el tractor y sus prestaciones

Ctedra: Mecanizacin Agrcola Facultad de Ciencias Agropecuarias. UNER -

1

EL TRACTOR

1.- LOS MOTORES Y SUS CARACTERSTICAS

Los motores que equipan los tractores agrcolas se diferencian de aquellos empleados en vehculos carreteros por poseer las siguientes caractersticas:

Suministran potencia a bajo rgimen. Operan en ambientes difciles, con mucho polvo en suspensin, con temperaturas muy elevadas

o muy bajas, etc. Trabajan en forma esttica o a velocidad de avance muy baja.

Cuando una fbrica o una empresa de ventas solicitan la homologacin del tractor, lo enva a los centros especficos, donde se lo somete a diversos ensayos predeterminados.

Estas mediciones se efectan en bancos de prueba bajo determinadas condiciones y normas establecidas.

Al respecto, las normas para mediciones de motores en bancos de prueba ms difundidas son:

SAE (Norteamericana) establece que para las mediciones, al motor se le deben quitar todos los accesorios que demandan potencia y no son indispensables para su funcionamiento, como por ejemplo, radiador, bomba de agua, escape, ventilador, filtro de aire, alternador, etc. De esta forma se obtienen cifras de potencia elevadas pero que no reflejan las reales condiciones de trabajo.

DIN (adoptada por casi toda Europa) establece que al momento de la medicin el motor debe funcionar con todos sus accesorios. Los valores obtenidos de esta forma, para un mismo motor, son inferiores a los obtenidos mediante la norma SAE, pero reflejan la real condicin de trabajo en la que el motor deber funcionar.

ISO (internacional) e IRAM 8.005 (nacional): Estas normas son equivalentes y el motor tambin debe funcionar con todas sus partes estndar, bajo condiciones especificas y buscan medir la potencia til a la toma de potencia y a la barra de tiro ya que estos son los elementos que emplea el productor en su trabajo cotidiano.

Esta medicin resulta inferior en valores del 4 al 7 % respecto de la medida al volante a consecuencia de las absorciones de potencia de la transmisin.

En la Argentina, el Instituto de Ingeniera Rural del INTA Castelar emplea la norma IRAM 8.005 para la realizacin de los ensayos de laboratorio.

De estos ensayos surgen las curvas caractersticas del motor potencia, cupla motriz, consumo horario y consumo especfico a distintos regmenes. (Fig. N 1)


2

Fig. n 1: Curvas caractersticas del motor

Para la obtencin de las curvas mencionadas se coloca el motor en un banco de pruebas y se lo hace funcionar a rgimen mximo.

Como no se le demanda esfuerzo, produce solo la potencia necesaria para vencer su propio rozamiento (no genera potencia aprovechable). El regulador de la bomba inyectora se encuentra totalmente cerrado limitando la cantidad de combustible que llega a los cilindros, a fin de evitar un excesivo rgimen de giro que sera perjudicial para el motor.

A medida que le aplicamos una cupla (fuerza) frenante, el motor reduce su rgimen de giro, el regulador da la orden a la bomba inyectora de enviar mayor cantidad de combustible y por consiguiente aumenta paulatinamente la generacin de cupla o par motor necesaria para superar su rozamiento interno y satisfacer la demanda de esfuerzo.

Sometiendo el motor a un mayor esfuerzo frenante, ste reduce aun mas su rgimen de giro, el regulador da la orden a la bomba inyectora de enviar mayor cantidad de combustible y por consiguiente aumenta nuevamente la cupla generada y la potencia erogada, entregando en este caso la necesaria para superar su rozamiento y satisfacer la nueva demanda de esfuerzo.

Siguiendo con este proceso se llega al rgimen de potencia mxima, donde el regulador se encuentra totalmente abierto (mxima cantidad de combustible y por lo tanto una generacin de potencia mxima).

Con estos ensayos se va graficando la curva de par motor. Con los valores de sta en cada rgimen de trabajo, se calculan los valores de potencia erogada y se confecciona la curva de potencia correspondiente.


3

vFN *=

Adems en cada determinacin de esfuerzos a que es sometido el motor, se mide el consumo de combustible en funcin del tiempo de marcha en cada uno de los regimenes ensayados, establecindose as la curva de consumo horario. Relacionando estos valores con la potencia erogada en cada punto se van calculando los consumos por unidad de potencia, con lo que se confecciona la curva de consumo especifico.

