luis cueva, andrés de la cruz, rotadores

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Artículo Científico / Scientific Paper Página 1 ROTADORES Luis Cueva 1 , Andrés De la Cruz 2 Resumen En el presente artículo se enseña el tipo de arado rotativo o también llamado rotadores, utilizados en la maquinaria agrícola, se podrá encontrar las características que poseen las diferentes clases de arados rotativos, su funcionamiento, formas de trabajo, tipo de cuchillas, componentes internos, materiales de construcción y normativas que se implementan tanto en la maquinaria y en la seguridad personal del operario. Entre los rotadores a presentar están los que necesitan baja potencia hasta los que necesitan la toma de fuerza del tractor. El tipo de cuchillas que se puede utilizar y sus características de trabajo para encontrar un tractor que sea capaz de efectuar el trabajo sin mayores inconvenientes. La forma de trabajo al cortar el terreno con ciertos consejos dependiendo cuál sea el tipo de terreno que vayamos a querer obtener. En base a los resultados se espera obtener una idea de cuan conveniente es el uso de un rotador para que me ahorre tiempo, dinero para así tomar una decisión si es factible el uso del mismo. Palabras clave: arados, cuchillas, fresadora, rotadores, rotativos. 1 Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz – UIDE Sede Guayaquil. Autor para correspondencia: [email protected] 2 Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz – UIDE Sede Guayaquil, Autor para correspondencia: [email protected] Abstract In this article teaches the type of rotary plow or also called rotator cuff, used in the agricultural machinery, you can find the details on the different classes of rotary plows, its operation, forms of work, type of blades, internal components, construction materials and regulations that are implemented in both the machinery and, in the personal safety of the operator. Between the rotator cuff to submit are those that require low power to those who need the tractor power take off (PTO). The type of blades that can be used and their caracteristics of work to find a tractor capable of performing work without major difficulties. The way of working to cut the ground with some tips depending on the type of terrain that we are going to want to get. On the basis of the results it is hoping to get an idea of how convenient is the use of a rotator for that i save time and money so as to take a decision if it is feasible the use of the same. Keywords: knives, milling machine, plows, rotator cuff, rotating.

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Rotadores, arado rotativo, articulo cientifico

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Page 1: Luis Cueva, Andrés de La Cruz, Rotadores

Artículo Científico / Scientific Paper

Página 1

ROTADORES Luis Cueva1, Andrés De la Cruz2

Resumen

En el presente artículo se enseña el tipo de arado

rotativo o también llamado rotadores, utilizados

en la maquinaria agrícola, se podrá encontrar las

características que poseen las diferentes clases de

arados rotativos, su funcionamiento, formas de

trabajo, tipo de cuchillas, componentes internos,

materiales de construcción y normativas que se

implementan tanto en la maquinaria y en la

seguridad personal del operario. Entre los

rotadores a presentar están los que necesitan baja

potencia hasta los que necesitan la toma de fuerza

del tractor. El tipo de cuchillas que se puede

utilizar y sus características de trabajo para

encontrar un tractor que sea capaz de efectuar el

trabajo sin mayores inconvenientes. La forma de

trabajo al cortar el terreno con ciertos consejos

dependiendo cuál sea el tipo de terreno que

vayamos a querer obtener.

En base a los resultados se espera obtener una

idea de cuan conveniente es el uso de un rotador

para que me ahorre tiempo, dinero para así tomar

una decisión si es factible el uso del mismo.

Palabras clave: arados, cuchillas, fresadora,

rotadores, rotativos.

1 Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz – UIDE Sede Guayaquil. Autor para correspondencia: [email protected] 2 Estudiante de Ingeniería Mecánica Automotriz – UIDE Sede Guayaquil, Autor para correspondencia: [email protected]

Abstract

In this article teaches the type of rotary plow or

also called rotator cuff, used in the agricultural

machinery, you can find the details on the

different classes of rotary plows, its operation,

forms of work, type of blades, internal

components, construction materials and

regulations that are implemented in both the

machinery and, in the personal safety of the

operator. Between the rotator cuff to submit are

those that require low power to those who need

the tractor power take off (PTO). The type of

blades that can be used and their caracteristics of

work to find a tractor capable of performing work

without major difficulties. The way of working

to cut the ground with some tips depending on

the type of terrain that we are going to want to

get.

