(1)Héctor R. de las Cuevas Milán1, Tomasa Rodríguez Hernández2, Pedro Paneque Rondón3 y Mario I. Herrera Prat4
1 M.Sc., Inv. Auxiliar, Universidad Agraria de La Habana (UNAH)-CEMA, La Habana. CP: 32700. E-mail: hector@isch.edu.cu
2 M.Sc., Inv. Agregador, UNAH-CEMA.
3 Dr., Prof. e Inv. Títular, UNAH.
4 Dr., Prof. e Inv.Auxiliar, UNAH.
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RESUMEN. El sistema automatizado “CEE”, determina los costos energéticos y de explotación de las máquinas agropecuarias y forestales., modelando analíticamente el trabajo del conjunto en el campo, determinando los gastos horarios (MJ/h) y por unidad de área trabajada (MJ/ha), contemplando la energía secuestrada en materiales de construcción, fabricación, transporte; combustibles; lubricantes; reparación/mantenimientos y mano de obra. Además evalúa los costos de explotación horarios (peso/h) y por unidad de área trabajada (peso/ha), contemplando el desembolso por concepto de salarios, amortización, reparaciones y mantenimientos, combustible, producto, etc, del conjunto analizado. Este programa ha sido utilizado para la determinación de los costos energéticos y de explotación del conjunto formado por el tractor MTZ-80 y el desbrozador de cobertura vegetal CEMA 1400.
Palabras clave: energía secuestrada, costo horario, área trabajada.
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ABSTRACT. The software "CEE", determines the energy and operational costs for agricultural and forestry machines, modeling the work of the group analytically in the field, determining the expenses schedules (MJ/h) and for unit of worked area (MJ/ha), contemplating the energy kidnapped in construction materials, production, transport; fuels; lubricant; repair / maintenances and manpower. It also evaluates the operational costs (peso/h) and for unit of worked area (peso/ha), contemplating the payment for concept of wages, paying-off, repairs and maintenances, fuel, product, etc, of the analyzed group.This program has been used for the determination of the energy and operational costs of the group formed by tractor MTZ-80 join the vegetable covering CEMA 1400
Keywords: sequestered energy, hourly cost, worked area.
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INTRODUCCIÓN
En la actualidad la agricultura cubana cuenta con un parque de máquinas
y tractores muy envejecido y deteriorado, una solución para aliviar esta
situación ha sido la remotorización y reconstrucción de
los tractores y a su vez aunque en cifras limitadas se han introducido nuevos
equipos, sin embargo la mayoría de los casos se continúa trabajando
con los mismos indicadores de hace mas de 15 años.
Una de las dificultades que más influye en el descontrol del consumo
energético es la ausencia de normas y normativas de consumo técnicamente
fundamentadas y debidamente actualizadas acordes a las condiciones actuales
de explotación, lo que incide a la mejor utilización de la maquinaria.
La investigación de los costos energéticos y de explotación
de un grupo de máquinas es de alta relevancia, pues permite contar con
los antecedentes necesarios para comparar alternativas de compra o variantes
de organización de tecnologías, de forma tal que se reduzcan los
egresos y aumenten las utilidades.
En este sentido en el Centro de Mecanización Agropecuaria (CEMA), se
han desarrollado proyectos de investigación perteneciente al Programa
Ramal de Mecanización, del Ministerio de la Agricultura, el cual contempla
dentro de sus tareas la determinación de los costos energéticos
y de explotación de un conjunto de máquinas, utilizadas en la
agricultura de conservación
Partiendo de lo anterior, en el presente trabajo se desarrolla un sistema automatizado,
que permita determinar los costos energéticos y de explotación
de los conjuntos agrícolas, mediante la modelación analítica
del proceso de trabajo del conjunto en el campo
MATERIALES
Y MÉTODOS
Fundamentos teóricos
Costos energéticos en los conjuntos agrícolas
Se utilizó la metodología para establecer los costos energéticos
de ejecución de la operación propuesta por Bridges y Smith (1979),
presentada por Hetz y Barrios (1997) y apoyada por los antecedentes presentados
por ASAE (1993), Fluck (1992) y Stout (1990). Esta metodología determina
los costos energéticos totales de la operación agrícola
mecanizada (MJ/h), adicionando la energía secuestrada en los materiales
de construcción incluyendo la fabricación y transporte, combustible,
lubricantes/filtros, reparaciones/mantenimientos, y la mano de obra necesaria
para operar los equipos.