LA POTENCIA

La potencia es la medida del trabajo efectuado (fuerza por distancia) por unidad de tiempo

Como la distancia divida por el tiempo es velocidad ( Vtd =/ ), la potencia ser igual al producto de la fuerza por la velocidad.

En los tractores la potencia erogada por el motor normalmente viene expresada en CV (Caballos Vapor), en HP (Horse Power) o en Kw. (kilowat). Esta ltima es la unidad de medida adoptada por el Sistema Internacional de Unidades.

Un CV se define como el trabajo desarrollado para elevar una masa de 75 Kg. a una velocidad de un metro por segundo, es decir que 1 CV es igual a 75 kgm/seg., equivalente a la potencia necesaria para levantar un peso de 75 Kg. a una altura de 1 metro en un segundo.

La potencia que puede erogar un motor depende de muchos parmetros, entre los cuales los ms importantes son:

La cilindrada.

El numero de giros o revoluciones por minuto (rpm.)

La presin media efectiva en el interior de los cilindros o relacin de compresin.

TABLA DE EQUIVALENCIAS 1CV = 0,736 KW 1HP = 0,746 KW 1Kw = 1,360 CV 1Kw = 1,341 HP 1HP = 1,015 CV

TABLA DE CONVERSIN Unidades Multiplicar por De HP a CV 1,014 De CV a HP 0,986 De CV a KW 0,735 De KW a CV 1,360 De HP a KW 0,745 De KW a HP 1,341 De Kgm a Nm 9,806 De Nm a Kgm 0,102

t

dFN

*=


4

rfM *=f

r

2,716

* nMN =

Para que un motor desarrolle su potencia, es necesario que sta sea requerida, por lo que necesita una cierta carga, ya que un motor que gira en vaco no eroga, mas que la potencia mnima necesaria para el movimiento de los propios rganos internos.

CUPLA MOTRIZ, TORQUE O PAR MOTOR

La cupla, torque o par motor (M), viene expresada en Kgm o en Nm y esta dada por el producto de la fuerza tangencial (f), que hace rotar un rbol y el radio (r) del rbol mismo, (es el esfuerzo torsor que ejerce el motor al girar, generando as un momento M que toma, precisamente el nombre de Cupla Motriz (M).

Conociendo la Cupla motriz de un motor y su rgimen de giro, mediante la siguiente formula, se puede determinar la potencia que puede erogar.

Donde: N = potencia expresada en CV M = cupla, torque o par motor, en Kgm n = nmero de giros por minuto (rpm).

As por ejemplo, un tractor, cuyo motor desarrolla una cupla motriz mxima de 33,3 Kgm a un rgimen de 1400 r.p.m., tendr una potencia de:

El mismo motor, al rgimen de potencia mxima de 2.200 r.p.m., desarrolla una cupla de 26 Kgm. Por lo tanto la potencia erogada ser:

Si analizamos estos dos casos, veremos que si bien el par motor disminuye de 33,3 a 26 kgm., el rgimen de giro pasa de 1400 a 2200 r.p.m. y esto hace que la potencia (fuerza por velocidad) se incremente de 65 a 79,7 CV.

Dicho de otra manera al ser mayor el aumento proporcional del rgimen que la disminucin de la fuerza se obtiene un incremento en la potencia erogada.

CVN 652,716

1400*3,33==

CVN 7,792,716

2200*26==


5

De esto se deduce que la cupla motriz alcanza su mximo valor a bajos regmenes, mientras que la potencia registra el valor mximo a regmenes mas realzados

RESERVA DE PAR MOTOR

La reserva de par es la diferencia entre los valores de par mximo y de par a potencia mxima, referida al par a potencia mxima, expresada porcentualmente.

100*max

maxmax

MN

MNMRM

=

Donde: RM = Reserva de par M max = Par mximo MNmax =Par a potencia mxima

En la curva de par, la reserva se representa por un segmento paralelo al eje de las ordenadas que va desde el punto de par a potencia mxima hasta la proyeccin horizontal del punto correspondiente a par mximo. (Fig N 3)

La conveniencia que un tractor posea alta reserva de par, esta dada por el hecho que ante un momentneo aumento en la demanda de carga, pueda hacer frente al mismo, acudiendo a la reserva de par, sin necesidad de realizar un cambio de marcha.