On the basis of the results it is hoping to get an

idea of how convenient is the use of a rotator for

that i save time and money so as to take a

decision if it is feasible the use of the same.

Keywords: knives, milling machine, plows,

rotator cuff, rotating.

Page 2: Luis Cueva, Andrés de La Cruz, Rotadores

Artículo Científico / Scientific Paper

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1. Introducción En algunos países como en Costa Rica o Ecuador

se le da un nombre artesanal al arado rotativo al

nombre de rotador, rotocultor. Una de los lugares

de uso es en las plantaciones de arroz inundado

con la finalidad de dejar el suelo bien afinado con

el fin de que sus partículas finas se encarguen de

sellar los poros que hay en el suelo,

impermeabilizar momentáneamente el terreno y

disminuir la infiltración con la finalidad de

mantener el agua sobre la superficie durante un

largo periodo de tiempo. Utilizado en la labranza

primaria y en algunas ocasiones como labranza

secundaria ya que dependiendo del tipo de

terreno se determina qué tipo de arados vamos a

necesitar sin embargo hay ocasiones que se

pueda utilizar el rotador de manera que

ahorramos tiempo y la tierra queda lista para la

siembra; y también puede que se necesite el uso

del rotador para detener la acumulación de tierra

por el uso anterior de un arado de disco o de

vertederas. En algunos libros se ha encontrado

que los rotadores también se les asimilan con la

fresadora ya que realizan las mismas acciones de

corte múltiple y excavación de la tierra.

Figura 1. Fangueo3 con rotador

2. Materiales y Métodos

2.1 Funcionamiento

El funcionamiento de los rotadores consiste en

realizar cortes múltiples que labra el suelo por

3 Consiste en batir la tierra con ruedas de hierro para mezclar la tierra y la vegetación

medio de las cuchillas que giran alrededor del eje

horizontal que es accionado por la toma de fuerza

del tractor, o podría ser accionado por el usuario

dependiendo el tipo de rotador. Las cuchillas

tienen el movimiento sobre el eje cortando el

suelo verticalmente, removiendo, aireándolo,

fragmentándolo en partículas de diferente

tamaño y realizando una mezcla de la tierra. La

desventaja del rotador es que al momento de

utilizarlo puede existir una descomposición del

material orgánico y del humus existente

debilitando el terreno para la siembra.

2.2 Tipos de arados rotativos o rotadores

Encontramos la clasificación de acuerdo al tipo

de propulsión que tenga el eje horizontal o porta

cuchillas.

2.2.1 Rotador autopropulsado

En este tipo de arado vamos a poseer dos ejes, un

eje propulsor (1) y eje propulsado (2), donde el

eje propulsor obtiene su movimiento a través del

tractor trasladando el ápero y a su vez el eje

propulsor luego de eso el movimiento rotatorio

es transmitido a través de una cadena y ruedas

dentadas del eje propulsor al eje propulsado.

Como es una relación de transmisión el eje

propulsor tiene un mayor diámetro debido a que

este realiza la primera acción de excavación y a

su vez transmite la potencia al eje propulsado que

tiene una rueda dentada 3 veces menor, es decir

tendrá una relación de 1:3 por cada vuelta del eje

propulsor el eje propulsado girará 3 veces.

El uso de implementos adicionales

dependerá del tipo de suelo al que se vaya a

trabajar, como en este caso se hace uso de un

desterronador (3) que deja el terreno afinado y

listo para la siembra. La velocidad de trabajo con

este arado es de aproximadamente 12 km/h.

