Costos energéticos de un conjunto tractor-máquina de siembra directa
Energy costs of the unit conformed by a tractor and a direct seeding machine
Héctor Rafael de las Cuevas Milán1, Tomasa Rodríguez Hernández1, Pedro Paneque Rondón2 y Mario Ignacio Herrera Prat3
1 M.Sc.,
Inv. Auxiliar, Universidad Agraria de La Habana (UNAH)-CEMA, La Habana CP :
32700, E-mail: hector@isch.edu.cu
2 Dr.,
C., Prof. e Inv. Titular, UNAH, Facultad de Ciencias Técnicas.
3 Dr.
C., Inv. Auxiliar, UNAH-CEMA.
RESUMEN
Como parte de las investigaciones que se llevan a cabo en el Centro de Mecanización Agropecuaria (CEMA) de la Universidad Agraria de La Habana (UNAH), Cuba, en las máquinas para la labranza de conservación , se realizó la investigación del conjunto formado por el tractor MTZ-804 y la máquina sembradora de granos de origen ruso, SUP-PN84, modificada para la siembra directa, con el objetivo de determinar los costos energéticos del mismo. Se utilizó una metodología para establecer los costos energéticos de ejecución de la operación presentada. Se obtuvieron los costos energéticos 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, mano de obra y producto utilizado (semillas, fertilizantes, etc.). Los resultados mostraron que los mayores costos horarios del conjunto, están representados por la energía secuestrada en combustible con un 47,62% del total, siendo los costos energéticos por unidad de área trabajada de 644,41 MJ/ha.
Palabras clave: energía secuestrada, laboreo, siembra, costo horario.
ABSTRACT
As part of the investigative work carried out in the Agricultural Mechanization Center (CEMA) of the Agrarian University of Havana (UNAH), Cuba, in the machines for conservation agriculture, was realized the study on the group formed by the MTZ-80 tractor and the machine to sow grains of Russian origin, SUP-PN8, modified for “no tillage”, with the objective of determining its energy costs during working. The hourly energy costs (MJ/h) and for unit of worked area (MJ/ha), were determined, contemplating the energy kidnapped in construction materials, production, transport; fuels; lubricant; repair/maintenances, manpower and used product (seeds, fertilizers). The results showed that the higher costs are represented by the energy kidnapped in fuel with 47,62% of the total, being the energy costs per worked area of 644,41 MJ/ha.
Keywords: , sequestered energy, working, seeding, hourly cost.
INTRODUCCIÓN
El principio básico de la agricultura de conservación es la de menor intervención en el suelo, manteniéndolo lo más protegido posible a lo largo del tiempo. La amplitud de este concepto implica la rotación de cultivos o la intercalación de cultivos en áreas de cultivos perennes con sus complementos para el reciclaje de nutrientes y la formación de paja, abandonando las prácticas de aradura, gradaje y el deshierbe mecánico, abonando y plantando las semillas o plantas del vivero, con el mínimo posible de interferencias en ese suelo y en la paja de cobertura, protegiéndola a lo largo de todo el año. Se constatan las ventajas de los avances de este concepto para todas las actividades relacionadas con la explotación agropecuaria, en cultivos temporales o perennes, especialmente para las condiciones subtropicales y tropicales en el que el movimiento y manejo de los suelos guardan estrechas correlaciones con los procesos de degradación de éstos.
Saturnino (2001), plantea que los beneficios de la “labranza cero” para la sociedad brasileña están en la conservación de los recursos naturales, disminuyendo significativamente la erosión, el amontonamiento de arena, tierra y la contaminación de ríos y represas. Con eso se preserva la biodiversidad del suelo, de las aguas y de la superficie terrestre, se condiciona el ambiente para la manutención y muchas veces para el aumento de la productividad de la agricultura, además esos beneficios se constituyen en un catalizador para lograr el manejo racional de las cuencas hidrográficas considerándose el potencial de aplicación de los principios que dirigen el sistema de “labranza cero”, en toda la gama de actividades de la agricultura y en cualquier escala de producción.
En este sentido Crovetto (1992), ha demostrado, que en Chile usando los sistemas conservacionistas y en particular la labranza cero, es posible recuperar y aun más mejorar espectacularmente los suelos degradados, preservando el medio ambiente y al mismo tiempo, aumentando los beneficios económicos que lógicamente espera todo agricultor.
La agricultura de conservación, mejora, conserva y hace más eficiente el uso de los recursos naturales por medio del manejo integrado del suelo, el agua y los recursos biológicos disponibles (Stout, 1990, FAO/INTA, 1992).
Teniendo en cuenta lo anterior el objetivo del presente trabajo consistió en determinación de los costos energéticos de la máquina de siembra directa SUP–PN8 modificada en el Centro de Mecanización Agropecuaria (CEMA).
MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación se desarrolló entre abril y junio del 2008 en el Centro de Mecanización Agropecuaria (CEMA) de la Universidad Agraria de la Habana (UNAH).
La máquina utilizada fue la sembradora de granos de origen ruso, SUP–PN8, modificada por investigadores del CEMA, para la siembra directa en la agricultura de conservación (Figura 1).
FIGURA 1. Máquina SUP–PN8 modificada para la siembra directa.
Sistema automatizado utilizado
Para la determinación de los costos energéticos se utilizó el software “Costos Energéticos y de Explotación (CEE)” el cuál es un sistema automatizado desarrollado por investigadores del CEMA ( De Las Cuevas et al., 2006), el mismo permite el análisis de los datos primarios, así como la determinación de los costos energéticos de la máquina objeto de estudio.