Es indudable que la importancia de poseer un tractor con elevada reserva de par, se torna prioritaria cuando estamos efectuando tareas que demandan altos esfuerzos a la barra de tiro, como lo son las labores de labranza.

Mmax Reserva de par

MNmax

Par motor

Nm. Kgm

Rgimen motor

Fig. n 3: curva caracterstica de entrega de la cupla motriz Elasticidad motor


6

Las tareas que demandan al tractor, bajos esfuerzos de traccin, minimizan la importancia de poseer un tractor con alto valor de reserva de par.

Es de tener en cuenta que la funcin para la que ha sido diseado el tractor, es la de traccionar distintos implementos, y debe estar capacitado para acudir a su reserva de par cuando necesite sortear una mayor demanda de esfuerzo momentneo

Los valores razonables de reserva de par oscilan entre 15% y 30%. Valores inferiores al 15% se consideran bajos, adaptndose mejor estos tractores para tareas que requieren poco esfuerzo de traccin como lo son: la siembra convencional, pulverizacin, traslado de acoplados, etc.

Valores superiores a 30% no son comunes de observar y le brindara al tractor una mejor prestacin en tareas de alta demanda de esfuerzos de traccin, como sera el caso de labores de labranza.

ELASTICIDAD DEL MOTOR

Al concepto de reserva de par, es necesario agregarle el de elasticidad del motor (Fig. 3); este surge de los resultados extrados de los ensayos, relacionando el desarrollo de la curva de cupla del motor, en funcin del nmero de giros del mismo.

La elasticidad de un motor se representa, en la curva de par, con un rea comprendida entre sa curva, la lnea paralela al eje de ordenadas (a partir del punto de par a potencia mxima) y la paralela a la abscisa (a partir del punto de par mximo). Segn el desarrollo de esta curva los motores son definidos como elsticos o rgidos:

Son elsticos aquellos motores en los cuales el desarrollo de la curva de cupla presenta un valor de par a potencia mximo que aumenta gradualmente al decrecer el rgimen de giro en un intervalo relativamente grande.

En estos casos la diferencia entre el valor de cupla mxima y el valor de cupla a potencia mxima se registra en un amplio rango de giros del motor.

Esto permite que los tractores con motores de elevada reserva de cupla en un amplio rango de revoluciones puedan hacer frente a aumentos considerables y paulatinos de carga, sin tener que cambiar de marcha; garantizando as una mejor funcionalidad operativa.

Son rgidos aquellos motores en donde la variacin de los valores de par a potencia mxima y par mximo se registra en un rango de revoluciones menor al anterior, determinando por lo tanto, un rea menor que los elsticos.

Un motor con mayor reserva de par, no necesariamente es ms elstico que otro con menor reserva, ya que es importante determinar en que rango de revoluciones se entrega la misma.

A manera de ejemplo analizamos las caractersticas de dos tractores distintos: Tractor (a) cuyo motor presenta un par a potencia mxima de 28 kgm a 2400 r.p.m. y un par

mximo de 35 kgm a 1200 r.p.m. Tractor (b) que presenta un par a potencia mxima de 29 kgm. a 2200 r.p.m. y un par mximo

de 36,25 kgm. a 1400 r.p.m.


7

Si calculamos la reserva de par veremos que es igual en los dos tractores, pero el tractor (a) la utiliza en una mayor amplitud de rgimen, por lo que ste es mas elstico, teniendo la posibilidad de acudir a su reserva en forma mas paulatina; en cambio el tractor (b) al ser menos elstico tender a agotar su reserva en forma relativamente rpida

CONSUMO

Al hablar de consumo debemos definir previamente dos conceptos: consumo horario y consumo especfico.

El consumo horario se define como la cantidad de combustible consumido por un motor en una hora (gramos/horas), si tenemos en cuenta el peso especfico del gas oil que es de 0,840 Kg/lt lo podemos expresar en litros/hora.

El consumo especfico se define como la cantidad de combustible consumido en una hora, por unidad de potencia erogada (gr./CV/hora).

Esto depende de las caractersticas intrnsecas del motor, de su diseo, de la carga que de el se demande y por ende de la potencia erogada.

El consumo, especifico a plena carga, habitualmente se sita entre los 160-200 gr./CV/h.

