos con su etiqueta de identificación.

Las masas de paja suelta, paja adherida y caña seca se determinan y los resultados se registran en la hoja nº 5 del modelo nº 1 (ver anexo B).

Después de que las cañas quedan libres de paja, se determinan las características siguientes:

Para determinar las cantidades de caña por plantón y renuevos, se procede a cortarlos y realizar el conteo, determinándose la media aritmética. Los datos se reflejarán en la hoja nº 3 del modelo nº 1 (Ver anexo B).

A las cañas y renuevos cortados se les elimina el cogollo, calculándose la longitud real de la parte aprovechable. Se realizarán 125 mediciones en la longitud, a razón de 25 cañas en cada zona muestreada, determinándose la media aritmética.

La irregularidad de la longitud de la parte aprovechable se determina a partir del valor medio de la longitud de la parte aprovechable, hallando la desviación media cuadrática y el coeficiente de variación.

Seguidamente, se determinan las masas de caña limpia y del cogollo y los resultados se registran en la hoja nº 5 del modelo nº 1 (Anexo B).

También se corta la caña de los renuevos y se determinan sus masas, que se registran en el mismo modelo.

 donde:
     CL: masa de caña limpia en la zona muestreada (kg).
     ME: masa de materias extrañas en la zona muestreada (cogollo y paja)(kg).
      S: área de la zona muestreada (m2).

  

 Ambos rendimientos se registran en la hoja nº 5 del modelo nº 1 (Anexo B).

Las siguientes características del campo se determinan y los resultados se registran en las hojas nº 3 y 4 del modelo nº 1 (Anexo B):

III.2.1.1.1.2. Determinación de las condiciones de ensayo.

Las condiciones más importantes bajo las que se realizará el ensayo son las siguientes; se determinarán según se explica a continuación.

En recipientes de capacidad superior a 250 cm3, se toman 5 muestras de suelo a una profundidad de 20 cm en puntos situados sobre la diagonal de la parcela de control a distancias de 4 m como mínimo, y se determinan sus masas en el instante de ser tomadas.

EL proceso de secado de las muestras de suelos se desarrollará introduciéndola en una estufa a una temperatura de 105 °C durante un período de 8 a 12 horas hasta llegar a alcanzar peso constante.

El contenido de humedad del suelo se calculará mediante la siguiente expresión:

                    

donde:
     Hs : humedad del suelo (%).
     P1: peso del recipiente con la muestra húmeda (g).
     P2: peso del recipiente con la muestra seca (g).
      T: peso del recipiente vacío (g).

Los resultados obtenidos de la humedad del suelo se registran en el Anexo B.

Se toman las hojas de los tallos en varios plantones y se frac­cionan adecuadamente para depositarlas posteriormente en 5 recipientes con capacidad de 250 cm3.

A cada muestra se le determinará su masa. A continuación, se introducirán en una estufa a una temperatura de 105 °C, determinando sus masas con intervalos de 2 horas, hasta peso constante.

El contenido de humedad de la hoja se calculará mediante la siguiente expresión:

                              

H : humedad de la hoja (%).

Los resultados de la humedad de las hojas se registran en el Anexo B.

Para la determinación de la dureza del suelo en la parcela de control se empleará un penetrómetro.

La selección de la aguja estará en dependencia del tipo de suelo y su consistencia en el momento del ensayo.

El cálculo se realizará mediante la siguiente expresión:

                                        

donde:
     D: dureza del suelo (kPa)
     P: media aritmética de las lecturas (kg).
     F: factor de corrección del instrumento.
     A: superficie de la aguja seleccionada (cm2).
     K: factor de conversión (9,81. 104).

Los resultados se registran en el Anexo B.

Se procederá al secado de las muestras mediante una estufa a una temperatura constante de 105 °C, determinándose el peso con intervalo de 2 horas hasta obtener valores constantes del peso de los recipientes.

Se calcula por la siguiente expresión:

                                   

donde:
Da: densidad aparente del suelo (g/cm3 )
 Gn : peso de la muestra de suelo después de secada (g).
 VC: volumen del cilindro (cm3).

