luis cueva, andrés de la cruz, rotadores
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Rotadores, arado rotativo, articulo cientificoTRANSCRIPT
Artículo Científico / Scientific Paper
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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.
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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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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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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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
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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
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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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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.