Al disminuir la carga, el consumo horario disminuye, pero el especfico aumenta y disminuye as el rendimiento del combustible utilizado para cada unidad de potencia erogada.

Por ejemplo un tractor que erogue una potencia de 100 CV a 2500 revoluciones por minuto (rpm.) tendr un consumo horario aproximado de 20 l.; teniendo en cuenta el peso especfico del gasoil (840 gr/l) diramos que su consumo horario es de 16.800 gr. El consumo especifico ser de 16.800 gr/100CV/1h, o sea de 168 gr/CV/h.

Mientras que el mismo tractor manteniendo las 2500 rpm pero con una carga que demande una potencia de solo el 50% de su valor mximo (50 CV) tendr un consumo horario aproximado de 13 l. (10.920 gr/h) resultado por lo tanto un consumo especfico de 218,4 gr/CV/h.

El primero de los ejemplos corresponde a un optimo de aprovechamiento de la potencia erogable, mientras que en el segundo caso existe una subutilizacin de la potencia disponible ya que si bien, por un lado, existe una disminucin del consumo horario, por el otro se evidencia un aumento del consumo especfico; esto ocurre cuando los equipos son muy chicos y exigen poco al tractor al cual van acoplados.

Por lo tanto el motor ofrece sus mejores prestaciones y los menores consumos especficos cuando se utiliza prcticamente toda la potencia que puede erogar.

De esto se desprende que para que el motor del tractor este racionalmente utilizado debiera estar empleado a rgimen nominal (rpm. cercanas al rgimen de potencia mxima), donde se


8

obtiene el mayor rendimiento por unidad de combustible y por lo tanto, el menor consumo especfico.

De los ensayos realizados en el banco de pruebas se obtienen las curvas de consumo horario (Fig. N 4) y consumo especifico (Fig. N 5) las cuales son particulares y diferentes para cada motor.

Relacionando el consumo especfico y el consumo horario, podemos calcular por ejemplo, el consumo especfico de un motor que eroga una potencia mxima de 158 CV. a 2420 rpm., con un consumo horario de 32 l/h., de la siguiente manera:

oilgasesppN

horarConsEspC ..

.... =

hCVgrlgrCV

hlEspC //12,170/840

158

/32.. ==

Concluyendo que el consumo especfico en esa situacin ser de 170,12 gr/CV/h.

EJERCICIOS

1) Calcular la potencia que entrega un motor a rgimen nominal de 2200 rpm. si a ese rgimen eroga un par motor de 43,5 kgm.

Respuesta: La potencia entregada a 2200 rpm ser de 103,62 CV.

2) Cual ser el par motor a potencia mxima, que posee el motor de un tractor que entrega una potencia mxima de 158 CV a 2430 r.p.m.. Respuesta: El par motor a potencia mxima ser de 46,57 kgm.

3) Calcular el par motor a potencia mxima entregado por un motor cuya potencia mxima es de 88 CV a 2300 rpm. Respuesta: N = 27,40 kgm.

4) Calcular el rgimen nominal de un motor que eroga una potencia nominal de 160 CV y un par a rgimen nominal de 50 kgm. Respuesta: rgimen nominal = 2292 rpm

5) Un motor posee un par mximo de 55 kgm. a 1600 rpm. Calcular la potencia entregada por ste motor a rgimen de par mximo. Respuesta: N = 122,87 CV

CVN 62,103=2,716

2200*5,43=N


9

6) El motor de un tractor posee un par mximo de 54 kgm. a 1700 rpm. y un par a potencia mxima de 46 kgm. a 2420 rpm. Calcular la reserva de par.

7) Calcule la reserva de par de un motor que posee un par a potencia mxima de 28 kgm. y un par mximo de 36 kgm. Opine sobre el valor hallado.

Respuesta: la RM es del 28,57%. Es una buena reserva ya que est cercana al 30 %.

8) El par mximo de un motor es de 45,5 kgm y su par a potencia mxima a 2100 rpm. es de 40 kgm. Calcule la reserva de par y opine sobre su valor.

Respuesta: La reserva de par es de 13,75%. Es una reserva muy baja, se adaptara para tareas de bajas demanda de esfuerzos.

9) La potencia mxima de un motor es de 87 CV a 2350 rpm. Calcule el consumo horario a rgimen de potencia mxima si presenta un consumo especfico de 184 gr/CV/h.