Los resultados se registrarán en el Anexo B.

Se utiliza el método cuantitativo, que consiste en contar todas las piedras existentes en el área de muestreo y de ellas considerar las que tengan un diámetro mayor de 25 mm.

Esto se calcula por la siguiente expresión.

100

Donde.
O: Obstrucción del suelo por piedras en porcentaje.
: Cantidad de piedras de diámetro mayor de 25 mm (u)
S: área de la zona muestreada (m2).

 los datos obtenidos se registran en el Anexo B.

III.2.1.1.1.3. Preparación de la parcela de control.

Esto incluye lo siguiente:

Seguidamente, se marcan tramos de 25 m y, a continuación, otro de 10 m; se cortan manualmente y se limpia toda el área. Esta operación se repite hasta preparar los tramos necesarios.

III.2.1.1.2. Evaluación de la máquina y selección de los regímenes de trabajo.

Esto incluye lo siguiente:

III.2.1.1.3. Procesamiento de la información experimental.

Para determinar las masas de caña limpia y las materias extrañas, se procede a separar aquélla de éstas, tanto en el medio de transporte como en las demás mantas de lonas y mallas, determinándose sus masas por separado. Las pérdidas para el transportador de descarga se determinarán colocando un trabajador que recogerá la caña que cae al suelo. Además, se determinará la masa de caña que se dejó de cortar, la cortada no recogida y la altura de corte. También se determinan las pérdidas originadas por la cuchilla lateral y el corta cogollos.

donde:

      PCT: Pérdidas de caña (%).
      Mcpt: masa total de caña perdida (kg).
       Mcc: masa de caña en carreta (kg).

donde:

MET: materias extrañas (%).
Meot: masa de materias extrañas eliminadas en órganos de trabajo (kg).
Mmec: masa de materias extrañas en carreta (kg).

Al finalizar la evaluación se compararán los valores de los índices de calidad del trabajo de la máquina con los establecidos en la tarea técnica y los parámetros agrotécnicos del MINAZ.

III.2.1.2. Metodología para la evaluación de la fiabilidad.

La evaluación (los ensayos) de los índices de fiabilidad se efectuará conjuntamente con la evaluación tecnológico explotativa.

Uno de los problemas fundamentales de la construcción de maquinaria, en general, es el del aumento de la fiabilidad como una propiedad integral que decide la competitividad de un artículo frente a otros semejantes.

Según Mendoza (2001), la fiabilidad refleja la propiedad de la máquina de mantener los indicadores cualitativos exigidos en el transcurso determinado de su explotación. La misma depende de muchos factores que se pueden dividir en tres grupos:

Sin la explotación de las máquinas es difícil juzgar sobre su fiabilidad; por éso es mucho más fácil juzgarla después de un estudio largo y profundo de sus fallos.

Los modelos experimentales de cosechadora deben realizar un volumen de trabajo equivalente a la media anual de trabajo, medida en horas de trabajo principal.
 
El régimen de ensayo de las máquinas debe garantizar el cumplimiento de las exigencias agrotécnicas; se establece en correspondencia con las instrucciones del fabricante.

Los combustibles y lubricantes recomendados por el fabricante deben aportar un pasaporte del organismo que lo suministra y controlar su calidad mediante un análisis de laboratorio.

El mantenimiento técnico de las máquinas en el período de ensayo se realiza de acuerdo con las indicaciones del fabricante.

La información sobre la fiabilidad de las máquinas debe garantizar la posibilidad de determinar los índices de control de la calidad, para lo cual debe contener los siguientes datos:

La denominación y código de los sistemas y conjuntos de las máquinas en la recopilación y procesamiento de la información sobre fiabilidad debe corresponder con la documentación técnica.

Para valorar la fiabilidad de las máquinas, se tienen en cuenta los fallos siguientes:

Clasificación de los fallos según los grupos de complejidad.

Primer grupo:

Segundo grupo:

Tercer grupo:

            III.2.1.2.1. Método para la ejecución del cronometraje.