Los costos energéticos totales de la operación agrícola
mecanizada se calculan según la ecuación (1):
(1)
Donde:
EST
- costos energéticos totales de la operación agrícola
mecanizada, MJ/h;
ESm
- energía secuestrada en los materiales, fabricación, y transporte,
MJ/h;
ESc - energía secuestrada en combustible, MJ/h;
ESl
- energía secuestrada en lubricantes/filtros, MJ/h;
ESmr - energía secuestrada en reparaciones/mantenimiento, MJ/h;
ESmo - energía secuestrada en mano de obra, MJ/h;
ESp - energía secuestrada del producto utilizado, MJ/h.
La energía secuestrada en los materiales, fabricación, y transporte (ESm) se calculó usando la ecuación (2):
(2)
Donde:
Gt, Gm
- masa del tractor y la máquina agrícola respectivamente,
kg;
EUt, EUm
- energía por unidad de masa del tractor y la máquina
agrícola respectivamente, MJ/kg;
VUt, VUm - vida útil del tractor y la máquina agrícola
respectivamente, h.
Los valores para G en la ecuación (2) fueron obtenidos de mediciones experimentales y de catálogos de los fabricantes, los valores de EU se obtuvieron de Fluck (1981, 1985, y 1992), Stout (1990) así como de Hetz y Barrios (1997a) y Hetz (1998), presentados resumidos en la Tabla 1, y los valores de VU se obtuvieron de Ibáñez (1994) y Paneque (1986).
TABLA 1. Equivalencias energéticas de los insumos
La energía correspondiente al combustible utilizado (ESc) se calculó con el estándar propuesto por ASAE (1993), apoyados por Hetz Y Barrios (1997 b) y Paneque (1986a), según la ecuación (3):
(3)
Donde:
gh - consumo horario de combustible, L/h;
Ee
- energía específica del combustible, MJ/L (Tabla 2.1).
La energía correspondiente a lubricantes/filtros (ESl) y reparaciones/mantenimiento
(ESmr) se calculó según lo propuesto por Fluck (1985) y calculados
por Hetz y Barrios (1997a) como 5% de la energía del combustible y 129%
la energía correspondiente a materiales/fabricación, respectivamente.
El gasto energético de la mano de obra (ESmo) se estableció según
lo propuesto por Fluck (1981), según Tabla 2.1.
La energía correspondiente al producto utilizado, se determina por la
siguiente expresión:
(4)
Donde:
EUp - energía por unidad de masa del producto, MJ/kg;
W - productividad del conjunto, ha/h;
Q
- norma de aplicación, kg/ha.
Estos costos energéticos expresados en MJ/h fueron transformados a MJ/ha utilizando la productividad de los conjuntos máquina – tractor, mediante la ecuación (5):
(5)
Donde:
ESha
- costos energéticos totales de la operación agrícola
mecanizada por unidad de área trabajada, MJ/ha;
W - productividad del conjunto, ha/h.
(6)
Donde:
v
- velocidad de trabajo del conjunto, m/s;
B - ancho de trabajo de la máquina, m;
Ko4- coeficiente de utilización del tiempo del conjunto.
Costos de explotación en los conjuntos agrícolas
Para la determinación de los costos de explotación, en la ejecución
de las operaciones agrícolas mecanizadas, se desarrolló una metodología
de cálculo a partir de la norma cubana NC 34 – 38 (2003). Esta
metodología determina los costos de explotación en peso/h, adicionando
los costos por concepto de salarios, amortización, reparación,
mantenimientos y en combustible, así como los costos por unidad de área
trabajada (peso/ha).
Los costos de explotación en la ejecución de las labores agrícolas
mecanizadas, se representan por la expresión siguiente:
(7)
Donde:
Gex - costos de explotación de la labor agrícola mecanizada, peso/ha;
Gd - costos directos de explotación de la operación agrícola
mecanizada, peso/h.
Los costos directos de explotación de la operación agrícola mecanizada se componen de:
(8)
Donde:
Gs
- costos por concepto de salario, peso/h;
Ga
- costos por concepto de amortización, peso/h;
Grm
- costos por concepto de reparaciones - mantenimientos, peso/h;
Gc - costos por concepto de consumo de combustible, peso/h;
Gp
- costos por concepto de producto utilizado, peso/h.
Los costos por concepto de salario se determinan por la ecuación (9):
(9)
Donde:
St - salario horario del operador del conjunto, peso/h;
Soax
- salario horario de los obreros auxiliares que trabajan en el conjunto,
peso/h;
Noax
- número de obreros auxiliares que trabajan en el conjunto.
Los costos por concepto de amortización se determinan por la ecuación (10):
(10)
Donde:
Pt, Pm - precio del tractor y de la máquina agrícola respectivamente,
peso;
At, Am - coeficiente de amortización del tractor y de la máquina
agrícola respectivamente;
Tt, Tm
- carga anual del tractor y de la máquina agrícola respectivamente,
h;
Nm - número de máquinas en el conjunto.