Respuesta: el consumo horario es 19,06 lt/h.

10) La potencia mxima erogada por un motor es de 135 CV a 2250 rpm., con un consumo horario a potencia mxima de 27 l/h. La potencia entregada, a par mximo de 1750 rpm. es de 118 CV.con un consumo horario de 20,8 l/h. Calcule el consumo especfico a rgimen de potencia mxima y de par mximo

Respuesta: C. esp a N mx. = 168 gr/CV/h C. esp. a M mx. = 148 gr/CV/h

.40,17 kgmRM =100*46

4654 =RM

Ctedra: Mecanizacin Agrcola Facultad de Ciencias Agropecuarias. UNER - 10

2.- CLASIFICACIN DE LOS TRACTORES

En funcin del sistema de traccin los tractores se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:

De traccin simple (TS): poseen ruedas posteriores motrices y ruedas anteriores directrices ms pequeas

De doble traccin asistidos (DT): poseen ruedas posteriores motrices y ruedas delanteras mas chicas con funcin directriz y motriz.

De doble traccin articulado (DTA): las ruedas anteriores y posteriores son del mismo tamao y todas cumplen la funcin de traccin y para la direccin poseen un chasis articulado con pivote.

Con orugas (O): la funcin de propulsin es desarrollada por las orugas accionadas por las ruedas dentadas motrices y toda la masa del tractor se descarga sobre la superficie de apoyo de las orugas que se desplazan entre los dos ejes.

Estas configuraciones estructurales de los tractores inciden en las prestaciones de los diversos modelos, debido a las posibilidades de traccin y a la distribucin del peso del tractor tanto en forma esttica como dinmica.

Los tractores de DT, DTA, y O (en ese orden) a paridad de potencia, tienen un mayor peso adherente respecto de los de TS.

En general, la relacin peso/potencia (cociente entre el peso del tractor y su potencia) sin utilizacin de lastres, es del orden de 32-37 Kg/CV para los modelos TS, de 40-45 Kg/CV para los modelos de DT, del orden de los 50 Kg/CV para los DTA y superiores a 60 Kg/CV para los modelos de oruga.

Otro dato importante es la distribucin esttica y dinmica de peso. La primera se refiere a cuanto del peso total del tractor incide en los ejes delanteros y traseros, mientras que la distribucin dinmica es el reparto de peso que se obtiene en situacin de trabajo y surge de la transferencia dinmica de peso del implemento al eje trasero.

En los tractores de TS el peso se reparte, aproximadamente con un 30 % en el eje delantero y un 70 % en el eje trasero; en forma dinmica se transforman en 20 % en el eje delantero y 80 % en el eje trasero. El 20 % del peso en el eje delantero es el mnimo necesario para conservar la direccin del tractor.

Los tractores de DT tienen un peso esttico de 45% en el eje anterior y un 55 % en el eje posterior que se transforman en 35 y 65 % respectivamente en forma dinmica.

Las unidades de DTA poseen un peso esttico de 60 % y 40 % en el eje delantero y trasero respectivamente para lograr que los dos ejes posean igual peso dinmico cuando el tractor se encuentra trabajando.

Finalmente en los tractores con orugas el peso se distribuye uniformemente en toda la superficie apoyo.


De esto se desprende que los tractores de doble traccin y aquellos a orugas, tienen la mayor adherencia (ya que toda la masa acta sobre los rganos de propulsin) y adems a igualdad de potencia tienen mayor peso que los tractores de TS.

Estas caractersticas le brindan a este tipo de tractores la posibilidad de utilizar mejor la potencia del motor para ejercer altos esfuerzos de traccin ya que esta cuestin depende bsicamente de la masa adherente.

Al cuantificar tal diferencia de prestaciones de un tractor de DT respecto a un tractor de TS podemos mencionar que el incremento de fuerza de traccin es del orden del 15-25 % en condiciones normales de trabajo.

Pero puede resultar todava ms elevado si las condiciones de trabajo se hacen difciles, donde la mayor velocidad puede permitir cubrir superficies de un 8 a un10 % ms elevada.

3.- POTENCIA AL MOTOR Y POTENCIA DISPONIBLE PARA TRACCIN.