Cronometraje: es la medición y anotación del tiempo de duración de cada operación durante el período de trabajo de la máquina, su preparación antes y después de cada jornada, el control de la labor y el personal de servicio, con las consideraciones de los resultados del trabajo diario del agregado.

En el modelo 1 de cronometraje (Anexo C) se anotan en un orden cronológico todas las operaciones y los elementos del tiempo de trabajo de la máquina y se especifican los datos sobre la organización de las pruebas, las condiciones existentes durante su ejecución, el régimen de trabajo de la máquina, las carac­terísticas de la caña, gasto de combustible, gastos de aceite y grasa, la cantidad de personal de servicio y otros tipos de datos vinculados con la prueba de la cosechadora.

Los datos de las condiciones meteorológicas que podrán incidir en los resultados tecnológico explotativos de las máquinas se determinarán por los técnicos y se reflejarán en el modelo de cronometraje, aunque se podrá tomar la información de las estaciones meteorológicas siempre que las mismas reflejen las condiciones del lugar donde se realiza la prueba.

Los datos del modelo de cronometraje donde se aclara "subrayar" se refieren a criterios aproximados de los especialistas que realizan la prueba y, por tanto, tienen carácter apreciativo, por lo que esos mismos elementos serán precisados en las evaluaciones agrotécnicas.

Los elementos del tiempo de trabajo de la máquina se obtendrán con un error máximo de ± 1,0 %.

La cantidad de trabajo realizado se mide en ha, kg, Mg y otros, mediante la utilización de instrumentos que garanticen una precisión de 1,0 % en el caso de unidades de superficie y de un 0,5 % en el caso de unidades de masa.

El gasto de combustible se determina con un medidor de combustible. Si no existe éste, se determinará mediante la diferencia en peso antes y después del trabajo. El gasto de combustible en traslados o en paradas organizativas se analiza por separado del gastado en el tiempo de trabajo. El gasto de combustible se determina con una precisión de ± 3 %.

El cronometraje del día de trabajo se realiza ininterrumpidamente durante todo el turno. La observación se lleva desde el momento del comienzo del trabajo del personal de servicio. Si se produce un cambio en el frente de corte hacia otro, se abrirá una nueva cronocarta.

 Cuando se realice en la máquina una serie de operaciones simultáneas (solo en casos inevitables), en la hoja de cronometraje se reflejarán todas las operaciones por separado (el tiempo se refleja en observaciones), indicándose el comienzo y el final de la que dio lugar a la parada.

 Los días en que la máquina no trabaja, en el modelo de crono­metraje se explicarán las causas de las paradas.

 La codificación y revisión de los modelos de cronometraje la realiza y firma el técnico probador, conjuntamente con el que las realizó.

 La cantidad de caña cosechada por la combinada se toma del centro de recepción y se pasa luego al modelo 1 (Anexo C). Los medios de transporte (normalmente, carretas) estarán enumerados consecutivamente y, cada vez que la combinada llene una en el campo, se anotará el número en la cronocarta, así como también se anotarán los números en el modelo 4.

 Los consumos de piezas, combustibles, lubricantes y otros materiales se anotan en el modelo 5. (Anexo D).

 Los resultados de los muestreos de pérdidas y materias extrañas se anotan en el modelo 6 (Anexos E y F). Durante el procedimiento y análisis de la información, se excluirán aquellos turnos con errores evidentes y los que no posean los elementos mínimos de la información (producción, tiempos y área cosechada).

 Para procesar toda la información, se utilizará el programa estadístico-matemático elaborado por el Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA) para este efecto (SISCOMB).

Clasificación de los tiempos del modelo de cronometraje.

Para la determinación de los índices tecnológicos explotativos de calidad, se clasifican los tiempos del modelo de cronometraje como sigue:
 
T1: Tiempo limpio de trabajo: Es el tiempo transcurrido en la cual la máquina realiza la labor para la cual esta diseñada.