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Cueva et al / Rotadores

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Figura 2. Rotador autopropulsado

2.2.2 Rotador con motor propio

Encontramos los de tipo integrales o de tiro y

pueden engancharse al tractor, cabe destacar que

el tractor brinda el desplazamiento al arado pero

el movimiento rotatorio es producido mediante

un motor diésel montado en un bastidor sea este

con llantas o sin llantas, para poderlo levantar se

hace uso de cilindros hidráulicos.

Un ejemplo de un tractor que haga el uso

de este rotador tendría las siguientes

características:

Tractor

John Deere

8R/8R

T Velocidad

de avance

2 y 3

km/h

Potencia 250 hp Ancho de

Trabajo

3000

mm

Profundida

d en

terreno

suave

45 cm

Profundida

d en

terreno

diferente

30 cm a

35 cm

Tabla 1. Características del tractor adecuado

Figura 3. Tractor 8320R John Deere

2.2.3 Rotador accionado por motocultor

Estos rotadores son de menor tamaño por lo que

se los puede utilizar en terrenos pequeños,

generalmente son acoplados a un motocultor por

medio del eje de toma de fuerza debido a su

tamaño y baja potencia.

El uso de estos rotadores con motocultor

lo puede realizar una persona ejerciendo su

fuerza mecánica, aunque se tendrá un buen

resultado debido al arado pequeño pero de

calidad.

Figura 4. Rotador con motocultor

2.2.4 Rotador accionado por la toma de fuerza

Un rotador que es accionado por la toma de

fuerza del tractor está constituido por los

siguientes componentes:[1]

1. Bastidor

2. Torre de acople

3. Caja de cambios

4. Eje estriado

5. Eje de transmisión

6. Dispositivo de transmisión de potencia

7. Eje propulsor

8. Coronas

9. Cuchillas

10. Patines

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Cueva et al / Rotadores

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11. Compuerta trasera

Figura 5. Componentes de rotador accionado por toma de

fuerza

1) Bastidor: Estructura muy fuerte de láminas

gruesas que soporta al resto de las partes del

arado.

2) Torre de acople: Sirve para integrar el arado

al tractor.

3) Caja de cambios: Para determinar la velocidad

a la trabajará el rotador, a través de engranajes

que son accionados por el eje estriado que acopla

con la toma de fuerza, poseen hasta 4 velocidades

y del fabricante depende el tipo de engranajes

sean rectos o helicoidales. Observamos el eje

estriado (1) y el eje de transmisión (2).

Figura 6. Caja de cambios de rotador

4) Eje estriado: Eje corto similar al eje terminal

de la toma de fuerza, posee generalmente 6

estrías, recibe la potencia que transmite el eje

cardán.

5) Eje de transmisión: Recibe la potencia de la

caja de cambios y la transmite al dispositivo de

transmisión de potencia del eje propulsor. Se

encuentra internamente por lo que posee una

cubierta de protección.

6) Dispositivo de transmisión de potencia:

Recibe la potencia del eje de transmisión,

protegido por una carcasa de la cual puede existir

dentro un grupo de engranajes en secuencia o

sino un engranaje al final del eje de transmisión

que va a transmitir la potencia al engranaje que

da movimiento al eje propulsor por medio de una

cadena. Mantener siempre lubricado, una

transmisión de engranajes en secuencia separa

potencias elevadas en cambio el de cadena para

bajas potencias.

7) Eje propulsor: Eje que va a dar la rotación a la

corona y por ende a las cuchillas.

8) Coronas: Tienen forma de disco y se

distribuyen a lo largo del eje propulsor

distanciadas entre ellas de 20 a 25 cm. El

diámetro puede variar de 35 a 55 centímetros.

Figura 7. Eje propulsor, corona y cuchillas

9) Cuchillas: Las que ejercen la acción de

trabajo, pudiendo tener diferentes formas según

sea el tipo de suelo y lo que se vaya a planear.