La potencia que un tractor eroga en el volante del motor, es siempre superior a la potencia que esta en condiciones de proveer a la mquina que acciona. De acuerdo al tipo de acoplamiento y a las diversas condiciones de trabajo, se verifican muchas y diversas absorciones o prdidas de potencia que pueden ser atribuidas a:

a) Los rganos de transmisin, (caja de velocidad, diferencial, reductores, etc.) b) La toma de potencia (TDP) c) Los sistemas hidrulicos d) El patinamiento de las ruedas motrices. e) Las eventuales pendientes del terreno f)

La resistencia al avance del tractor (rodadura)

a) Absorcin de potencia debido a la transmisin: esta causada por el roce propio de los

rganos en la transmisin del movimiento del rbol motor a los sistemas de propulsin y alcanzan aproximadamente valores del 7 al 13 % de la potencia del motor en los tractores de TS, y del 12 al 16 % para los tractores de DTA; para los asistidos (DT) sus prdidas toman valores intermedios.

b) Absorcin de potencia debido a la toma de potencia: como consecuencia del rozamiento interno que se tiene en la transmisin del movimiento a la toma de potencia cuando est en funcionamiento. Ella resulta aproximadamente del 3 al 6 % de la potencia del motor, por lo cual, si el tractor opera solamente a punto fijo, mediante la TDP, la potencia disponible es del orden del 94 al 97 % de la que eroga el motor.

c) Absorcin de potencia debido al elevador hidrulico: deriva del gasto de energa necesario

para el movimiento del fluido en el sistema mismo, cuando el tractor est trabajando con una mquina montada al tres puntos o acciona un implemento mediante el control remoto. En los breves tiempos (3 a 5 segundos) en los cuales se procede a la elevacin o descenso del implemento, la absorcin de potencia puede ser del 25 al 30 % de la del motor.

d) Absorcin de potencia por patinamiento: para que el tractor ejercite una fuerza de traccin, es inevitable un cierto patinaje entre los rganos de propulsin y el terreno con la consiguiente dispersin de potencia.

El estudio de la particular relacin que se establece entre los rganos de propulsin y el terreno,


ha demostrado que inicialmente la fuerza de traccin aumenta rpidamente con el crecimiento del patinaje, para luego estabilizarse o directamente disminuir arriba de determinados valores (Fig. n 6)

La absorcin de potencia para vencer el patinaje de los tractores a ruedas y de orugas, alcanza valores del 12 al 20 % y del 5 al l0 % respectivamente, de la potencia del motor.

El patinamiento se puede determinar prcticamente de dos maneras:

1.- Se marca una distancia conocida, por ejemplo 50 m., a la velocidad de trabajo y con el tractor en vaco (sin implemento) se recorre dicha distancia contando las vueltas que dio la rueda tractiva para recorrer esa distancia (por ejem.10 vueltas). A continuacin a la misma velocidad y con el implemento trabajando (tractor traccionando) se recorre la misma distancia, contando nuevamente las vueltas que ha dado la rueda tractiva para cubrir la distancia (por ejemplo 12 vueltas).

Para determinar el porcentaje de patinamiento realizamos la siguiente operacin.

2.- A velocidad de trabajo y con el tractor en vaco se comienza a marchar hasta que la rueda tractiva da determinado nmero de giros (por ejemplo 15 vueltas) y se mide la distancia recorrida (60 metros por ejemplo).

A continuacin, a la misma velocidad y con el implemento trabajando (tractor traccionando) se hace girar el mismo nmero de vueltas de la rueda y se mide la distancia que recorri (por ejemplo 52 metros).

Para la determinacin del porcentaje de patinamiento realizamos la siguiente operacin.

Fig. n 6: Fuerza de traccin en funcin del % de patinaje. 1) tierra removida o laboreada 2) rastrojo de trigo

%38,15100*52

5260% =

=topatinamien

%20100*10

1012% =

=patinam


e)

Absorcin de potencia debido a las pendientes: su magnitud esta en relacin directa con el grado de pendiente, la masa total (masa del tractor mas mquinas montadas o traccionadas) y con la velocidad de avance.