T2: Tiempo auxiliar.
T2 = T21 + T22 + T23
Donde :
T21: Tiempo de viraje: Es el gasto de tiempo al final de cada pasada, cuando se interrumpe el proceso tecnológico y la máquina realiza la maniobra de viraje para cambiar el trabajo.
T22: Tiempo de traslado en el lugar de trabajo.
T23: Tiempo de paradas tecnológicas.

T3: Tiempo de mantenimiento técnico de la máquina en prueba.
                         T3= T31 + T32 + T33
donde:
T31: Tiempo de ejecución del mantenimiento técnico diario.
T32: Tiempo para la preparación de la máquina para el trabajo.
T33: Tiempo para realizar las regulaciones.

T4- Tiempo para la eliminación de fallos.
                          T4 = T41 + T42        
donde:
T41: Tiempo para la eliminación de los fallos tecnológicos (funcionales).
T42: Tiempo para eliminar los fallos técnicos.

T5: Tiempo de descanso del personal de servicio de la máquina en prueba.
El tiempo T5 será controlado para que no se produzca el uso inadecuado del mismo, comprobándose y ajustándose los resultados, si fuese necesario, de acuerdo a lo establecido.

T6: Tiempo de traslado en vacío.
T6 = T61 + T62
donde:
T61: Tiempo de traslado hacia y desde el campo.
T62: Tiempo de traslado de un campo a otro o de parcela a parcela para continuar el trabajo.

            III.2.1.2.2. Determinación de los Índices de fiabilidad.

a) Operatividad.

 

donde :
     Wt: flujo de fallos.
           N: número de máquinas que han fallado en el intervalo de tiempo considerado.
             n: número de máquinas que se ensayan.
           Dt: intervalo de tiempo considerado.
 
b)  Mantenibilidad.

donde:
: Tiempo medio de reparaciones  (h).
T4: tiempo de eliminación de los fallos.
nR : número de reparaciones durante el tiempo considerado.

 

donde
: tiempo medio de restauración
T41: tiempo para la eliminación de fallos tecnológicos.
: número de fallos tecnológicos durante el tiempo considerado.

                                     
donde:
: Tiempo medio de mantenimiento diario en horas.
nM: Número de mantenimientos durante el tiempo considerado.

                                       

donde:
                 :Tiempo medio de búsqueda del fallo en horas.
            : Tiempo utilizado para detectar el fallo
                : Número de fallos

III.2.1.3. Metodología para la realización de ensayos extensométricos.

Para mejorar el diseño de las máquinas cosechadoras, se necesita realizar una valoración lo más exacta posible de las cargas que actúan sobre los órganos de trabajo y los elementos que conforman la estructura portante, en condiciones de explotación.

No existe una norma cubana que establezca una metodología para determinar indicadores empleando la técnica de mediciones extensométricas, por lo que fue necesario confeccionarla.
Objetivo: Las pruebas extensométricas de la estructura metálica y los elementos de máquinas de las cosechadoras se realizarán con el objetivo de evaluar la resistencia y durabilidad de dichas piezas, además de realizar el balance energético.

Desarrollo:

La prueba extensométrica de las máquinas cosechadoras comprende las siguientes etapas:

A) Pruebas de laboratorio:

b)  Pruebas en condiciones de explotación.

III.2.1.3.1. Preparación de la máquina.

III.2.1.3.1.1. Puntos de medición.

Previo a la preparación de la máquina, deberá realizarse la selección de los diferentes puntos de medición en función del objetivo.

Por ejemplo, para determinar las cargas en los puntos de apoyo y otros órganos de trabajo de las cosechadoras, se  medirá lo si­guiente:

Q1:fuerza vertical en la rueda delantera izquierda.
Q2: fuerza vertical en la rueda delantera derecha.
Q3: fuerza vertical en la rueda trasera izquierda.
Q4: fuerza vertical en la rueda trasera derecha.

Estas cargas se medirán para obtener la relación entre Q y las tensiones en diferentes puntos de la estructura.

Mt1: momento torsor en la parte izquierda del cuerpo del puente motor.
Mt2:momento torsor en la parte derecha del cuerpo del puente  motor.