Los costos por concepto de reparaciones y mantenimientos se expresan por:
(11)
Donde:
Rt, Rm
- coeficiente de reparación y mantenimiento del tractor y de la
máquina agrícola respectivamente.
El cálculo de los costos por concepto de consumo de combustible del conjunto se realiza por la expresión siguiente:
(12)
Donde:
Bco
- precio del combustible consumido por el conjunto, peso/L.
Los costos por concepto de producto utilizado se determinan por la ecuación siguiente:
(13)
Donde:
Pp
- precio del producto utilizado, peso/kg.
Sistema automatizado para la determinación de los costos energéticos
y de explotación
La investigación teóricas desarrollada, permitieron desarrollar
el sistema automatizado “CEE” sobre plataforma de trabajo en EXCEL
para WINDOWS, el cual realiza una modelación analítica del proceso
de trabajo del conjunto máquina – tractor, determinando los costos
energéticos y de explotación para diferentes condiciones de explotación
Al entrar al sistema se accede directamente al Panel de Control, el cual está
dividido en dos partes: Entrada de datos y Resultados (Figura 1)
FIGURA 1. Panel de Control del sistema.
La
entrada de datos contiene los siguientes botones.
Tipo de conjunto: Desde el Panel de Control mediante botones de opción,
se puede seleccionar el tipo de conjunto, ya sea agrícola o de transporte.
Conjunto tractor - máquina: Acceder a una hoja de cálculo, que
permite la entrada de datos sobre las características técnicas,
indicadores de explotación, energéticos y económicos del
conjunto analizado.
Además la hoja contiene un cuadro de lista, para la selección
de las equivalencias energéticas (MJ/h) según el tipo de máquina
agrícola.
Presenta también un botón de comando para el regreso al Panel
de Control. (Figura 2).
FIGURA 2. Datos de entrada de conjunto tractor–máquina.
Coeficiente
de utilización del tiempo: Accede a una hoja de cálculo, que permite
la selección del coeficiente de utilización del tiempo según
el tipo de máquina agrícola.
Esta hoja presenta un botón de comando para el regreso al Panel de Control.
(Figura 3).
FIGURA 3. Selección del coeficiente de utilización del tiempo.
Los resultados contienen los siguientes botones:
Costos energéticos: Accede a las operaciones de cálculo que contemplan
la determinación de la energía secuestrada en materiales, fabricación
y transporte; combustible; lubricantes; reparaciones/mantenimientos; mano de
obra y los costos energéticos totales del sistema.
Esta hoja presenta un botón de comando para el regreso al Panel de Control.
(Figura 4)
FIGURA 4. Costos energéticos del conjunto tractor – máquina.
Indicadores económicos: Se determinan los indicadores económicos
del sistema, contemplando los costos de salario, amortización, reparación
y mantenimientos, combustible, producto utilizado, costos directos y costos
de explotación.
Esta hoja presenta un botón de comando para el regreso al Panel de Control.
(Figura 5)
Figura 5. Costos de explotación del conjunto tractor – máquina.
A modo de ejemplo se muestra a continuación los resultados obtenidos del sistema automatizado “CEE”para el caso del conjunto formado por el tractor MTZ-80 y desbrozador de cobertura vegetal CEMA 1400 (Figura 6).
FIGURA 6. Costos energéticos del tractor MTZ - 80 y el desbrozador de cobertura vegetal CEMA-1400.
Para el conjunto mencionado anteriormente, la energía secuestrada en combustible representó la mayor consumidora con 60,07% (215,10 MJ/h), sucedido por los mantenimientos y reparaciones con un 20,44%, en materiales, fabricación y transporte un 15,85%, lubricantes 3%, y en mano de obra 0,64%.
Como se muestra en la Figura 7 en el conjunto formado por el tractor MTZ – 80 y el desbrozador de cobertura vegetal CEMA - 1400, el mayor peso de los costos directos de explotación, recae sobre los costos por concepto de amortización con 2,54 peso/h (31,23%), le continúan los costos por concepto de combustible con 2,25 peso/h representando un 27,68%, sucedidos por los costos por concepto de reparaciones y mantenimientos, y salario con 1,96 y 1,38 peso/h respectivamente.
FIGURA 7. Costos de explotación del tractor MTZ - 80 y el desbrozador de cobertura vegetal CEMA - 1400.
CONCLUSIONES
El sistema automatizado “CEE” determina los costos energéticos
y de explotación de los conjuntos agrícolas para diferentes condiciones
de explotación, garantizando rapidez y fiabilidad de los resultados obtenidos,
El software CEE es de fácil manipulación, accediendo a cada parte
del mismo mediante el vínculo del usuario con el Panel de Control
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Recibido 18/11/07, aprobado 07/05/09, trabajo 31/09, nota técnica.