Para pendientes inferiores al 5 % las prdidas de potencias no son significativas, en cambio para pendientes del orden del 5 al 10% las perdidas son del orden del 15 al 20 % de la potencia del motor. Cabe aclarar que cuando el tractor esta en trabajo, a favor de la pendiente, dicha absorcin de potencia no existe, sino que por el contrario aumentan los valores de potencia disponible.

f) Absorcin de potencia para vencer las resistencias al avance (rodadura): deriva de la resistencia que opone el suelo al desplazamiento del tractor. Esta perdida se traduce en una menor capacidad de tiro a la barra, ya que esos kilos de esfuerzo adicional que se emplean en el traslado y la compactacin del suelo se deben restar a los de la barra de tiro.

De este modo el trabajo con un tractor lastrado para labores livianas, demandara un mayor consumo de combustible y una mayor compactacin del suelo.

Generalmente, como valor medio, para las velocidades ms comunes y en las condiciones normales de empleo, las absorciones para vencer la resistencia al avance (rodadura) estn comprendidas entre el 5 al 15 % de la potencia del motor.

La potencia absorbida para vencer tal resistencia depende del coeficiente de resistencia al avance (K) dicho coeficiente de rodadura, variara en funcin del tipo de neumtico (ancho y dimetro), del peso del tractor, su distribucin y la condicin del suelo. Para el clculo de su valor se detalla la formula correspondiente:

Donde: IC = ndice de cono expresado en PSI. b = ancho del neumtico en pulgadas. d = dimetro del neumtico en pulgadas.

Qa = peso dinmico sobre las ruedas traseras

La absorcin de potencia, para vencer la resistencia al avance, depende de factores que se definen e interactan de la siguiente forma: ndice de Cono (IC): es un valor que se obtiene a travs del penetrmetro y nos indica el grado de dureza que tiene el suelo. por ejemplo, para un suelo arado toma valores de alrededor de 80 PSI (Lib./pulgada2) , para un suelo de pradera oscila alrededor de 120 PSI y valores por encima de 180 PSI corresponden a un suelo de un camino (tabla N 1).

A medida que mayor es la dureza del suelo (IC mas alto) mayor ser el Cn, menor ser el coeficiente de rodadura y por lo tanto menor la resistencia que opone el suelo al desplazamiento del tractor.

04,02,1

+=Cn

K2/

**

Qa

dbICCn =


Fig. n 1: I. C. para distintas condiciones de suelo

Ancho (b) y dimetro (d) del neumtico: debido a que la rodadura es causada por el hundimiento de la rueda, la resistencia al avance tiende a disminuir con el aumento del ancho y dimetro del neumtico.

Al aumentar los valores de b y d disminuye la presin especifica por lo que resultara mas fcil trepar esa cuesta que se opone al avance del tractor. Peso dinmico del eje trasero (Qa): a medida que aumenta el peso del tractor, mayor ser el peso en el eje trasero y por lo tanto mayor la resistencia que se opone al avance del tractor.

Este concepto es importante para realizar el correcto lastrado del tractor segn sea el esfuerzo de traccin necesario ya que un elevado peso del mismo en condiciones de bajo esfuerzo de traccin redundara en un aumento del ngulo de rodadura a vencer con mayor absorcin de potencia por rodadura y aumento del consumo de gasoil. (Fig. n 7)

Globalmente, las absorciones de potencia en las condiciones normales de empleo y en terrenos planos, alcanzan valores del 30-40 % de la potencia del motor, para los tractores a ruedas y del 40 % aproximadamente, para los tractores a orugas.

Esto significa que, si se verifican contemporneamente todas las prdidas sealadas, en las condiciones de trabajo, la potencia disponible para accionar las mquinas operatrices no va mas all del 60-70 % de la potencia del motor.

Dichas adsorciones de potencia, empero, pueden no verificarse contemporneamente, en cuanto

Condiciones de suelo PSI. ARROCERA 30

SUELTO FRANCO 60 LABRADO 80 PRADERA 120

COMPACTADO 180 CAMINO VECINAL 220

Fig. n 7 A) hidroinflado al 25 % y sin lastrado B) hidroinflado al 75 % y conlastrado

A

B


[ ]Kt eCnS

=

**3,01*75,0

el tractor, como se ha expuesto antes, puede erogar su potencia solo corno fuerza de traccin al gancho o solo como cupla motriz a la toma de fuerza.