Los momentos en el cuerpo del puente motor no han sido medidos con anterioridad y son necesarios para el cálculo de este elemento.

Q5: carga  vertical  en el centro de gravedad del conjunto  corta cogollos.
P3: fuerza  axial en el  tirante del transportador de descarga.

Se medirán, asimismo, las aceleraciones verticales en los siguientes puntos:
A1: aceleración del centro de gravedad de la cosechadora.
A2: aceleración del  centro  de gravedad del asiento del operador.
A3: aceleración del  centro  de gravedad de la sección  receptora.
A4: aceleración del centro de gravedad del transportador de descarga.
El conocimiento de la aceleración A2 nos permitirá determinar el valor de las vibraciones que actúan sobre el operario; con A3 podremos hacer investigaciones futuras sobre la estructura de la sección receptora en un banco de pruebas sin necesidad de realizar nuevos ensayos.

Las tensiones se medirán de manera que se obtenga el estado tensional de la estructura metálica; deberá tenerse en cuenta cualquier simetría en la estructura o parte de ella que  permita minimizar la cantidad de sensores a instalar.

Deberán hacerse las siguientes consideraciones:

La distribución de las secciones en la estructura metálica se realizará de acuerdo con el tipo de sección (rectangular, angular, circular, etc.).

Se medirán las tensiones tangenciales  utilizándose  rosetas con dos sensores a 90°. Para la obtención de las tensiones prin­cipales en aquellos elementos de configuración compleja, se utilizarán rosetas triaxiales. Para el estudio de los concentradores de tensiones, se utilizarán extensómetros de 5 mm de base.
 
En todos los casos, deben quedar definidas con claridad las coordenadas de colocación de estos puntos:

Mx:momento en árboles y ejes de los órganos de trabajo, además del puente motor.
Cx:captadores de presión.
Rx:señalizadores de revoluciones.

III.2.1.3.1.2. Sensores y su instalación.

Existe diferentes formas de colocar los sensores; en las cosechadoras podremos hacerlo de la siguiente forma:

 Pegado de las bandas extensométricas.

De la correcta realización de esta operación depende en gran medida la exactitud de la futura medición.

Los pasos a seguir son los siguientes:

Algunas consideraciones sobre el pegado de los extensómetros.

III.2.1.3.2. Determinación de las tensiones y las cargas estáticas.

Medición de la carga Q5 y las tensiones en la estructura provocadas por el peso del corta cogollos: se fijará el corta cogollos a la cosechadora. Se librarán los mecanismos de apoyo de éste y se izará por el centro de gravedad del mecanismo de corte hasta que quede libremente suspendido. En ese momento, se fijará el cero en el indicador de esfuerzo estático; a continuación, se suspenderá hasta que el corta cogollos quede apoyado sobre los puntos de apoyo, midiéndose en ese instante las deformaciones.

 Medición de las tensiones relativas al peso de los diferentes órganos de trabajo.

Con la máquina desarmada, se pasará a medir el cero en cada punto de medición.
A continuación, se ensamblará la máquina sin los elementos antes señalados.

Se deberán tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Se procederá a ajustar todos los puntos de medición con el objetivo de disminuir los errores debido a la deriva del cero en el instrumento de medición. A continuación, se procederá a colocar el transportador de descarga, tomándose la medición en los diferentes grupos con el transportador recto, a la izquierda y a la derecha.
c) Medición de las tensiones y las cargas debido al peso de la sección receptora.
Antes de montar la sección receptora, se procede a la grabación del cero. La medición de las cargas y las tensiones se hará en dos posiciones:

III.2.1.3.3. Determinación de las tensiones y las cargas extremas.

Las tensiones y las cargas extremas se obtendrán pasando la máquina por obstáculos de forma sinusoidal.

La velocidad a que se desplazará la máquina  sobre los obstáculos estará en dependencia del nivel de las aceleraciones verticales en el asiento del operador. Las aceleraciones en el asiento del operario no serán mayores de 3,7 m/s2 (según ISO).