El sistema automatizado consta de un panel de control interactivo que permite el vínculo del usuario con cada una de las partes que lo conforman. La entrada de los datos iniciales al libro se encuentra diseñada en forma de bloques (hojas), agrupadas en las condiciones de trabajo e informaciones del conjunto máquina-tractor, lo cual facilita su identificación.
La etapa de cálculo está diseñada también en forma de bloques (hojas), donde se determinan primeramente 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/mantenimiento, y la mano de obra necesaria para operar los equipos, calculándose a continuación los costos horarios del conjunto y totales por unidad de área trabajada.
Metodología para la determinación de los costos energéticos
La potencia consumida en la tracción de la maquina se determinó por la ecuación (1).
(1)
La potencia que se transmite por el árbol toma-fuerza se calcula por la ecuación (2) documentadas por Paneque (1986).
(2)
La potencia consumida durante el trabajo de un conjunto máquina-tractor está dada por la ecuación (3):
(3)
Donde:
NBT-potencia consumida en la tracción de la máquina, kW;
R-resistencia traccional de la máquina, kN;
V-velocidad de trabajo, m/s;
NATF-potencia consumida en el árbol toma-fuerza (ATF), kW;
Nv-potencia específica en el movimiento en vacío, kW/m;
Np-potencia específica en la realización del proceso tecnológico, kW·s/kg;
U-rendimiento del cultivo, kg/ha;
B-ancho de trabajo de la máquina, m;
NCMT-potencia consumida por el conjunto máquina-tractor, kW;
η-eficiencia del tractor;
ηATF-eficiencia del árbol toma-fuerza (ATF).
Los valores de NBT en la ecuación (1) se determinaron por Paneque (1986) por mediciones tensométricas.
Los valores de NATF y NCMT en las ecuaciones (2) y (3) fueron obtenidos por Paneque (1986 y 1998).
Se utilizó la metodología para establecer los costos energéticos de ejecución de la operación 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/mantenimiento, y la mano de obra necesaria para operar los equipos.
Los costos energéticos totales de la operación agrícola mecanizada se calculan según la ecuación (4):
(4)
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 en producto utilizado (semillas, fertilizantes, etc), MJ/h.
La energía secuestrada en los materiales, fabricación, y transporte (ESm) se calculó usando la ecuación (5):
(5)
Donde:
Gt, Gm-masa constructiva del tractor y la máquina agrícola respectivamente, kg;
EUt, EUm-energía por unidad de masa constructiva 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 (5) fueron obtenidos de la literatura que entregan los fabricantes, los valores de EU se obtuvieron de Fluck (1981, 1985, y 1992), Stout (1990) así como de Hetz y Barrios (1997) y Hetz (1998), presentados resumidos en la Tabla 1, y los valores de VU se obtuvieron de Ibáñez y Rojas (1994) y Paneque (1986, 2000a, 2000b).
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) y Paneque (1986), según la ecuación (6):
(6)
Donde:
ge-consumo específico de combustible, L/kW·h;
cM-nivel de carga del motor;
Ee-energía específica del combustible, MJ/L (Tabla 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 (1997) 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 1.
La energía correspondiente al producto utilizado, se determina por la siguiente expresión:
(7)
donde:
EUp-energía por unidad de masa del producto, MJ/kg;
W-productividad del conjunto, ha/h;
Q-norma de aplicación o siembra, kg/ha.
Los costos energéticos expresados en MJ/h fueron transformados a MJ/ha utilizando la productividad de los conjuntos máquina–tractor, reflejada en la ecuación (7):
(8)
donde:
ESha-costos energéticos totales de la operación agrícola mecanizada por unidad de área trabajada, MJ/ha (MJ/t·km);
W-productividad del conjunto máquina–tractor, ha/h (t·km/h).
Para conjuntos agrícolas.
(9)
Donde:
W-productividad del conjunto agrícola, ha/h;
Ko4-coeficiente de utilización del tiempo productivo del conjunto agrícola.
Los valores de Ko4 en la ecuación (8) fueron obtenidos de Paneque (1986), Ibañez y Villar (1994).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 2 se muestran los resultados de salida del sistema automatizado, referida a los costos energéticos del conjunto formados por el tractor MTZ-80 y la sembradora SUP-PN8 modificada.
TABLA 2. Costos energéticos del conjunto formado por el tractor MTZ–80 y la sembradora SUP–PN8 modificada
En la Figura 2 se muestran los valores del porcentaje de los costos energéticos del tractor MTZ–80 y la sembradora SUP–PN8, donde la energía secuestrada en combustible (ESc) representó el mayor porcentaje con un 47,63,%; semillas (ESp) un 25,60%; mantenimiento/reparación (ESrm) un 13,47%, la secuestrada en materiales, fabricación y transporte (ESm) representó un 10,45%, lubricantes (ESl) un 2,38% y en mano de obra (ESmo) el 0,46%.Los costos energéticos totales del conjunto son de 489,75 MJ/ha y por área trabajada de 644,41 MJ/ha.
CONCLUSIONES
Para el conjunto formado por el tractor MTZ-80 y la sembradora SUP–PN8 modificada los costos energéticos horarios totales dependen en mayor medida de la energía secuestrada en combustible (ESc); con un 47,63%.
Los costos energéticos horarios totales (EST) para el conjunto formados por el tractor MTZ-80 y la sembradora SUP–PN8 modificada asciende a 489,75 MJ/h.
Los costos energéticos horarios totales por unidad de área trabajada (ESha) para el conjuntos formados por el tractor MTZ-80 y la sembradora SUP–PN8 modificada asciende a 644,41 MJ/ha.
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Recibido 05/01/09, aprobado 18/09/09, trabajo 50/09, investigación.