En funcin de estas diversas posibilidades de utilizacin, un tractor, segn que sea de TS o DT, o Orugas, puede proporcionar diversas prestaciones que pueden estar expresadas a travs del ndice de utilizacin de la potencia y/o de la masa

ndice de utilizacin de la potencia(ip): es la relacin entre la potencia utilizada por el implemento y la potencia mxima erogable por el motor.

La potencia a la barra de tiro que demanda un implemento estar dada por el esfuerzo de traccin requerido y por la velocidad de avance. Para su clculo se utiliza la siguiente formula:

Donde: N = potencia al gancho (CV) T = esfuerzo de traccin al gancho (Kg) V = velocidad de avance (km/h)

ndice de utilizacin de la masa (im) dado por la relacin de la fuerza de traccin ejercida al gancho y la masa del tractor.

Estos ndices dan la medida del grado de aprovechamiento del tractor, globalmente indicada a travs del ndice de eficiencia, expresado por el producto de los mismos.

CAPACIDAD DE TRACCIN

La mxima capacidad de traccin realizable en Kg. y para determinadas condiciones de trabajo estar dada por la siguiente expresin:

Donde: T = capacidad de traccin en Kg. t= coeficiente de eficiencia tractiva Qa= peso dinmico sobre las ruedas traseras

Para el clculo del coeficiente de eficiencia tractiva (t) se puede utilizar el modelo de Wisner, M. y Lutz, R. que integra y valoriza cada una de las variables que inciden en la capacidad de traccin.

El modelo es el siguiente: t: Coeficiente de eficiencia tractiva S: patinamiento expresado en tanto por uno K: coeficiente de rodadura = 1,2/Cn + 0,04 Cn = Ic. * b * d

Qa/2 Ic. : ndice de cono; b: Ancho de neumtico; d: Dimetro del neumtico; Qa: Peso dinmico del eje trasero

QatT *=

270

* VTN =


Esta frmula para el clculo de la capacidad de traccin se puede dividir bsicamente en dos trminos, el 1ro indica la capacidad potencial de traccin que tendra el tractor si no tuviese prdidas por rodadura, y el 2do de los trminos indica la magnitud de las perdidas por rodadura.

La prdida total por rodadura (en Kg.) se calcula de la siguiente forma:

Donde: K = coeficiente de rodadura. Qa = peso dinmico del eje trasero del tractor.

QaKrodadura *=


ESQUEMA DE LAS ABSORCIONES DE POTENCIA

Absorciones o Perdidas de potencia y fuerza de traccin disponible al gancho, referida a un tractor de TS con potencia al motor de 100 CV. 3500 kg. de peso y trabajando a 5 Km./h. de velocidad y otra referida a un tractor de DT con potencia al motor de 100 CV., 4250 kg de peso y a una velocidad de 5 Km/h.

Potencia disponible al gancho: 69 CV. Capacidad de traccin: 1870 Kg.

ndice de masa: 53 % ndice de Potencia: 34,6 %

Potencia disponible al gancho: 65 CV. Capacidad de traccin: 2750 Kg.

ndice de masa: 64 % ndice de Potencia: 51 %

Se ve as, que aunque el tractor de TS tiene una mayor potencia disponible al gancho (69 contra 65 CV) el mismo esta en condiciones de ejercitar una fuerza de traccin de solamente 1870 Kg. contra los 2750 Kg. del tractor de DT.

En el tractor de DT la potencia utilizable al gancho, en las condiciones de trabajo se corresponde a la potencia disponible, mientras que en el tractor de TS, a bajas velocidades, la

100 CV

Perd. transmisin y sistema hid. 17 CV

Perd. patinamiento 12 CV

Perd. rodadura 6 CV

65 CV

100 CV

Perd. transmisin y sistema hid. 13 CV

Perd. patinamiento 13 CV

Perd. rodadura 5 CV

69 CV


potencia realmente utilizable es menor a la disponible en la barra de tiro por cuanto tienen menos adherencia.

Por otra parte, de acuerdo a experiencias realizadas la disponibilidad de potencia al gancho, depende en gran medida del estado del terreno sobre el que se transita, de modo tal que de acuerdo a esto se pueden esperar diferentes porcentajes de aprovechamiento de la potencia segn el siguiente cuadro:

Potencia disponible en la barra en proporcin a la potencia del motor

Estado del terreno % de la Potencia del motor

Concreto 68 Firme 62 Laboreado 55 Suelto 47

el tractor y sus prestaciones

Documents