La máquina hará pases sucesivos sobre los obstáculos hasta obtener la aceleración indicada anteriormente en el asiento del operario. La velocidad de traslación de la máquina deberá procurar, además, preservar el eslabón débil de ésta que, en el caso de la cosechadora KTP, es el transportador de descarga y la estructura del corta cogollos.

La secuencia de realización de la prueba será la siguiente:

Deberá analizarse, según la longitud de los cables intercomunicadores, y si es factible, la colocación de los cuatros obstáculos; en otro caso, se dividirá cada prueba en dos.

Los grupos de medición para las pruebas de obstáculos deberán tener en cuenta la capacidad de los instrumentos registradores (12 canales o más) y la necesidad de abarcar en cada registro dos secciones de tensiones como mínimo en cada tramo.

El traspaso de los datos del magnetógrafo a la computadora se realizará teniendo en cuenta que deben traspasarse a la vez los procesos correspondientes a los sensores de dos secciones de un mismo tramo.

Según la experiencia de evaluaciones anteriores para las cosechadoras modelo KTP, el coeficiente de amplificación oscilará entre 25 y 100 microdeformaciones/V, tomándose el rango inferior para aquellos puntos con menor tensión estática y el superior para los de mayor tensión estática.

Para el procesamiento de los datos, con el objetivo de obtener los valores máximos instantáneos, se introducirán los ceros verdaderos de cada proceso; en cada lectura formada por varios procesos se tomarán varios valores instantáneos.

 Determinación de las tensiones y las cargas en condiciones de explotación: una vez obtenido el valor de las tensiones máximas en cada sensor, se seleccionará el sensor sometido a mayor tensión (uno por sección) para realizar las pruebas en condiciones de explotación.

Cada grupo de medición estará formado por doce puntos, los cuales se conformarán una vez concluido el procesamiento de los datos de la prueba de obstáculos.

Los regímenes a que se someterá la máquina en condiciones de explotación serán los siguientes:

a) Régimen de transporte:

b) Régimen de cosecha: Según la experiencia de pruebas anteriores, este régimen tiene poca influencia desde el punto de vista de la durabilidad sobre los elementos de la estructura metálica. No obstante, para realizar el balance energético es fundamental probar en varios rendimientos; además, el movimiento de la máquina debe realizarse a favor y en contra del flujo de caña.

-  Alto, más de 103 Mg/ha.
-  Medio, entre 68,5 y 103 Mg/ha.
-  Bajo, menos de 68,5 Mg/ha.

Secuencia de realización de las pruebas en condiciones de explotación:
 
1- Se establece el cero en cada uno de los canales de medición, antes de ejecutar el ensayo (balanceo) de los diferentes canales de medición en el amplificador y el magnetógrafo. Esta operación se realizará sin estar funcionando los diferentes conjuntos de la máquina y la sección receptora en posición de trabajo o transporte según corresponda, al igual que el transportador de descarga. El operario de la cosechadora se encontrará en su puesto de trabajo. Debe prestarse especial atención a la posición de la sección receptora, que debe permanecer inalterable durante toda la prueba.
 2- Se registra la señal de cada punto durante 5 segundos antes de comenzar el ensayo (grabación del cero en el magnetógrafo).
3- Se ordena encender el motor de la máquina (si estamos en la prueba de cosecha, se ponen a funcionar los órganos de trabajo) hasta alcanzar las revoluciones nominales (5 s).
4- Comienza la traslación de la máquina hasta alcanzar el máximo de velocidad permisible según el tipo de prueba (90 a 100 s).
5- Se ordenará detener la máquina y parar el funcionamiento del motor y los órganos de trabajo; se mantendrá la grabación durante 5 s.

Es conveniente la utilización de banderas para delimitar la zona de prueba.

Obtenidos los datos experimentales, se procede al procesamiento estadístico de toda la información, con el empleo del software elaborado para este fin, donde obtenemos:

III.2.1.3.4. Determinación de los coeficientes de calibración.