Figura 8. Tipos de cuchillas

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Cueva et al / Rotadores

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Aquí tenemos tres tipos de cuchillas, las

angulares, vibrante y formones.

1) Angulares (rígidas): Seria una cuchilla

universal usada en diferente tipos de terrenos, los

ángulos de la cuchilla pueden estar entre 90 y 110

grados, podemos encontrar la de tipo hoz para

terrenos ya arados para desmenuzar los restos

que quedan en el suelo. Y por último tenemos

una cuchilla de ángulo pequeño, entre 30 y 45

grados recomendada para afinamiento en

terrenos planos.

2) Vibrante: Producen una vibración que

pulveriza el terreno más que las cuchillas rígidas.

3) Formón: Posee puntas angulares y producen

un afinado de mejor calidad.

2.3 Aditamentos en los rotadores

Se puede utilizar algunos aditamentos en los

rotadores para que realicemos alguna otra

actividad a la par al usar un rotador, tenemos 2

aditamentos como es el uso de un rodillo de

puntas en la parte posterior el cual realiza un

afinamiento a la misma vez que pasamos el

rotador.

Figura 9. Aditamento de rodillo

El siguiente aditamento se observan tres

cuerpos de vertederas dobles conocidos como

picos de zoncho o alomillador. Por lo que

realizamos 2 actividades a la vez evitando

pérdidas de tiempo, dinero produciendo una

mejor compactación del suelo.

Figura 10. Aditamento de vertederas (alomillador)

2.4 Funcionamiento

El tractor avanza y va llevando consigo el rotador

lo que produce el desplazamiento y rotación del

mismo haciendo que el eje propulsor gire la

corona y por ende las cuchillas cortando el suelo

conforme gira y envía el terreno cortado hacia

una compuerta trasera que al chocar la tierra se

desmenuza en diferentes tamaños que dependen

de la velocidad de avance, el tipo de suelo, la

velocidad de las cuchillas y la posición de la

compuerta trasera.

Figura 11. Funcionamiento del rotador

Se dependerá de algunos factores para

que la tierra se descompacte en diferentes

tamaños. Como ya se dijo la velocidad de las

cuchillas dependerá de la caja de cambios y si es

de una velocidad dependerá de la toma de fuerza

de acuerdo a la velocidad del tractor.

La velocidad de avance del tractor es

controlada por el usuario con el fin de obtener de

540 a 1000 rpm en la toma de fuerza.

Si se desea obtener un terreno bien

pulverizado (a) se recomienda que las cuchillas

Page 6: Luis Cueva, Andrés de La Cruz, Rotadores

Cueva et al / Rotadores

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giren lo más rápido posible, la velocidad de

avance del tractor debe ser baja y la compuerta

trasera deberá estar en la posición más baja. En

cambio si se desea un terreno poco pulverizado

(b) se deberá tener una baja velocidad de las

cuchillas con un rápido avance del tractor y la

compuerta trasera levantada totalmente.

Dependiendo de lo que busquemos podemos

varias las condiciones.

Figura 12. Tipos de afinamientos

2.5 Calibración

Es necesaria la calibración ya que dependiendo

del suelo se debe nivelar tanto lateralmente como

longitudinalmente niveles que se establecen

estirando o acortado el tercer punto hacia los tres

puntos del tractor.

La profundidad del trabajo se calibra

mediante los patines o ruedas de control de

profundidad, levantando o bajando. En el caso

que no posea ninguna de éstas se puede calibrar

la profundidad a través del tractor mediante el

sistema hidráulico.

2.6 Acople al tractor

Al momento de acoplar el arado al tractor se debe

tener en cuenta ciertos puntos como el eje de la

toma de fuerza debe estar posicionado

horizontalmente para evitar daños en la

transmisión, de la misma manera en el caso que

el arado este elevado unos 20 a 30 cm habría que

elevar la toma de fuerza un máximo de 40 grados.

Figura 13. Acoplamiento al tractor

2.7 Materiales de construcción

Para el uso de un implemento agrícola este debe

poseer cierta dureza mínima en el caso de un

suelo normal oscila entre 38 y 48 HRC, pero si se

encuentra en áreas desérticas donde hay suelos

más duros se va a necesitar una dureza de la

herramienta entre 50 a 60 HRC.

La composición química del acero de las

cuchillas se ha determinado utilizando

espectrometría de emisión óptica, después se

determinó la dureza del material a través de un

durómetro de acuerdo a la norma ASTM E-18.

Entre la composición de las cuchillas

encontramos un acero de referencia AISI D2 que

luego se sometió a pruebas térmicas con la

finalidad de obtener una dureza igual que el acero

de las cuchillas de arado. Este acero de referencia

posee alto porcentaje de carbono y algo cromo

aleado con molibdeno y vanadio, presenta una

buena tenacidad. [2]

Figura 14. Composición química de las cuchillas

Page 7: Luis Cueva, Andrés de La Cruz, Rotadores

Cueva et al / Rotadores

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2.8 Normas de seguridad

En todo momento se debe tener presente ciertas

normas básicas de seguridad que reducen el

riesgo de que se produzcan accidentes de trabajo

de cualquier gravedad. Debido a que existen

diferentes clases de accidentes tales como un

choque, quemadura, explosiones,

resbalamientos, cortes y más se han presentado

las siguientes normas a los operarios:[4 - 5]

1) Inspección: Realizar una inspección del

equipo antes de su uso para asegurarnos de que

se encuentre en buen estado, entre las zonas de

inspección podemos acotar los neumáticos,

cadenas, ninguna cuchilla floja, sistemas

hidráulicos, líneas de combustible. Ubicar todos

los mandos y velocidades en punto muerto

(neutro). Mediante la audición verificación si

existe algún ruido extraño fuera de lo común,

realizar un chequeo en el panel de instrumentos

que todos enciendan y se encuentren en valores

permitidos. Inspección visual del terreno para

evitar zonas que puedan provocar un accidente,

siempre identificar la ubicación del extintor y su

nivel de carga.

2) Equipo de seguridad industrial: Llevar ropa

adecuada de trabajo en buen estado, no usar joyas

ni ropas holgadas. Tener presente las diferentes

protecciones personales sean botas de seguridad,

guantes, gafas, mascarillas, orejeras, casco.

3) Zona de trabajo: Al ingresar o salir del

vehículo se deberá tener 3 puntos de apoyo que

serían las 2 manos y un pies, hacer uso de las

escaleras, pasamanos, estribos etc. con la

finalidad de evitar caídas. Tal cual como

manejáramos un vehículo habría que

acomodarnos en el asiento, revisar los

retrovisores, posición del volante y revisar el

panel de instrumentos identificando los

elementos en buen estado.

4) Bloqueo del tractor: luego de haber ocupado

el equipo hay que proceder a retirarlo hasta una

zona que no interfiera con los demás trabajos,

apagado y con seguro en las puertas.

5) Zonas de movimiento: está de más decir que

no se deberá trabajar cerca de cualquier elemento

móvil del arado tales como las cuchillas, los ejes,

corona, etc.

6) Limpieza: mantener aseado el lugar de trabajo

y el tractor luego de cada jornada de trabajo

limpiar.

7) Comunicación: para la comunicación en el

caso que el nivel de ruido sea muy alto se puede

utilizar las manos para tener una comunicación

con el operario, no se permitirá llevar pasajeros

fuera de la cabina del tractor. Siempre utilizar el

cinturón de seguridad.

2.9 Normas de fabricación

Tenemos normativas dependiendo de donde haya

sido fabricado la maquinaria por lo que podemos

encontrar normativas de la fabricación del tractor

entre las cuales tenemos la CEN/TC 114 que trata

sobre la seguridad presente en la maquinaria , la

CEN/TC 122 sobre la ergonomía, CEN/TC 144

sobre los tractores y maquinaria agrícola. Estas

son algunas de las normas que se hacen uso en el

sector agrícola.[4-5-6]

1) EN 349:1993 C 229 1993-08-25 Seguridad de

las máquinas. Distancias mínimas para evitar el

aplastamiento de partes del cuerpo humano.

(Versión oficial EN 349:1993). UNE-EN

349:1994.

2) EN 614-2:2000 C 78 2001-03-10 Seguridad de

las máquinas. Principios de diseño ergonómico.

Parte 2: Interacciones entre el diseño de las

máquinas y las tareas de trabajo. UNE-EN 614-

2:2001.

3) EN 626-2:1996 C 359 1996-11-28 Seguridad

de las máquinas. Reducción de riesgos para la

salud debido a sustancias peligrosas emitidas por

las máquinas. Parte 2: Metodología para

especificar los procedimientos de verificación.

UNE-EN 626- 2:1997.

4) EN 709:1997/A1:1999 C 110 2000-04-15

Maquinaria agrícola y forestal. Motocultores con

azadas rotativas, motoazadas y motoazadas con

rueda(s) motriz (ces). Seguridad. UNE-EN

709/A1:2000.

5) EN 12525:2000+A2:2010. CEN/TC 144

Tractores y maquinaria agrícola y forestal.

(Versión oficial EN 12525:2000+A2:2010)

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Cueva et al / Rotadores

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6) ISO 12100:2010 Seguridad de la maquinaria

7) ISO 14121:2010 Análisis y evaluación de

riesgos

8) ISO 13849 Partes de los sistemas de mando

relacionado con la seguridad

9) ISO 25119 Diseño seguro en tractores y

maquinarias agrícolas

3. Resultados y Discusión

Se puede determinar que los arados son una

ayuda al operador y que su composición ayuda

mucho para tener un tiempo de vida útil extenso

con las debidas precauciones y mantenimientos.

Un arado rotativo se fabrica se tal manera

que sea capaz de soportar grandes trabajos y

esfuerzos de ahí es la elección del material que se

van a construir, de igual manera dependiendo lo

que se quiera realizar se hace el uso de las

diferentes cuchillas.

El uso de las inspecciones de la

maquinaria mantendrá una buena producción, no

pasar por alto las seguridades personales de cada

operador y acatar las normas que se han

planteado para evitar cualquier accidente leve o

mortal.

4. Conclusiones

El uso de arados rotativos es una gran ayuda al

momento de la preparación del terreno ya que

como se explicó me va ahorrar mayor tiempo y

dinero, teniendo la facilidad de poderlo acoplar

con otros componentes que me permitan realizar

más de un trabajo a la vez.

Dependiendo del tipo de trabajo se deberá

calibrar el arado, sea en su profundidad o en

distancia entre cada cuchilla. Con un buen

mantenimiento e inspección se podrá mantener el

arado en un buen estado que me ayude a una

mayor producción en menor tiempo.

5. Referencias

[1] Chaves, A. Maquinaria y Mecanización

Agrícola. Ed. Universidad Estatal a Distancia:

San José, Costa Rica, 2004, pp 332 – 341

[2]Pérez, W., González, H., Toro, A., Desgaste

abrasivo de cuchillas de arado rotativo en un

suelo franco arenoso, 2009.

[3] Pérez, W., Desgaste abrasivo en cuchillas de

arado rotativo de eje horizontal operando en un

suelo franco arenoso. Tesis de MSc. En

Ingenieria de Materiales, Universidad Nacional

de Colombia, 2008.

[4]http://www.insht.es/SectorAgrario/Contenido

s/Promocionales/Trabajos%20Forestales/fichero

s/ListadoNormasUNETractoresMaquinariaAgri

cola.pdf

[5]http://www.conectapyme.com/documentacio

n/2010Agricola.pdf

[6] ASTM Stander E 18-81, Standard Methods

for Rockwell hardness and Rockwell superficial

hardness of metallical materials. ASTM, USA,

1981.