 Determinación del  coeficiente de calibración para la medición de las tensiones y las cargas.

El calibrado de los sensores para la medición de las tensiones se realiza tomando no menos de cinco sensores de la partida utilizada para la medición. Estos se fijan en la viga de igual resistencia, cargándose ésta con una carga calibrada y se toma la medición desde cada sensor. El número de repeticiones no será menor de tres.

El calibrado de las fuerzas verticales Q1, Q2, Q3, y Q4 se realiza mediante el pesaje de la máquina. Para ello, en una báscula se tomará el peso en cada rueda..

El coeficiente de calibración tomado para cada posición será el siguiente:

Donde :
: coeficiente de calibración (kN ).
Q : Fuerza kN
E: deformación medida con la posición de transportador de descarga y la sección receptora.

: Deformación lineal unitaria.

 Determinación de los coeficientes de calibración estática de árboles.

Para determinar el coeficiente de calibración, se fija el elemento por un extremo y en el otro se le coloca un brazo de 1 m de longitud. El circuito se conecta al indicador de esfuerzo estático para comenzar el calibrado de la pieza. Se le comienza a añadir peso (q) al brazo (l) y se registra la deformación. Esta operación debe realizarse 5 veces como mínimo en carga y descarga, sobrecargando al final para contrarrestar la histéresis.

La expresión para determinar el coeficiente de calibración es la siguiente:
                                        
donde:
          : coeficiente de calibración estático (kN.m)
          Q : Fuerza (kN)
          li : longitud del brazo (m). Se usa 1 metro.
          E’: deformación medida en el árbol
 
Determinación de los coeficientes de calibración estática de los captadores de presión.

Se efectúa en un banco destinado al efecto; debe poseer un manómetro y una bomba a la que se le conecta el captador. Al accionar la bomba, se registra la señal del captador y se compara con la indicación del manómetro. La expresión para determinar el coeficiente de calibración es la siguiente:

donde:
:coeficientes de calibración estática de los captadores de presión  (kPa )
E”: deformación medida en el captador
C: presión registrada en el manómetro (kPa).

 Determinación de los coeficientes de calibración estática de los acelerómetros.

La calibración de las aceleraciones será de 1g = 9,8 m/s2. Para ello, se colocará el acelerómetro en posición horizontal, siendo la medida eléctrica en este instante igual a cero; luego, se pondrá en posición vertical.

 III.2.1.3.5. Valoración de los índices de calidad obtenidos a través de la extensometría.

Se obtiene a partir del par motor y las revoluciones.

donde:
           : potencia efectiva del motor kW.
          Mt: par motor (trabajo específico): N.m/rad
          n : número de revoluciones rpm.

Se determinará a partir de la medición de la potencia efectiva y la determinación de la cantidad de combustible consumido simultáneamente en el período de tiempo previsto.

- Eje Z, de los pies a la cabeza.
- Eje X, de la espalda  al pecho.
- Eje Y, del costado izquierdo al derecho.

Los datos obtenidos se valoran determinándose el valor real de la aceleración y posteriormente se evalúa el tiempo de exposición del operario a las vibraciones, concluyéndose si son admisibles o no.

En estos casos, se simulan las condiciones reales de explotación a que se someten los órganos y, en poco tiempo, se llega a conocer la vida útil del elemento en cuestión.

No obstante, a través de la evaluación extensométrica, utilizando la teoría de las probabilidades, y teniendo en cuenta las características mecánicas del elemento objeto de medición (es decir, módulo de elasticidad, límite de rotura del material, límite de resistencia a la fatiga de la pieza y los procesos de tensiones grabadas durante los regímenes de explotación de la máquina), se realiza un pronóstico de la durabilidad de los elementos medidos.

III.2.1.3.6. Programas empleados en la evaluación extensometríca

                 Para el procesamiento estadístico de la información experimental de las cargas de explotación, obtenidas en las pruebas extensométricas, se utilizó un paquete de programas que permiten determinar de forma rápida y adecuada los resultados necesarios  para el análisis. El sistema consta de los programas siguientes: